如何合理布局超高層建筑中的變配電室

賈京花 /史 敏(中國建筑設(shè)計院有限公司，北京100044)

如何合理布局超高層建筑中的變配電室

賈京花 /史 敏(中國建筑設(shè)計院有限公司，北京100044)

通過對超高層建筑中變配電室設(shè)計實(shí)例的分析，簡要闡述了不同功能的超高層建筑如何合理布局變配電室及選擇柴油發(fā)電機(jī)。

變配電室 高壓柴油發(fā)電機(jī) 負(fù)荷中心 物業(yè)業(yè)態(tài) 經(jīng)營模式

0 引言

超高層建筑不僅是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的標(biāo)志，現(xiàn)已成為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會建筑業(yè)發(fā)展的一大主流趨勢，正在不斷地改變著城市景觀和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)。超高層建筑的大量涌現(xiàn)為城市的經(jīng)濟(jì)建設(shè)、商業(yè)繁榮、人口集聚帶來了生機(jī)與活力，在一定程度上加速了城市化進(jìn)程的發(fā)展。

超高層建筑中所有功能(照明、消防、網(wǎng)絡(luò)、通訊、垂直交通、供水、通風(fēng)、空調(diào)、供暖等)的實(shí)現(xiàn)均離不開電力的供應(yīng)。對于超高層建筑，其變配電室就相當(dāng)于人的心臟，為大樓的運(yùn)轉(zhuǎn)提供動力源泉，而配電系統(tǒng)可比作人的動脈血管，提供血液供應(yīng)。在設(shè)計時如何合理設(shè)計供配電系統(tǒng)、變配電室的數(shù)量和位置，對保證供電的安全性、可靠性、穩(wěn)定性及可維護(hù)性極其重要。

單一功能的超高層建筑較少，大多是集多功能于一體的綜合體建筑。在供配電系統(tǒng)方案設(shè)計階段就應(yīng)充分了解建筑所在地區(qū)的電力供應(yīng)情況、電源的可靠性、建筑的物業(yè)形態(tài)及業(yè)主的管理模式等，除了房地產(chǎn)運(yùn)作的辦公、酒店、商業(yè)類大樓外，其他專業(yè)類建筑(如央視大樓，各省市的廣播電視中心、傳媒大廈，各跨國公司的辦公大樓等)內(nèi)會有大量的工藝類需求。一個好的供配電系統(tǒng)設(shè)計方案，不僅是對初期實(shí)施階段的供電安全、可靠、配電系統(tǒng)的合理考量，后期供電管理界面的劃分也是一個非常重要的內(nèi)容，因?yàn)榇髽墙ǔ蛇\(yùn)行的維護(hù)管理也是保證超高層建筑供電安全的一個非常重要的因素。

1 變配電室及柴油發(fā)電機(jī)設(shè)置時應(yīng)綜合考慮的因素

1.1 變配電室的設(shè)置

高壓10kV(或其他)供電線路宜深入負(fù)荷中心，根據(jù)負(fù)荷容量和分布，宜使配變電所及變壓器靠近建筑物用電負(fù)荷中心:超高層建筑體量大，建筑高度高，故一般情況下除將10kV配電室設(shè)在地下室(我國有些省份要求設(shè)在一層或以上)及在地下室或裙房設(shè)置多個分變配電室外，還需在上部樓層(避難層)及頂部設(shè)置分變配電室。

根據(jù)功能分區(qū)設(shè)置變配電室:可考慮按照地下室、裙房商業(yè)、辦公層、酒店層、住宅(公寓)層設(shè)置。

根據(jù)物業(yè)業(yè)態(tài)設(shè)置變配電室:房地產(chǎn)公司運(yùn)作的超高層建筑需要根據(jù)出租/出售(整租整售、零租零售)情況，不同業(yè)態(tài)的計費(fèi)方式(高供高計、高供低計、住宅計費(fèi)到戶)及后期物業(yè)管理分區(qū)等幾個方面的情況對變配電室的數(shù)量進(jìn)行設(shè)置。

