天津君隆廣場電氣設計

劉 偉 / 王東林（天津市建筑設計院，天津 300074）

1 概述

本工程位于天津市中心，屬一類高層建筑，地上最高38層，地下2層，建筑高度150m，總建筑面積17萬m2。地下層為汽車庫、設備用房和戰時人防物資庫等。1!5層為裙房，其中1、2層為商業精品店區，3!5層為辦公室、交易大廳、酒店宴會廳及游泳池等。首層以上三棟高層分別為A,B,C座，A座7!20層為威斯汀五星級酒店，22!38層為酒店式公寓；B座為甲級寫字樓；C座為天津人才港自用辦公樓。整個工程于2005年1月開工建設，2009年竣工驗收并投入使用，獲得2010年度天津市“海河杯”優秀勘察設計二等獎；獲2011年度全國優秀工程勘察設計行業獎——建筑工程設計二等獎。

對于按照規范和標準所做的常規設計的相關內容，本文將不再一一贅述，主要側重于對超大建筑群的多業態、多業主及管理公司的特殊要求和節能控制等方面的內容進行探討。

2 負荷分級

電力負荷分級的準確劃分，對確定供配電系統、應急電源及備用電源等至關重要。除按照《供配電系統設計規范》GB50052-2009、《民用建筑電氣設計規范》JGJ16-2008、《辦公建筑設計規范》JGJ67-2006等規范確定負荷等級外，尚需考慮酒店管理公司等部門的特殊需要。一些用電負荷，如：總統套房、高級商務層、客房走廊、客用公共區域、各會議室、宴會廳、首層大堂、廚房及地下層廚房配菜區、設備維修區、冷庫、給水泵房、洗衣房等，通常是按照一級負荷供電，并由柴油發電機組作為備用電源。對于商業精品街、寫字樓及公寓的公共走廊照明和人才港的網絡機房、重要辦公室、會議室等處的用電負荷均按一級負荷供電。

3 供配電系統

對于大型超高層建筑群，一般都是功能復雜，業態較多且產權歸屬不同。這直接影響到建筑物供配電系統的確定。

3.1 供電電源及電壓等級

按照《天津電網規劃設計技術導則》及其他相關管理規定：單一產權單位的用電量超過4000kVA就需要采用35kV電源供電，在中心城區可 采 用220/35/10kV、35/10kV、35/0.4kV 或10/0.4kV二至三個變壓層次。

本工程有酒店、出租辦公、人才港自用辦公樓、公寓等不同業態，在建設初期已將各業態產權劃分清晰，即：將酒店、人才港自用辦公樓及其他區域（包括：商業、寫字樓及公寓等）劃分為三個產權單位。每個產權單位獨立運營管理，在地下1層位于各自的產權管理區域內設置變電站，分別從電力開閉站引高壓電源并單獨計量。

本工程的總用電量為17100kVA，其中，酒店用電量為5000kVA；人才港自用辦公樓用電量為3200 kVA；其他區域用電量為8900 kVA。依據電力公司的相關規定，在本工程的地下1層設置一處35kV開閉站為三個獨立產權單位供電，均采用35kV電源。

通常35kV供電系統存在著35/10/0.4kV和35/0.4kV兩種不同供電電壓等級的選擇，需要經過經濟技術比較來確定。對于本工程而言，只有商業、寫字樓及公寓這個區域用電量較大，而公寓是需要單獨設置變電站的，剩余部分為一個變電站。因此，合理的供電電壓等級只能是35/0.4kV一種。

