關于超高層建筑變電所設置的探討

劉軍

（廣東省建筑設計研究院）

關于超高層建筑變電所設置的探討

劉軍

（廣東省建筑設計研究院）

隨著社會經濟的蓬勃發展，科學技術不斷進步，越來越多的城市開始建設超高層建筑，超高層建筑如雨后春筍般大規模增加，其建筑功能也由以前相對單一功能變成了現在多功能組合。這就導致了建筑物內變配電系統與過去相比都發生了翻天覆地的變化。本文借助案例分析，對超高層建筑中變電所的設立問題進行探討，以求為以后的工作提供一些借鑒。

超高層建筑；變電所；設置

引言

隨著高層、超高層、群體建筑的日益增多，大型建筑物一般都采用了10kV以上的變電所。變電所通常設置在地下室的1～2層，面積相對有限，所以給電氣的施工帶來一定難度，這就要求設計人員能夠同時設計多種變電所電纜進出敷設方式的方案，適應不同的施工環境。

1　變電站設置原則

該建設項目設計采用的是35kV變電所，所以在建設過程中執行的是《35～110kV變電所設計規范》（GB5005992）中的相關規范要求。變電站設置的基本原則是∶位置盡量靠近負荷中心，這樣可以有效提高供電電壓的質量、減少在輸電過程中的電能損耗輸電線路的投資費用；另外還可以節約用地、減少對高效益經濟區域的占用；盡量選擇交通運輸方便的區域，這樣可以方便運輸變電所設備，更加方便對變電站的管理；變電站應當盡最大可能不影響周圍環境，不影響附近設施的正常運行，將變電站及35kV線路產生的無線電干擾、電磁感應、噪音干擾等影響降至最低。

2　變電所設計結構

超高層建筑物對供電質量都有著很高的要求，不僅需要高負荷供電，而且供電等級也相應提高，所以超高層建筑的供電方式一般都要采用雙電網供電的雙電源和應急發電電源的方式。另外，電氣設計工作者現在面臨的一個新課題就是變電所的設計結構，這要求設計工作者在項目具體設計過程中∶①必須滿足供電設計相關規范，然后再考慮其他可能的影響因素；③需要考慮工作人員的安全和操作；③預留發展余地并確定最終設計結構的方式。筆者在實踐過程中所接觸到的大型建筑物中設置的變電所，發現存在很多發展余地的預留不足、檢修通道欠佳和時間考慮欠妥當的情況。值得特別注意的是，對于配電所的值班室，應該根據電氣設備和供電負荷等方面的因素來確定采用在大空間內加護欄桿作安全分隔的方式，還是采用獨立房間分隔的方式，這需要理論與技術實踐相結合的方式加以確定（如圖1）。

3　電纜型號及其載流量的選用

高層建筑不同于一般的工業廠房，各種管線路需要合理的集中布置在很緊湊的空間內，施工相對困難。而且超高層建筑對消防及供電的可靠性都具有很高的要求，變電所引出的電纜線路多，既要考慮敷設問題，還要考慮載流量的問題，所以要特別注意電纜選型和所用電纜載流量。

圖1　超高層建筑的變電所智能監控系統圖

4　變電所電纜進出線的敷設方式

4.1規模較大的變電所

當變電所內有多條電纜匯聚在高低壓開關柜的電纜溝時，應在合適的位置設電纜豎井夾層。其中根據國標《電力工程電纜設計規范》（GB50217-94）第5.5.1條中的規定，電纜夾層的凈高應在2000mm以上。在超高層建筑設計中，有時可能無法滿足2000mm的凈高，因此可以采用靈活的措施加以解決，如將電纜溝加設活動蓋板，根據電纜數量和允許彎曲半徑最大值等因素確定其深度。

4.2規模較小的變電所

當只有數量很少的變壓器時，如果因為區域太小而沒有設置電纜夾層，可對高低壓開關柜的進出線電纜可采用上進線、上出線的方案，但此方案需要注意∶①確定方案前充分了解選用的開關柜的結構和性能，必須合適的開關柜才能采用這種方式；③要提前與甲方及生產廠家一起做出研究，在充分了解當地供電部門的有關規定的前提下，才能考慮是否采用此種方式。

5　變壓器的布置問題

在變壓器的選擇上，超高層及群體建筑的變電所大都采用干式變壓器，這種變壓器一般有兩種布置方式∶①將變壓器與低壓開關連成一排的方式；③采用把兩者分開的方式。在分開布置的方式中，變壓器與低壓開關柜之間可以分有隔墻和無隔墻之分，安全隔離可以采用鋼網欄桿。具體采用的方式，需要根據供電局的有關規定、與甲方簽訂的合同、施工人員的工作經驗及變壓器空間的大小來確定。另外變壓器的日后維護以及環境溫度、通風條件也要納入考慮的范圍之內。

