上海尚嘉中心電氣設計研究

于如珊

（利盈電機電工程（上海）有限公司，上海 20021）

1 引言

電氣設計優化建設施工，為現場施工提出有建設性的指導意見，節省人力資源，物料資源，為投資方實現最大程度的成本降低，為項目運作提供有效的質量保證，本文以尚嘉中心為例，對高層建筑的供配電中的負荷等級選擇、供電電源、設備斷路器、電纜的設計選型等，多個角度出發，探討設計施工階段，各方案技術性，經濟性的比選，加深對電氣工程設計的理解，更好地運用于其他項目中，并致力于解決工程項目中的各種疑難問題，使項目功能得以實現和增值。

2 工程概況

尚嘉中心，其結構是框筒結構，商業用途，5A甲級寫字樓。28層樓高的建筑面積合計約為14萬平方米。內部裝修部位為每層的公共區域，辦公樓層的辦公區域。

3 負荷分級及供電電源

3.1 負荷等級

該項目是一類高層民用建筑，根據相關設計規范規定，本工程負荷等級如下：一級負荷有：消防類負荷、戰時人防類負荷。二級負荷有：商場自動扶梯、商場各種冷柜等。三級負荷有：普通照明插座、普通空調機組等。

3.2 供電電源

上海力仕鴻華項目35kV/10kV變電站,由供電部門提供二條獨立線路的35kV電纜線路對其供電,內部裝設二臺35/10kV-12500kVA主變 (主變裝設容量已包括預留需要的用電量)，本期10/0.4kV配變共裝設(10*2000KVA)35kV的供電進線電網為接地系統,下有電纜夾層,夾層內，電纜經由角鋼支架平鋪敷設。10/0.4kV低壓配電室（4*2000kVA）設在地下三層(B3)。新建35/10kV的變電站,供電35kV進線通過豎井進入設在地下一層 (B1)的35kV開關室下的電纜層，站內的35kV、10kV電氣設備均采用下進下出方式聯絡。

4 設備的斷路器、電纜設計選型

以冷凍機房低壓制冷機組設備為例，如下圖1所示：

圖1 冷凍機房低壓配電柜放射式干線系統圖

4.1 斷路器的選型

4.1.1 設備負荷的計算：

低壓制冷機組額定功率Pe為142kW,采用需用系數法對設備進行計算。

式中，Pjs——有功負荷計算值，千瓦；Ijs——計算電流，安；Kx——利用系數；Pe——用電設備的額定容量，千瓦；Ux——線電壓，伏；COSφ——功率因數。

4.1.2 斷路器的選型原則

過電流脫扣器額定電流In應大于或等于線路的計算電流Ijs,小于或等于斷路器的殼級額定電流Iu。根據《全國民用建筑工程設計技術措施》，斷路器的額定電流，應根據使用環境溫度進行修正，按其額定電流的85%選用[2]。85%In≥Ijs,即In≥1.2Ijs斷路器的額定電壓大于或等于線路的額定電壓。

4.1.3 斷路器的選型

設備為制冷機組，線路額定電壓為380V，故選擇3P三相斷路器。由Ijs=287A,可知斷路器殼架電流為400A或630A。In≥1.2Ijs=1.2*287=344A，In額定電流整定為400A。因此，可選殼架為400A或630A，過電流脫扣器額定電流400A的斷路器。

4.2 電纜的選型

4.2.1 按允許溫升選擇截面

為保證電線電纜的實際工作溫度不超過允許值，按敷設方式、環境條件確定的導體載流量，應不小于線路的計算電流。且根據規范要求：Ijs

式中，Ijs——線路的計算負荷電流；In——過電流脫扣器額定電流；Iz——導體允許的載流量。

根據環境40℃溫度,敷設方式為槽式橋架內單層敷設，查表得校正系數分別為T=0.87和I=1。其中T為溫度校正系數，I為敷設方式校正系數。

以下進行對電纜導體允許載流量的計算：0.5*0.87*Iz>In

Iz>In/0.5/0.87=400/0.76/0.87=604A

查表得，各電纜導體允許載流量在40℃許用載流量如下：

WDZA-YJY-3*240+2*120mm2在40℃許用載流量為550A。

WDZA-YJY-3*300+2*150mm2在40℃許用載流量為640A。

根據計算得出，Iz>604A，因此選用WDZA-YJY-3*300+2*150 mm2電纜。

4.2.2 按電壓損失校驗截面

ΔU%=Ijs*l*R/380

式中，ΔU%——線路電壓損失百分比（%）；Ijs——線路的計算負荷電流(A)；l——各負荷點至線路首端部分線路長度（km)；R——電壓降值（mV/A/m）

已知，Ijs=287A，l=24m（根據圖紙測量為依據），R=0.19mV/A/m(由電纜廠商提供的WDZA-YJY-3*300+2*150mm2壓降值為依據），進行電壓降的計算，且根據規范有要求低壓配電線路的電壓損失不宜超過5%，電壓降計算如下所示：ΔU%=Ijs*l*R/380=0.34%。計算得出，ΔU%=0.34%<5%，因此WDZAYJY-3*300+2*150mm2電纜選型合格。

5 橋架的設計選型

在工程項目設計中，我們往往忽視對橋架設計選型的設計，設計偏小不符合國家規范，設計偏大，容易造成材料的浪費，不經濟。因此以下以冷凍機房電纜的橋架設計為例，規范整個過程。

電纜橋架型號表示方法:XQJ-形式-類別-規格

槽式橋架寬度A，算法如下：A=n1d1+n2d2+n3d3+......