根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)設(shè)置變配電室:適用于大型集中的制冷機(jī)房、高層電梯及屋頂電力、工藝設(shè)備集中且負(fù)荷量大的(數(shù)據(jù)機(jī)房、劇場的舞臺燈光、演播室等)的場所。

1.2 柴油發(fā)電機(jī)的設(shè)置

一般情況下選用低壓柴油發(fā)電機(jī)作為專為消防負(fù)荷設(shè)置的備用柴油發(fā)電機(jī)。火災(zāi)時，若兩路市政電源同時停止供電，則備用發(fā)電機(jī)在15s內(nèi)自啟動為消防泵、應(yīng)急照明、消防電梯、防排煙等系統(tǒng)供電。

當(dāng)超高層建筑超過250m時，選用低壓柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源會存在因供電距離遠(yuǎn)，電纜傳輸中產(chǎn)生的電壓損失較難滿足末端設(shè)備對電壓偏移要求的問題，且因負(fù)荷量大，低壓電纜數(shù)量較多，電纜投資很大，故宜選用高壓柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源。當(dāng)高壓柴油發(fā)電機(jī)僅為建筑物內(nèi)重要負(fù)荷及特別重要負(fù)荷供電時，可將油機(jī)輸出的10kV電源接入市電的10kV網(wǎng)絡(luò)配出。若柴油機(jī)同時為消防負(fù)荷供電，則宜將高壓柴油機(jī)輸出的10kV電源經(jīng)10kV/0.4kV變壓器降壓后接入低壓配電系統(tǒng)。

2 結(jié)合工程實(shí)例簡單介紹不同類型超高層建筑變配電室及備用柴油發(fā)電機(jī)的配置方案

2.1 工程實(shí)例一

圖1 北京某大樓的供配電系統(tǒng)示意圖

圖1所示為北京某大樓的供配電系統(tǒng)示意圖。此建筑由服務(wù)樓和兩個超高層塔樓組成，其中一個塔樓內(nèi)包含一個酒店和劇場。服務(wù)樓承擔(dān)了整個建筑的供電任務(wù)。由于此樓功能性很強(qiáng)，工藝負(fù)荷眾多，用電負(fù)荷量很大，鑒于其特殊性及重要性，市政提供了3路供電電源，其中兩路常用電源的電壓等級為 110kV，另一路備用電源的電壓等級為10kV，3路電源由不同的電網(wǎng)引入。

2.1.1 供配電系統(tǒng)

圖2 大連某超五星級酒店供配電系統(tǒng)示意圖

在服務(wù)樓設(shè)有110kV變電站，內(nèi)設(shè)2臺63MVA變壓器，平時2臺主變壓器分列運(yùn)行，各承擔(dān)50%的負(fù)荷；當(dāng)兩路110kV市電均失電時，第三路10kV備用電源自動投入。

此外，在服務(wù)樓還設(shè)有10kV柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源，當(dāng)三路市電均失電時，利用市電的10kV網(wǎng)絡(luò)配出電源。

2.1.2 10kV配電系統(tǒng)

1)在其中一個超高層塔樓內(nèi)設(shè)置了25個分變電所，每個變電所均由110kV變電站的兩段10kV主母排上各引一路電源放射式配電引至變壓器。

2)在另外一個超高層塔樓內(nèi)設(shè)置一個10kV高壓分配電所，供給酒店部分用電，高壓分配電所電源由110kV變電站兩段10kV主母排上各引一路電源，高壓采用單母線分段運(yùn)行，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。酒店部分設(shè)兩個分變電所，每個變電所由2臺變壓器組成。為此塔樓劇場設(shè)置兩個變電所，共設(shè)置 6臺變壓器，均由110kV變電站的兩段10kV主母排上各引一路電源放射式配電引至變壓器。

