王 洪 偉

(中國建筑上海設(shè)計研究院有限公司, 上海 200063)

商業(yè)綜合體的配電設(shè)計

王 洪 偉

(中國建筑上海設(shè)計研究院有限公司, 上海 200063)

從負荷計算、供配電系統(tǒng)設(shè)計、應急電源系統(tǒng)及配電箱的設(shè)置等方面介紹了商業(yè)綜合體的配電設(shè)計。指出綜合體在工程設(shè)計中應從實際需求出發(fā),確定各業(yè)態(tài)的用電負荷指標,制定切實可行的供配電方案,設(shè)置應急電源,以更好地保證應急照明系統(tǒng)的安全性、可靠性。

商業(yè)綜合體; 負荷計算; 供配電系統(tǒng); 應急電源

0 引 言

商業(yè)綜合體是集多功能于一體的綜合建筑群,總建筑面積一般在30萬m2以上,有的甚至高達上百萬平方米,因此建筑的用電量巨大,變壓器的總裝機容量約為30～100 MVA。

如此巨大的用電容量對區(qū)域電網(wǎng)是一種沖擊,對于110/10 kV的城市電網(wǎng),需要由市政電網(wǎng)取5～6路10 kV電源;對于110/35 kV的城市電網(wǎng),則需3路35 kV電源。無論是10 kV電壓等級接入,還是35 kV電壓等級接入,這對于30萬m2以上規(guī)模的城市綜合體,幾乎占用了110 kV區(qū)域電站的供電能力的50%。這種量變對于市政電網(wǎng)也是一種挑戰(zhàn),直接影響了市政110 kV電站的規(guī)模分布及出線形式。另外,商業(yè)綜合體的多種功能形態(tài)和區(qū)域劃分歸屬于不同的物業(yè)部門,因此供配電系統(tǒng)顯得更為復雜和重要。

本文結(jié)合某商業(yè)綜合體實際工程,從整體供配電的合理性和經(jīng)濟性等方面,介紹了商業(yè)綜合體的負荷計算、供配電系統(tǒng)設(shè)計、應急電源系統(tǒng)及配電箱的設(shè)置等內(nèi)容,以期對電氣設(shè)計師提供參考。

1 工程概況

該項目整個建筑按照業(yè)態(tài)分布分為商業(yè)樓、百貨樓及娛樂樓3個區(qū)域,總建筑面積為47萬m2,-1F為超市、停車庫及設(shè)備用房,1F～6F為商業(yè)綜合體,經(jīng)營業(yè)態(tài)有大型百貨、兒童娛樂、家電賣場、電影院及餐飲;6F及以上部分為辦公、公寓式酒店及五星級酒店。該建筑按照一類高層公共建筑設(shè)計。

2 負荷分級

該項目的用電設(shè)備多,用電性質(zhì)多樣,負荷等級涵蓋一、二、三級負荷。消防設(shè)備(主要包括消防風機、消防水泵、應急照明、消防電梯等)用電、非消防(主要包括生活水泵、排污泵、普通客梯、酒店宴會廳、酒店廚房等)的重要設(shè)備用電為一級負荷;商場及酒店經(jīng)營管理用計算機電源等為一級負荷中特別重要負荷;貨梯、商業(yè)客梯、自動扶梯、空調(diào)設(shè)備及酒店處一級負荷外的其他用電設(shè)備為二級負荷;除一、二級負荷外,其余負荷均為三級負荷。

3 負荷計算

商業(yè)綜合體項目的特點一般是體量大、功能多樣,導致用電需求多樣化,在設(shè)計階段很難預測準確,因此在設(shè)計時要保證一定的彈性。商業(yè)綜合體建筑的用電負荷一般具有如下特點:

(1) 商業(yè)樓的用電負荷大,一般遠大于文獻[2]中規(guī)定的大型商業(yè)120 W/m2的指標,尤其是餐飲的用電負荷更大,而且不同類型(快餐和正餐)、不同飲食文化背景(中餐和西餐)的餐飲差別也很大。

