辦公建筑供配電系統設計

廣東天元建筑設計有限公司 廣東佛山 528300

摘要：本文主要針對辦公建筑供配電系統設計展開了探討，結合了具體的工程實例，分別對負荷分級及電源情況、用電負荷及變電所設置和消防負荷分析及消防專用柴油發電機設置三方面作了系統的概述，并詳細分析了保障一級負荷中特別重要的負荷供電可靠性的措施，以期能為有關方面的需要提供參考借鑒。

關鍵詞：辦公建筑；供配電系統；設計

做好供配電系統的設計對辦公建筑電氣系統的正常運行有著重要作用。在供配電系統的設計中，需要根據建筑物的特征，確定負荷等級，選擇合理的供配電方式，以保證用戶的用電可靠性及初建投資的合理性。

1 工程概況

項目建筑面積131145m2，其中地上96580m2，地下34565m2。建筑層數：地上24層，地下2層。建筑高度：99.90m。算上頂部廣告牌達120m，為A/B雙子座高層。大廈地上裙房設置公共服務大堂、銀行營業廳和辦公區，并設置有銀行數據中心；標準層（6～24層）為出租辦公區，并在每層預留租戶數據機房；地下部分包括商業、餐廳、汽車庫（戰時為人防物資庫）和設備機房等。

2 負荷分級及電源情況

2.1 負荷分級

根據規定，本項目為一類高層建筑，金融設施分級為二級。

2.2 電源

2.2.1 市政電源

為確保本工程滿足一級負荷及一級負荷中特別重要的負荷的供電要求，經與當地電力公司協商，市政電源為2路10kV電源供電，且分別來自不同上級110kV變電站。滿足當一個電源發生故障時，另一個電源不應同時受到損壞的要求。

2.2.2 內部電源

設置消防專用應急發電機組，數據機房、網絡機房等設置備用發電機組及相應UPS電源。

3 用電負荷及變電所設置

3.1 負荷估算

3.1.1 地上A/B座高塔負荷及估算

A/B兩塔平面布局相同，分析單塔即可。單塔樓地上總面積41692m2，標準層每層面積1704m2，其中核心筒面積為400m2。

2層設銀行數據中心，6層及以上每層設置租戶小IT機房。數據機房總面積約為900m2。塔樓地上主要負荷為辦公照明、空調風機、電梯及數據機房用電等。

負荷估算主要考慮兩個方面：

（1）普通辦公樓面積按單塔總面積減去數據機房面積計算。

根據相關規定及項目經驗：辦公樓單位面積用電指標為100VA/m2，其中包括空調冷水機組用電量。本建筑制冷站設置在地下二層且主要為10kV高壓冷機，單獨估算塔樓變壓器應扣除冷機、水泵部分，經驗值為40VA/m2。

則辦公用電估算：（41692-900）m2×（100-40）VA/m2≈2400kVA。

（2）數據機房用電估算。本項目所含數據機房為A級機房。根據專業條件計算可知，數據機房用電量約2kVA/m2。

數據機房用電估算：900m2×2kVA/m2=1800kVA。

A/B座高塔估算為：1800+2400=4200kVA。

3.1.2 裙房用電估算

裙房共五層，13200m2，參考上文A/B座估算方法，裙房用電：13200m2×（100-40）VA/m2≈790kVA。

3.1.3 地下層用電估算

地下層用電估算包括兩部分：

（1）車庫區域。

地下一、二層，車庫共：17000m2，車庫（非機械停車）按30VA/m2估算：17000m2×30VA/m2=510kVA。

（2）各種功能配套區。

地下一層商業預留、廚房餐廳預留共4500m2，根據工程經驗按200VA/m2估算：4500m2×200VA/m2=900kVA。

地下一層各電信機房及配套精密空調估算：200kVA。

地下一層物業辦公用電估算：1500m2×60VA/m2=90kVA。

地下二層制冷站專業條件：1040kW，取0.7需要系數折為視在功率約為：900kVA。

3.2 變電所

3.2.1 變電所設置

在B座地下一層設10kV總配變電所1座，由于建筑條件的限制，僅安裝2臺10/0.4kV、2000kVA干式變壓器1T、2T，負責B座塔樓用電；在A座地下一層設10kV分變電所1座，4臺10/0.4kV、2000kVA干式變壓器，其中2臺3T、4T負責A座，另2臺5T、6T負責裙房地下室及屋頂LED大屏用電。10kV制冷機由B座總配電所高壓直接配電。

3.2.2 負荷計算

根據各專業條件，采用需要系數法進行負荷計算，如表1所示。

表1 變壓器設置及負荷表

3.2.3 小結

（1）需要系數計算法結果與估算結果一致。

（2）大型金融類商務辦公樓（含租戶小IT機房）單位建筑面積用電指標（含冷機）約為110VA/m2。

4 消防負荷分析及消防專用柴油發電機設置

4.1 消防負荷分析

根據前文分析：一類高層建筑的消防負荷應按一級負荷要求供電。

消防用電設備安裝容量1132kW。經暖通專業及消防部門確認，防排煙風機最大同時用電：考慮滿足最大一個防火分區、一層疏散走廊、所有樓梯間的加壓，該值為210kW。經計算得消防計算負荷為617kW。

4.2 消防專用柴油發電機設置

考慮本項目消防重要性，根據上述計算結果設置1臺消防專用230/400V、800kW應急柴油發電機組。變壓器1T、3T、5T分別設置消防應急母線段。

5 保障一級負荷中特別重要的負荷供電可靠性的措施

5.1 數據機房供配電系統概述

5.1.1 數據機房等級

本項目從業主使用性質、管理要求等出發將二層銀行用數據機房、標準層出租小IT數據機房，地下一層網絡機房、網絡接入機房確定為A級機房。

5.1.2 數據機房供配電系統分類

按照數據中心需要動力電源的設備用途及特點，可將機房的供配電系統分為兩部分。

第一部分是 “電子信息設備供配電系統”。

第二部分為 “機房輔助供配電系統”。

5.2 備用柴油發電機

5.2.1 柴油發電機設置要求

本項目采用“市電供電+柴油發電機組備用”的供電系統。柴油發電機系統主要是作為后備電源，一旦市電失電，迅速啟動為后級低壓設備提供備用電源。

5.2.2 柴油發電機房進排風設計

本項目考慮地上部分美觀，未在室外廣場設置柴油發電機進排風井，而是將排風井設置在裙房屋面。為達到這個目的，本項目借助地下一層6m的層高，在±0.00板底設計了高1m的建筑風道，巧妙地連通了柴油發電機房進排風口和直通裙房屋頂的風井。

5.3 不間斷電源UPS

數據機房中電子信息設備應由不間斷電源系統供電。UPS的作用是電能后備、電能凈化，為IT負載提供可靠、純凈的用電保證。

5.3.1 UPS供電方案

①在UPS應用中，通常有下列4種供電方式：

單機工作供電方案：UPS供電方案中結構最簡單的一種，就是單臺UPS輸