城市大型建筑物供電方式與應(yīng)用

王州波，邵偉明

（寧波電業(yè)局，浙江 315001）

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國的許多城市興建了大量的大型公共建筑物，如酒店、辦公樓、會議展覽中心、商業(yè)廣場等。這些建筑物建筑面積大、負荷密度高，而且對供電質(zhì)量和可靠性的要求也較高，根據(jù)《國家電網(wǎng)公司業(yè)擴供電方案編制導(dǎo)則（試行）》要求，作為電力公司的重要客戶，需要雙電源供電。由于我國目前的城區(qū)電網(wǎng)以10kV為主，裝機容量小于15MVA的用戶一般采用10kV供電，受到線路額定容量限制，一般需要4路以上電源供電并配備一定的備用容量，才能滿足《導(dǎo)則》規(guī)定的電源配置要求。但是，這些大型建筑物一般處在城市中心，城市線路走廊和變電所用地受到嚴格的限制，而且在城區(qū)內(nèi)一般采用電力電纜供電，每個區(qū)域的供電線路條數(shù)受到線路通道的限制，很難滿足大型建筑物所需要的回路數(shù)和備用容量。為了更好地解決大型建筑物用電容量大、負荷等級高的需求，本文將介紹寧波市大型建筑物包括兩供一備雙電源常供和供電到戶在內(nèi)的三種新供電方式和效果和應(yīng)用實例。

1 兩供一備

城市中裝機容量超過8MVA的用戶全部或一半以上為一、二級負荷客戶。如采用常規(guī)雙電源供電方式，則單回10kV線路就會超供電限額；如把它分成兩部分容量，分別采用雙電源供電，則會增加客戶的投資，也不利于今后的運行管理。為此，本文提出一種新的供電方式——三電源（兩供一備）供電方式。采用這種方式，每回線路帶客戶裝機容量的50%，通過增加供電回路、減少線路供電負荷和降低備用容量的方式，提高供電可靠性，減少線路空置率。

采用三電源（兩供一備）供電方式，客戶備用容量可以減少一半，線路（變電所）的供電能力可以大大提高。這種方式減少了主供線路供電容量，使該線路能通過環(huán)網(wǎng)供給其他客戶，減少客戶對線路的占用，可以在同等供電回路情況下提高該區(qū)域的供電可靠性。采用這種供電方式，任一電源失電不影響客戶正常用電，而且即使有兩路電源失電，也還有50%的供電能力，與一供一備方式相比，供電可靠性也可以得到很大提高。與一供一備方式相比，采用兩供一備，客戶的設(shè)備投資將有所增加，不過對于那些容量較大采用單回線路供電不能滿足要求的用戶，相對于一供一備供電方式綜合投資將會減少。

以寧波香格里拉大酒店為例，該酒店是世界知名品牌酒店，也是寧波五星級大酒店，對供電可靠性要求很高。該酒店的總用電容量為12.8MVA，共裝有8臺1 600kVA變壓器，大部分用電負荷屬一、二級負荷。

酒店采用三電源（兩供一備）的供電方案，具體接線方式如圖1。根據(jù)酒店的供電要求，從市電引三路10kV線路1、線路2和線路3分別供Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ段母線。其中線路1和線路2為常供線路，線路3為備用線路；Ⅰ段和Ⅱ段母線各帶4臺1 600kVA變壓器，Ⅲ段母線不帶變壓器，但分別與Ⅰ段和Ⅱ段母線聯(lián)絡(luò)，并裝有備自投。正常供電方式下，線路1和線路2分別供Ⅰ段和Ⅱ段母線所帶負荷；線路3供Ⅲ段母線，不帶負荷，當(dāng)線路1或線路2停電時，備自投動作，線路3通過母聯(lián)代替線路1或線路2供Ⅰ段或Ⅱ段母線所帶負荷，保證重要負荷的可靠供電。

