淺談高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  摘要:隨著城市規(guī)模的不斷發(fā)展,高層建筑越來越多,因此,高層建筑電氣設(shè)計(jì)就成為設(shè)計(jì)者不得不面對(duì)的問題。本文結(jié)合工程實(shí)例,介紹了高層建筑電氣設(shè)計(jì)中一些比較典型且具有普遍意義的問題,結(jié)合某工程的實(shí)際做法闡述了問題的解決方法。

  關(guān)鍵詞:高層建筑;電氣設(shè)計(jì);配電;負(fù)荷計(jì)算

  1工程概況

  本項(xiàng)目商業(yè)綜合大樓,總建筑面積為405570m2,地上建筑面積272330m2,地下建筑面積133240m2,主體高度99m。項(xiàng)目組成為:辦公樓兩座,建筑面積為70800m2,28層,標(biāo)準(zhǔn)層高為3.2m。

  2 負(fù)荷計(jì)算

  1)負(fù)荷特點(diǎn):用電負(fù)荷大,遠(yuǎn)大于《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)術(shù)措施》中大120W/m2的指標(biāo),尤其是餐飲的用電負(fù)荷更大,而且不同類型、不同飲食文化背景的餐飲差別也很大。

  2)負(fù)荷的不確定性大,因?yàn)樯虡I(yè)地產(chǎn)往往根據(jù)市場(chǎng)租的需求,不斷調(diào)整商鋪的性質(zhì),使得負(fù)荷在動(dòng)態(tài)變化之中。

  3)目前的規(guī)范和技術(shù)措施沒有對(duì)商業(yè)項(xiàng)目中不同類別商鋪的參數(shù)指進(jìn)行細(xì)化,工程設(shè)計(jì)中的負(fù)荷計(jì)算缺少據(jù),大多數(shù)情況只能靠設(shè)計(jì)人員憑借以往工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行計(jì)算。

  負(fù)荷參數(shù)的選擇:針對(duì)以上遇到的問題,進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí),首先與開發(fā)商銷售部門進(jìn)行良好的溝通,確定各層的業(yè)態(tài)形式商鋪面積和性質(zhì),這是電氣負(fù)荷計(jì)算的基礎(chǔ)依據(jù);其次確定商鋪內(nèi)單位面積參數(shù)指標(biāo)也很重要且復(fù)雜,因?yàn)橐?guī)范中沒有明確的指標(biāo)可以參考;而且不同城市間的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不均衡,用電指標(biāo)也不同;便在同一城市不同區(qū)域的消費(fèi)群體也有差異。

  3)需要系數(shù)的選擇:參數(shù)確定后,需要進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。一般采用需要系數(shù)法,計(jì)算過程不再贅述。需要探討的是需要系數(shù)的選擇,這在現(xiàn)行規(guī)范、手冊(cè)及《統(tǒng)一技術(shù)措施》中也沒有明確的要求,根據(jù)多年的設(shè)計(jì)體會(huì)認(rèn)為,在配電最末端商鋪內(nèi)戶箱或?qū)优潆娤溆?jì)算時(shí)Kx一般取1,在各回路干線計(jì)算時(shí)取0.7~0.8,在變電所各配電變壓器計(jì)算時(shí)取0.4~0.6。

  3變電所設(shè)置

  根據(jù)負(fù)荷計(jì)算結(jié)果,本工程的變壓器總安裝容量為43400Kv.A,經(jīng)與供電公司反復(fù)協(xié)商,分別在本工程的北、中和南三段設(shè)置3個(gè)變電所為三段建筑供電,1#變電所設(shè)6臺(tái)2500Kv.A變壓器,承擔(dān)北段供電;2#變電所設(shè)4臺(tái)1600Kv.A變壓器,加6臺(tái)2000Kv.A變壓器,承擔(dān)中段的供電,另外還有5臺(tái)10Kv.A高壓冷水機(jī)組(合計(jì)4000Kv.A);3#變電所設(shè)2臺(tái)2000Kv.A加2臺(tái)1000Kv.A變壓器,承擔(dān)南段A、B兩座辦公樓供電。本工程配置兩處10Kv電源引入點(diǎn),每處為兩路10Kv線路,根據(jù)供電公司對(duì)10Kv電源容量的規(guī)定:每路最大負(fù)荷為11000Kv.A左右,兩路即為22000Kv.A,設(shè)計(jì)1#、3#變電所合用一處10Kv,電源進(jìn)線,總?cè)萘繛?1000Kv.A;2#變電所內(nèi)變壓器和10Kv,冷水機(jī)組共用一處10Kv電源進(jìn)線,總?cè)萘繛?2400Kv.A。在變電所平面布置的設(shè)計(jì)中,除了滿足規(guī)范要求以外,還需要考慮高壓柜、變壓器和低壓柜按供電順序布置,尤其是低壓配電柜饋出電纜的走向順暢,值班人員巡視方便等問題如不認(rèn)真考慮,會(huì)造成施工時(shí)電纜交叉多、繞遠(yuǎn)路、浪費(fèi)建筑面積以及巡視不方便等問題。

