某超高層綜合樓供配電設計

■湯坤元 ■中國建筑上海設計研究院有限公司(福州分公司)，福建 福州 350012

近年來，我國經濟發展迅速，城市建設熱火朝天，可開發的建設土地逐步減少，建筑物不斷往高處發展，超高層建筑項目越來越多，供配電的合理設計是十分重要的，系統不僅要滿足安全、可靠、經濟、合理要求，又要達到節能的效果。本文以實際工程為例，介紹該項目的供配電設計。

1 項目概述

本工程位于福州五四路CBD 中心地段，防火分類為一類，防火等級為一級。抗震設防烈度為8 度，抗震設防分類為乙類。該項目為商業、辦公為一體的的大型超高層綜合樓項目，地下室為大底盤三層地下室，地下室作為車庫及設備用房。上部由東西兩棟樓組成:東樓建筑高度H=142.55m，1～2 層商場，3 層商場及餐飲，4～40層寫字樓，其中22 層作為為避難層兼機電設備層;西樓建筑高度H=99.9m，1～2 層商場，3 層商場及餐飲，4～29層寫字樓。

地下室平時作為非機動車、機動車停車庫，機動車車位數335 輛，非機動車車位數3018 輛，地下室戰時作為人防物質庫(級別為核六常六)及二等人員掩蔽場所。

綜合技術經濟指標一覽表

2 本工程供配電系統設計

2.1 變配電系統設計

用電負荷容量需按照建筑功能分項計算，因此供配電設計首先應對用電單位和用電設備進行負荷分級，即根據用電單位和用電設備的規模、功能、性質和停電后所帶來的后果嚴重情況確定用電設備的供電要求和供電措施，以保證供電系統的安全性、可靠性、先進性和合理性。

(1)根據《民用建筑電氣設計規范》GB JGJ16-2008 附錄A 要求，該項目負荷等級分類如下:本工程中消火栓泵、噴淋泵、消防電梯及其潛污泵、防排煙風機、消防系統、應急照明等消防用電負荷為一級負荷，電子信息設備機房用電、客梯、生活水泵、排污泵等用電負荷為一級負荷;商業扶梯等用電負荷為二級負荷，其它負荷為三級負荷。

消防負荷的一路電源引自正常母線段，另一路電源引自柴油發電機應急母線段，在末端配電箱設自動切換裝置。

(2)本工程由市政電網引入兩路10kV 高壓電源至一層高壓公共開關房，兩路10kV 電源正常時各自獨立運行，當任一路電源故障時，另一路均能承擔全部一級負荷及二級負荷;供電方案最終以當地供電部門的批復意見為準。

(3)變配電房設置在東西塔樓地下一層。東塔樓總安裝容量為6883.3kW，計算容量為4344kW，安裝4 臺1600kVA 變壓器，變壓器安裝容量為6400kVA。西塔樓總安裝容量為3219.4kW，計算容量為2104.4kW，安裝1 臺1250kVA 和1 臺1600kVA 變壓器，變壓器安裝容量為2850kVA。另設一臺常用功率1200kW/1500kVA 的柴油發電機作為消防用電負荷等的備用電源。

(4)高壓供電系統采用單母線的結線方式;高壓配電房設于地下一層，其內設置16 臺中金屬封閉式高壓開關柜，高壓配電柜采取上進上出的出線方式。低壓系統采用單母線分段運行，設手動聯絡開關;主進開關與聯絡開關設電氣聯鎖，任何情況下只能合其中2 個開關;低壓配電柜選用抽屜式開關柜，采用上進上出的出線方式。備用發電機電源與市電電源間采取可靠的連鎖及合閘程序保證兩者不并列運行;當與發電機相連的兩臺變壓器同時停止運行時，備用發電機啟動為消防負荷及重要負荷提供電力。

(5)電能計量:高壓進線設高壓總計量，各低壓進線柜內設置有功及無功計量小室，商業在樓層設電表箱并根據租售情況設分表、辦公按單元分隔設置電表箱。本工程在低壓各出線回路設置多功能電表，分別對照明、空調、電梯、動力等負荷進行分項計量，多功能表帶有電壓、電流、電能等顯示功能，并具有通訊功能。固定通信機房、移動通信機房設分計量;建筑物泛光照明、景觀照明在低壓出線處設計量。