3)由于服務(wù)樓有8臺10kV高壓制冷機(jī)，因此在服務(wù)樓設(shè)有3個10kV高壓分配電所，其中2個為高壓制冷機(jī)配電，另外一個為其他負(fù)荷供電。每個高壓分配電所均由110kV變電站兩段10kV主母排上各引一路電源，高壓采用單母線分段運(yùn)行，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。服務(wù)樓內(nèi)設(shè)有3個分變電所。

4)所有分變電所每兩臺一組變壓器設(shè)低壓聯(lián)絡(luò)，平時各負(fù)擔(dān)50%負(fù)荷，當(dāng)一臺變壓器故障或失電時，另一臺變壓器可負(fù)擔(dān)100%負(fù)荷。

2.1.3 小結(jié)

從圖1可以看出，本超高層大樓的變配電室設(shè)置幾乎涵蓋了上述所有需要考慮的因素，結(jié)合供電距離、負(fù)荷中心、負(fù)荷性質(zhì)、物業(yè)管理、運(yùn)營模式設(shè)置10kV分配電所及各分變電所，特別是在塔樓頂部設(shè)置為電梯和自動扶梯供電的分變電所。

2.2 工程實(shí)例二

圖2為大連某超五星級酒店的供配電系統(tǒng)示意圖。此樓高度為199m，由地下2層、4層裙房和46層塔樓組成。其中5～30層為酒店客房層，共有客房377間，32～43層為酒店式公寓，共計88套，其他樓層為酒店配套。

2.2.1 供配電系統(tǒng)

本樓的供電電源為3路10kV高壓電源，其中兩路為酒店使用，一路專為酒店式公寓供電。為本建筑設(shè)置了一臺1 250kW的柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源，設(shè)于地下一層。

2.2.2 變配電室配置

本項(xiàng)目功能較為簡單，共設(shè)置3個變配電室。1＃變配電室設(shè)在地下1層，為總變配電室，內(nèi)設(shè)高壓總配電設(shè)備及供酒店地下2～15層用電的2× 1 600kVA變壓器；2＃變配電室設(shè)在地下1層，貼臨冷凍機(jī)房，內(nèi)設(shè)供酒店空調(diào)設(shè)備用電的2× 1 250kVA變壓器；3＃變配電室設(shè)于31層避難層，內(nèi)設(shè)供酒店16～31層及43～頂層設(shè)備用電的2× 1 250kVA變壓器及供公寓用電的1×800kVA變壓器。

2.2.3 小結(jié)

從圖2可以看出，為制冷機(jī)房及空調(diào)設(shè)備設(shè)置的變配電室是基于負(fù)荷性質(zhì)并深入負(fù)荷中心，便于管理，節(jié)約投資。為公寓單獨(dú)設(shè)置變壓器是基于業(yè)主要求，公寓按住宅性質(zhì)銷售，便于計量、計費(fèi)。

2.3 工程實(shí)例三

圖3為南京某報業(yè)集團(tuán)傳媒中心大樓供配電系統(tǒng)示意圖，該建筑由業(yè)務(wù)主樓、酒店及業(yè)務(wù)輔樓組成，其中業(yè)務(wù)主樓為33層、156m高的超高層建筑，酒店為20層、92m高的高層建筑，業(yè)務(wù)輔樓為9層、5m高的高層建筑。本項(xiàng)目為業(yè)主自用的業(yè)務(wù)辦公樓，除酒店須交由酒店管理公司經(jīng)營外，其余部分均以業(yè)務(wù)辦公為主。

（2）施工材料在攤鋪后進(jìn)行碾壓的最小遍數(shù)不一樣，瀝青混合料的最小碾壓遍數(shù)為10遍，過渡料的最小碾壓遍數(shù)為12遍。

圖3 南京某報業(yè)集團(tuán)傳媒中心大樓供配電系統(tǒng)示意圖

2.3.1 供配電系統(tǒng)

