辦公建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計

廣東天元建筑設(shè)計有限公司 廣東佛山 528300

摘要：本文主要針對辦公建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計展開了探討，結(jié)合了具體的工程實例，分別對負(fù)荷分級及電源情況、用電負(fù)荷及變電所設(shè)置和消防負(fù)荷分析及消防專用柴油發(fā)電機設(shè)置三方面作了系統(tǒng)的概述，并詳細(xì)分析了保障一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷供電可靠性的措施，以期能為有關(guān)方面的需要提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：辦公建筑；供配電系統(tǒng)；設(shè)計

做好供配電系統(tǒng)的設(shè)計對辦公建筑電氣系統(tǒng)的正常運行有著重要作用。在供配電系統(tǒng)的設(shè)計中，需要根據(jù)建筑物的特征，確定負(fù)荷等級，選擇合理的供配電方式，以保證用戶的用電可靠性及初建投資的合理性。

1 工程概況

項目建筑面積131145m2，其中地上96580m2，地下34565m2。建筑層數(shù)：地上24層，地下2層。建筑高度：99.90m。算上頂部廣告牌達(dá)120m，為A/B雙子座高層。大廈地上裙房設(shè)置公共服務(wù)大堂、銀行營業(yè)廳和辦公區(qū)，并設(shè)置有銀行數(shù)據(jù)中心；標(biāo)準(zhǔn)層（6～24層）為出租辦公區(qū)，并在每層預(yù)留租戶數(shù)據(jù)機房；地下部分包括商業(yè)、餐廳、汽車庫（戰(zhàn)時為人防物資庫）和設(shè)備機房等。

2 負(fù)荷分級及電源情況

2.1 負(fù)荷分級

根據(jù)規(guī)定，本項目為一類高層建筑，金融設(shè)施分級為二級。

2.2 電源

2.2.1 市政電源

為確保本工程滿足一級負(fù)荷及一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷的供電要求，經(jīng)與當(dāng)?shù)仉娏緟f(xié)商，市政電源為2路10kV電源供電，且分別來自不同上級110kV變電站。滿足當(dāng)一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不應(yīng)同時受到損壞的要求。

2.2.2 內(nèi)部電源

設(shè)置消防專用應(yīng)急發(fā)電機組，數(shù)據(jù)機房、網(wǎng)絡(luò)機房等設(shè)置備用發(fā)電機組及相應(yīng)UPS電源。

3 用電負(fù)荷及變電所設(shè)置

3.1 負(fù)荷估算

3.1.1 地上A/B座高塔負(fù)荷及估算

A/B兩塔平面布局相同，分析單塔即可。單塔樓地上總面積41692m2，標(biāo)準(zhǔn)層每層面積1704m2，其中核心筒面積為400m2。

2層設(shè)銀行數(shù)據(jù)中心，6層及以上每層設(shè)置租戶小IT機房。數(shù)據(jù)機房總面積約為900m2。塔樓地上主要負(fù)荷為辦公照明、空調(diào)風(fēng)機、電梯及數(shù)據(jù)機房用電等。

負(fù)荷估算主要考慮兩個方面：

（1）普通辦公樓面積按單塔總面積減去數(shù)據(jù)機房面積計算。

根據(jù)相關(guān)規(guī)定及項目經(jīng)驗：辦公樓單位面積用電指標(biāo)為100VA/m2，其中包括空調(diào)冷水機組用電量。本建筑制冷站設(shè)置在地下二層且主要為10kV高壓冷機，單獨估算塔樓變壓器應(yīng)扣除冷機、水泵部分，經(jīng)驗值為40VA/m2。

則辦公用電估算：（41692-900）m2×（100-40）VA/m2≈2400kVA。

（2）數(shù)據(jù)機房用電估算。本項目所含數(shù)據(jù)機房為A級機房。根據(jù)專業(yè)條件計算可知，數(shù)據(jù)機房用電量約2kVA/m2。

數(shù)據(jù)機房用電估算：900m2×2kVA/m2=1800kVA。

A/B座高塔估算為：1800+2400=4200kVA。

3.1.2 裙房用電估算

裙房共五層，13200m2，參考上文A/B座估算方法，裙房用電：13200m2×（100-40）VA/m2≈790kVA。

3.1.3 地下層用電估算

地下層用電估算包括兩部分：

（1）車庫區(qū)域。

地下一、二層，車庫共：17000m2，車庫（非機械停車）按30VA/m2估算：17000m2×30VA/m2=510kVA。

（2）各種功能配套區(qū)。

地下一層商業(yè)預(yù)留、廚房餐廳預(yù)留共4500m2，根據(jù)工程經(jīng)驗按200VA/m2估算：4500m2×200VA/m2=900kVA。

