李永郁

(廣東省建筑設(shè)計研究院，廣州510010)

0 引言

飛速發(fā)展的現(xiàn)代都市中，習(xí)慣快節(jié)奏的人們需要在一個方便、快捷、經(jīng)濟、集多種功能于一體的綜合空間里，享受高效率的生活和工作，于是城市綜合體便應(yīng)運而生。城市綜合體是指將城市中的商業(yè)、辦公、酒店、餐飲等城市生活空間的三項以上進行組合，并在各部分間建立一種相互依存、相互助益的能動關(guān)系，從而形成一個多功能、高效率的綜合體。城市綜合體的電氣設(shè)計是否合理，直接影響其安全用電，對設(shè)計功能的實現(xiàn)有決定性作用。本文以某“城中村”改造項目為實例探討商業(yè)綜合體的10/0.4kV變、配電系統(tǒng)設(shè)計。

1 商業(yè)綜合體概況

本項目位于廣州市天河區(qū)大觀路，地下3層，地上14層，總建筑面積為91 019m2，總建筑高度為58m。B1～B3層為地下停車庫及設(shè)備用房，建筑面積為30 482m2，總停車數(shù)為710輛，B3層為人防區(qū)；裙樓1～4層為商業(yè)及部分餐飲，建筑面積為26 150 m2，屬于大型商店建筑；5層及以上包括兩棟塔樓，其中一棟辦公塔樓層數(shù)為4～13層，建筑面積為17 816m2，建筑高度為56.7m，屬于一類辦公建筑；另一棟酒店塔樓層數(shù)為 5～14層，建筑面積為15 263 m2，建筑高度為58m，屬于四星級酒店。本項目按一類高層民用建筑及一類汽車庫設(shè)計。

變配電房采取抬高地面的防水措施，設(shè)置于有多層地下室的地下一層，接近負荷中心。電氣用房分布圖如圖1所示。

2 負荷等級及分類

城市商業(yè)綜合體內(nèi)某些用電都要有特別的保障，一旦停電則可能造成重大影響或損失，或公共場所秩序嚴(yán)重混亂。在本工程實例中，大型商店、四星級酒店的經(jīng)營管理用計算機系統(tǒng)用電按一級負荷中特別重要負荷設(shè)計。弱電系統(tǒng)用電；火災(zāi)自動報警系統(tǒng)用電；消防設(shè)備用電(消防控制室、消防水泵、消防電梯、防排煙風(fēng)機、防火卷簾等)；火災(zāi)應(yīng)急照明及疏散指示標(biāo)志用電；客梯、排污泵、生活泵用電；大型商場營業(yè)廳的備用照明用電；一類高層辦公建筑的重要設(shè)備及部位用電；四星級酒店的門廳、高級套房及主要通道等場所的照明用電；地下停車庫用電等按一級負荷設(shè)計。大型商場營業(yè)廳的照明、自動扶梯、空調(diào)、廚房用電；四星級酒店的客房、空調(diào)、洗衣房動力按二級負荷設(shè)計。其余不屬于一、二級負荷的按三級負荷設(shè)計。

圖1 電氣用房分布圖

如今新能源車越來越多，充電樁也隨之巨增，根據(jù)充電樁標(biāo)準(zhǔn)要求，本項目按車位總數(shù)的30%預(yù)留充電樁，每個充電樁按照7kW預(yù)留用電量。

3 負荷的計算

在進行容量估算時，通常的做法是根據(jù)建筑面積乘以按經(jīng)驗給出的功率密度值，這種做法雖然方便可行，但是商業(yè)包括餐飲等大型綜合體項目，實際用電情況有相當(dāng)大的差異，所以在設(shè)計過程中需要設(shè)計師多參考已建的一些同類項目進行對比得出最終合理的功率密度指標(biāo)。

商業(yè)綜合體的辦公、酒店、裙樓商業(yè)地下室一般由不同物業(yè)管理公司管理，獨立核算，因此分別采用獨立變壓器分開供電。

4 變壓器配置及變電所的設(shè)計

在變壓器的選擇時首先考慮超低損耗、低噪音的變壓器，保證變壓器的運行負荷率在75%～85%之間，既節(jié)省能源又提高了用電效率，可大幅節(jié)省電力消耗，變壓器運轉(zhuǎn)溫度低，可延長變壓器的使用壽命。中央空調(diào)為專用變壓器供電，冬季時變壓器可不運行，這樣能夠充分發(fā)揮出空調(diào)配電的季節(jié)性特征，減少能源損耗，保證變壓器的經(jīng)濟效益。在接近負荷中心的位置集中設(shè)置一個10/0.4kV變電所既方便管理也經(jīng)濟合理。變電所接近負荷中心，與制冷機房鄰近并接近電源側(cè)，方便高壓進線和低壓出線，且考慮到了設(shè)備的運輸、裝卸和搬運。變電所設(shè)置詳見表1。

