高層辦公建筑中豎向供電干線及租戶配電電氣方案

張 娜

[科進柏誠工程技術(北京)有限公司 上海分公司, 上海 200052]

0 引 言

隨著城市的快速建設發展,高層辦公樓頗受市場的青睞。高層辦公樓多以租賃為主,供電穩定性以及出租的靈活性一直是關注的焦點。

本文對高層辦公建筑中供電主干干線及租戶配電電表箱進行相關分析,為電氣設計人員提供參考。

1 辦公區域供電主干干線

1.1 供電豎向干線

根據不同業主需求,辦公干線的設置有多種不同的形式,本文分析目前區域供電主要幾種主流設置方式。

1.1.1 方案一:單母線供電(母線槽100%供電)

單母線供電接線示意圖如圖1所示。

單母線供電,即從低壓配電柜引出單根母線槽配電至各辦公樓層,敷設在辦公樓強電間內,每層設插接箱。單根母線槽的載流量可以承擔服務范圍內整個辦公區的用電。單母線供電具有如下特點。

(1) 供電可靠性:較低,一旦母線槽發生故障或檢修時,母線槽供電樓層均斷電且恢復時間較長。

圖1單母線供電接線示意圖

(2) 強電井道面積:最小。

(3) 冗余性:無冗余。

(4) 供電靈活性:基本沒有靈活性。

(5) 維護便捷性:較簡單,供電系統線路簡單,設備少。

(6) 系統造價:最少。

1.1.2 方案二:雙母線供電(預留母線插接口)

雙母線供電接線示意圖如圖2所示。

圖2 雙母線供電接線示意圖

雙母線供電,即從同一變電所內不同電源的低壓配電柜分別引出2根母線槽供電至各棟樓的辦公樓層強電間內,母線槽所敷設路徑的樓層設置插接口,按設計供電樓層設置插接箱。而該方案又可根據單根母線負荷比重有不同的形式:① 單根母線槽的載流量可以負擔服務范圍內整個辦公區50%的用電;供電可靠性:單根母線槽故障,仍有獲取電源的措施,當另一根母線槽有余量時,供少部分電量,但操作之前須根據母線槽負載率考慮防過載措施。② 單根母線槽的載流量可以負擔服務范圍內整個辦公區75%的用電;供電可靠性:較高,當其中一根母線槽故障時,另一根母線槽可以承擔故障母線槽的用電量,可以保證重要用電的可靠性,但操作之前須根據母線槽負載率考慮防過載措施。③ 單根母線槽的載流量可以負擔服務范圍內整個辦公區的用電。供電可靠性:最高,當其中一根母線槽故障時,另一根母線槽可以完全承擔整個辦公區的用電,可直接操作[1-2]。

雙母線供電具有如下特點。

(1) 強電井道面積:最大。

(2) 冗余性:有冗余。

(3) 供電靈活性:較靈活。

(4) 維護便捷性:較繁瑣,母線槽數量多。

(5) 系統造價:最高。

1.1.3 方案三:低區雙母線供電(低區雙母線供電,高區單母線)

低區雙母線供電接線示意圖如圖3所示。

圖3 低區雙母線供電接線示意圖

低區雙母線供電,即從同一變電所內不同電源的低壓配電柜分別引出2根母線槽供電,其中一根母線槽敷設至所供電區域樓層的50%(即低區),另一根母線槽敷設至所有樓層,母線槽所敷設路徑的樓層設置插接口,按設計供電樓層設置插接箱。該方案又可根據單根母線負荷比重有不同的形式:母線槽2承擔高區所有用電,母線槽1承擔低區所有用電。供電可靠性:

(1) 單根母線槽故障,低區仍可切換電源,當低區另一根母線槽有余量時。可提供少部分電量,但操作之前須根據母線槽負載率考慮防過載措施。

(2) 母線槽2除供高區用電量外,還須供應低區50%的租戶用電量,容量約75%服務區域的辦公用電量;母線槽1承擔低區所有用電。供電可靠性:母線槽1故障時,仍可由母線槽2提供低區辦公50%的用電量,但操作之前須根據母線槽負載率考慮防過載措施。

(3) 母線槽2除供高區用電量外,還須供應低區全部的租戶用電量;母線槽1承擔低區所有用電。供電可靠性:母線槽1故障時,仍可由母線槽2提供低區辦公全部用電量,可直接操作。

低區雙母線供電接線示意圖具有如下特點。

(1) 強電井道面積:一般。

(2) 冗余性:部分冗余。

(3) 供電靈活性:部分具有靈活性。

(4) 維護便捷性:簡單便捷。

(5) 系統造價:一般。

1.2 供電干線方案分析

3種主流供電方式都能應用于辦公區域配電系統,技術上均可行,但應結合項目自身辦公樓的性質、母線槽實際負載率、投資成本、后期擴展性發展等因素綜合性考慮[3-4]。

2 辦公區域租戶電表箱設置方案

2.1 概 述

高層辦公建筑分割多樣性,在前期可能無法確定,由于租戶數量不確定,因此租戶配電箱出線回路也無法確定,如實際招租時每層不是一個租戶,最終需要重新設計施工會造成二次浪費。從租戶數量不確定、配電柜內開關安裝及預留方式、電表箱內預留電變的方式等進行討論分析。