地下一層各電信機房及配套精密空調(diào)估算：200kVA。

地下一層物業(yè)辦公用電估算：1500m2×60VA/m2=90kVA。

地下二層制冷站專業(yè)條件：1040kW，取0.7需要系數(shù)折為視在功率約為：900kVA。

3.2 變電所

3.2.1 變電所設(shè)置

在B座地下一層設(shè)10kV總配變電所1座，由于建筑條件的限制，僅安裝2臺10/0.4kV、2000kVA干式變壓器1T、2T，負(fù)責(zé)B座塔樓用電；在A座地下一層設(shè)10kV分變電所1座，4臺10/0.4kV、2000kVA干式變壓器，其中2臺3T、4T負(fù)責(zé)A座，另2臺5T、6T負(fù)責(zé)裙房地下室及屋頂LED大屏用電。10kV制冷機由B座總配電所高壓直接配電。

3.2.2 負(fù)荷計算

根據(jù)各專業(yè)條件，采用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計算，如表1所示。

表1 變壓器設(shè)置及負(fù)荷表

3.2.3 小結(jié)

（1）需要系數(shù)計算法結(jié)果與估算結(jié)果一致。

（2）大型金融類商務(wù)辦公樓（含租戶小IT機房）單位建筑面積用電指標(biāo)（含冷機）約為110VA/m2。

4 消防負(fù)荷分析及消防專用柴油發(fā)電機設(shè)置

4.1 消防負(fù)荷分析

根據(jù)前文分析：一類高層建筑的消防負(fù)荷應(yīng)按一級負(fù)荷要求供電。

消防用電設(shè)備安裝容量1132kW。經(jīng)暖通專業(yè)及消防部門確認(rèn)，防排煙風(fēng)機最大同時用電：考慮滿足最大一個防火分區(qū)、一層疏散走廊、所有樓梯間的加壓，該值為210kW。經(jīng)計算得消防計算負(fù)荷為617kW。

4.2 消防專用柴油發(fā)電機設(shè)置

考慮本項目消防重要性，根據(jù)上述計算結(jié)果設(shè)置1臺消防專用230/400V、800kW應(yīng)急柴油發(fā)電機組。變壓器1T、3T、5T分別設(shè)置消防應(yīng)急母線段。

5 保障一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷供電可靠性的措施

5.1 數(shù)據(jù)機房供配電系統(tǒng)概述

5.1.1 數(shù)據(jù)機房等級

本項目從業(yè)主使用性質(zhì)、管理要求等出發(fā)將二層銀行用數(shù)據(jù)機房、標(biāo)準(zhǔn)層出租小IT數(shù)據(jù)機房，地下一層網(wǎng)絡(luò)機房、網(wǎng)絡(luò)接入機房確定為A級機房。

5.1.2 數(shù)據(jù)機房供配電系統(tǒng)分類

按照數(shù)據(jù)中心需要動力電源的設(shè)備用途及特點，可將機房的供配電系統(tǒng)分為兩部分。

第一部分是 “電子信息設(shè)備供配電系統(tǒng)”。

第二部分為 “機房輔助供配電系統(tǒng)”。

5.2 備用柴油發(fā)電機

5.2.1 柴油發(fā)電機設(shè)置要求

本項目采用“市電供電+柴油發(fā)電機組備用”的供電系統(tǒng)。柴油發(fā)電機系統(tǒng)主要是作為后備電源，一旦市電失電，迅速啟動為后級低壓設(shè)備提供備用電源。

5.2.2 柴油發(fā)電機房進(jìn)排風(fēng)設(shè)計

本項目考慮地上部分美觀，未在室外廣場設(shè)置柴油發(fā)電機進(jìn)排風(fēng)井，而是將排風(fēng)井設(shè)置在裙房屋面。為達(dá)到這個目的，本項目借助地下一層6m的層高，在±0.00板底設(shè)計了高1m的建筑風(fēng)道，巧妙地連通了柴油發(fā)電機房進(jìn)排風(fēng)口和直通裙房屋頂?shù)娘L(fēng)井。

5.3 不間斷電源UPS

數(shù)據(jù)機房中電子信息設(shè)備應(yīng)由不間斷電源系統(tǒng)供電。UPS的作用是電能后備、電能凈化，為IT負(fù)載提供可靠、純凈的用電保證。

5.3.1 UPS供電方案

①在UPS應(yīng)用中，通常有下列4種供電方式：

單機工作供電方案：UPS供電方案中結(jié)構(gòu)最簡單的一種，就是單臺UPS輸