高层建筑群的供配电设计

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高层建筑群的供配电设计

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高层建筑群的供配电设计

作者：--- 文章来源：中国建筑电气商务网点击数：更新时间：2008-04-27

温州信河街高层建筑群的供配电设计

摘要：文章介绍了大型高层建筑群总体变配电系统的构成，10kV配电系统采用双环网配电和环网柜的优点，低压配电系统及柴油发电机容量的选择等。

1 工程概况
松台广场高层建筑群位于温州市旧城区信河街东侧，松台广场东南面——信河街南街区2#、3#地块，总建筑面积208000m2(含地下建筑面积34500m2)。工程主要功能为商、住。主体建筑地上31层，地下2层，其中5-31层为高档商品住宅，两地块共9栋点式高层住宅，建筑高度99．5m。
(1)2#地块——“信河苑”商住综合楼：用地面积为0．84公顷(12．6亩)，建筑面积65000m2(含地下2层建筑面积7500m2)，平面形体呈L型的A座、B座、C座3栋高层住宅，隔“信河街”与松台山相呼应，围合在松台广场的东南角。其裙房1层平面布置住宅出入门厅、沿街店铺和商场，2-3层为商场及少量内部办公，裙房上4层为技术层、住宅的社区服务及屋顶花园、热泵机组，5~31层为高档商品住宅，地下1、2层为(战时)人防兼自行车库、机械式立体车库、泵房等设备用房；
(2)3#地块——“新国光”商住广场：总用地面积为2．72公顷(40．5亩)，建筑面积143000m2，(含地下建筑面积27000m2)，建筑高度99．5m，主体建筑地上31层，地下2层。隔信河街西临松台广场，东接五马商业步行街，南临“信河苑”。平面形体采用八字布局(其头部东接五马街)，与对面松台山遥相呼应，将松台广场拥抱、围合成为市民休闲性中心广场。在八字型基地的内部布置有下沉式商业广场。
工程主要功能为商住两用。裙房(1—3层)主体为八字形的两座建筑，对称的均分在五马街的南北侧各一座。1层平面布置住宅出入门厅、商场，2-3层为商场及内部办公。裙房以上，4层为技术层及住宅的社区服务及屋顶花园，5-31层为高档商品住宅。在八字形的一侧布置A座、B座和C座，另一侧布置D座、E座和F座，共计6栋点式高层住宅。在八字形的头部即C和D座的26层(距地81m)处用钢结构连廊连通(布置2层空中观景茶吧)，面对松台广场形成高大的、横跨五马商业步行街的拱形门洞，现已成为温州市有名的标志性、立体景观建筑。
同样在八字形的头部C和D座地下室也连通为一体(南北长达220m)，地下1、2层在住宅塔楼落地部分为(战时)人防兼自行车库或仓库，其余部分为汽车库(3层机械式立体车库)、发电机房、冷冻机房、水泵房。
2供配电设计
2.1 用电负荷及变配电所设置
(1)工程主要用电设备包括照明、插座、空调、水泵、电梯及其它动力设备。商场按300-400Lx、办公按200-300Lx、设备用房按100-200Lx、地下车库按50-100Lx照度计算照明容量，办公室计算机插座300W／个，住宅按60W／m2计算容量；
(2)根据负荷分布，共设置3个变配电所(应供电局要求均设在2层)。
①“信河苑”变电所：设在2#地块——“信河苑”商住楼裙房2层；
②1#(A-B-C座)变电所设在3#地块——“新国光”商住广场八字形的A-B-C座一侧裙房2层；
③2#(D-E-F座)变电所设在3#地块——“新国光”商住广场八字形的D-E-F座一侧裙房2层；
(3)每个变电所内均设有环网室兼住宅变(公变)配电室，商场(专变)高、低压变配电室，变压器室，值班室。变压器采用SCB9型干式变压器，高压采用SM6型环网柜，低压采用GCK型配电柜；