3.2 開閉站和變電站的設置

本工程的開閉站和變電站均設置在地下1層，其中變電站獨立設置于各產權管理區域內，包括高低壓間、變壓器間和值班、備件間等。各區域低壓干線供電距離均不超過150m。

（1） 35kV開閉站

35kV開閉站為電力部門管理，設置在地下1層靠近外墻一側，并有方便進出室外的通道。35kV電纜進線間與35kV開閉站單獨隔開，如圖1所示。

圖1 35kV開閉站平面布置示意圖

（2） 35/0.4kV酒店變電站

設置在地下1層A座酒店區域內，由35kV開閉站引入兩路35kV電源，在變電站內設2臺35/0.4kV干式變壓器 ,每臺容量為2500kVA。

（3） 35/0.4kV人才港變電站

設置在地下1層C座人才港區域內，由35kV開閉站引入兩路35kV電源，在變電站內設2臺35/0.4kV干式變壓器,每臺容量為1600kVA。

（4） 其他區域的35/0.4kV變電站

設置在地下1層B座商業及寫字樓區域內，作為商業、寫字樓、地下室及公寓的主變電站。由35kV開閉站引入兩路35kV電源，在主變電站內設4臺35/0.4kV干式變壓器,每臺容量為1600kVA。主要為商業、寫字樓及地下室區域供電。

由于公寓部分位于建筑物的100m!150m高度范圍內，如果將公寓用變電站設于公寓下方的避難層，供電距離和線路壓降及損耗都會較小，但對下部的酒店客房及上部公寓會產生諸如振動、噪聲及電磁等影響。在供電距離和線路保護能滿足要求的情況下，將公寓變電站設于地下1層A座公寓區域作為副站更能滿足使用方的要求。因此，從B座商業及寫字樓區域內的35/0.4kV主變電站引兩路35kV電源至35/0.4kV公寓變電站，在站內設2臺公寓用的35/0.4kV干式變壓器,每臺容量為1250kVA。如圖2所示。

3.3 35kV高壓配電系統

根據本工程的負荷等級和供電電源、電壓以及天津市電力部門的相關規定，由市政兩座220kV變電站分別引一路35kV供電線路至本工程地下1層的35kV開閉站。開閉站內35kV單母線分段，設置母聯（手動）開關。兩路35kV電源同時工作，互為備用。每一路電源均可滿足本工程的全部供電負荷需求，如圖3所示。

各產權管理區域內的35/0.4kV變電站，其高壓系統為單母線分段供電，設置母聯開關（如圖2）。高壓柜內設計算機綜合繼電保護裝置：進線采用過流、速斷、零序保護，聯絡采用過流、速斷保護；出線采用過流、速斷、零序；變壓器采用過流、速斷保護及高溫報警，超溫跳閘保護等。

3.4 0.4kV低壓配電系統

各產權管理區域內的35/0.4kV變電站，其0.4kV低壓側采用單母線分段，設母聯開關，裝設自投自復/自投手復/自投停用三種狀態的位置選擇開關。當一臺變壓器故障時，另一臺變壓器可保障一、二級負荷及主要經營區域的用電。變壓器低壓側電源主開關與聯絡開關設電氣聯鎖，任何情況下只能合其中的2個開關。

3.5 變電站電力監控系統

變電站電力監控系統僅對各35/0.4kV變電站的電力運行情況進行綜合監測，配置專用后臺主機。系統包括：35kV計算機綜合繼電保護裝置、直流屏電源監測、變壓器測溫裝置和0.4kV低壓側各回路多功能儀表監測裝置等。實時采集這些電氣設備的模擬量（電壓、電流、功率、頻率、諧波、功率因數等）和開關量（斷路器及隔離開關位置信號、設備運行狀態和繼電保護信號等），并將這些數據實時處理后送至后臺主機。本工程中的35kV開閉站和各35/0.4kV變電站均不設變電站遙控功能。

由于在35/0.4kV變電站的35kV高壓側設有計量和帶通訊接口的多功能儀表，在0.4kV低壓饋電回路設置有帶通訊接口的多功能儀表，基本實現了對照明插座、空調用電、動力用電和特殊用電的分項計量，其計量精度不低于1.0級。商業和餐飲等不同業態采用可預付費網絡式電表。