(6)無功補償:在地下室變配電所低壓側設功率因數集中自動補償裝置，電容器組采用自動循環投切方式，要求補償后高壓側的功率因數不小于0.90，達到供電部門要求。

(7)低壓配電柜主進線柜設過載長延時、短路短延時保護;母聯柜設過載長延時、短路短延時保護;饋電柜設過載長延時、短路瞬時保護。

(8)本樓低壓配電系統采用樹干式與放射式相結合的方式，對于單臺容量較大的用電負荷或重要負荷采用放射式供電;對于照明及一般負荷采用樹干式與放射式相結合的供電方式。

(9)柴油發電機組為應急自啟動型，柴油發電機電源設獨立的應急母線段，與變壓器母線段之間設機械電氣連鎖的雙電源切換裝置，當市電正常時，該切換開關始終連接于變壓器母線段，應急母線段上的負荷由所連接的變壓器供電;當市電停電時，或任一座變電所內的兩臺變壓器均故障時，從變壓器低壓側的低壓主進開關處拾取啟動信號，柴油發電機組啟動運行，柴油發電機15S 內達到額定轉速、電壓、頻率后，投入額定負載運行，雙電源切換裝置投切到柴油發電機端，應急母線段上的負荷由柴油發電機供電。

2.2 照明配電系統

(1)照明選用有高效、長壽、美觀和具有防眩光功能的綠色節能燈具，光源采用節能高效的光源(LED 或節能燈)，并具有良好的顯色性和適宜的色溫，各功能用房的照度值以照明規范要求為準。一般場所采用三基色T5 型熒光燈或節能燈，裝飾照明燈具根據所在空間要求選型。功能性燈具如:熒光燈、出口指示燈、疏散指示燈、應急照明燈具應有國家主管部門的檢測報告，達到相關技術指標的方可投入使用。所有熒光燈具均采用電子鎮流器。

(2)應急照明設置:變配電房、泵房、消防風機房、樓梯間、弱電機房、消防控制室等均設100%急照明。安全出口燈、疏散指示燈在正常和事故情況下均為點燃。在二次裝修時應在商業的內疏散走道和主要疏散路線的地面上增設能保持視覺連續的蓄光疏散指示標志。

(3)變配電所、汽車庫燈具采用鏈吊式安裝;消防中心、弱電機房采用吸頂式安裝等。有吊頂的場所，選用嵌入式格柵熒光燈或筒燈，無吊頂場所選用鏈吊式或吸頂式燈具。熒光燈管采用T5 三基色燈管，光通量要求大于80lm/W，燈具要求采用電子式鎮流器，cos ￠≥0.90。

(4)各設備用房照明就地設置面板開關控制;樓梯間公共照明燈采用消防型人體紅外感應延時開關控制，火災報警后強制點亮;電梯間公共照明燈采用蹺板開關控制;其他照明燈用翹板開關一燈或多燈控制，車庫照明、塔樓大堂、商業走道及辦公公共走道采用智能照明分回路集中于照明配電箱控制。

2.3 配電線路系統

(1)高壓電纜由室外引入采用電力電纜，具體規格型號由供電部門確定;由高壓柜至變壓器選用YJV-8.7/15kV 電力電纜。

(2)低壓出線消防干線回路、分支干線回路和穿過公共區域的分支回路選用YTTW-750V 礦物絕緣電纜，低壓出線消防分支回路選用WDZAN-YJ(F)E-0.6/1KV 銅芯輻照交聯低煙無鹵阻燃A 級聚乙烯絕緣耐火電力電纜，普通負荷干線回路選用WDZA-YJ(F)E-0.6/1KV 銅芯輻照交聯低煙無鹵阻燃A 級聚乙烯絕緣電力電纜，應急照明分支回路選用WDZBN-BYJ(F)-0.45/0.75KV 銅芯輻照交聯低煙無鹵阻燃B 級聚乙烯絕緣耐火電線電纜，普通用電分支回路選用WDZB-BYJ(F)-0.45/0.75KV 銅芯輻照交聯低煙無鹵阻燃B 級聚乙烯絕緣電線電纜。電纜明敷在橋架上，若不敷設在橋架上，應穿鋼管(SC)敷設。

(3)控制線為WDZB-KYJ(F)E-0.45/0.75KV 銅芯輻照交聯低煙無鹵阻燃B 級聚乙烯絕緣控制電纜，與消防有關的控制線為WDZAN-KYJ(F)E-0.45/0.75KV 銅芯輻照交聯低煙無鹵阻燃A 級聚乙烯絕緣耐火控制電纜。

(4)所有與消防設備有關的線路，當暗敷設時穿金屬導管或難燃型剛性塑料導管保護，并敷設在不燃燒結構墻體內，且保護層厚度不應小于30mm;當采用明敷設、吊頂內敷設或架空地板內敷設時，應穿金屬導管或封閉式金屬線槽保護，所穿金屬導管或封閉式線槽應采取涂防火涂料等防火保護措施。

