丁豪商業(yè)廣場項目的供配電設(shè)計與分析

劉鵬飛 / 劉志燕(山東同圓設(shè)計集團(tuán)有限公司， 山東 濟(jì)南 250101)

1 工程概況

丁豪商業(yè)廣場，位于濟(jì)南高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)工業(yè)南路與舜華路交叉口，總建筑面積78 706.91m2；其中地上建筑面積37 716.08 m2，地下建筑面積41 112.00 m2。本工程地下2層,地上3層，局部4層，建筑高度23.5m。防火設(shè)計的建筑分類為一類。地下2層為汽車庫，地下1層為大型超市及步行街，1～3層為商業(yè)步行街，4層為乙級大型影院。

2 電氣功能房間的選擇

變配電室位置的確定：本工程設(shè)有兩處變配電室(1#、2#變配電室，其中高壓開關(guān)站設(shè)于1#變配電室，2#變配電室為超市專用)，均設(shè)于地下1層，方便高壓電源進(jìn)線(由于商業(yè)建筑特點，綜合業(yè)主對于商業(yè)經(jīng)營的考慮，所以最終變配電室位置定在中心偏左的位置，設(shè)于物業(yè)辦公區(qū)域，即不影響商業(yè)區(qū)面積的使用，又兼顧了管理方便)。如圖1所示。

標(biāo)準(zhǔn)層配電小間位置的選擇：如圖2所示，每層設(shè)左右2個防火分區(qū)(虛線為防火分區(qū)分隔線)，建筑形狀類似雙日字型，內(nèi)部為環(huán)形走廊，走廊中間又設(shè)多條橋式走道聯(lián)通。考慮到建筑布局，每層設(shè)4個電氣小間，將本層分隔為4個供電區(qū)域，配電小間均處于負(fù)荷中心，縮短供電半徑(配電間到對面商鋪的管線可沿橋式走廊下方敷設(shè)，使配電半徑最近)，以達(dá)到減少低壓側(cè)線路長度，降低線路損耗，提高供電質(zhì)量的設(shè)計目的。

圖1 地下一層變配電室選址示意圖

圖2 標(biāo)準(zhǔn)層電氣小間設(shè)置示意圖

弱電機(jī)房設(shè)于地下1層、商場主消防及監(jiān)控室設(shè)于1層，有直接對外出口；超市部分于地下1層單獨設(shè)置消防監(jiān)控室。

3 10/0.4KV變配電系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 本工程負(fù)荷等級及容量

一級負(fù)荷：消防控制室用電、各消防設(shè)備(包括正壓送風(fēng)機(jī)、排煙風(fēng)機(jī)、防火卷簾、擋煙垂壁等)、應(yīng)急照明及疏散照明、前室及走廊等公共照明、排污泵及弱電機(jī)房用電、監(jiān)控機(jī)房用電、超市營業(yè)廳備用照明、影院的消防用電及應(yīng)急照明等。

二級負(fù)荷：自動扶梯、超市空調(diào)用電等。

三級負(fù)荷：其他用電。

各類負(fù)荷容量：一級負(fù)荷：1 438kW(其中消防負(fù)荷消防負(fù)荷1 043kW)；二級負(fù)荷：765kW；三級負(fù)荷：3 423.8kW。

圖3 各類負(fù)荷容量比例示意圖

3.2 供電電源

本工程采用雙重電源(G1～G2，當(dāng)一電源發(fā)生故障時，另一電源不應(yīng)同時受到損壞)供電，每路均能承擔(dān)本工程全部一級負(fù)荷，兩路10kV電源同時工作，互為備用。(由圖3可見，本工程一二級負(fù)荷容量占總負(fù)荷容量的40%，一路電源故障時，另一路電源可承擔(dān)本工程全部一二級負(fù)荷。)

3.3 低壓供電系統(tǒng)結(jié)線型式及運行方式

本工程低壓為單母線分段運行，聯(lián)絡(luò)開關(guān)設(shè)自投自復(fù)/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)。自投時應(yīng)自動斷開非保證負(fù)荷，以保證變壓器正常工作。低壓主進(jìn)開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)之間設(shè)電氣聯(lián)鎖，任何情況下只能合其中的兩個開關(guān)。

3.4 設(shè)備安裝容量

本工程設(shè)備安裝容量為：Pe=6 031.2kW(不含消防設(shè)備，其中：照明、插座負(fù)荷2 889.2kW；電力負(fù)荷1 270kW；空調(diào)負(fù)荷1 872kW；消防負(fù)荷1 043kW)。