(4)2#地块用电负荷及变压器容量(见表1)；
(5)3#地块用电负荷及变压器容量(见表2)。
2．2 供电电源
本工程属一类高层建筑，其消防设备(包括消防电梯、消火栓泵、喷淋泵、潜污泵、正压风机、排烟风机、消防控制室、防火卷帘门、应急照明及弱电机房等)为一级负荷；客梯、生活水泵、机械车库动力、楼道照明及地下室照明等均为二级负荷。故须由2个不同的变电站引来2路独立的电源供电，供电电压为10kV。
2．3 10kV系统供电方式分析及选择
一般10kV供配电主要有以下几种方式：
(1)由上一级变电站辐射式向区域内各变配电所分别提供两个独立电源回路。此项工程为旧城改造项目，所处地段为温州市最繁华的商业街，商店、大楼密布。负荷密度较高，需要供电回路集中、量多，造成电缆通道拥挤，城网要提供很多的供电回路较为困难，故此种供配电方式可行性较差；
(2)分区设立自用开闭所，由城市电网向各自用开闭所提供两回路独立电源，再由开闭所分别向各个变配电所提供两回路独立电源，但是，在商业区内自用开闭所的位置确定和管理也较困难；
(3)采用环网供电，将区域内务变配电所纳入城市环网供电系统，采用环网供电和环网柜，使配电网线路简化，减少线路走廊、节约投资和占地面积，方便地为重要负荷提供两个以上的电源，供电可靠性高。环网供电使用的开关设备少，故障率低，出现故障易于查找。可采用自动化远传控制技术，当发生故障或检修时，能快速、有效地将故障点隔离，确保非故障段正常供电，缩短停电时间。
2．4 高压配电系统
此项工程高压配电系统有2个特点。
2．4．1 “双环网”多电源
高压侧10kV配电系统采用2进2出的“双线双环网”同时供电、开环运行的方式。正常时(I#，Ⅱ#)2路10kV电源分别由温州市“九山变”和“小南变”2个110kV变电站的10kV侧引2#地块“信河苑”变电所的环网室→3#地块的2#(D-E-F座)变电所的环网室→1#(A-B-C座)变电所的环网室→3#地块的10kV开闭所。
3#地块的10kV开闭所是附近地块4路环网供电的开环点及提供2路后备电源的开关站(附设在裙房G座1层)。开闭所2段母线的电源由温州市“广场变”的10kV侧不同电源的2段母线直通引来。正常时“广场变”不供电，并且开闭所的所有环网进出线开关均为断开状态，故其2段母线均不带电。但当某路环网供电出故障或检修时，譬如本工程的I*或Ⅱ#任一路10kV电源发生故障或检修时，在切除I#或Ⅱ#电源、隔离故障段后，可倒闸操作，合上3#地块10kV开闭所的相应开关就可由“广场变”反方向提供另外1-2路备用电源(别的几路环网亦类同)，更增加了供电的可靠性；
2．4．2 全部采用负荷开关(或加熔断器)的“环网柜”
本工程10kV配电系统(含3#地块开闭所)环网室及高压配电室均采用“施耐德”公司生产的SM6型环网开关柜(负荷开关以SF6为绝缘和灭弧介质，全封闭、免维护、体积小、容量大、可靠性高)。电源进出线间隔内设负荷开关，变压器出线间隔设带熔断器的负荷开关加接地开关。且开闭所和各环网室的环网进出线开关均带有电动操作机构和和遥控柜。因此能满足配网运行的“三遥”需要，即能在远方进行故障隔离、网络运行方式重组、负荷电流、故障电流等信号的遥测，开关位置的监视等。因此本工程10kV配电系统满足中压配电网n-1安全准则要求，具有供电可靠性高，配电网线路简单、经济、管理方便，环网柜体积小、价格低、开关继电保护及操作简单、故障率低、运行维护工作量小、可远程控制、便于实现电网供电自动化管理等优点。
2．5 低压配电系统
(1)变电所低压侧均采用单母线分段，2路电源同时供电、分列运行，中间设联络开关，当一路电源或变压器故障时可以进行切换以保证重要负荷用电；
