高層商業建筑供配電設計分析

廖勇

深圳市建筑設計研究總院有限公司

摘要：在對建筑供配電設計時，其負荷容量計算是否準確，供電電源選擇及變配電所布置是否合理，運行是否安全等方面，將決定其成果的優劣。本文對高層商業建筑供配電設計進行分析，以供參考。

關鍵詞：高層商業建筑；供配電設計

一、工程概況

該工程總建筑面積為65528.72m2，屬于一類高層綜合樓建筑。結構類型為鋼筋硅框架一剪力墻結構，抗震設防烈度為六度，抗震類別為丙類；設計使用年限50年。

負荷分級

該建筑為一類高層建筑，根據JGJ 16-2008《民用建筑電氣設計規范》附錄A，可確定該商業建筑的負荷分級，如表1所示。

表1 主要用電負荷分級

建筑物業態分類 一類高層建筑

一級負荷 二級負荷

超市、餐飲和各類賣場 消防設備用電；安防系統用電：經營管理用計算機系統用電：弱電系統電源：應急照明：營業廳、門廳備用照明：主要設備用房備用照明：客梯用電 經營用冷凍、冷藏系統電力、自動扶梯及客、貨兩用電梯電力

影院 消防設備用電；應急照明；弱電系統電源；各影廳備用照明

地下車庫、設備房 消防設備用電；生活泵、排污泵及行車道照明和應急照明、主要設備用房備用照明；弱電總機房用電

寫字樓 消防設備用電；公共區域應急照明、弱電系統電源；障礙照明；客梯電力

二、用電指標

在初步設計階段，需要對變壓器總容量進行估算。在此，以《全國民用建筑工程設計技術措施節能專篇（2007）電氣》表2.2.2-1用電指標作為依據，具體如表2所示。

據此可估算該項目的變壓器總容量值，這個值雖然并不準確，但可以作為后期設計的一個參考。

表2 負荷密度指標

建筑類別 用電指標 /（W/ m2） 變壓器裝置指標/（V·A/ m2） 估算取值/（V·A/ m2）

商業（大中型） 60～120 90～180 120

辦公 30～70 50～100 80

汽車庫 8～15 12～34 25

在設計階段，除去其他專業的設備用房的用電量外，商業部分各類型的商業形式的用電量的預留也需要一個相對準確的用電指標值，這也是筆者在設計中遇到的一個難題。一方面業主為了招商引資，對具體的業態形式在不斷調整，另一方面己有合作意向的商家，其提出的用電指標值很高。針對這些問題，首先與業主進行了溝通，確定了商業部分各層業態基本形式和對應面積，另外調查了同一城市己投入運營的同類型商業體用電的實際運行數據，通過與甲方商議最終確定以下指標，如表3所示。

表3 各類型常用用電指標

功能場所 設計取值/（W/ m2）

普通商鋪 100

餐飲 150

娛樂、電玩 80

商業公共區 40

電影院 80

辦公用房 60

停車場 20

注：上述數據均為除去空調負荷外的用電指標。

上述指標值可能會根據不同城市、不同區域消費群體的差異而不同。這就要求設計者參考當地的實際情況對上述取值進行調整。

三、負荷計算

采用需要系數法進行負荷計算，具體的計算方法相關電氣手冊中均有詳述，在此不重復。值得注意的是關于需要系數Kx的取值問題，筆者認為，雖然在設計時一需要考慮未來發展，計算時應留有余量，但是隨著現代建筑智能化水平的不斷提高，特別是節能、自控產品的選用，建筑的實際用電量并沒有預想的大幅度上升，所以實際設計中要充分考慮用電負荷的開啟率、同時性等因素，Kx的取值可取其取值范圍的中間值或下限值。

通過計算，本工程商業及辦公寫字樓部分設備安裝容量為4 288 kW，計算有功功率3436kW；超市部分安裝容量為1056 kW，計算有功功率884 kW；空調部分1929kW；計算有功功率1738 kW。

四、配電系統

根據負荷計算結果，并與甲方及供電部門溝通，確定如下配電方案，本工程擬由附近開閉所引入三路獨立的10 kV電源，其中從商業體所在醫院內部開閉所引來兩路獨立的10 kV電源，主供商業及寫字樓平時用電，兩路電源同時工作、互為備用，平時分列運行，當其中一路電源故障時，另一路能滿足本項目全部的一級、二級負荷用電的需要；由其他開閉所引來第三路10 kV電源滿足超市、空調部分用電的需要。按照甲方要求，不再另設柴油發電機房作為備用電源，通信、安防、消防和計算機房均需配備一定容量的UPS不間斷電源作為備用電源，以保證主機的正常運行和數據的安全。具體變壓器容量如表4所示。

表4 變壓器分配表

變壓器編號 容量/V·A 臺數 供電對象

T1、T2 2000 2 商業及辦公寫字樓

T3 1250 1 超市

T4 1000 2 空調機組

五、變配電房

變配電房位置的選擇要綜合考慮各方面因素，特別是要求深入或接近負荷中心，進出線方便，接近電源側，設備吊裝運輸方便，不設在有劇烈震動或有爆炸危險介質的場所，不宜設在最底層，不在經常積水場所的正下方及貼臨。

在設計中，基本上述考慮，本設計將變配電房設置在地下一層，靠近外墻處，其正下方為地下二層空調機房和水泵房，這使得到地下二層動力負荷中心的距離非常短，并且電纜出線可在地下一層車庫通過橋架的方式引至各防火分區電井內。

六、配電干線

商業部分的配電，單層建筑面積較大，負荷分散，所以在設計時一要設置良好的垂直和水平供電路徑。本設計中按照防火分區設置了三個強電豎井作為配電的豎向通道，以電井為中心，將不同層同一區域性質類似的負荷或同層幾個區域性質類似的負荷劃為一組，由低壓配電柜一個回路以樹干式配出，特別大的負荷以放射式供電方式。這樣做可以減小低壓柜的出線回路，便十運行管理。在計算配電干線容量時一，其需要系數Kx、可取1一0.8，在投資允許的情況下，干線電纜的設置應適當留有余量。

冷凍機房、水泵房等動力中心采用放射式供電方式，由變配電室低壓柜經橋架直接送至用電點。

參考文獻：

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