(2) 負荷的不確定性大,商業(yè)出租業(yè)態(tài)常隨市場供求而變化,用電負荷需求隨之變化,使負荷總在動態(tài)變化之中。

(3) 目前的規(guī)范和技術(shù)措施沒有對商業(yè)項目中不同類別商鋪的參數(shù)指標進行細化,工程設(shè)計中的負荷計算缺少依據(jù),大多數(shù)情況只能靠設(shè)計人員憑借以往的工程經(jīng)驗或業(yè)主提供的類似項目數(shù)據(jù)參考計算。

該工程在設(shè)計時根據(jù)業(yè)主提供的資料通過與業(yè)主招商部門的溝通,在參照技術(shù)措施及同一地區(qū)相同類型的綜合體項目的基礎(chǔ)上,確定了該項目各業(yè)態(tài)的用電負荷指標,如表1所示。由表1可見,商業(yè)綜合體的用電指標比較高。

表1 各業(yè)態(tài)的用電負荷指標

商業(yè)綜合體的變壓器裝機容量如表2所示。由表2可見,該類項目的用電指標遠高于一般公共建筑項目。

表2 商業(yè)綜合體的變壓器裝機容量

4 供配電方案的確定

商業(yè)綜合體的體量比較大,且屬于人員密集場所,因此對配電的安全可靠性提出了很高的要求。該項目的用電量巨大,市政一般能提供幾路獨立電源。該項目設(shè)計了兩種供電方案:

(1) 供電方案一?？紤]到該項目的用電容量以及35 kV高壓的供電容量,因此采用由市政提供4路獨立的35 kV電源,每路容量為15 MVA,兩兩互為備用。在項目建筑紅線范圍內(nèi)設(shè)置1座35/10 kV變配電室,內(nèi)置35 kV進線柜、計量柜、35/10 kV變壓器及10 kV出線柜。由35/10 kV變配電室出來后采用10 kV饋電至各10/0.4 kV變配電室。兩路35 kV 電源分別引自總變電站不同的母線段,采用單母線分段運行,在10/0.4 kV變配電室設(shè)低壓聯(lián)絡(luò)開關(guān),每個10/0.4 kV變配電室的10 kV進線均能負擔該變配電室內(nèi)的所有一、二級負荷。在35/10 kV供電部門設(shè)35 kV高壓計量柜,由物業(yè)統(tǒng)一向供電部門繳費,項目中需要高壓計量的在10/0.4 kV變配電室設(shè)10 kV高壓計量柜,若需低壓計量,在末端設(shè)低壓電表,所有業(yè)態(tài)的電費均由物業(yè)統(tǒng)一收取。配電系統(tǒng)接線圖(一)如圖1所示。

(2) 供電方案二。在商業(yè)、百貨、娛樂地塊內(nèi)擬設(shè)1座10 kV高壓開閉所,由市政為每個地塊內(nèi)的高壓開閉所提供4路獨立的10 kV電源,4路電源兩兩互為備用,總計為項目提供12路獨立10 kV進線,每路10 kV容量約為5 000 kVA。在每個地塊內(nèi)自10 kV開閉所采用10 kV電纜饋電至各10/0.4 kV變配電室。每個開閉所內(nèi)的10 kV采用單母線分段運行,中間設(shè)置母聯(lián)斷路器;當一路電源故障時,通過手動/自動操作母聯(lián)斷路器閉合,由另一路電源負擔所有的一、二級負荷。在計量方面,業(yè)主自持物業(yè)及大型出租業(yè)態(tài)的計量均在10/0.4 kV變配電室內(nèi)設(shè)置10 kV高壓計量柜,由物業(yè)和租戶直接對供電部門繳費。出售的產(chǎn)權(quán)式商鋪的計量設(shè)低壓計量電表,由供電部門直接收費到戶。配電系統(tǒng)接線圖(二)如圖2所示。

圖1 配電系統(tǒng)接線圖(一)

圖2 配電系統(tǒng)接線圖(二)

供電方案一中,35/10 kV的設(shè)計及管理由供電部門負責,10/0.4 kV 變配電室的設(shè)計、運行管理權(quán)屬于業(yè)主。該方案的優(yōu)點是業(yè)主和供電局產(chǎn)權(quán)管理分界清晰,土建設(shè)計單位與供電設(shè)計單位的設(shè)計界限也不會混亂,有利于業(yè)主后期對各變配電室變壓器容量的調(diào)整和平衡;缺點如下:① 35 kV/0.4機房設(shè)置在建筑紅線內(nèi),占用地上面積比較大;② 35 kV變電所是給該項目專用,因此35 kV變電所需要業(yè)主投資,費用比較高;③ 10/0.4 kV變配電室的維護需要業(yè)主物業(yè)管理,造成維護成本增加;④ 35/10 kV變壓器作為長期運行的設(shè)備,產(chǎn)生的運行損耗會增加成本。

