城市綜合體電氣設計
城市綜合體電氣設計
【摘 要】通過(guò)工程示例介紹了城市綜合體的負荷計算、供配電系統設計、應急電源系統及配電箱等的設置。
【關(guān)鍵詞】城市綜合體;負荷計算;供配電系統
引言
近年來(lái)隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，城市綜合體這種商業(yè)模式在一線(xiàn)城市甚至二三線(xiàn)城市如雨后春筍般不斷冒出來(lái)。
所謂城市綜合就是將城市中的商業(yè)、辦公、居住、旅店、展覽、餐飲、會(huì )議、文娛和交通等城市生活空間的三項以上進(jìn)行組合，并在各部分間建立一種相互依存、相互助益的能動(dòng)關(guān)系，從而形成一個(gè)多功能、高效率的綜合體。
城市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(wàn)平米以上，有的甚至高達上百萬(wàn)平方米，因此建筑的用電量巨大，變壓器的總裝機容量約為30MVA～100MVA。
如此巨大的用電容量對區域電網(wǎng)都是一種沖擊，對于110/10 kV的城市電網(wǎng)而言，需要由市政電網(wǎng)取5～6路10 kV電源，而對于110/35 kV的城市電網(wǎng)而言，則需3路35 kV電源。
無(wú)論是10 kV電壓等級接入，還是35 kV電壓等級接入，對于30萬(wàn)平米以上規模的城市綜合體，幾乎占用了半個(gè)110 kV區域電站的供電能力。
這種量變對于市政電網(wǎng)而言，也是一種前所未有的挑戰，直接影響了市政110 kV電站的規模分布及出線(xiàn)形式。
另外城市綜合體的多種功能形態(tài)和區域劃分歸屬于不同的物業(yè)部門(mén)，因此供配電系統就顯得更為復雜和重要。
本文以在實(shí)際工程中的某城市綜合體為例，從整體供配電的合理性和經(jīng)濟性等方面介紹了大慶某城市綜合體的負荷計算、供配電系統、應急電源系統以及在整個(gè)配電過(guò)程中的一些細節，本文就此項目的電氣設計為例與同行進(jìn)行探討交流
1、工程概況
某城市綜合體位于大慶市，本項目分為三個(gè)區域，分別為商業(yè)樓、百貨樓、娛樂(lè )樓，三塊區域相互連同。
商業(yè)樓地下一層為停車(chē)庫和設備用房，一層為內外街商鋪及家用電器超市，二至三層為大型超市，四至五層為內街商鋪、餐飲、快捷酒店等，六至十九層為辦公，商業(yè)樓總建筑面積約155965平方米;百貨樓地下一層為停車(chē)庫和設備用房，一至五層為內外街商鋪及大型百貨商場(chǎng)，六至十九層為公寓式辦公，百貨樓總建筑面積約146219平方米;娛樂(lè )樓地下一層為車(chē)庫及超市，一至五層為內外街商鋪、電玩、KTV、電影院等娛樂(lè )場(chǎng)所，六至十九層包含兩個(gè)塔樓，分別為辦公和五星級酒店，娛樂(lè )樓總建筑面積約145500平方米。
由于本項目建筑的用電設備眾多，用電性質(zhì)多樣。
基于綜合體建筑的前兩大特征(體量大、功能多)，導致用電需求多樣化，負荷等級涵蓋一、二、三級負荷，因此對項目的配電的安全級別提出了很高的要求，如何來(lái)保證電氣設備用電安全可靠是電氣設計首先要考慮的?而正確定義用電設備的負荷級別是保證用電設備安全可靠運行的第一步 。
由于商業(yè)建筑復雜多變性定、導致了它的供電負荷具有不同與一般民用建筑，商業(yè)建筑的很多業(yè)態(tài)在前期并不能完全確定，如何在施工圖設計時(shí)正確計算商業(yè)用電量及合理預留二次裝修用電量是對電氣設計工作一大考驗。
在整個(gè)城市綜合體的電氣設計中供配電系統的合理性、現實(shí)可行性、運行可靠性，是整個(gè)項目電氣部分能全可靠的基礎。
因此選擇合理的供配電系統方案對建筑建造成本的經(jīng)濟性及供電可靠性極為重要。
2、負荷等級
本項目有一類(lèi)高層建筑、大型商業(yè)建筑因此建筑屬于一類(lèi)綜合建筑。
安保監控系統、火災自動(dòng)報警及聯(lián)動(dòng)控制設備、消防泵、消防電梯、排煙風(fēng)機、加壓風(fēng)機、應急照明、疏散照明及重要的計算機系統、生活水泵、排污泵、辦公樓客梯電力、公共區域照明等為一級負荷，其中電信機房電源、安保監控系統、火災自動(dòng)報警及聯(lián)動(dòng)控制設備、商業(yè)經(jīng)營(yíng)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(dòng)扶梯、空調設備為二級負荷;除一級、二級負荷以外其余負荷為三級。