式中：d1、d2、d3......為各電纜直徑；n1、n2、n3......為相應電纜直徑的根數；

注：電纜是相鄰緊貼排列

電纜的總截面積：S0=n1π(d1/2)2+n2π(d2/2)2+...

需要的槽式橋架橫截面積：S=S0/20%

(根據規范要求，線槽內的總截面不應超過線槽內截面的20%）

電纜槽式橋架凈高：H=S/A

以圖1中本次項目冷凍機房電纜槽式橋架設計選型為例，根據容量計算電纜規格，分別如下表所示：

表1 冷凍機房電纜規格參數表

槽式橋架計算式：

表2 槽式橋架計算表

表3 XQJ-C直通橋架選型表

直通橋架選型表：

因此，根據橋架計算式中得出的數據，寬度A=318.2mm H=194.6mm

直通橋架選型規格宜為:型號XQJ-C-01A-10(400*200)。

6 照明設計

隨著國家經濟的快速發展，我國建筑機電系統的建設有了長足的進步，對建筑機電節能和工程管理提出了越來越高的要求，燈具方案，控制方式的選擇，對機電節能起著極度關鍵的作用

本次項目采用T5飛利浦燈具，相比于早期的T10，T8的燈具，當下最新的熒光燈的發光效率更高，而且制造過程的材料消耗也大大降低，可稱得上是綠色照明產品。另外采用智能照明系統，對照明進行節能控制。以本次項目中標準層辦公照明設計為例：

6.1 照明計算

辦公室長度和寬度分別為14m和10m，面積為140m2,工作面高度為1m，頂棚高3m，燈具吸頂安裝。采用吸頂式2*35W三基色高效節能熒光燈照明，根據規范要求辦公室照度需達到300lx以上[3]。第一步，確定室形指數i。

式中，i——室形指數；h——計算高度（m）；a——房間長度（m）；b——房間寬度（m）

第二步，確定采用裸熒光燈，通過頂面、墻壁的材質顏色，分別確定反射比Pt，Pq，并通過已知的i室形指數，確定Ku（利用系數），根據環境確定k（維護系數）。

查表得，Pt=0.5，Pq=0.5

因i=2.9,故查表得，Ku=0.57,辦公室屬于清潔環境，故查表得，K=0.8

第三步，根據照度要求，確定燈具數量。

通過計算得出所需燈具數量為18套。

式中，Eav——平均照度，按照國家規范，辦公室要求平均照度為300Lx；φ——光通總量,35W三基色高效節能熒光燈光源特性，光通量為φ=2600lm，燈具采用2*35W，光通總量為2*2600=5200lm；N——燈具數量；Ku——利用系數；k——維護系數；S——房間面積；

第四步，根據節能規范的要求計算功率密度指標是否符合要求。

辦公室的功率密度為2*35*18/14*10=9（瓦/平方米)≤9（瓦/平方米)，符合節能規范要求，故燈具數量可行。

6.2 照明智能控制系統

6.2.1 系統實現的具體要求

第一，樓面實現照明的完全自動感應控制，通過現場實際光照強度，與設定值的相互比較，控制照明供電的通斷，高效合理。

①光感探頭控制。②樓層靠窗4.5m左右分布若干照度感應探頭。③開放區域均布移動感應探頭，為防止誤操作，使用紅外和超聲波雙技術。④會議室、辦公室、培訓室照明由移動感應探頭控制。

第二，和標準設計相比，能減少燈光能耗35%。

6.2.2 系統控制方式

第一，動靜探測器控制。人來燈亮，延時一段時間；人走燈滅。

第二，光感探頭控制。光感探頭收集房間內的光照強度信息，并且與控制器中設定的規定亮度進行比對，若區域內照度值大于設定值，則該區域內的燈具不會被點亮；若區域內照度值小于設定值，則自動亮燈。該種控制方式，既為人們提供了便捷的控制方式，也極大程度地為大樓節約能源，為建設方帶來了相應的收益，可謂是一舉多得。

7 結語

為滿足行業中對機電技術方面日益提高的要求，以及國家對節能產品及節能措施的積極響應，深入探討了建筑機電設計各方面的內容，從相關國家政策的、法規等要求的合規性出發，從筆者的角度，對設備材料的設計選型進行優化設計，最終使得整個工程得以順利實施。