變電所設(shè)置表表1

5 供電電源配電系統(tǒng)

本實例從市政不同兩個降壓站分別引來一路10kV高壓電源供電，10kV配電系統(tǒng)采用單母線分段運行方式，平時兩路電源同時供電，各帶50%負荷，當(dāng)一路電源故障，聯(lián)絡(luò)開關(guān)自投，由另一路電源供全部負荷。對于城市商業(yè)綜合體來說，搭建合理、安全可靠的配電系統(tǒng)是設(shè)計的主旋律。

在工程實例中，充分利用兩路高壓電源及多臺變壓器的條件，組成4組變壓器組。每組2臺變壓器正常時分列運行，當(dāng)任何一臺變壓器故障或檢修時，可調(diào)整母線上的負荷以確保消防設(shè)備兩路供電，然后手動投入聯(lián)絡(luò)開關(guān)。每組變壓器的高壓側(cè)電源均引自不同的一段高壓母線。這樣的系統(tǒng)可以有效保障任一環(huán)節(jié)發(fā)生故障時重要負荷的運行。

10kV高壓電源進線處設(shè)專用計量柜集中計量，10kV中置式開關(guān)柜采用DC 110V直流操作，在各高壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)帶電顯示裝置。高壓配電系統(tǒng)采用多功能數(shù)字式綜合繼保裝置，進線回路設(shè)電流速斷保護、過流保護、失壓保護；聯(lián)絡(luò)開關(guān)、饋線開關(guān)設(shè)電流速斷保護、過流保護；饋線至變壓器的回路設(shè)電流速斷保護、過流保護、零序電流保護、變壓器高溫報警和超溫保護。低壓配電系統(tǒng)采用帶微處理器的智能控制單元，進線回路設(shè)長延時、短延時保護，饋線回路設(shè)長延時、短延時、瞬時三段式保護。在低壓配電室設(shè)置集中補償電容器柜，按負荷運行狀態(tài)，對無功功率進行自動補償，補償后的功率因數(shù)≥0.9。低壓無功補償柜采用串接調(diào)諧電抗器，基波頻率無功補償，抑制三次諧波，并吸收部分諧波。在低壓配電回路或末端配電箱處設(shè)電度表，作為收費或成本考核的依據(jù)。

另外為保證一級負荷中特別重要負荷、消防負荷用電，還選用一臺1 250kW柴油發(fā)電機組作為自備電源，安裝于地下一層發(fā)電機房。

6 變配電節(jié)能

城市綜合體是能耗較高的建筑物，降低配電系統(tǒng)自身的能耗可提高設(shè)備用能效率。變電所設(shè)于地下一層，靠近負荷中心設(shè)置。所有負荷低壓配電級數(shù)均不多于3級，配電半徑不超過250m，有效降低配電系統(tǒng)自身的能耗。變壓器選用SCB12型，專用變壓器的計算負荷率約為80%(合理值為75%～85%)。所有變配電系統(tǒng)設(shè)備采用節(jié)能、高效型設(shè)備，實現(xiàn)變配電系統(tǒng)的經(jīng)濟運行。按照經(jīng)濟電流合理選擇電纜截面，降低線路損耗。在低壓配電系統(tǒng)設(shè)功率因數(shù)自動補償裝置，補償后的功率因數(shù)大于0.9，減少無功損耗。

7 結(jié)束語

總之，城市商業(yè)綜合體的電氣設(shè)計內(nèi)容較多也比較繁瑣，要求各異，本文僅對商業(yè)、酒店、辦公綜合體的變配電設(shè)計進行探討，電氣設(shè)計人員要不斷學(xué)習(xí)，對商業(yè)綜合體電氣設(shè)計具體要求進行充分了解，深入調(diào)查研究。只有掌握了商業(yè)綜合體不同功能的電氣設(shè)計要求后才能進行科學(xué)、完整的設(shè)計，是電氣設(shè)計盡可能合理、完善，從而提升整個商業(yè)綜合體的水平，增強社會效益。