  4較小消防負(fù)荷的供配電

  在大型商業(yè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)遇到消防用電設(shè)備負(fù)荷較小且分布較分散,若均由變電所饋出,會(huì)使得變電所低壓柜饋出很多小電流回路,對(duì)斷路器分?jǐn)嗄芰蛯?dǎo)體的動(dòng)、熱穩(wěn)定帶來一定的影響。根據(jù)GB50045-1995《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定“消防用電設(shè)備應(yīng)采用專用的供電回路,其配電設(shè)備應(yīng)設(shè)有明顯標(biāo)志”。對(duì)供電回路的條文解釋系指“從低壓總配電室(包括分配電室)至最末一級(jí)配電箱,與一般配電線路均應(yīng)嚴(yán)格分開”。在本設(shè)計(jì)中,采用了增加一級(jí)配電的方法,即從變電所不同母線段上分別饋出一條消防專用回路,在適當(dāng)位置設(shè)置兩臺(tái)配電柜,再由此配電柜放射式配至末端雙電源互投箱,這樣既滿足了規(guī)范對(duì)專用供電回路的要求,又避免在變電所級(jí)饋出許多小電流回路。

  5斷路器及導(dǎo)體的選擇

  由于商業(yè)地產(chǎn)項(xiàng)目房間用途的不確定性,在選擇斷路器和導(dǎo)體時(shí)必須考慮一定的裕量以滿足調(diào)整造成的負(fù)荷變化。根據(jù)這一特點(diǎn),在設(shè)計(jì)中較多地使用了插接母線供電,既可以滿足大載流量的要求,又使供配電靈活性加大,在每層豎井中均預(yù)留備用插接箱,以便在變化時(shí),可根據(jù)上下層負(fù)荷的變化,進(jìn)行調(diào)整。例如:某豎井一段母線負(fù)責(zé)1~3層供電,當(dāng)1層由于變化容量增大,而3層容量減小時(shí),就可使用1層的備用插接箱把3層富裕的容量配給1層使用。在變電所這級(jí)配電中,選擇斷路器時(shí)要選整定值可調(diào)整的斷路器,以便在末端負(fù)荷變化時(shí)調(diào)整整定值;在母線和互感器的選擇上一般按斷路器框架值來選。例如:某段干線設(shè)備容量530Kv,Kx取0.7,計(jì)算電流為704A,選擇斷路器框架值為1000A,整定值為800A;電流互感器為1000/50;母線載流量為1000A,此路最大可滿足1000A電流的負(fù)荷使用要求,即便有調(diào)整,配電開關(guān)及線路也可不必作大的變動(dòng)。

  6層配電箱的設(shè)

  根據(jù)各層防火分區(qū)的劃分,分別在各層編號(hào)為A~K豎井內(nèi)設(shè)置層照明配電箱為各商鋪供電,各商鋪的供電采用一對(duì)一放射式供電。需要指出的是由于各層的業(yè)態(tài)比較復(fù)雜各層的防火分區(qū)上、下層不對(duì)應(yīng),使得有的豎井在負(fù)責(zé)本防火分區(qū)供電的同時(shí),還要負(fù)責(zé)相鄰的防火分區(qū)的供電。在設(shè)計(jì)時(shí),采用了就近原則,同時(shí)也考慮到整條干線負(fù)擔(dān)的負(fù)荷情況,盡量使各個(gè)豎井內(nèi)負(fù)荷比較平衡。

  7公共區(qū)域配電箱的設(shè)置

  考慮到商業(yè)的公共區(qū)域?qū)硇枰窝b修,必須預(yù)留電源。此處的設(shè)計(jì)需要考慮以下幾點(diǎn):①電量預(yù)留多少的問題,其中照明用電可根據(jù)GB50034-2004