6　相關方案設計

6.1方案一：供配電系統采用主、副兩座變電站

具體方案為∶在地下一層設置主變電站，為30層及以下的樓層提供電力，副變電站為30層以上的樓層供電，設置在40層的位置上。此方案采用分區域供電的方式，能夠最大程度的保證供電的質量及供電的可靠性，同時還能起到節能的作用，并且該方案經濟實惠。具體設計如下∶將一座35kV高壓配電所設置在地下一層，由高壓配電所提供6路35kV送電線路，將其中4送電線路通往附近的35kV主變電站，把35kV的高電壓直降至220/ 380V的配電電壓，為該項目地下各層及地上低區各層提供低壓電源，變壓器的裝機容量為4×1600kVA；將剩余2線路通往該高區的40層的35kV副變電站，再將35kV電壓直降至220/380V配電電壓，為31～50層提供電力支持，變壓器裝機容量為2× 1600kVA=9600kVA，總容量為9600kVA。

方案一是目前國內比較常見的設計方案，其優勢是能夠有效解決供電半徑問題，將所有用電設備的供電半徑控制在了200m以內的范圍，無需采取其他電壓降壓措施便能滿足相關規范要求。其采用將35kV高壓電纜直接將電力輸送到40層變電分配的方式，不但在很大程度上節省了電纜費用的支出，也能夠很好的減少供電損失，與380V低壓送電的方式相比，每年可以節約15萬～20萬元。

但是方案一仍然存在缺陷∶①35kV變電站會產生較大的電磁輻射，周圍會有較強的電場，上下幾層都會產生干擾，采取的屏蔽措施只能降低部分而并不能完全杜絕此類干擾。③像變壓器這種大型設備均設置在高區40層，一旦設備出現故障，目前只能采用消防電梯豎井來運輸的方式進行更換、維修，運送過程會產生很大的困難，而且高樓林立的現代城市，此種運輸方式受周圍建筑的影響很大。

6.2方案二：只在地下一層設置高壓配電及變壓器

具體方案為∶地下一層設置高壓配電及變壓器，高區40層位置設置低壓配電室，向高層區域提供低壓電源。在建筑地下一層設置35kV高壓配電所，高壓配電所提供6路35kV送電線路，送往附近的變電站，將電壓降至220/380V低壓配電電壓，作為本項目的供電電源。另外，將6臺1600kVA變壓器設置在地下一層的高壓配電室中，其中4臺為地下各層及地上30層供電；剩余2臺直供30層以上的設在高區40層的低壓配電室。供電方式為采用密閉式低壓母線槽作為進線電源，40層的低壓配電室為高區所在的所有用電設備提供電力。

方案二能夠在一定程度上很好的解決方案一中存在的不足，不在高區另外設置變電站，就不需要向高區運輸變壓器這種大型設備。采用低壓向高區送電的方式，不需要在高區敷設高壓電纜；而且采用這種方式，低壓電源不會對周圍環境產生不利影響，不會影響人員的正常生活工作，辦公設備也能在正常條件下工作而不受干擾。。

然而方案二的缺點是∶①由于輸電距離較遠，采用密集封閉母線或并聯電纜的方式向高區配電室輸送電能時，會產生很大的壓降，因此必須采取相應措施來確保電源的輸送質量。③相比方案一，無論采取何種形式，資金投入都很巨大。③系統在運轉過程中會損耗巨大的電能。

7　結束語

通過對上述方案對比可以看出，如果只考慮經濟因素，方案一是最佳選擇，而且這是目前最為普遍的設計方式。但是，高區變壓器等設備的更換、維護也是需要著重考慮的因素，以及高電壓設備對附近造成電磁輻射干擾也是重要因素，如果采用屏蔽的措施又會增加投入，而且電磁輻射造成的損失有時候無法用數字來衡量。因此筆者做出以下結論∶

（1）如果可以通過屏蔽的方式達到相應規范要求，推薦使用方案一，此方案能夠很好地降低工程造價，又可以完美解決電源的供電半徑問題，無需采取降壓措施即可滿足生產要求。

（2）如果對辦公環境有很高的要求，受到尤其是電磁干擾產生的影響巨大，則需要考慮采用方案二。此方案非常便于日后的設備維護，如果在工程造價可以接受的情況下，方案二是合理的選擇。

[1]岳猛.論超高層建筑設立分變電站的優缺點[J].城市建設理論研究（電子版），2012（17）∶12～13.

[2]彭代軍.大型建筑中變電所設計的幾個問題[J].電工技術，1999.

[3]中國航空工業規劃設計研究院組編.工業與民用配電設計手冊（第三版）.中國電力出版社，2005.

TU976.1

A

1673-0038（2015）11-0030-02

∶2015-2-10

∶劉軍（1987-），男，助理工程師，本科，主要從事建筑電氣設計工作。