圖1 三電源（兩供一備）的供電方式

2 雙電源常供

城市中容量超過8MVA，以及部分用電負荷為一、二級負荷同時容量不超過4MVA的用戶，可以采用雙電源常供、高壓不聯(lián)、低壓互聯(lián)的供電方式。

采用這種方式，每回線路提供客戶容量的50%，變壓器兩兩聯(lián)絡(luò)、互為備用，可以滿足《國家電網(wǎng)公司業(yè)擴供電方案編制導(dǎo)則（試行）》關(guān)于供電可靠的規(guī)定要求，為一、二級負荷提供雙路電源。采用這種供電方式線路的供電容量穩(wěn)定、線路空置率低，在滿足供電可靠性的要求下，客戶電氣設(shè)備投資減少了，用于提高可靠性的費用支出也減少了一半，經(jīng)濟效益高，而且10kV母線無聯(lián)絡(luò)，給客戶的運行管理帶來了方便。

采用雙電源供電方式，當(dāng)一路電源停電情況下另一路電源只能供總?cè)萘康囊话耄虼伺c兩供一備方式相比，重要負荷的失電風(fēng)險將大大增加。也就是說，用戶采用雙電源供電方式，要求一、二級負荷容量不能超過總?cè)萘康?0%，否則必須增加總?cè)萘俊?/p>

以常洪隧道為例，該隧道是連接寧波市江東區(qū)和江北區(qū)的過江隧道。此隧道雙向四車道，來往車輛密集，是寧波市一個主要的交通要道。隧道總用電需求為2 260kVA，共裝有4臺變壓器，其中630kVA和500kVA變壓器各2臺。隧道部分負荷，如消防、應(yīng)急照明、排煙設(shè)施等，屬一、二級負荷。采用雙電源常供、高壓不聯(lián)、低壓互聯(lián)的供電方式，具體接線方式如圖2。

圖2 雙電源常供、高壓不聯(lián)、低壓互聯(lián)的供電方式

根據(jù)隧道的供電要求，從市電引兩路10kV線路1和線路2分別供Ⅰ段和Ⅱ段母線。Ⅰ段和Ⅱ段母線各帶2臺變壓器，包括630kVA和500kVA各1臺，Ⅰ段和Ⅱ段母線不聯(lián)絡(luò)，但2臺相同容量的變壓器低壓側(cè)聯(lián)絡(luò)，并裝有備自投。正常供電方式下，線路1和線路2分別供Ⅰ段和Ⅱ段母線所帶負荷，變壓器分列運行。當(dāng)線路1或和線路2停電時，對應(yīng)母線上的2臺變壓器停運，低壓備自投動作，另2臺運行變壓器通過低壓母聯(lián)供停電的重要負荷，保證了所有重要負荷的可靠供電。

3 供電到戶

對于有多個獨立用戶單位的大型建筑群如大型商業(yè)區(qū)、標準廠房群等，可以采用一種供電到戶的供電方式，由供電部門直接供電到戶，客戶各自與電力公司簽訂供用電合同并分別裝表計量，按用電性質(zhì)和行業(yè)確定電價。

采用這種方式，容量超過8kW的居民用戶采用三相四線供電；容量在100kW以下的單位用戶由大樓公用變壓器供電；100kW及以上的單位用戶設(shè)專用變壓器供電。另外，建筑物公用部分，例如高層電梯、消防水泵、監(jiān)控、應(yīng)急電源、中央空調(diào)等的用電，對供電的可靠性要求較高，為了提高供電的可靠性，可設(shè)雙電源專用變壓器供電。采用這種方式，建設(shè)單位建成的公用變壓器、低壓配電柜、密集母線（電纜）、分支箱、到戶大表箱等，產(chǎn)權(quán)都將移交給供電企業(yè)。建筑物的供、配電設(shè)施應(yīng)明確責(zé)任分界點：由樓層分支箱低壓直供的客戶產(chǎn)權(quán)責(zé)任分界點，在每層分支箱內(nèi)開關(guān)下樁頭；由密集母線直供的客戶責(zé)任分界點，為母線插接箱內(nèi)開關(guān)下樁頭；由公用變壓器低壓配電柜直供的客戶責(zé)任分界點，為該戶低壓開關(guān)的下樁頭；專用變壓器客戶責(zé)任分界點，為環(huán)網(wǎng)站該戶環(huán)網(wǎng)負荷開關(guān)的下樁頭。

