楊詩偉

湖北工業(yè)大學(xué)（430068）

1 建筑概況

該項(xiàng)目包括城市交通樞紐、商業(yè)、配套、P+R 停車及住宅等功能，是集城市軌道、城市公交、城鄉(xiāng)班線、旅游集散中心、城市候機(jī)樓、車輛停車場(chǎng)等多種公共設(shè)施于一體，融商業(yè)、住宅、休閑、娛樂、城市景觀等功能的，建筑設(shè)計(jì)現(xiàn)代化、運(yùn)營管理智慧化的綜合換乘樞紐和時(shí)尚鄰里型城市生活廣場(chǎng)[1]。

該項(xiàng)目地下和地上均為3 層，建筑高度為23.9 m?？偨ㄖ娣e為257 424.52 m2，住宅及其配套地下室部分面積100 340.30 m2（公變配電），樞紐商業(yè)及其配套地下室面積157 084.22 m2（專變配電）。樞紐地上建筑面積為8 551.06 m2，商業(yè)地上建筑面積為31 683.44 m2，樞紐地下建筑面積102 584.09 m2，商業(yè)地下建筑面積14 265.63 m2。

2 負(fù)荷等級(jí)

結(jié)合《商店建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ 392—2016）、《車庫建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ 100—2015）、《汽車庫、修車庫、停車場(chǎng)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50067—2014）、《交通建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ 243—2011）中有關(guān)負(fù)荷等級(jí)規(guī)定，該項(xiàng)目以下用電均設(shè)計(jì)為一級(jí)負(fù)荷：商業(yè)區(qū)走道照明、應(yīng)急照明、值班照明、警衛(wèi)照明、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、電子信息設(shè)備機(jī)房、經(jīng)營管理用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用電（屬于一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷）、機(jī)房動(dòng)力、消防用電負(fù)荷。汽車客運(yùn)站應(yīng)急照明、公共區(qū)域照明、管理用房照明及客運(yùn)站電梯、排污水設(shè)備、生活水泵、商業(yè)區(qū)電梯、空調(diào)和鍋爐房用電為二級(jí)負(fù)荷。其他負(fù)荷等級(jí)為三級(jí)。

3 方案階段容量估算

根據(jù)《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》（19DX101-1）、《商店建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》、《建筑電氣設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì)技術(shù)措施》中已經(jīng)對(duì)項(xiàng)目中各業(yè)態(tài)用電量指標(biāo)進(jìn)行了總結(jié)歸納見表1。

表1 樞紐用電指標(biāo)

根據(jù)上述用電指標(biāo)對(duì)項(xiàng)目用電量進(jìn)行估算，樞紐功能區(qū)約為2 830 kVA，自持商業(yè)約為7 590 kVA，樞紐停車場(chǎng)約為2 550 kVA，大巴充電樁約為1 200 kVA，總估算容量為146 95 kVA。

擬在項(xiàng)目1 層新設(shè)一個(gè)環(huán)網(wǎng)室，通過地下電纜引入10 kV×2 條市電線路。市政電源引入環(huán)網(wǎng)室后，經(jīng)高壓開關(guān)站至南北變電站、大巴充電變電所。高壓開關(guān)柜為2 進(jìn)10 出，向南北變電站、大巴充電變電所內(nèi)變壓器提供電源。

4 初步設(shè)計(jì)及施工圖階段負(fù)荷計(jì)算

初步設(shè)計(jì)階段能夠取得水暖及相關(guān)工藝專業(yè)的用電設(shè)備容量，照明、插座及其他特殊用電負(fù)荷可按照單位指標(biāo)法估算，兩部分用電之和按需要系數(shù)法計(jì)算得到總計(jì)算負(fù)荷。在施工圖階段，部分特殊用電負(fù)荷可取得設(shè)備容量資料，未明確部分依舊按照估算預(yù)留。

根據(jù)《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》《建筑電氣設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì)技術(shù)措施》，對(duì)項(xiàng)目中各類常用負(fù)荷的需要系統(tǒng)及功率因素進(jìn)行總結(jié)，再根據(jù)水暖專業(yè)及其他專業(yè)備功率及類型進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，結(jié)果見表2。