(2)商场(专变)采用高压侧设总计量，低压侧设分计量。住宅(公变)采用低压侧设总计量、住宅及沿街小商铺分计量到户。分户计量表箱设在各层竖井配电小间内，且可将信息远传至物业管理中心实行集中抄表；
(3)功率因数补偿，均采用低压干式电容器集中补偿、补偿到功率因数达0．94以上，以保证10kV侧功率因数≥0．9，符合供电局的要求；
(4)采用树干式或放射式相结合的配电方式；
(5)线路敷设：竖向走线，在“信河苑”的住宅楼A、B、C座及“新国光”商住广场住宅楼A、B、C、D、E、F座的每座电梯井道旁均各设有一个强电竖井(从—2层直到屋顶机房层)，从变电所到地下层设备用房则另设有强电竖井，作为给地下层冷冻机房、柴油发电机房、水泵房等处供电的母线槽或大截面电缆的专用通道。横向水平走线则沿防火电缆桥架在通道或商场吊顶内敷设；
(6)干线采用ZR-VV型阻燃电缆沿防火桥架或穿钢管，各分支线采用ZR-BV型阻燃导线穿钢管或防火金属线槽(商场)，沿墙、楼板、吊顶内暗敷。
高层住宅，主干线采用三相四线电缆，由变电所沿桥架引至强电竖井后改用密集型插接式母线槽。引至冷冻机房的配电干线采用密集型母线槽；
(7)低压配电系统采用TN-S制，用电设备采用保护接地，设专用的PE线。沿各强电竖井竖向通长敷设一根50x5铜排作为PE干线(由基础接地主钢筋引出)，另外随2层横向桥架引来的PE干线(由变电所LEB端子排引出)ZR-VV-lxl50mm2(向每个强电竖井各引一根)，在进入竖井后即与井内竖向PE干线(50x5铜排)可靠联结为一体。竖井每层都要作好由PE干线引出的保护接地专用端子排，地下层及住宅各层配电箱之PE线均由此PE干线引出。
冷冻机、商场及部分放射式配电设备之PE线随各自的电源线由变电所引出(即三相五线)。
电缆沟支架、电缆桥架之保护接地线，由变电所接地网焊接引出25x4镀锌扁钢各自随支架或桥架敷设，并与其焊接连通；
(8)消防设备配电采用NH-VV耐火电缆或NH-BV耐火导线穿钢管暗敷，且双路电源供电、末端自动切换。“应急用电负荷及柴油发电机容量的选择
另外，在3#地块——“新国光”商住广场自备了柴油发电机作为应急备用电源(3‘地块用)，以保证火警时消防设备用电及非火警时重要负荷用电。
火警时消防用电设备负荷按八字形建筑物的单侧范围考虑，(非火警)故障时须保障用电负荷按整座建筑物来考虑。
(1)火警时消防设备及(非火警)故障时需保障用电负荷表(如表3)；
(2)柴油发电机的输出功率，既要满足火警时消防设备的需要，又要满足非火警故障时用电负荷的需要，同时还须满足最大一台电动机启动的要求。由上表知
本工程选配的柴油发电机应满足以下2个条件：
发电机的输出功率须≥609kW；
发电机的输出功率须≥527kWx1．2(可靠系数)即632kW。故选配了一台713DFHB型美国康明斯柴油发电机，其常用输出功率为664kW／800kVA，备用输出功率约为713kW，显然能满足最大一台电机(110kW)启动的要求；
(3)柴油发电机房设在地下1层。柴油发电机配电柜分2路输出，1路引至1#(A-B-C座)变电所的低压配电屏，另1路引至2#(D-E-F座)变电所的低压配电屏。在引入处，柴油发电机提供的电源与市电常供电源开关须相互联锁(机械和电气)，不得并网运行。当市电2路电源因故均断电时，柴油发电机自动起动，提供应急备用电源，火警时保证消防设备用电，非火警故障时保证重要负荷用电。
参考文献
1 韩风主编．《建筑电气设计手册》中国建筑工业出版社，1991
2 中国航空工业规划设计研究院编．《工业与民用配电设计手册》第2版中国电力出版社，1994

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