大型建筑群的供配电设计

--以深圳市龙岗区某大型商业区为例

摘要：改革开放以来随着国民经济的迅速发展，国内现代建筑物趄着大型、超大型、密集、高密集趋向发展，由多个单体建筑物构成的相互之间有联系的建筑群体正大量涌现，本文通过对深圳市龙岗区的一个商业区的供配电系统设计的思考，总结出对大型建筑群供配电设计的一般模式。

关键词：大型建筑群 供配电设计 施工实例

　1 工程概况

　　本商业区总用地面积为21公顷，位于深圳市龙岗中心城的东部和龙岗镇的中心腹地，建设区域为狭长地带，腹地宽度约200米，由步行商业街、大型百货商场、市场广场、酒店等组成一个大型多功能的综合服务体。整个区域分为A、B、B、C、D、E、F六个区，其中工区为十五层商业酒店，一至三层为购物商场，四至十五层为酒店标准层；B区分为B1、B2、B3三个区，B1、B2为四层大型商铺；B3为五层大型百货商场；C区分为C1、C2、两区，均为四层大型商铺；D区一、二层为商场，三、四、五层为影视娱乐城（其中包括健身房和多功能会议室等)；E区为十五层的商务酒店；F区为精品店区,F1为两层、F2为四层。A、B、c、E区均有地下层。该建筑群主要指标如下:总建筑面积180624m2，A区27784m2、B区63472m2、C区42067m2、D区20180m2、E区18190m2、F区8931m2。　

　　2　对供配电系统的要求　　

　　2.1　供电电压等级

　　根据国家主管部门的有关规定,用户用电设备安装容量在250kW或需用变压器容量在160kVA以上者,应考虑以高压方式供电。在城市中各类民用建筑工程的电气设备用电的变电所,多数以10kV中压变配电所为主。该工程因其占地面积大,电力负荷需要量大,输电距离较远,若采用市电0.4kV低压直接供电,无论从输送距离或输送功率上都不能满足要求,因此必须采用10kV电源经小区内变配电站降压后供给各用电设备。

　　2.2负荷性质

　　该工程A、E区为二类高层建筑,B、c、D均为多层~建筑。按负荷分类为:建筑物内所有消防用电负荷(包括消防电梯、消火栓泵、喷淋泵、送风机、排烟机、消防控制室电源、防火卷帘门电源、应急照明电源等),大型商场照明负荷为一级负荷;其余负荷为三级负荷。

　　2.3　对供电系统的要求

　　对一、二级负荷要求两个独立电源供电,其中消防用电负荷为一级负荷中特别重要的负荷,要求双电源、双回路供电,末级配电箱自动切换。

　　3 10kV系统供电方式分析及选择

　　一般10kV供配电方式主要有以下几种方式:
　　(1)由上一级变电站或公共开闭所向本建筑群内各变配电站分别提供两个独立电源回路,需要的回路量多,假设有四个变配电站,那么就需要八个回路,城网要提供如此多的回路较困难,且回路量多将占用较多的城市电缆通道和公共开闭所内的配电出线回路,且耗用电缆量较大,故此种供配电方式可行性较差。

　　(2)设立小区自用开闭所,由城市电网向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站提供两回路独立电源,这种供电方式的好处是10kV配电距离短,因走向不同,不至于造成电缆通道拥挤,供电可靠性高,小区开闭所和各变配电站可统一自行管理,但在商业区内自用开闭所的位置确定和管理较困难。

　　(3)将本建筑群内各变配电站纳入城市环网供电系统，若城市环网系统采用自动化远传控制技术，当发生故障或检修电缆时，可倒闸操作，切断故障线段或检修线段，恢复供电，可保证造成停电时间不致过长，供电可靠性高，对于实现电网自动化管理具有重要意义。环网供电能使配电网线路简化，管理方便，能方便地为重要负荷提供两个电源。同辐射形供电相比，环网供电投资少，设备利用率高。经过比较，此工程10kV系统采用环网供电方式，各变电站构成环网，再配以应急柴油发电机组作后备电源。

　　4 0.4kV系统主结线

　　由于各变电站均为双电源进线，双变压器，故0.4kV系统采用单母线分段结线，以低压空气开关作联络开关。两台变压器互为备用。有关资料显示：当干式变压器采用强迫风冷时，可负载150％长期运行，当一回进线或一台变压器停电检修或出现故障时，另一台变压器可通过联络开关向所有一、二级负荷供电。

　　根据变配电站深入负荷中心的原则，该工程为便于维护、管理、调度和节约电能，考虑各区建筑用电性质，0.4kV线路的配电半径，管理方式，商业区的特点及负荷计算结果等条件，决定在商业区内设四处地下变配电站（主要用电指标及负荷计算结果见表1）。