表2 商業(yè)樞紐變電所負(fù)荷計(jì)算表

備用負(fù)荷、消防負(fù)荷兩類負(fù)荷非變壓器正常運(yùn)行時(shí)需進(jìn)行供電的負(fù)荷，計(jì)算變壓器容量時(shí)可去除這兩類負(fù)荷。但是對(duì)于正常運(yùn)行的一級(jí)負(fù)荷需進(jìn)行負(fù)荷校驗(yàn)。根據(jù)變壓器運(yùn)行方式，兩個(gè)變壓器高壓接自不同的母線段，低壓側(cè)采用單母線分段的接線方式，一級(jí)負(fù)荷分別有兩個(gè)變壓器作為主備電源。

5 自備應(yīng)急電源容量計(jì)算

根據(jù)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表統(tǒng)計(jì)，該項(xiàng)目消防設(shè)置負(fù)荷共計(jì)4 392.2 kW，發(fā)生火災(zāi)時(shí)啟動(dòng)防火分區(qū)內(nèi)的防火卷簾、應(yīng)急照明、排煙風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、消防電梯、消防泵房水泵等消防設(shè)備。按照一個(gè)防火分區(qū)發(fā)生火災(zāi)的狀況，相鄰的兩個(gè)防火分區(qū)做供電熱備，重新對(duì)消防負(fù)荷進(jìn)行梳理。非消防負(fù)荷計(jì)量（非消防狀態(tài)市電停電時(shí)）負(fù)荷總計(jì)440.1 kW，消防負(fù)荷計(jì)算（消防狀態(tài)市電停電時(shí)）負(fù)荷總計(jì)473.4 kW。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果選用備載800 kVA 柴油發(fā)電機(jī)組滿足自備電源要求，一般發(fā)電機(jī)組需保持常備啟動(dòng)狀態(tài)，其安裝有自動(dòng)啟動(dòng)裝置。如果市電檢測(cè)裝置檢測(cè)到市電斷電，機(jī)組將第一時(shí)間啟動(dòng)，而且可以在30 s 內(nèi)快速投入正常帶負(fù)荷運(yùn)行（一級(jí)負(fù)荷、一級(jí)中特別重要負(fù)荷）。當(dāng)市電恢復(fù)供電后由電力監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)切換并延時(shí)停機(jī)，連續(xù)供電時(shí)間應(yīng)大于180 min。

應(yīng)急照明采用應(yīng)急照明集中電源裝置（EPS），EPS 的切換時(shí)間應(yīng)≤0.25 s，其連續(xù)供電時(shí)間應(yīng)≥1.5 h。蓄電池電源的供電方式為集中電源供電，集中電源可設(shè)置在消防控制室、低壓配電室、配電間內(nèi)。如設(shè)置地方為配電間，容量應(yīng)≤1 kW。如設(shè)置地方為消防控制室、低壓配電室，則應(yīng)≤5 kW。集中設(shè)置的電源采用消防電源專用應(yīng)急回路供電的方式，分散設(shè)置的則采用所在防火分區(qū)內(nèi)的消防電源配電箱供電的方式。

為了保證消防控制室、主要業(yè)務(wù)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用電、安防系統(tǒng)用電、電子信息設(shè)備機(jī)房用電、經(jīng)營及設(shè)備管理用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用電的穩(wěn)定性，設(shè)置不間斷電源裝置UPS 為這些設(shè)施提供應(yīng)急電源。不間斷電源應(yīng)有自動(dòng)和手動(dòng)旁路裝置。不間斷電源的基本容量按照E≥1.2 P 公式進(jìn)行計(jì)算（E 為不間斷電源系統(tǒng)的基本容量，P 為電子信息設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷）。

6 變配電系統(tǒng)接線形式

本工程按“兩路獨(dú)立的10 kV 供電、兩路同時(shí)使用，10 kV 側(cè)采取單母線分段不聯(lián)絡(luò)主接線方式”的原則設(shè)計(jì)。變電所低壓側(cè)應(yīng)用的是單母線分段加手動(dòng)/ 自動(dòng)聯(lián)絡(luò)模式，電氣加機(jī)械聯(lián)鎖，正常情況下分列運(yùn)行，如果一臺(tái)變壓器失電，另一臺(tái)則經(jīng)強(qiáng)迫風(fēng)冷后能夠承受所有一、二級(jí)負(fù)荷。具體如圖1 所示。