3.6 應急及備用電源

在變電站、消防控制室、弱電機房、消防水泵房等重要場所設置保證正常工作的應急照明，采用應急時能迅速點亮的光源。在共享空間、疏散走道及出屋面處、樓梯間及其前室、電梯間及其前室、安全出口等處設置應急照明及疏散照明，并確保這些區域地面最低水平照度不低于5lx。每個防火分區的應急照明均由應急電源裝置（EPS）供電。

消防、安防、計算機網絡等重要的弱電設備均由兩路電源保證供電。由于這些設備的位置較分散，因此，在這些設備的機房裝設不同容量的UPS電源，滿足其供電要求。

對于酒店區域有特殊需要的用電負荷，按照酒店管理公司的要求，除采用兩路電源供電外，在地下1層A座酒店區域內還設置一臺1500kW的柴油發電機組作為備用電源。當兩路35kV電源均斷電時，經發電機組自動啟動裝置確認后，在30s內通過低壓應急母線段進行供電。

4 照明

4.1 照度標準

本工程中的商業、寫字樓、地下層、公寓等處的照明照度值均滿足《建筑照明設計標準》GB50034-2004的要求，但酒店的一些重要區域的照明照度值與之有所不同，見表1。

表1 照度標準對比表（lx）

在設計期間，通常酒店管理公司介入工程較晚，為保證最終使用效果，首先按照《建筑照明設計標準》GB50034-2004進行設計，并預留出足夠的用電量。在酒店管理公司提出具體的照度標準要求時，可以較容易滿足。

4.2 照明控制

在本工程的公共區域（如：大堂、商業公共區域、室外景觀、停車場等）和一些重要房間（如：宴會廳、會議室、一些特殊辦公室等）設置智能照明控制系統。樓梯間的照明采用帶感光探頭的手動或聲控延時照明開關進行控制。辦公室照明燈具采用臨窗區域與其他區域分組布置方式，通過分組控制實現自然采光和節能的目的。會議室設定多種會議場景模式，滿足會議的不同要求。

智能照明控制系統按照一般照明、應急照明、景觀照明和特殊照明等劃分為不同的子網，通過程序設定照明燈具的開、關或調光模式，并與消防系統和安防系統實現聯動控制。

室外建筑物立面照明和地面綠化景觀照明，采用感光探頭自動控制、程序控制和人工控制相結合的方式，在滿足使用功能的前提下實現最大限度地節能。

酒店設置智能照明控制系統，按照公共區照明、餐廳照明和宴會廳照明劃分為不同子網，對公共區、大堂、餐廳、宴會廳等處設置場景控制及調光控制模式。特別是公共衛生間內照明燈具也采用調光控制模式，用于避免出現和周圍環境照明效果不協調的情況。酒店的調光及場景控制均由程序自動設定完成，實現照明效果與節能的統一。

在酒店客房內設置酒店客房一體化照明控制箱，通過“以弱控強”實現一鍵開燈和關燈。對房間內各種插座、照明燈具等進行細化控制，并具有空調系統在無人時低速送風運行的功能。這種一體化控制箱與采用智能照明控制系統構成的控制箱相比，尺寸小、控制更精細化，更準確，如圖4所示。

5 防雷接地及安全措施

本工程為二類防雷建筑物。在屋頂裝設有避雷帶和10m×10m的避雷網格,突出建筑物的設備設避雷裝置, 利用建筑物柱內主筋做防雷引下線，并與建筑物共用接地網連接。同時，采取了防側擊雷和防雷擊電磁脈沖的相應措施。

