超高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)策略

黃勝兵

(安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院 安徽 蕪湖 241000)

一、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

(一)設(shè)計(jì)電力負(fù)荷系統(tǒng)

在進(jìn)行電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，方案中的一級(jí)負(fù)荷必須要配有相應(yīng)的備用電源，如果突發(fā)停電故障，能夠立即使用備用電源進(jìn)行持續(xù)的供電。如果在進(jìn)行設(shè)備檢測的時(shí)候也可以使用備用電源，降低此過程造成的損失，通過對(duì)現(xiàn)場的實(shí)際情況進(jìn)行綜合的考慮，還能夠適當(dāng)?shù)膶溆秒娫催M(jìn)行增加。在電力系統(tǒng)方案中的二級(jí)負(fù)荷的設(shè)計(jì)必須要將各種突發(fā)情況進(jìn)行綜合的考慮，降低事故所造成的損失，如果突發(fā)停電故障，能夠馬上將供電進(jìn)行恢復(fù)。三級(jí)負(fù)荷設(shè)計(jì)時(shí)，必須要保證維修人員能夠進(jìn)行帶電作業(yè)。

(二)設(shè)計(jì)高壓供電系統(tǒng)

由于需要提供非常大的電量給超高層建筑，導(dǎo)致了其必須具備較大的負(fù)載，所以采用的高壓一般情況下都在10kV以上，一共有三種回路方案，分別是單側(cè)與雙側(cè)回路供電、環(huán)形雙回路供電。第一種供電方案主要采用了兩個(gè)電源，并且這兩個(gè)電源是同時(shí)開展自身工作的，同時(shí)供電，這樣做的好處是具有非常高的可靠性，同時(shí)也更加的安全；第二種供電方案，在可靠性方面就要弱于雙側(cè)雙回路供電，安全性相對(duì)來說比較低，但是需要投入的成本比較少；最后一種供電方案，需要投入非常高的成本，無論從安全性還是可靠性來說都能夠達(dá)到理想的要求。在進(jìn)行設(shè)計(jì)高層建筑高壓供電系統(tǒng)時(shí)，必須要充分的考慮施工成本，選擇適合的供電方案。

(三)設(shè)計(jì)低壓配電系統(tǒng)

由于超高層建筑具有很多種類的負(fù)荷，其低壓配電系統(tǒng)也不例外，變壓器T3和T4主要負(fù)責(zé)二級(jí)和三級(jí)負(fù)荷進(jìn)行供電，比如說空調(diào)的制冷主機(jī)、水泵、照明等，配電方式主要采用的是放射式；消防負(fù)荷、基本負(fù)荷主要是由T1變壓器進(jìn)行控制供電的，重要保障性的負(fù)荷和一般負(fù)荷主要是由T2進(jìn)行控制供電，對(duì)于柴油應(yīng)急發(fā)電機(jī)主要分為兩段供電母線，一段主要負(fù)責(zé)整個(gè)保障性負(fù)荷的供電，另一段主要是負(fù)責(zé)整個(gè)的消防供電，以及對(duì)負(fù)荷較大的單臺(tái)容量或采用放射式配電的重要負(fù)荷，通常采取結(jié)合放射式與樹干式的混合方式對(duì)一般設(shè)備進(jìn)行配電。

二、實(shí)例分析

(一)工程概況

本工程總建筑面積220053.4m2，其中地上建筑面積156911m2，地下建筑面積63142.4m2。建筑主要功能為高檔辦公及商業(yè)配套設(shè)施，地上57層(辦公層)，地下4層，建筑高度275m(屋頂機(jī)房女兒墻高度)，為一類高層建筑，建筑耐火等級(jí)為一級(jí)，根據(jù)業(yè)主物業(yè)管理要求，辦公、商業(yè)、能源站需設(shè)置獨(dú)立的變電所。本工程共設(shè)4座變電站，其中3座位于地下二層塔樓核心筒西側(cè)，1座位于34層。其中，E1為主變電所，E2為能源站變電所，E3為商業(yè)變電所，E4為高區(qū)變電所，示意圖見圖。

圖1 工程實(shí)例變電所配置示意圖

(二)供配電系統(tǒng)方案

1.供配電系統(tǒng)方案

方案1：采用主、副高壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)置2臺(tái)市政10kV電源，主配電室采用10kV電纜向副配電室各變壓器輻射配電，柴油發(fā)電機(jī)組配電分為應(yīng)急母線和備用母線。系統(tǒng)圖如圖所示。

圖2 供配電系統(tǒng)架構(gòu)搭建方案一示意圖

方案2：采用主副高壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由兩臺(tái)市政10kV電源、總配電室10kV電纜輻射至B2層分變室，避難層分變室另設(shè)一級(jí)高壓配電，柴油發(fā)電機(jī)組的配電分為應(yīng)急母線和備用母線。系統(tǒng)圖如圖3所示。

圖3 供配電系統(tǒng)架構(gòu)搭建方案二示意圖

經(jīng)比較，方案1的供電可靠性明顯高于方案2，但方案2的經(jīng)濟(jì)性略優(yōu)于方案1。

2.垂直配電干線系統(tǒng)

(1)在避難層設(shè)置變電所時(shí)，應(yīng)在高壓線路上設(shè)置獨(dú)立豎井。

(2)普通電纜和應(yīng)急電纜應(yīng)在單獨(dú)的線槽中敷設(shè)。有條件時(shí)，普通電纜和應(yīng)急電纜應(yīng)分開敷設(shè)。

(3)兩個(gè)線槽中應(yīng)設(shè)置兩條雙電源電纜。

(4)各避難層的交直流電源按避難層分別供電，并在末端相互切換。

(5)配電干線按避難層劃分供電區(qū)域，同一干線不得與兩個(gè)區(qū)域機(jī)組的用電負(fù)荷跨越避難層。

三、結(jié)束語

本文從負(fù)荷分類、變壓器容量指標(biāo)、變電所設(shè)置、供配電系統(tǒng)方案選擇、垂直配電干線等方面，結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)超高層建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了合理的考慮保證其可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性和預(yù)見性，對(duì)提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、提高供電質(zhì)量、節(jié)約能源具有重要意義