圖1 變電所低壓系統(tǒng)圖

低壓側(cè)運(yùn)行方案: 正常運(yùn)行情況下變壓器同時(shí)工作，分列運(yùn)行QF1、QF2、QF4、QS1 合閘，QF3 斷開，轉(zhuǎn)換開關(guān)在市電位置運(yùn)行；其中任一臺(tái)變壓器停運(yùn)，相應(yīng)停運(yùn)變壓器主開關(guān)QF1 或QF2 分閘，卸載I 段、II 段母線非保障負(fù)荷，QF3 分閘，QF1 或QF2 合閘。任何情況下，不允許QF1、QF2、QF3 三個(gè)開關(guān)同時(shí)閉合。當(dāng)正常電源QF1 和QF2 均失電時(shí)，啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組，轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)至應(yīng)急電源供電位置，為特別重要負(fù)荷供電。市電與柴油發(fā)電機(jī)通過PC 級(jí)ATS 實(shí)現(xiàn)兩路電源的切換運(yùn)行。

7 低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本工程采用220 V/380 V 三相五線制供電，電源電纜由地下各變電所沿金屬橋架引入各用電區(qū)域電氣管井及樓層配電間。

普通用電設(shè)備負(fù)荷，一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由雙重電源的兩個(gè)低壓回路在末端處進(jìn)行切換供電，二級(jí)負(fù)荷則通過兩臺(tái)變壓器不同母線的兩路電源供。在建筑物使用雙重電源供電模式，以及兩臺(tái)變壓器低壓側(cè)安裝有母聯(lián)開關(guān)的情況下，二級(jí)負(fù)荷可由任一段低壓母線單回路供電。三級(jí)負(fù)荷采用單電源單回路供電。一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷采用兩臺(tái)變壓器不同母線段，其中一個(gè)母線段為應(yīng)急母線段。應(yīng)急母線段接入柴油發(fā)電備用電源，并在母聯(lián)柜進(jìn)行互備互投。

低壓配電干線主要包括以下三種形式。

1）樹干式配電。樹干式配電是直線供電，多個(gè)負(fù)荷由一條干線供電，供電有插接母線、電纜T 接、電纜預(yù)分支等多種形式。應(yīng)急照明及商業(yè)公共照明負(fù)荷較小，采用兩條樹干供電電路進(jìn)行供電。鏈?zhǔn)焦╇娺m用于距離配電箱較遠(yuǎn)而彼此又接近的不重要的小容量用電設(shè)備，如消防負(fù)荷中防火卷簾、一般設(shè)備插座等用電設(shè)施配電采用此種供電形式，連接設(shè)備一般不超過5 臺(tái)、總?cè)萘坎怀^10 kW。

2）放射式配電。放射式配電是供電裝置集中在一處，負(fù)載遍布在周圍的一種配電形式，供電可靠性高，故障發(fā)生后影響范圍較小?？照{(diào)熱泵機(jī)組、生活泵房、弱電機(jī)房、充電樁、樞紐辦公、監(jiān)控室、戶外LED 大屏、泛光照明等普通用電負(fù)荷多采用此種方式。消防負(fù)荷中消防水泵、消防風(fēng)機(jī)、消防電梯、消防控制室等的兩個(gè)供電回路采用變電所放射式供電。

3）樹干式+ 放射式配電。這種配電方式在負(fù)荷較小且較分散的用電負(fù)荷場(chǎng)景中使用較多。例如商業(yè)負(fù)荷、室內(nèi)空調(diào)機(jī)組、事故風(fēng)機(jī)、商業(yè)扶梯等負(fù)荷供電采用此種供電方案。

8 商鋪供電系統(tǒng)分析

商鋪配電的困難之處在于商鋪招商的需要及投資成本之間平衡點(diǎn)的把握。招商時(shí)租戶所需要的用電量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際所需要的用電量，且國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)用電系數(shù)的取值沒有相關(guān)規(guī)定。由于商鋪配電的主干線一般多采用母線槽且容量較大，此時(shí)若按照末端的配電原則則不經(jīng)濟(jì)。

一般而言，參照大部分的招商要求，建議商業(yè)配電按照120 W/m2、餐飲按照300～400 W/m2考慮。此配置標(biāo)準(zhǔn)基本可滿足大多數(shù)租戶在招租時(shí)的要求，但租戶實(shí)際使用量會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于此配置標(biāo)準(zhǔn)，因此在干線選擇時(shí)考慮需要系數(shù)來降低投資成本。

9 結(jié)語

在設(shè)計(jì)交通樞紐建筑的供配電設(shè)計(jì)方案時(shí)，必須先做好交通樞紐建筑供電等級(jí)分析工作，再根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果合理估算用電設(shè)備的負(fù)荷以及負(fù)荷分布的實(shí)際情況，最后確定變壓器的數(shù)量、高壓系統(tǒng)接線方式以及低壓負(fù)荷容量等相關(guān)參數(shù)。