地下車(chē)庫按防火分類(lèi)屬Ⅰ類(lèi)汽車(chē)庫，應急照明、消防泵、噴淋泵、排煙風(fēng)機、火災自動(dòng)報警系統等為一級負荷;其余均為三級負荷。
3、負荷計算
商業(yè)建筑的用電負荷一般具有如下特點(diǎn)：
�、偕啼伒挠秒娯摵纱�，一般遠大于《全國民用建筑工程設計技術(shù)措施》中大型商業(yè)120 W/㎡ 的指標，尤其是餐飲的用電負荷更大，而且不同類(lèi)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。
�、� 負荷的不確定性大，因為商業(yè)地產(chǎn)往往根據市場(chǎng)租戶(hù)的需求，不斷調整商鋪的性質(zhì)，使得負荷總在動(dòng)態(tài)變化之中。
4、供配電系統及變電所的設置
城市綜合體一般由多個(gè)地塊組成且建筑功能復雜。
在設計供配電方案之前，必須詳細了解當地電力公司的規定、再結合項目地塊用地性質(zhì)及地塊的劃分，盡可能合理利用地方法規及政策，選擇最經(jīng)濟最合理的方案。
由于本項目所處的城市是個(gè)能源型城市，而本項目所在區域的供電并非國家電網(wǎng)公司，而是由當地油田電力公司管理，因為油田采油設備的特點(diǎn)導致了該區域目前電網(wǎng)電壓等級還是6KV。
而項目區域又沒(méi)有條件設立35/6KV變電站，因此對本項目的供電帶來(lái)了很大的不便。
由于6KV單網(wǎng)專(zhuān)線(xiàn)供電能力一般在6MVA左右，如果整個(gè)項目采用一個(gè)6KV開(kāi)閉所勢必會(huì )造成6KV開(kāi)閉所面積很大，供電負荷分配不均勻，所有自市政電網(wǎng)引來(lái)的多路6KV電源集中進(jìn)入同一開(kāi)閉所，對市政電源的引入也存在困難，而且6KV電源點(diǎn)并不能多點(diǎn)均布的進(jìn)入負荷中心，對電網(wǎng)及用戶(hù)都造成了很大的浪費，是一個(gè)不合理的供電方案。
在否定了此方案的基礎上與供電部門(mén)及業(yè)主經(jīng)過(guò)多次溝通，在考慮了供電的可靠性、合理性以及滿(mǎn)足規范的前提下最后確定了如下的的供電方案，那就是分別在商業(yè)樓、百貨樓、娛樂(lè )樓內設6KV開(kāi)閉所，每個(gè)開(kāi)閉所都從市政電網(wǎng)引來(lái)3路6KV電源。
每3路電源都要滿(mǎn)足一二級負荷的要求。
由于各地區的電價(jià)政策較為復雜，不同行業(yè)、不同季節、不同時(shí)段的電價(jià)不同， 因此對于不同的電價(jià)標準，若有可能，設計中最好在供電的電壓等級上予以分開(kāi)，例如住宅用電與商業(yè)用電。
對于設置了 6KV 開(kāi)閉所的情形，計量裝置設置在開(kāi)閉所6KV 出線(xiàn)回路上或在用戶(hù)變電所進(jìn)線(xiàn)處設置專(zhuān)用計量柜，環(huán)網(wǎng)接線(xiàn)時(shí)在用戶(hù)變電所內設置計量。
在本項目比較棘手的是，當地供電部門(mén)除對供電公司管理的低壓計量的產(chǎn)權式物業(yè)采用6KV 開(kāi)閉所供電外，對大型商業(yè)建筑群要求采用6KV 總配電室的方式供電，且只認可6KV 總配電室的進(jìn)線(xiàn)
計量，不再認可其它6KV 出線(xiàn)分計量。
而實(shí)際上在本項目中6KV 開(kāi)閉所與6KV 總配電室的不同之處主要在于電纜界面、建筑和設備產(chǎn)權及相關(guān)的運行維護。
由于需自供電部門(mén)領(lǐng)取增值稅發(fā)票及對用電獨立核算的要求，百貨、超市、中型零售業(yè)態(tài)(如國美電器)在商務(wù)租賃談判時(shí)均堅決要求獨立對電業(yè)局計量，直接向電業(yè)局交費。
而外街商鋪、公寓式辦公則是采用小產(chǎn)權方式，每套設置業(yè)低壓計量電表，而業(yè)主自持物業(yè)則需要統一對供電局計量，內部則在各出租區域內設表作為內部計量只用。
在綜合考慮了以上因素，本項目在每個(gè)6KV開(kāi)閉所后又設置了6KV配電所。
每個(gè)需要直接對供電局計量的業(yè)態(tài)在6KV配電所進(jìn)線(xiàn)處設置高壓計量。
針對不同的業(yè)態(tài)不同的計量方式分別設置6/0.4KV變電所，需要高供高計的變電所則從6KV配電所直接配電。