圖4 照明、電力及空調(diào)負(fù)荷比例示意圖

由圖4可見，本工程近一半負(fù)荷容量為照明插座負(fù)荷，空調(diào)負(fù)荷占負(fù)荷總?cè)萘康?/3，其他動力負(fù)荷約占負(fù)荷總?cè)萘康?/6。

3.5 變壓器的選擇及分配

本工程1#變配電室選用4臺1 250kVA戶內(nèi)型干式變壓器T1～T4。其中變壓器T1負(fù)責(zé)給地下車庫、影院、地下1層商鋪及部分空調(diào)室外機(jī)等負(fù)荷供電，T2負(fù)責(zé)給1層商鋪及部分空調(diào)室外機(jī)等負(fù)荷供電，變壓器T3負(fù)責(zé)給2層商鋪及部分空調(diào)室外機(jī)等負(fù)荷供電，變壓器T4負(fù)責(zé)給3 層商鋪及部分空調(diào)室外機(jī)等負(fù)荷供電；T1與T2、T3與T4變壓器之間設(shè)有聯(lián)絡(luò)柜，所帶一、二級負(fù)荷供電回路互為備用。2#變配電室為超市專用，選用2臺1 000kVA戶內(nèi)型干式變壓器T5～T6。兩臺變壓器共同負(fù)責(zé)給超市所有負(fù)荷供電；T5與T6一、二級負(fù)荷供電回路互為備用。接線均為D，Yn11。UK=6%。 其中，T1,T3,T5變壓器引自高壓配電室一段高壓母線，T2,T4,T6引自另一段高壓母線。六臺變壓器負(fù)荷率為：T1:79%;T2:78.4%;T3:72.8%;T4:79.2%;T5:72.4%;T6:77%。

表1 負(fù)荷供電分配表

由表1可見，本工程基本以層為單位，將各層負(fù)荷均勻分配到各變壓器，使各變壓器所帶負(fù)載情況大致相同，運行時均能保證在75%左右的高效負(fù)載率上，力求使變壓器的實際負(fù)荷接近設(shè)計的最佳負(fù)荷，提高變壓器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，減少變壓器能耗。本工程各類功能房間的用電指標(biāo)均符合《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施節(jié)能專篇-電氣》中表2.2.2-1中的相關(guān)要求。如表2所示。

表2 各類功能房間的用電指標(biāo)表

3.6 計量及功率因數(shù)補(bǔ)償

本工程為高供高計；在變配電室低壓側(cè)設(shè)功率因數(shù)集中自動補(bǔ)償裝置，電容器組采用自動循環(huán)投切方式，要求補(bǔ)償后低壓側(cè)的功率因數(shù)不小于0.95。并要求熒光燈單燈等功率因數(shù)較低的燈具就地補(bǔ)償，使其功率因數(shù)不小于0.90。

4 電力配電系統(tǒng)

低壓配電系統(tǒng)采用220/380V放射式與樹干式相結(jié)合的方式，對于單臺容量較大的負(fù)荷或重要負(fù)荷采用放射式供電；對于照明及一般負(fù)荷采用樹干式與放射式相結(jié)合的供電方式。一、二級負(fù)荷采用雙電源供電，其中消防負(fù)荷末端自動切換，并設(shè)有雙電源自投自復(fù)裝置；三級負(fù)荷：采用單電源供電。車庫、超市及商場部分的應(yīng)急疏散照明由EPS作為第二電源，消防時自動點亮。

下面結(jié)合實際，介紹幾個本工程較為典型的供配電方式。

4.1 商鋪區(qū)公共照明的配電

如圖4所示：本工程1～3層商鋪區(qū)域，公共照明為一級負(fù)荷，按照一級負(fù)荷的供電要求，需要末端雙電源切換。本工程每層分為4個供電區(qū)域，每個供電區(qū)域設(shè)一個公共照明雙切配電箱，考慮到每個供電區(qū)域公共照明負(fù)荷不大，均在5kW左右，所以1～3層公共照明雙切配電箱電源考慮鏈?zhǔn)焦╇姟１竟こ淘诘叵?層一商鋪配電間內(nèi)設(shè)置兩組公共照明總電源箱B1ZALG1，2，由B1ZALG1，2箱分別配出五組雙路電源干線至各配電豎井(其中一組給B1層商鋪公共照明使用)，給各層公共照明雙切箱配電。商鋪區(qū)扶梯及電梯的配電、4層影院區(qū)消防負(fù)荷的配電方式均采用了這種二次配電的方式，這樣既方便管理又減少變壓器低壓回路出線，供電級數(shù)不超過三級，滿足一、二級負(fù)荷供電的要求。自助扶梯雙電源切換箱系統(tǒng)圖如圖5所示。本工程一級負(fù)荷較多，且很分散，如果均采用放射式供電，會導(dǎo)致低壓出線回路過多、太細(xì)，增加線路損耗，增大變配電室的管理難度。

