大型商業中心供配電系統設計

王捷

（重慶市設計院，重慶　400015）

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大型商業中心供配電系統設計

王捷

（重慶市設計院，重慶400015）

摘要：針對實際工程由于商業業態種類的調整和變化，引起變配電系統及配電干線大量改造的問題，綜合工程實際案例及大型商業中心的設計特點，該文從供電安全性、用電指標、負荷等級、負荷計算、應急電源、供配電系統、變配電所設置等方面介紹了供配電系統設計所需重視的技術問題。

關鍵詞：商業中心；負荷等級；高低壓供配電；變配電所

1　工程概況

重慶某大型商業中心位于重慶市南岸區南坪，工程東北面緊靠江南大道，西北面緊靠南城大道，東南臨輔仁路，占地約5.4萬m2。工程所在地南低北高，最大地形高差約14m，在基地北側與金信大廈（已建成）用地相接，形成完整地塊。工程總建筑面積約23萬m2，其中地下設備用房和車庫建筑面積約9.4 萬m2，地上商業建筑面積約13.6萬m2，地下3層，地上7層，地面建筑高度為39.5m，為一類高層公共商業建筑。地下3層及2層為車庫及配套設備用房；地下1層為車庫、配套設備用房及超市；1-5層為普通商業及餐飲；6層為電影院；7層為宴會廳、餐飲及咖啡廳，該項目屬大型綜合性商業建筑。

2　負荷等級

根據現行《建筑設計防火規范》［1］GB50016-2014、《民用建筑電氣設計規范》［2］JGJ16-2008關于負荷分級的規定，結合該建筑的設計特點，負荷分級如下。

（1）一級負荷

水系統：消防水泵、消防排水泵、生活給水泵、排污泵；

防排煙系統：消防排風機、消防補風機；

照明系統：商場公區照明、障礙照明、應急照明及疏散照明；

運輸系統：消防電梯、客梯；

其他系統：電動防火卷簾、電信及網絡系統電源、消防監控中心電源等。

（2）二級負荷：扶梯、廚房動力、空調用電等。

（3）三級負荷：車庫一般照明、樓層通風、空調設備、茶水間電熱水器、廣告照明及景觀照明等。

3　用電指標

建設方對該項目的定位為大型商業中心，餐飲面積占商業總建筑面積的比例約40%，業態種類隨市場變化而調整，項目建成后成為南坪商圈的標志性建筑。

方案設計階段，按照高端商業中心定位，參考重慶當地已建成的同類工程項目，結合《全國民用建筑工程設計技術措施》-電氣（2009版）［3］的規定，大中型商業建筑變壓器容量指標90～180VA/m2，設計適當提高餐飲店鋪及商業的用電指標，確定各項用電指標如下∶地下車庫15W/m2；普通商業150W/m2；主力店230W/m2；中餐飲300W/m2；西餐飲600W/m2；電影院及超市的用電量根據專業公司提供的容量進行計算，得出商業部分變壓器容量指標為150～170VA/m2。

施工圖階段按相關專業提供的資料，集中空調系統：冷熱水泵、空調機組、制冷機組；通風系統：送風機及排風機；運輸系統：電梯及扶梯；消防系統：防煙排煙風機、消防水泵（含消火栓泵和噴淋泵）、消防電梯等按其設備容量進行統計；景觀照明及室內照明等用電負荷按單位容量法進行匯總，采用需要系數法進行計算，工程變壓器總安裝容量為2.5萬kVA，商業中心變壓器容量指標約為164VA/m2，負載率控制在75%左右。

4　供電系統

4.1高壓供電系統

供電方案一：由城市變電站提供4路獨立的10kV電源供電，4路電源同時使用，互為備用，提供1-6號變配電所用電，變壓器總安裝容量2.5萬kVA。

供電方案二：由城市變電站提供3路獨立的10 kV電源供電，3路電源同時使用，其中2路電源提供1-4號商業變配電所用電，變壓器安裝容量為2.08萬kVA，第3路電源提供5-6號空調變配電所用電，變壓器安裝容量為4200kVA。

商業項目位于城市中心南岸區，市電電源比較可靠，臨時大面積停電的情況很少，供電質量較高，夏天用電高峰季節限電通常會避開本區域內的大型商業建筑。供電方案一及供電方案二均能滿足規范要求和業主的使用要求，采用4路獨立的10kV電源供電，供電方案一用電可靠性高，但投資高；采用3路獨立的10kV電源供電，供電方案二用電可靠性較高，且經濟性較好，經過多次與建設方及電業部門研究，對技術性和經濟性進行綜合比較，最后確定供電方案二為實施方案，如圖1。

圖1　 10kV高壓配電示意圖

4.2低壓配電系統

工程低壓配電系統平時考慮每兩臺變壓器分列運行，設置母聯裝置。當其中一臺變壓器檢修或發生事故時，通過母聯裝置，由另外一臺變壓器負擔部份二級負荷及全部一級負荷，變壓器低壓側主進線斷路器與母聯裝置采用機械聯鎖及電氣聯鎖，實際運行過程中三者不能同時合閘。

5　高低壓變配電所設置

5.1高壓配電所

商業中心采用3路10kV城市市政供電，2座10kV專用高壓配電所設計在地下二層，采用高壓配電設備向低壓變配電所各變壓器放射式供電，相對于每個變電所分散設置高壓配電屏的供電方式，高壓配電設備減少，工程造價降低。

5.2低壓變配電所

商業中心體量厐大，用電負荷大，且功能布局復雜，變電所的設置應考慮低壓供電半徑以及日后的維護管理等因素，在地下層建筑內共設置六個10/0.4kV低壓變配電所，變壓器的總安裝容量2.5萬kVA。