供電方案二中,自變壓器的上裝頭以上的部分由供電部門設(shè)計管理,優(yōu)點是減少一級變電,方案較為簡單,節(jié)省機房占用面積及一次投資。10 kV高壓由電力部門的專業(yè)人員維護,減少了業(yè)主的維護費用;缺點是10 kV的進線及10 kV配電室的數(shù)量太多,增加了維護難度。由于10 kV的每路進線容量一次性確定后后期就不能修改,因此對業(yè)主由于招商或業(yè)態(tài)修改引起的變壓器的容量調(diào)整和平衡增加了很大的難度。

上述兩種供電方案在技術(shù)層面均可實行,該項目大部分商業(yè)的物業(yè)屬業(yè)主自持物業(yè),公寓式酒店、外街商鋪屬于對外出售的產(chǎn)權(quán)式物業(yè);而大型百貨、超市、酒店、家電超市是整體出租,商務租賃談判時均堅持要求獨立對供電部門計量,直接向電業(yè)局交費。整個項目的供電管理很復雜,不可能由物業(yè)統(tǒng)一向供電部門計量繳費,且業(yè)主對物業(yè)后期維護的成本很重視。因此,綜合分析了上述情況并與供電部門溝通后,選擇供電方案二。

5 變配電室的設(shè)置

商業(yè)綜合體物業(yè)產(chǎn)權(quán)的復雜多樣化導致了物業(yè)劃分的獨立性,因此為其服務的電氣用房(變配電室、柴油發(fā)電機房、電信機房等)也必須各自獨立,其產(chǎn)權(quán)歸屬和管理歸屬自然也要分開。因此,在變電室的設(shè)置時要按照以下幾個原則:

(1) 按照不同功能劃分變電所。

(2) 按照不同的物業(yè)權(quán)屬進行設(shè)置。

(3) 變配電室要盡量深入所服務的所屬負荷中心。

(4) 變配電室的設(shè)置要考慮其出線通道,盡量避免與其他電站或大的風管交叉。

(5) 變配電室的位置還要滿足供電壓降需求,影響壓降的因素主要有供電容量和供電距離,設(shè)備的供電電壓應滿足GB 50052—2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的要求。

變配電室設(shè)置及變壓器裝機容量如表3所示。

表3 變配電室設(shè)置及變壓器裝機容量

6 樓層配電間及配電箱的設(shè)置

JGJ 16—2008《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》第13.9.8條規(guī)定:消防用電設(shè)備配電系統(tǒng)的分支線路,不應跨越防火分區(qū),分支干線不宜跨越防火分區(qū)。因此,商業(yè)項目樓層配電間的設(shè)置要考慮按照防火分區(qū)的設(shè)置,還要考慮垂直干線走向的方便;根據(jù)規(guī)范的要求,供電設(shè)備要有壓降的要求,因此配電間盡量設(shè)置在供電區(qū)域的中心,以減少電纜壓降。因此,該項目樓層配電間的位置大多緊鄰樓梯間和電梯井道。在一般情形下,樓梯間和電梯井道是建筑的垂直交通樞紐,一般應在建筑中心位置,而電氣豎井也應在負荷中心位置,且只有在樓梯間和電梯井道附近才有公共交通走廊,以利于電氣豎井開門。特別在商業(yè)建筑中,由于租賃變更或使用功能的變化,建筑內(nèi)部隔斷也會發(fā)生變化,最不可能變化的部位就是樓梯間和電梯井道,因其變更位置將對消防疏散及垂直交通產(chǎn)生致命影響。