圖4 商鋪區(qū)公共照明配電分支干線圖

4.2 超市區(qū)賣場營業(yè)照明的配電

根據(jù)《商店建筑設(shè)計規(guī)范》(JGJ48-88)第5.3.1條規(guī)定，本工程賣場營業(yè)廳照明為一級負(fù)荷，考慮到營業(yè)廳照明負(fù)荷較大，每個防火分區(qū)采用兩個電源箱各帶一半負(fù)荷的供電方式，照明回路采用交替配電方案，兩電源箱所帶照明回路間隔交叉布置，當(dāng)一個電源故障時，仍能維持工作場所50%的照度要求。

圖5 自動扶梯雙電源切換箱系統(tǒng)

4.3 電機(jī)直啟與軟啟動的選擇

交流電動機(jī)啟動電流大，一般為額定電流的4～7倍，國產(chǎn)電機(jī)甚至為7～10倍，過大的起動電流導(dǎo)致線路產(chǎn)生較大的電壓降，影響電網(wǎng)上其他設(shè)備的正常運行，國家規(guī)定：直起在電網(wǎng)中引起的壓降不超過額定電壓的10%(頻繁起動)或15%(不頻繁起動)。就允許直接起動。在工程中，直起標(biāo)準(zhǔn)按下述經(jīng)驗公式核實：

式中KI—起動電流信數(shù)；

IQ—電動機(jī)的定子起動電流(A)；

Ie—電動機(jī)的定子額定電流(A)；

Pe—電動機(jī)的額定功率(kW)；

PN—電源的總?cè)萘?kVA)。

公式可簡化為Pe≥(4%～5%)·PN

本工程電機(jī)均小于30kW，采用全壓啟動方式。

4.4 影院區(qū)的配電設(shè)計

本工程影院區(qū)域根據(jù)業(yè)主要求，于影院配電間內(nèi)預(yù)留600kW負(fù)荷容量。放映室內(nèi)預(yù)留專用接地裝置LEB，共用接地極，接地電阻要求不大于1Ω。放映機(jī)房專用工藝電源按照放映設(shè)備及配套音響確定，放映機(jī)示意位置預(yù)留放映電源配電箱，放映機(jī)功率按5kW/臺考慮。乙級大型電影院的消防用電、事故照明及疏散指示標(biāo)志等用電負(fù)荷為二級負(fù)荷，其余均為三級負(fù)荷。事故照明及疏散指示標(biāo)志，選用持續(xù)供電時間不小于30min的自帶鎳鎘電池?zé)艟摺７庞硰d內(nèi)踏步燈及座位排號燈采用不大于36V的安全電壓供電。

5 結(jié)束語

本人就工程設(shè)計中遇到的若干問題及解決方案的分析總結(jié)，整理成文，希望在大家遇到類似的工程設(shè)計時能夠提供一些參考。時間倉促加上自身工程經(jīng)驗有限，文中難免有錯漏疏忽之處，還望大家多多批評指正。

[1]中華人民共和國機(jī)械工業(yè)部.10kV及以下變電所設(shè)計規(guī)范(GB 50053-9410)[S].北京: 中國計劃出版社,1994.

[2]中華人民共和國機(jī)械工業(yè)部.供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范(GB 50052-2009)[S].北京: 中國計劃出版社, 2009.

[3]中華人民共和國機(jī)械工業(yè)部.低壓配電設(shè)計規(guī)范(GB 50054-95)[S].北京: 中國計劃出版社, 1995.

[4]中國建筑科學(xué)研究院.建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(GB 50034-2004)[S].北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2004.

[5]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范(JGJ 16-2008)[S].北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2008.

[6]中華人民共和國公安部.高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范(GB 50045-95)(2005年版)[S].北京: 中國計劃出版社, 2005.

[7]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.商店建筑設(shè)計規(guī)范(JGJ 48-88)[S].北京: 中國建筑工業(yè)出版社,1989.

[8]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(GB 50189-2005)[S].北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2005.

[9]建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)督與行業(yè)發(fā)展司,中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院.2007JSCS-D： 2007全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施節(jié)能專篇(電氣)[S].北京: 中國計劃出版社, 2007.