某商業綜合樓供配電系統設計淺析

商業綜合樓是一個龐大工程，具有建筑結構復雜、功能分區多樣、業態多變、人員密集且流量大、電力負荷波動大等特點，給配電系統設計工作帶來很大挑戰。本文結合商業綜合樓供配電設計實例，對商業綜合樓設計環節的幾點注意事項進行了淺析，著重分析了其商業模式對高低壓配電系統方案、負荷密度、變配電室設置等方面的影響。

項目概況

某綜合樓總建筑面積約13萬平方米，主要功能為公寓、商業及辦公。地下一層主要為地下汽車庫、設備用房及商業用房等；地下二層主要為地下汽車庫、設備用房；地下三層戰時為人防，平時為車庫。該綜合樓結構形式為框架-鋼筋混凝土核心筒、框架-鋼筋混凝土剪力墻結構。

根據以上情況對該工程做如下方案討論。

負荷等級

根據供電可靠性及中斷供電所造成的損失或影響程度，用電負荷一般分為三個等級。根據《商店建筑設計規范》JGJ48-2014、《民用建筑電氣設計規范》JGJ16-2008，并考慮商場建筑類別，確定本商業綜合樓用電負荷等級，具體見表1。

表1本項目主要用電負荷分級表

供電方案與用電指標

《全國民用建筑工程及設計技術措施（2009）電氣》中 2.7.6條規定，大中型商業建筑用電指標為60瓦/平方米～120瓦/平方米。但在商業綜合樓項目中，用電負荷經常變化，尤其是餐飲商家的不確定對負荷密度影響更大。

商業綜合體建筑的用電負荷一般具有如下特點：

1）單個餐飲商家的負荷密度非常高，而且不同類型（如快餐和正餐）的餐飲差別也很大。

2）各商鋪確定后，有可能會因為后期招商經營等因素，導致租戶更換，不同租戶可能有不同需求。

3）對設計任務書中沒有提及和規范、技術措施沒有詳細規定的部分，需要設計人員通過借鑒以往經驗進行計算。

在本項目設計中，除地下商業部分區域明確為超市外，其他部分未明確商業用途，但大部分具備餐飲條件，所以商業的用電標準也適當提高至160瓦/平方米。因建設方要求，地下超市區域單獨設置1臺變壓器。

本工程地下車庫預留了不低于25%的停車位。作為充電樁設計的條件，考慮實際電動汽車的數量及同時系數，按20瓦/平方米考慮。整個項目用電負荷見表2。

表2用電負荷計算表

供電電源及變配電室 （分界室）的設置

供電電源

根據負荷計算，變壓器容量為7030千伏安。本工程在北側地下一層設置10千伏/0.4千伏變配電室，選用4臺1600千伏安戶內型干式變壓器，Uk=6%；超市選用1臺630千伏安戶內型干式變壓器，Uk=4%。接線方式為 D，Yn11，10千伏/0.4千伏（AF），帶強制風冷系統和溫控溫顯裝置，保護等級為IP30。

本工程市政外電源引自供電公司110千伏變電站，按容量選擇電源供電線路：

1）因10千伏電源供電線路每回路最大電流為600安（上級開閉站提供的開關最大電流為630安），

2）為滿足一級負荷用電要求，本項目采用兩路10千伏電力電纜供電，作為正常工作電源的兩路高壓電源采用互備方式運行，任一路電源能滿足全部一、二級負荷，符合《供配電系統設計規范》GB50052-2009第4.0.5條的要求。

此外，本工程火災自動報警系統、安防監控系統、主要業務和計算機系統用電等備用電源采用設備自帶UPS的電源柜；設置EPS為應急照明供電，在人員密集場所兩種電源轉換時間為0.25秒，在一般場所為5秒，持續供電時間為30分鐘，電池初始放電時間為90分鐘，以確保人員疏散。

變配電室/分界室的設置

北京地區的公建項目最前端的電氣房間一般是高壓分界室，位置最好盡量靠近外墻，方便電纜布置，還需設置電纜夾層。本工程在建筑物首層設置一間電纜分界室，再經饋線柜引至變配電室。