本樓的供電電源為兩路20kV高壓電源。

為本建筑設(shè)置了兩臺柴油發(fā)電機(jī)(2 000kW/ 臺)作為備用電源，1臺為業(yè)務(wù)主樓及業(yè)務(wù)輔樓服務(wù)，設(shè)于裙房一層；另1臺為酒店服務(wù)，設(shè)于酒店地下一層。

2.3.2 變配電室配置

為建筑群共設(shè)置了4個變配電室，1＃變配電室設(shè)在業(yè)務(wù)主樓地下1層，為總變配電室，內(nèi)設(shè)高壓總配電設(shè)備及供主樓地下1～22層用電的4× 1 600kVA變壓器；2＃變配電室設(shè)在主樓26層，內(nèi)設(shè)供主樓24～頂層用電的2×630kVA變壓器；3＃變配電室設(shè)在輔樓地下1層，內(nèi)設(shè)供輔樓用電的2× 1 000kVA變壓器；4＃變配電室設(shè)在酒店地下1層，內(nèi)設(shè)供酒店用電的2×2 000kVA變壓器。

2.3.3 小結(jié)

從圖3可以看出，設(shè)計方案為酒店單獨(dú)設(shè)置了變配電室及柴油發(fā)電機(jī)，主要考慮到酒店需獨(dú)立經(jīng)營管理；為輔樓及主樓26層設(shè)置變配電室，是考慮到供電距離及使變配電室深入負(fù)荷中心，以降低電壓損失并減小電纜投資。

3 結(jié)束語

合理布局超高層建筑的變配電室，應(yīng)結(jié)合國家規(guī)范、工程性質(zhì)、業(yè)主需求等諸多因素，力爭做到安全可靠、節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)適用。

賈京花

畢業(yè)于重慶建筑工程學(xué)院工業(yè)電氣自動化專業(yè)，現(xiàn)就職于中國建筑設(shè)計院有限公司(原建設(shè)部建筑設(shè)計院)，任中國建筑設(shè)計院有限公司第一工程設(shè)計研究院副總工程師、機(jī)電一所副所長，教授級高工、國家注冊電氣工程師。一直從事建筑電氣設(shè)計工作。擔(dān)任的社會職務(wù)有《智能建筑電氣技術(shù)》編委、中國建筑節(jié)能協(xié)會建筑電氣與智能化節(jié)能專業(yè)委員會“雙高”專家等。

參與完成了深圳華僑城海景花園、山東廣播電視中心、福建廣播電視中心、西直門綜合交通樞紐、百度大廈、陽光麗景、主語城、騰達(dá)大廈、中關(guān)村金融中心、昌吉州傳媒大廈、福建東南航運(yùn)中心、福建龍巖商務(wù)中心、福建龍巖金融中心、大連君悅酒店、南京新華日報報業(yè)集團(tuán)傳媒中心等近60個大、中型工程設(shè)計項(xiàng)目。

史 敏

畢業(yè)于北京科技大學(xué)信息學(xué)院電氣工程專業(yè)，工程師，現(xiàn)就職于中國建筑設(shè)計院有限公司(原建設(shè)部建筑設(shè)計院)，從事建筑電氣設(shè)計工作。參與完成了中海花園住宅、福建龍巖商務(wù)中心、昌吉州文化中心、杭錦旗電力辦公大樓、唐山中冶天元酒店、崇禮太舞酒店、天津大學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)樓、天津大學(xué)校前區(qū)主樓等大、中型設(shè)計項(xiàng)目。

The Way of Rational Distribution of Power Distribution Room in the High-rise Buildings

Jia Jinghua/Shi Min

Through the analysis of design examples of power distribution rooms in the high-rise buildings，the ways of how to arrange the power distribution rooms and select the diesel generators are described briefly.

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