2.4 防雷及接地系統

(1)本工程年預計雷擊次數、防雷具體要求及措施見電施各屋頂防雷平面圖;防雷等級為二類。(2)在屋頂采用直徑12 熱鍍鋅圓鋼作接閃帶，屋面鋼結構與接閃帶可靠連接，屋面接閃帶連接線網格小等于10mx10m(或12mx8m)。

(3)防雷引下線利用柱子和剪力墻內兩根直徑16 以上的鋼筋上下通長連接，同時也利用玻璃幕墻內立柱方鋼作為引下線，引下線上端與接閃帶焊接，下端與接地裝置焊接。采用地下室底板結構鋼筋網焊接連通作為接地體。所有設備房、強弱電井、電梯井的接地干線、鋼結構以及預留人工接地極的熱鍍鋅扁鋼、接地端子板等與接地網可靠焊接。

(4)變配電室內采用40x4 熱鍍鋅扁鋼貼墻明敷設一圈接地線，通過接地引出點與該建筑接地體連成一整體;接地干線上設置接地卡，方便維修使用。

(5)樓內所有電氣設備不帶電的金屬外殼、金屬接地盒、電纜金屬外皮、電纜橋架及其支架、配線用的鋼管、電氣安裝的構件等均須與PE線相連接。豎直敷設的金屬管道及金屬物的頂端和底端均與防雷接地裝置連接。

(6)本工程在變壓器高壓側裝設避雷器，低壓進線柜安裝通過Ⅰ級試驗的電涌保護器。電子信息系統、電信引入端設信號SPD 電涌保護器，電源端設電源SPD 電涌保護器。

2.5 人防電氣設計

(1)本工程地下三層設有兩個戰時甲類常六級和核六級二等人員掩蔽。按平戰結合設計，平時做汽車庫，總面積3464 平方米。第一人防單元掩蔽人數為1479，第二人防單元掩蔽人數為1119。

(2)由低壓配電室引兩路低壓電纜至兩個防護單元的戰時防化值班室，作為戰時常用電源。戰時區域電站電源作為戰時備用電源。

(3)戰時基本和應急通信設備、音響警報接收設備、柴油電站配套的附屬設備及應急照明為一級負荷設備;重要的風機、水泵、三種通風方式裝置系統、正常照明、洗消用的電加熱淋浴器、區域水源的用電設備、電動防護密閉門、電動密閉門和電動密閉閥門為二級負荷設備;其它為三級負荷設備。

(4)防空地下室引接本樓電力系統電源，戰時一、二級負荷還引接人防固定電站自備柴油發電機電源。

(5)三種通風方式信號控制箱安裝在防化值班室，在戰時進風機室、排風機室、防化通信值班室、人防固定電站、人員出入口(含連通口)最里一通密閉門內側設置三種通風方式的燈箱和音響裝置并在每個防護單元戰時人員主要出入口防護密閉門外側，設置有防護能力的音響信號按鈕，音響信號設置在防化值班室內。

(6)本人防工程設置內部自備電站，其柴油發電機組按固定電站設置，發電機組容量僅滿足本地下室戰時一、二級負荷用電設備的要求。除柴油發電機不安裝外，其它附屬設備及管線、土建工程、各類人防門均應安裝到位。柴油發電機應在15d 轉換時限內完成安裝和調式。

(7)本工程人防地下室的照明燈具和線路應盡量滿足平戰兩用結合功能，或臨戰前稍加改造，以減少平戰轉換時間。

(8)由地下室內部引至密閉門外的照明線路應在防護密閉門以內單獨設空氣開關或設熔斷器保護，以保證當防護區外的線路被破壞時防護區內的燈具和線路仍正常工作。

(9)防護單元的防化值班室處設一局部等電位端子箱，防護單元的所有金屬管道、構件、設備金屬外殼及電纜金屬外皮等均需與局部等電位端子箱連接，防護單元的等電位端子箱之間需作總電位連接。

［1］《民用建筑電氣設計規范》JGJ16-2008.

［2］《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95(2005 版).

［3］《低壓配電設計規范》GB50054-2011.

［4］《供配電系統設計規范》GB50052-2013.

［5］《建筑照明設計標準》GB50034-2004.

［6］《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范》GB50067-97.

［7］《人民防空地下室設計規范》(GB50038-2005).

［8］《人民防空工程設計防火規范》(GB50098-2009).

［9］《10kV 及以下變電所設計規范》GB50053-2013.