超高層建筑配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

吳飛洪

吳飛洪：350521198709020558

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，土地資源日益緊缺，越來越多的超高層建筑拔地而起。 相比普通高層，超高層建筑的配電系統(tǒng)更為復(fù)雜，對(duì)電氣設(shè)計(jì)人員提出更大的挑戰(zhàn)。文章以廈門悅海灣大酒店為例，對(duì)超高層建筑的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析和優(yōu)化。

1 超高層建筑及配電概況

1.1 項(xiàng)目概況

廈門悅海灣大酒店地處廈門市思明區(qū)，為超高層的五星級(jí)酒店，南鄰演武大橋，東臨廈門大學(xué)，西鄰世貿(mào)海峽大廈， 與著名旅游景點(diǎn)鼓浪嶼隔海相望，地理位置優(yōu)越；總建筑面積約10.57 萬(wàn)m2，地下2 層，地上36 層，高度為202 m；建筑功能包括辦公、餐飲、會(huì)議、娛樂及客房等。 超高層現(xiàn)代化建筑配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要具有實(shí)用性、合理性、經(jīng)濟(jì)性，在保證建筑用電安全的前提下減少投資，提升項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 用電負(fù)荷

本工程的值班照明、警衛(wèi)照明、航空障礙照明以及酒店宴會(huì)廳、餐廳、廚房、康樂設(shè)置、門廳及高級(jí)客房、主要通道等場(chǎng)所的照明用電，主要業(yè)務(wù)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、電子信息設(shè)備機(jī)房、電梯、生活水泵、排污泵、計(jì)算機(jī)、電話、電聲和錄像設(shè)備、新聞攝影用電等為一級(jí)負(fù)荷。 酒店的經(jīng)營(yíng)及設(shè)備管理用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、安防系統(tǒng)為一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷。 其他為三級(jí)負(fù)荷。

本工程變配電所負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見表1。

2.3 供電電源

一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源可以正常運(yùn)營(yíng)供電。 對(duì)于一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷，應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源，并嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。 本工程采用兩路獨(dú)立的10 KV 高壓電源+應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)的形式進(jìn)行供電。 兩路10 kV 電源同時(shí)運(yùn)行，互為備用，高壓側(cè)單母線分段運(yùn)行， 在進(jìn)線斷路器及母聯(lián)之間設(shè)置電氣與機(jī)械聯(lián)鎖裝置。

表1 總負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

3 建筑配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)當(dāng)?shù)亍?0 kV 及以下電力用戶業(yè)擴(kuò)工程技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)要求，變配電所只能設(shè)置在地面1 層及以上，可選擇的位置為地面1 層及避難層。鑒于酒店及辦公區(qū)由同一物業(yè)公司管理且合用一套空調(diào)及給排水（消防）系統(tǒng)，變壓器不再按酒店與辦公區(qū)獨(dú)立分開的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)， 而是采用低壓出線各自計(jì)量的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。 同時(shí)考慮變電所供電半徑不宜大于250 m，現(xiàn)提出兩種供電方案，以供比較和選擇，具體方案見表2。

表2 供電方案

4 配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案對(duì)比分析

4.1 兩種方案的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

經(jīng)濟(jì)性對(duì)比主要考慮工程投資額、系統(tǒng)運(yùn)維成本，以及高低壓電纜、變壓器等設(shè)備方面的投資。 相較于方案二，方案一中有一個(gè)變配電所設(shè)置在避難層，對(duì)塔樓上部的酒店客房就近供電，減少了供電距離和運(yùn)行損耗，提高了供電質(zhì)量；節(jié)約了電纜、母線槽的投資，經(jīng)濟(jì)性更好。

4.2 兩種方案的技術(shù)性對(duì)比

從設(shè)備的施工安裝、 日常維護(hù)及故障維修等方面開展比較。 方案一的設(shè)備運(yùn)輸可以采用大載重電梯或者利用電梯井道吊裝的方式； 供電靈活，運(yùn)行損耗小；電氣豎井更小，且對(duì)地面1 層的占用面積小，提高了項(xiàng)目房間的使用價(jià)值。 方案二的所有變配電所均設(shè)置在地面1 層，設(shè)備的運(yùn)輸和維護(hù)方便，但是增加了供電距離和運(yùn)行損耗，且占用地面1層的面積過大，相應(yīng)的電氣管井比方案一要大。

通過方案對(duì)比并結(jié)合工程實(shí)際情況， 本工程選擇了方案一。 在地面1 層，設(shè)置一處10 kV 高壓總配電室，與1#變配電所合用；設(shè)置一處供裙房、辦公、地下室等負(fù)荷用的1#變配電所，其內(nèi)設(shè)2 臺(tái)2 000 kVA 變壓器； 設(shè)置一處酒店與辦公中央空調(diào)專用的2# 變配電所，內(nèi)設(shè)2 臺(tái)1 600 kVA 變壓器。在酒店客房區(qū)的避難層設(shè)置酒店客房專用的3#變配電所，內(nèi)設(shè)2 臺(tái)800 kVA 變壓器。 如圖1 所示。

圖1 供電示意圖

5 應(yīng)急電源

應(yīng)急電源設(shè)置在地下一層，配備2 臺(tái)1 200 kW柴油發(fā)電機(jī)。 柴油發(fā)電機(jī)房供電范圍為消防系統(tǒng)（包括應(yīng)急照明）、生活泵房、酒店及辦公用電梯、自動(dòng)扶梯、電子信息機(jī)房、經(jīng)營(yíng)及設(shè)備管理用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、宴會(huì)廳、餐廳、報(bào)告廳、酒店大堂等。 本工程的變配電所均設(shè)兩段應(yīng)急母線，一段用于應(yīng)急負(fù)荷供電，一段用于備用負(fù)荷供電。 市電與發(fā)電機(jī)組之間采用機(jī)械電氣聯(lián)鎖方式，兩路市電同時(shí)失電時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)在15 s 內(nèi)自動(dòng)啟動(dòng)、投入運(yùn)行，啟動(dòng)信號(hào)取自變壓器低壓側(cè)進(jìn)線柜開關(guān)的輔助接點(diǎn)。

圖2 應(yīng)急電源示意圖

6 結(jié)語(yǔ)

超高層建筑功能復(fù)雜、人員眾多，對(duì)安全性、保障性的要求高于一般高層建筑，建筑電氣設(shè)計(jì)的復(fù)雜性增加。 超高層建筑配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需結(jié)合工程實(shí)際情況，充分考慮經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性因素。