根據商業平面超長的特點，左右側分別設置商業照明及動力變電所，低壓供電半徑控制在150m內，降低了線路損耗；超市、電影院分別設置變配電所，滿足日后不同使用管理方的需求。

傳統集中空調系統配電方式為，空調變配電所分別對冷水機組及空調水泵配電，冷凍機房內設置水泵控制室配置水泵控制屏，對空調水泵進行就地控制。該項目根據集中空調系統供電容量大的特點，左右側冷凍機房附近分別設置空調動力配電中心，冷熱水泵采用變頻控制方式，將空調變壓器、低壓配電設備與空調水泵控制設備合二為一，與傳統空調系統配電方式相比，空調動力配電中心的設置更靠近空調負荷中心，電氣設備房占用的建筑面積減小，低壓配電級數級減少，供電半徑縮短，空調系統節能效果明顯。

各變配電所安裝容量及位置詳見表1。

6　應急電源

在地下一層左右側各設置1個柴油發電機房，分別設置1臺帶有自啟動裝置的柴油發電機組，發電機組常用容量為1200kW，電壓等級為230/400V，向左右側商業中心一級負荷、消防負荷及其他重要負荷等提供應急電源。2個柴油發電機房的設置，縮短了應急電源供電距離，提高了應急電源用電可靠性，降低了工程造價。變壓器低壓側設計普通負荷母線段和應急負荷母線，應急母線由城市市政電源和應急柴油發電電源采用雙電源自動切換裝置供電。

表1　變配電所一覽表

7　配電設計

商業中心低壓配電系統按樹干式與放射式相結合的方式設計。針對消防水泵、空調制冷機組等大容量負荷與重要負荷，采用放射式供電；針對照明等其他用電負荷，按照樹干式與放射式相結合的方式供電。

7.1強電管井設置

項目商業建筑面積約13.6萬m2，每層平面長度約281m，用電負荷大且分散，水平及豎向供電路徑的設計至關重要。設計按每1防火分區設置1處強電管井，共設置13處強電管井。根據其用電性質的不同，每層強電管井內設計了普通照明配電箱、應急照明配電箱、普通設備控制箱、消防設備控制箱等提供該區域各類負荷用電。水平及豎向供電路徑的優化設計，既提高了末端設備的用電質量，又降低了線路損耗，且可方便施工及日后維護管理。

7.2配電線路設計

根據商業中心用電設備的不同性質，設計了不同類型的電線電纜。10 kV高壓電源線路采用高壓低煙無鹵阻燃電力電纜；普通動力及一般照明負荷采用低壓低煙無鹵阻燃電力電纜；消防設備與重要負荷采用礦物絕緣電纜，以提高用電的可靠性；扶梯及空調等動力負荷采用鋁合金電纜以降低工程造價。

為滿足日后商業項目業態調整的需要，考慮配電干線更換困難等因素，商場照明及動力大容量配電干線采用封閉式插接母線，封閉式插接母線規格及樓層母線插接箱容量設計均作適當預留。

8　工程運營

項目自2011年投入使用以來，商業出租率一直在95%以上，運營效果良好。筆者查閱了有關運行記錄，最熱月滿負荷時變壓器的負荷率在65%左右，電氣系統運行平穩。商業中心多次發生租戶業態種類的調整和變化，如部分餐飲店鋪面積增大，廚房設備由用氣改為用電，大量采用電烤箱、電磁爐等設備，出現了用電負荷增加的情況。但因配電干線及樓層配電箱設計時均已提前考慮了日后商業用電增容的需要，預留有一定余量，通過對各商鋪用電情況進行統計分析，調整變電所內部分配電回路以及樓層配電箱出線回路，不需要做變壓器容量增容，不需要大量改造配電設備及配電干線，只需在內部調整就能夠解決個別商鋪增容問題。

9　結束語

綜上所述，大型商業中心供配電系統設計極其重要，直接關系到電氣系統是否能夠真正地做到安全、可靠、經濟運行。電氣設計人員應依據大型商業中心的特點，與建設方及電業部門積極溝通，加強配合，堅持“立足現狀、適度超前”的設計思想，在滿足現行國家及地方規范的前提下，適當提高商業用電指標，對配電干線以及變壓器等配電設備容量作適當預留，設計經濟合理的供配電系統，才能夠滿足大型商業中心不斷發展的需要。

參考文獻：

［1］建設部.GB50016-2014建筑設計防火規范［S］.北京：中國計劃出版社，2005.

［2］建設部.JGJ16-2008民用建筑電氣設計規范［S］.北京：中國建筑工業出版社，2008.

［3］住房和城鄉建設部，中國建筑標準設計研究院.全國民用建筑工程設計技術措施－電氣：2009版［S］.北京：中國計劃出版社，2009.

［4］鄒軍.大型商業配電系統設計分析［J］.建筑電氣，2012 （6）∶37-40.

責任編輯：孫蘇，李紅

Power Supply and Distribution System Design for Large Commercial Center

Key words：commercial center；load level；high-/low-voltage power supply and distribution；power substation

Abstract：In some engineering cases for the adjustment and changing of commerce types，the power supply and distribution system and main power lines have to be dramatically transformed. Combined with practical cases and design features of large commercial centers，this paper introduces the noteworthy technological issues from power supply safety，power consumption index，load level，load calculation，emergency power source，power supply and distribution system and power substation setup，etc.

中圖分類號：TU85

文獻標識碼：A

文章編號：1671-9107（2016）05-0023-03

收稿日期：2016-02-26

作者簡介：王捷（1963-），女，重慶人，本科，高級工程師，主要從事建筑電氣設計及技術管理工作。

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.05.023