供電到戶的供電方式可以避免客戶對線路的單獨占用，減少主供線路的供電容量；主供線路可以通過環(huán)網(wǎng)把供電容量供給其他客戶。在同等供電回路情況下，采用這種方式供電的可靠性得到了提高。另外，采用這種方式，電力公司對個別拖欠電費客戶的停電處罰，可以不影響建筑物內(nèi)其他客戶的正常用電，方便了電力公司的經(jīng)營管理。不過，采用這種方式，可能要求客戶單位的產(chǎn)權(quán)進行變更、并戶或者分戶，帶來的供電方式變化也可能造成管理上的麻煩。

以寧波市第一個供電到戶的高層綜合性大樓——都市仁和為例，該大樓位于市中心，總占地面積9 700m2，由2幢高層及一個裙樓組成。其中一幢為辦公樓，共29層，一層二層為商業(yè)用房；一幢為公寓，共33層，一層為商業(yè)；裙樓共三層，一層二層為商業(yè)，三層為辦公用房。大樓的總建筑面積為79 912m2，地上建筑面積66 920m2，地下12 992m2；其中辦公樓28 108m2，公寓樓30 406m2，商業(yè)用房7 308m2，會所1 098m2。

該大樓屬一級民用建筑，按《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》要求其中消防用電設(shè)備，例如消防水泵、消防電梯、防排煙設(shè)施、火災(zāi)應(yīng)急照明為一級負荷，生活水泵及客梯等為二級負荷，其余負荷都為三級負荷。采用公用變與專用變相結(jié)合的供電方案，具體接線方式如圖3。

圖3 10kV環(huán)網(wǎng)公用變與專用變相結(jié)合的供電方式

為滿足一級負荷供電可靠性的要求，從附近的兩個區(qū)域變電站引來兩路10kV電源，兩路電源同時供電，沿市政道路以電纜穿管埋地方式引入環(huán)網(wǎng)室，設(shè)環(huán)網(wǎng)柜共13柜，兩端母線各預(yù)留一個環(huán)入環(huán)出柜備用，環(huán)網(wǎng)柜采用SM6，其中環(huán)進環(huán)出及聯(lián)絡(luò)柜型號為IMC配48V直流電動操作機構(gòu)，環(huán)網(wǎng)柜配ELK－3型短路指示器。

變電所設(shè)公用變壓器5臺，總?cè)萘繛? 500kVA，變壓器采用SCB9系列，其中2臺的容量為1 250kV，3臺的容量為1000kVA。公用變壓器采用Schneider公司的Prisma型低壓柜，低壓兩兩聯(lián)絡(luò)；高層的低壓出線采用KFM密集母線，共10條（每層設(shè)2只表箱）每層要求預(yù)留2個插接孔；商鋪的低壓出線采用電纜經(jīng)分支箱后到表箱；辦公及公寓樓全部由公用變壓器供電，計量到戶。

高層的電梯、消防、水泵及大于100kVA容量的場所另設(shè)客戶專用變電所高配供電，專用變電所配備2臺SCB9系列400kVA變壓器，高配采用雙電源供電，由環(huán)網(wǎng)室引入。專用變電所設(shè)SM6型高壓柜共8柜，低壓柜型號為BLOKSET。配電干線采用封閉母線，對消防水泵、消防電梯、防排煙設(shè)施等消防用電設(shè)備均由低配室的二段母線引出二路電源至用電設(shè)備線路末端，經(jīng)雙電源自動切換裝置后向其供電。

4 結(jié)語

以上三種城市大型建筑物的供電方式，已成功地應(yīng)用在寧波市的許多大樓中，從實際應(yīng)用情況看，這些供電方式既滿足了大型建筑物供用電安全、可靠、經(jīng)濟、運行靈活、管理方便的要求，又符合本地區(qū)電網(wǎng)建設(shè)、改造和發(fā)展規(guī)劃的要求，綜合經(jīng)濟效益與社會效益都非常顯著。隨著電力客戶對供用電要求的提高，今后供電行業(yè)還必須不斷探索和研究新的供電方式，以適應(yīng)經(jīng)濟社會的發(fā)展，更好地服務(wù)于廣大電力客戶。