考慮辦公樓層可能部分整層租賃,部分分割出租,一般最多分割為8租戶。某項目辦公樓標準層面積2 525 m2,若整層租賃,公共區域無需環形走道,去掉核心筒面積,則租戶區的租賃面積約為1 900 m2。若分割出租,則公區需設置環形走道,實際租戶區總租賃面積更小。

2.2 租戶電源配電箱設置

租戶電源配電箱安裝在各層強電間,箱內設置1個400 A的總進線塑殼斷路器、進線斷路器處的相關計量表具、電涌保護器(SPD)、剩余電流火災報警系統等設備,母排等均安裝到位。在配電箱內預留8個250 A的出線斷路器安裝空間(100 A、160 A、250 A斷路器外形尺寸一致)及相應的出線電流互感器安裝空間。

若整層租賃,則租戶可在物業的配合下直接從400 A的總進線斷路器下接駁電源至本層租戶用戶配電箱。經計算,400 A斷路器可滿足整層供電容量要求:供電指標0.07 kW/m2,容量133 kW,計算電流252.6 A,配置熱磁式400/315 A開關(框架/脫扣),整定值315 A。

若本層為分割出租,因租戶電源配電箱內已預留8個斷路器安裝空間,物業可根據租戶的申請,依據租戶面積安裝相應的出線斷路器,供租戶接駁電源至本層租戶用戶配電箱。

2.3 租戶電表箱設置

考慮獨立設置租戶電表箱,安裝在樓層強電間,內置數字化電能表,有功電能計量精度可達0.5級以上,帶RS-485或RS-232通信接口。電壓、電流信號通過安裝于租戶電源配電箱內出線回路上相應的互感器取得。

租戶電表箱考慮2種方案。

(1) 方案一(電表箱內配置多回路電表)。多回路電表是指一塊電表最多能測量4路三相電壓、電流、功率、電能等數據。按項目要求最多8個租戶的情況,則2塊電表可覆蓋所有的電能計量要求。按此配置,電表箱尺寸約為480 mm×580 mm×200 mm,箱內安裝1塊多回路電表(可滿足1～4個租戶的計量要求),可預留1塊多回路電表安裝空間(可滿足5～8個租戶的計量要求)。

(2) 方案二(電表箱內配置單回路電表)。單回路電表是指一塊電表最多能測量1路三相電壓、電流、功率、電能等數據。按項目要求最多8個租戶的情況,則最多需8塊電表才能滿足電能計量要求。按此配置,電表箱尺寸約為700 mm×1 600 mm×300 mm,箱內可安裝8塊單回路電表。一次設計時安裝此電表箱并安裝1塊計量表到位,其余位置僅預留空間而不安裝電表。如整層租賃,則直接采用已安裝的電表計量。當有2個及以上出線回路(租戶)時,相應地增加電表安裝。

2種方案優缺點分析如下:

(1) 方案一(電表箱內配置多回路電表)。優點:電表箱尺寸較小、安裝緊湊,對強電間空間要求低;如后期運營須增加計量回路,在多回路計量電表范圍內只需增加電流互感器。缺點:電表故障影響范圍較大;如單個電表出現故障,將可能影響最大4個回路(即4個租戶)。

(2) 方案二(電表箱內配置單回路電表)。優點:計量表具布置清晰(一表一回路),表具之間互不干擾。缺點:電表箱所占空間較大;未來多租戶時成本有所增加。

2.4 分析及建議

綜上分析,租戶電源配電箱內建議設置1個400 A的總進線斷路器,在配電箱內預留8個出線斷路器安裝空間,可同時滿足租賃及分割出租(最多8個租戶)的供電要求,并減少因二次設計而產生的浪費。

對于電表箱內配置,2種方案均可以。如果強電間內空間有限,則可考慮采用方案一,配置1塊多回路電表,另預留1塊多回路電表安裝空間。此方案可同時滿足整層租賃及分割出租(8個租戶)的供電要求,另所需電表箱尺寸較小,減少強電間所需的空間;且當1～4個租戶時,無需增加電表,即可調整計量回路數量,相對擴展靈活性較好。但如果物業管理對多回路電表一旦故障會擴大影響范圍有擔心,則可考慮方案二。

3 結 語

介紹了高層辦公豎向干線幾種主流設置方式,分析了辦公區域租戶電表箱設置方案,可為電氣設計人員提供參考。