  《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》表6.1.3及其6.1.8條,商業(yè)建筑照明功率密度值計(jì)算,高檔超市營業(yè)廳為20W/m2,根據(jù)“裝飾性燈具總功率50%計(jì)入照明密度計(jì)算值”的規(guī)定,采用的預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)為40W/m2。②為方便裝修設(shè)計(jì),在每個(gè)防火分區(qū)內(nèi)設(shè)置了公共區(qū)域照明配電箱和應(yīng)急照明配電箱,以便明確裝修設(shè)計(jì)的電氣配電分界點(diǎn)。

  ③將樓梯間、儲(chǔ)藏間等不需要做裝修的部位,單獨(dú)設(shè)置配電回路或配電箱,盡量不從公共區(qū)域預(yù)留精裝用電的配電箱內(nèi)饋出。

 、芄矃^(qū)域照明的控制,大部分采用兩種方式,即C—BUS系統(tǒng)或BA系統(tǒng)控制,利用C—BUS的優(yōu)點(diǎn)是控制比較靈活,可按每一路饋出控制,也可調(diào)光控制;缺點(diǎn)是造價(jià)較高。利用BA系統(tǒng)控制優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低,控制簡(jiǎn)單;缺點(diǎn)是由于交流接觸器為三相,控制時(shí)可能會(huì)三路同時(shí)開或者同時(shí)關(guān),在裝修設(shè)計(jì)時(shí)需將各接觸器饋出回路岔開供電,避免造成故障時(shí)大面積停電。

  8戶配電箱的設(shè)計(jì)

  在商業(yè)地產(chǎn)設(shè)計(jì)中,往往只為商鋪設(shè)計(jì)一個(gè)電表箱,而出線回路由用戶根據(jù)自己的需要進(jìn)行二次設(shè)計(jì),但是商鋪內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管的供電很難解決,無法進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)的整體調(diào)試。本工程的做法是在電表箱內(nèi)增加一個(gè)斷路器為風(fēng)機(jī)盤管供電,另一路為用戶二次設(shè)計(jì)時(shí)使用,如下圖所示。

  9配電柜/箱與配電回路的編號(hào)

  大型項(xiàng)目往往低壓配電柜/箱很多,低壓饋出回路就更多,往往會(huì)出現(xiàn)柜/箱編號(hào)及線路編號(hào)重復(fù)的問題,造成在設(shè)計(jì)圖中查找及將來維護(hù)檢修的困難。本工程有3個(gè)10Kv變電所,20臺(tái)變壓器,上百臺(tái)低壓饋出柜,饋出回路更多。按照國際電工委員會(huì)(IEC)及中國國標(biāo)的要求:①所有的配電編號(hào)要簡(jiǎn)單明了,不能太箱和線路編號(hào)不重復(fù)。②編號(hào)要簡(jiǎn)單明了,不能太長。③區(qū)分負(fù)荷性質(zhì)和類型。④規(guī)律明顯便于查找,能使看圖者一目了然。根據(jù)以上要求及地上、地下建筑防火分區(qū)和業(yè)態(tài)形式的不同情況,采用了兩種略有差別的方式。地下部分基本為車庫,用途比較單一,防火分區(qū)也比較整齊,按防火分區(qū)編號(hào),如AL—BL—1/1、AP與APE等各字母及數(shù)字含義:AL代表照明配電箱(AP代表動(dòng)力配電箱,APE代表應(yīng)急動(dòng)力配電箱);BI代表地下一層;1/1代表I防火分區(qū)1號(hào)箱。地上部分比較復(fù)雜,防火分區(qū)比較多,且上、下層防火分區(qū)不對(duì)應(yīng),按豎井編號(hào)較好,如AL—1—A1、AP和APE等字母及數(shù)字含義:1代表一層;A1代表A號(hào)豎井饋出的1號(hào)配電箱。低壓饋出回路的編號(hào)采用了如:W3—6—AL—1—A1,W3—6)表示此回路由3號(hào)變壓器所供電的6號(hào)配電柜饋出,AL—1—A1表示本回路所接的第一個(gè)配電箱為AL—1—A1等,以此類推。

  10結(jié)束語

  隨著商業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目越來越復(fù)雜,需要設(shè)計(jì)人員不斷地提高設(shè)計(jì)水平,精心設(shè)計(jì),作出精品。以上僅是在商業(yè)設(shè)計(jì)中的點(diǎn)滴經(jīng)驗(yàn)總結(jié),希望能和廣大設(shè)計(jì)人員交流!