超高層建筑供配電系統設計策略

黃勝兵

(安徽省建筑科學研究設計院 安徽 蕪湖 241000)

一、設計要點

(一)設計電力負荷系統

在進行電力系統設計的過程中，方案中的一級負荷必須要配有相應的備用電源，如果突發停電故障，能夠立即使用備用電源進行持續的供電。如果在進行設備檢測的時候也可以使用備用電源，降低此過程造成的損失，通過對現場的實際情況進行綜合的考慮，還能夠適當的將備用電源進行增加。在電力系統方案中的二級負荷的設計必須要將各種突發情況進行綜合的考慮，降低事故所造成的損失，如果突發停電故障，能夠馬上將供電進行恢復。三級負荷設計時，必須要保證維修人員能夠進行帶電作業。

(二)設計高壓供電系統

由于需要提供非常大的電量給超高層建筑，導致了其必須具備較大的負載，所以采用的高壓一般情況下都在10kV以上，一共有三種回路方案，分別是單側與雙側回路供電、環形雙回路供電。第一種供電方案主要采用了兩個電源，并且這兩個電源是同時開展自身工作的，同時供電，這樣做的好處是具有非常高的可靠性，同時也更加的安全；第二種供電方案，在可靠性方面就要弱于雙側雙回路供電，安全性相對來說比較低，但是需要投入的成本比較少；最后一種供電方案，需要投入非常高的成本，無論從安全性還是可靠性來說都能夠達到理想的要求。在進行設計高層建筑高壓供電系統時，必須要充分的考慮施工成本，選擇適合的供電方案。

(三)設計低壓配電系統

由于超高層建筑具有很多種類的負荷，其低壓配電系統也不例外，變壓器T3和T4主要負責二級和三級負荷進行供電，比如說空調的制冷主機、水泵、照明等，配電方式主要采用的是放射式；消防負荷、基本負荷主要是由T1變壓器進行控制供電的，重要保障性的負荷和一般負荷主要是由T2進行控制供電，對于柴油應急發電機主要分為兩段供電母線，一段主要負責整個保障性負荷的供電，另一段主要是負責整個的消防供電，以及對負荷較大的單臺容量或采用放射式配電的重要負荷，通常采取結合放射式與樹干式的混合方式對一般設備進行配電。

二、實例分析

(一)工程概況

本工程總建筑面積220053.4m2，其中地上建筑面積156911m2，地下建筑面積63142.4m2。建筑主要功能為高檔辦公及商業配套設施，地上57層(辦公層)，地下4層，建筑高度275m(屋頂機房女兒墻高度)，為一類高層建筑，建筑耐火等級為一級，根據業主物業管理要求，辦公、商業、能源站需設置獨立的變電所。本工程共設4座變電站，其中3座位于地下二層塔樓核心筒西側，1座位于34層。其中，E1為主變電所，E2為能源站變電所，E3為商業變電所，E4為高區變電所，示意圖見圖。

圖1 工程實例變電所配置示意圖

(二)供配電系統方案

1.供配電系統方案

方案1：采用主、副高壓系統結構，設置2臺市政10kV電源，主配電室采用10kV電纜向副配電室各變壓器輻射配電，柴油發電機組配電分為應急母線和備用母線。系統圖如圖所示。

圖2 供配電系統架構搭建方案一示意圖

方案2：采用主副高壓系統結構，由兩臺市政10kV電源、總配電室10kV電纜輻射至B2層分變室，避難層分變室另設一級高壓配電，柴油發電機組的配電分為應急母線和備用母線。系統圖如圖3所示。

圖3 供配電系統架構搭建方案二示意圖

經比較，方案1的供電可靠性明顯高于方案2，但方案2的經濟性略優于方案1。

2.垂直配電干線系統

(1)在避難層設置變電所時，應在高壓線路上設置獨立豎井。

(2)普通電纜和應急電纜應在單獨的線槽中敷設。有條件時，普通電纜和應急電纜應分開敷設。

(3)兩個線槽中應設置兩條雙電源電纜。

(4)各避難層的交直流電源按避難層分別供電，并在末端相互切換。

(5)配電干線按避難層劃分供電區域，同一干線不得與兩個區域機組的用電負荷跨越避難層。

三、結束語

本文從負荷分類、變壓器容量指標、變電所設置、供配電系統方案選擇、垂直配電干線等方面，結合工程實例，對超高層建筑供配電系統的設計進行了合理的考慮保證其可靠性、靈活性、經濟性和預見性，對提高電力系統的穩定性、提高供電質量、節約能源具有重要意義