而供電公司管理的對小產(chǎn)權物業(yè)供電的變電所則直接從6KV開(kāi)閉所配電。
每個(gè)變電所根據變壓器的安裝容量的不同分別接入2路或4路6KV電源，每個(gè)變電所兩路6KV互為備用，每路均能負擔所有一二級負荷。
五星級酒店根據酒店管理公司的要求2路6KV電源互為100%備用，每路均能負擔所有負荷。
本項目的商業(yè)樓地塊的供配電系統圖詳見(jiàn)圖1。
5、應急電源系統
由于城市綜合體的體量比較大，屬于人員密集的公共場(chǎng)所，因此一二級負荷比較重大，對供電可靠性要求較高，這也決定了此類(lèi)建筑盡管已采用了多回路的市政獨立電源，還需要設置備用電源和柴油發(fā)電機組。
備用電源一般采用EPS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累負荷提供應急電力，為上內的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備、部分空調提供備用電力。
本項目的應急照明系統在各防火分區末端除采用兩路電源自動(dòng)投切外還增加了EPS電源，更好的保證應急照明系統的安全性可靠性。
大型超市根據招租方的要求除了在滿(mǎn)足兩路高壓互為備用的情況下還設置了一臺柴油發(fā)電機組主要是用來(lái)保證超市內的消防設備、部分超市照明以及超市冷凍冷藏設備的用電。
五星級酒店根據酒店管理公司的要求同樣設置了一臺柴油發(fā)電機組，在滿(mǎn)足消防設備用電的情況下還要保證酒店部分公共場(chǎng)所的照明用電、部分廚房設備用電、廚房冷凍冷藏用電、部分空調用電，在兩路高壓失電的情況下也能確保酒店部分營(yíng)運。
6、開(kāi)關(guān)及導體的選擇
由于商業(yè)地產(chǎn)項目各業(yè)態(tài)房間用途的不確定性，在選擇開(kāi)關(guān)和導體時(shí)必須考慮一定的裕量以滿(mǎn)足調整造成的負荷變化。
根據這一特點(diǎn)，在設計中較多地使用了插接母線(xiàn)供電，既可以滿(mǎn)足大載流量的要求，又使供配電靈活性加大，在每層豎井中均預留備用插接箱，以便在變化時(shí)，可根據上下層負荷的變化，進(jìn)行調整。
在變電所這級配電中，選擇斷路器時(shí)要選整定值可調整的斷路器，以便在末端負荷變化時(shí)調整整定值;在母線(xiàn)和互感器的選擇上一般按斷路器框架值來(lái)選。
7、層配電箱的設置
根據各層防火分區的劃分，分別在各層防火分區內的豎井內設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上、下層不對應，使得有的豎井在負責本防火分區供電的同時(shí)，還要負責相鄰的防火分區的供電。
在設計時(shí)，采用了就近原則，同時(shí)也考慮到整條干線(xiàn)負擔的負荷情況，盡量使各個(gè)豎井內負荷比較平衡。
考慮到商業(yè)的公共區域將來(lái)需要二次裝修，因此公共區域的照明配電箱必須預留電源。
此處的設計需要考慮以下幾點(diǎn)：① 電量預留多少的問(wèn)題，其中照明用電可根據GB50034-2004 《建筑照明設計標準》表6.1.3及其6.1.8條，商業(yè)建筑照明功率密度值計算，高檔超
市營(yíng)業(yè)廳為20 W/㎡，根據“裝飾性燈具總功率的50% 計人照明密度計算值” 的規定，采用的預留標準為40 W/㎡。
�、� 為方便裝修設計，在每個(gè)防火分區內設置了公共區域照明配電箱和應急照明
配電箱， 以便明確裝修設計的電氣配電分界點(diǎn)。
�、� 將樓梯間、儲藏問(wèn)等不需要做裝修的部位，單獨設置配電回路或配電箱，盡量不從公共區域預留精裝用電的配電箱內饋出。
8、結束語(yǔ)
城市綜合體是一個(gè)龐大復雜的工程，電氣專(zhuān)業(yè)作為配套服務(wù)的專(zhuān)業(yè)，在城市綜合體建筑的設計中定位更加突出，要求電氣設計人員從整體出發(fā)，完整把握掌控整個(gè)項目，對整個(gè)項目的電氣系統要有明確的思路，只有這樣在設計過(guò)程中才不會(huì )出現偏差。
只有這樣才能做好城市綜合體的電氣設計。
參考文獻：
[1]民用建筑電氣設規范 JGJ16-2008. 北京，中國建筑工業(yè)出版社，2008
[2]全國民用建筑工程設計技術(shù)措施- 電氣. 北京，中國計劃出版社，2009.
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