本工程利用建筑物基礎底板鋼筋網及樁內主筋構成共用接地網。低壓配

6 制冷機房節能控制

電系統接地形式采用TN-S系統，所有插座回路和手持式及移動式用電設備均設置剩余電流動作保護裝置。在公寓、酒店等處衛生間進行輔助等電位聯結。

本工程的制冷機房分為4處，均采用電制冷，分別為酒店、人才港、公寓及商業、寫字樓等區域服務。

制冷機房的空調控制方式通常有3種：建筑設備監控系統控制器（DDC）控制、冷水機組群控和中央空調變流量控制。

通過DDC實現對制冷機房空調設備的控制，可與樓內的DDC控制構成一套完整的建筑設備監控系統（BAS），優點是有利于建筑物空調系統參數的整體協調和監控，不足是DDC控制策略顯單一，滿足不了制冷機房多變量的監控要求。

圖4 酒店客房控制系統

通過冷水機組的管理控制模塊實現制冷機房空調設備的群控，優點是以機組為核心的控制策略有利于提高機組的COP值和機組運行的安全性；不足是與建筑物其他區域的空調設備協調監控能力欠缺。

中央空調變流量控制系統基于模糊控制和優化控制等理論，通過對空調系統運行參數的采集與分析，自適應地調整系統的運行狀態，滿足其時變性和動態性的要求，實現變負荷工況下整個系統的性能最優化，降低空調系統能耗。其不足就是降低能耗的同時，機組COP值未必能保證較高，系統的變流量對制冷機組的安全也提出了較高的要求，與DDC通信的問題也需要很好地協調解決。

根據本工程具體情況，通過經濟技術及節能效果的分析比較，在4個制冷機房采用了中央空調變流量控制系統。并采取了保證變流量工況下空調主機安全運行以及防止系統冷熱不均、喘振等的有效措施。同時，解決了與樓內BAS通信的問題，達到信息共享的目的。經過近2年的運行，目前，測得的系統節能率在30%左右。

7 消防自動報警及聯動系統

本工程的火災自動報警系統的保護對象為特級。在地下1層A座酒店區域內設置消防控制中心，在C座人才港和B座商業及寫字樓區域內設置消防控制室，分別負責酒店、人才港和商業及寫字樓的消防系統。在酒店的消防控制中心設置的消防主機為上位機,與另兩處消防控制室的消防主機通過聯網實現信息共享。在消防控制中心（室）設置消防火災自動報警主機及聯動控制設備、消防電話、消防廣播和不間斷電源等。

除按照規范要求設置感溫和感煙探測器外，對一些特殊部位采取了其他報警方式，如：高度超過12m的酒店大堂，設置了吸氣式火災探測器；酒店客房內配置了具有蜂鳴器功能的感煙探測器，并保證到達床頭位置的報警音量不小于80dB；在廚房設置氣體探測器和安素食人魚廚房灶臺滅火系統，并將報警動作信號傳至火災自動報警系統。

8 結束語

由于大型建筑群業態較多且產權歸屬不同，對供配電系統、消防報警系統以及弱電系統都會產生影響。建筑物使用性質和產權單位不同，會直接造成供電電源、電壓等級及計費方式等的不同，電氣系統的投資造價也會不同。消防報警及弱電系統在滿足不同業態及產權單位要求的同時，還應考慮信息共享和災難發生時的綜合協調指揮的實現。如：消防控制室的設置，就要有集中的消防控制中心，便于在火災時的統一協調指揮。

對于酒店電氣設計影響最大的就是酒店管理公司的各種要求，從負荷等級的劃分到客房布置，從照明控制到備用電源的保證，等等。在設計時要有包容性，要對這些要求進行甄別和分析，通過不同方式來實現。

在大型建筑群中進行節能設計時，既有不同系統和不同業態的節能，也有局部節能和公共部位的統一節能，但最終是要實現建筑物群的綜合節能。

[1] 中國東北建筑設計研究院. JGJ 16-2008 民用建筑電氣設計規范 [S]. 北京：中國建筑工業出版社，2008．

[2] 中國建筑標準設計研究院. 全國民用建筑工程設計技術措施—電氣[S]. 北京：中國計劃出版社，2009.