地下一層設置10千伏/0.4千伏變配電室。由于變配電室上方有覆土層，為避免出現暴雨漏水的情況，將變配電室屋面設計成1%的坡度，并采用內外雙層防水層等防水措施。

變配電室內高壓開關柜采用金屬鎧裝式中置柜，真空斷路器額定短路開斷容量為25千安；彈簧儲能機構直流操作電源為110伏，具備“五防”功能。低壓開關柜采用抽屜式開關柜，低壓側額定電壓為220伏/380伏，單母線分段運行方式。無功補償采用變壓器低壓側集中補償方式，補償后功率因數≥0.95。

高、低壓供電系統接線類型及運行方式

高壓為單母線分段運行方式，高壓主進開關與聯絡開關之間設電氣聯鎖，任何情況下只能合其中的兩個開關。

低壓為單母線分段運行，低壓主進開關與聯絡開關之間設電氣聯鎖，任何情況下只能合其中的兩個開關。圖1為高低壓變配電系統示意圖。

圖1高低壓變配電系統示意圖

低壓配電系統

相對高壓系統設計，低壓配電系統更加靈活，需要對項目的各用電區域分布特點及建筑布局進行綜合考慮。

商業區低壓配電設計

防火分區是民用建筑防火設計中的一個基本概念，設計的一般原則就是配電范圍要按防火分區進行設置，滿足非消防負荷在消防狀態下按防火分區切斷電源的控制要求，這樣更有利于提高設備的供電可靠性。

在商業綜合樓項目中，還需考慮商業功能、用電負荷分布等因素。商業布局沿通高中庭排布，地下一層配置有大型超市、沿街商鋪等，首層至二層配置商鋪、餐飲等配套娛樂休閑功能區，且單層面積相對較大，各層布局各不相同，一次建筑格局及裝修業態布局十分多樣。

在綜合考慮商業綜合樓的以上因素后，在設計提資時要求建筑平面布置時每個防火分區至少設置1個強電豎井，且盡可能設在防火分區負荷中心，并對公共區域開門檢修，盡量避免因商業布局影響電纜豎井進出線電纜走向。本項目的商業配電分區劃分為4個豎井配電區。

辦公樓低壓配電設計

本工程1～3號樓為一類高層綜合樓，根據北京市《關于進一步加強商業類項目管理的公告》，新建商辦項目最小分割單元不得低于500平方米，高層辦公每層按500平方米左右分割成辦公小間進行設計。對于高層辦公項目，進行了兩種配電系統的比較：

1）直接采用由變電所放射或樹干式配電至各樓，優點是少一級配電，供電可靠性較高，且無需在各樓設置總配電間；缺點是只能由物業統一管理各樓。

2）每棟樓座內設置配電間，先配電至辦公樓配電間的配電柜，再分配至各用電設備，優點是減少變電所低壓配電屏的數量；缺點是多一級配電，供電可靠性較低，樓座需設獨立配電間。

由于進駐的企業定位、市場方向、租售形式等都不確定，本工程根據項目特點，建議采用前一方案。理由如下：

a）與甲方溝通確認，本項目物業為統一管理，為方便管理，可將變電所中的低壓配電屏盡量集中設置。

b）本項目辦公樓功能分區比例大致確定，但大的租戶可能會根據招商情況調整，故建議直接由變電所采用封閉式母線配電至辦公樓豎井。

c）封閉式母線在每層預留插接口，樓層總配電柜的出線斷路器采用電子脫扣器，二次裝修階段可根據具體用戶的需求，根據實際調整樓層總配電柜內各路出線斷路器整定值，再確定各商家用戶進線電纜。

電氣火災監控系統

《北京市公安局消防局關于積極推進電氣火災監控系統安裝應用的實施意見》（消監字[2017]53號）明確要求，新建、改建和擴建工程應安裝電氣火災系統。本項目結合規范《火災自動報警系統設計規范》GB50116-2013及《電氣火災監控系統》GB14287-2014及建設方任務書要求，在消防控制室內設置電氣火災監控系統主機，并對各用電負荷供電回路設置了電氣火災監控系統。