根據(jù)各層防火分區(qū)的劃分,分別在各層防火分區(qū)內(nèi)的豎井內(nèi)設(shè)置層照明配電箱為各商鋪供電,各商鋪的供電采用一對一放射式供電。需要指出的是,由于各層的業(yè)態(tài)比較復雜,各層的防火分區(qū)上、下層不對應,使得有的豎井配電干線在負責本防火分區(qū)供電的同時還要向相鄰的防火分區(qū)的配電間供電。在設(shè)計時根據(jù)就近原則,同時考慮整條干線負擔的負荷情況,盡量使各個豎井內(nèi)負荷比較平衡?？紤]到商業(yè)的公共區(qū)域?qū)硇枰窝b修,因此公共區(qū)域的照明配電箱必須預留電源。設(shè)計需要考慮以下幾點:

(1) 電量預留問題,根據(jù)GB 50034—2004《建筑照明設(shè)計標準》表6.1.3及第6.1.8條的規(guī)定,高檔超市營業(yè)廳的照明功率密度值為20 W/m2;根據(jù)裝飾性燈具總功率的50%計入照明密度計算值的規(guī)定,采用的預留標準為40 W/m2。在選擇開關(guān)和導體時必須考慮一定的裕量,以滿足調(diào)整造成的負荷變化。

(2) 為方便裝修設(shè)計,在每個防火分區(qū)內(nèi)設(shè)置了公共區(qū)域照明配電箱和應急照明配電箱,以便明確裝修設(shè)計的電氣配電分界點。

(3) 將樓梯間、儲藏間等無需裝修的部位,單獨設(shè)置配電回路或配電箱,盡量不從公共區(qū)域預留精裝用電的配電箱內(nèi)饋出。

7 應急電源系統(tǒng)

由于商業(yè)綜合體一、二級負荷比較重要,對供電可靠性要求較高,因此該類建筑盡管已采用多回路的市政獨立電源,但還需要設(shè)置備用電源和柴油發(fā)電機組。備用電源一般采用應急電源,為應急疏散照明提供安全可靠的電源。柴油發(fā)電機組可為建筑消防類負荷提供應急電力,為大型超市提供冷凍/冷藏的備用電力,為五星級酒店的廚房設(shè)備、部分空調(diào)提供備用電力。

該項目的應急照明系統(tǒng)在各防火分區(qū)末端除采用兩路電源自動投切外,還增加了應急電源,以更好地保證應急照明系統(tǒng)的安全性、可靠性。大型超市根據(jù)招租方的要求,在滿足兩路高壓互為備用的情況下還設(shè)置了1臺柴油發(fā)電機組,用來保證超市內(nèi)的消防設(shè)備、部分超市照明以及超市冷凍/冷藏設(shè)備的用電。五星級酒店根據(jù)酒店管理公司的要求,同樣設(shè)置了1臺柴油發(fā)電機組,在滿足消防設(shè)備用電的情況下還要保證酒店部分公共場所的照明用電、部分廚房設(shè)備用電、廚房冷凍/冷藏用電、部分空調(diào)用電,在兩路高壓失電的情況下也能確保酒店部分營運。

8 結(jié) 語

商業(yè)綜合體是一個龐大復雜的工程,對電氣設(shè)計人員提出了更高的要求,電氣設(shè)計不僅要滿足規(guī)范的要求,更要以業(yè)主的需求為導向,合理劃分供電分區(qū)和配置變壓的容量、數(shù)量,提供更安全、可靠的電氣解決方案。

[1] JGJ 16—2008 民用建筑電氣設(shè)規(guī)范[S].

[2] 中國建筑標準設(shè)計研究院.全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施——電氣[M].北京:中國計劃出版社,2009.

[3] 陶曉娟.城市綜合體供電方案及系統(tǒng)的比選[J].現(xiàn)代建筑電氣,2014,5(5):25-30.

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Distribution Design of Urban Complex

WANGHongwei

(China Shanghai Architectural Design & Research Institute Co., Ltd., Shanghai 200063, China)

This paper introduced the distribution of urban complex in aspects of load calculation,supply and distribution system design,emergency power supply system,etc.On the basis of the actual demands in engineering design of urban complex,the electrical load index of commercial activities are confirmed and the feasible schemes of power supply are formulated.The emergency power supply is set up in order to ensure the safety reliability of emergency lighting system.

urban complex; load calculation; power supplyand distribution system; emergency power supply

王洪偉(1978—),男,工程師,從事民用建筑電氣設(shè)計方面的研究。

TU 852

B

1674-8417(2015)07-0022-05

2015-06-02