　　1＃变配电站位于A区地下室内，负责供给A区商业酒店的负荷用电,变压器装机容量为:2×1250kVA。

　　2#变配电站位于B区地下室内,负责供给B区大l商铺的负荷用电,变压器装机容量为:2×3000kVA。

　　3#变配电站位于C区地下室内,负责供给C、D、F;大型商铺和影视娱乐城的负荷用电,变压器装机容量为:2×3000kVA。

　　4#变配电站位于E区地下室内,负责供给E区商,酒店的负荷用电,变压器装机容量为:2×1000kVA。

　　6 柴油发电机的选择及容量

　　应急柴油发电机房宜靠近大容量的应急负荷或与!电所的低压配电室毗邻,故本工程的应急发电机房在地下室中,靠近低压配电室处。

　　应急柴油发电机组的容量大小根据一级负荷、消负荷以及某些重要的二级负荷容量,按如下稳定负计算发电机容量。

　　(1)消防设备用电。包括消防控制室、消防水泵、防电梯、消防广播、防排烟设备、火灾自动报警系统、动防火门窗、卷帘门、电动阀门等有关用电设备设施。

　　(2)重要照明用电。包括疏散用应急照明、备用照用应急照明(当正常照明熄灭后,为确保正常工作和动得以继续进行的非正常工作照明,如应急发电机、消防监控中心等场所的照明)、安全照明。

　　(3)保安设备用电。包括保安监视、警报、通讯等电设备。

　　(4)重要设备用电。包括一台生活水泵、污水泵、水泵等。

　　(5)重要场所的设备用电。包括重要会议厅、证券易所等重要部位的设备用电。

　　设备容量统计出来后,根据实际情况选择需要系(一般取0.8～0.9),计算出计算容量町,应急柴油电机的功率按如下公式计算:
　　P=K·Pj/η

　　式中　P一一应急柴油发电机功率(kW);
　　　　　Pj一一负荷设备的计算容量(kW)
　　　　　η一一发电机并联运行不均匀系数,
　　　　　一般取0.9,单台取1；
　　　　　K一一可靠系数,一般取1.1。

　　建筑群每个变配电站设一台应急柴油发电机组,分别为400kW、630kW、630kW、400kW。

　　7　备用应急柴油发电机与市电电源的联锁

　　《高层民用建筑设计防火规范》要求备用应急柴油发电机接入低压配电系统对主结线应满足:
　　(1)一级负荷要求双电源供电；
　　(2)消防负荷应在最末一级的配电箱处设置自动切换装置,即低压配电室对消防负荷必须是独立的双回路供电。

　　《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)规定应急电源(柴油发电机组电源)接人低压配电,主结线应符合下列要求:
　　(1)与外网电源间应设联锁,不得并网运行;
　　(2)避免与外网电源的计费混淆;
　　(3)在结线上要具有一定的灵活性,以满足在非事故情况下能供给部分重要负荷的可能。

　　根据以上规定,本工程中市电电源与备用应急柴油发电机的联结有以下两种方式(见附图所示),在此将两个方案进行比较如下:

　　7.1　方案1

　　三段母线,两段工作母线和一段备用母线。
　　K4与K5电气机械联锁
　　(1)市电正常时,K5分闸,K1、K2、K3、K4合闸,所有母线带电;
　　(2)市电停电时,K4分闸,K5合闸,只有备用母线段带电;
　　(3)火灾时而市电正常,K5分闸,K1、K2、K3、K4合闸,所有母线带电;
　　(4)火灾时且市电停电,K4分闸,备用母线段带电，保证消防负荷用电。

　　该方案联锁简单，但应急柴油发电机只能作为应急电源之用，而且消防负荷也不能实现双回路热备用。

　　7.2 方案2

　　三段母线，两段工作母线和一段备用母线。

　　两台主变压器主开关K1、K2和联络开关K3之间通过辅助角头进行联防并联锁，必要时考虑联络开关K3按照检查工作母线Ⅰ或工作母线Ⅱ无压进行自动投入，保证在市电正常时两台变压器互为备用。

　　当市电停电时，可通过检查工作母线Ⅲ与工作母线Ⅰ均无电压时，自动起动备用柴油发电机，并断开两台变压器主开关K1、K2，当备用柴油发电机电压正常后发电机主开关K5自动闭合使备用母线Ⅲ带电供消防负荷，而在工作母线上的重要负荷可通过开关K4进行联络。

　　（1）市电正常时，K5、K3分闸，K1、K2、K4合闸，工作母线和备用母线均带电，实现了消防负荷双回路热备用；
　　（2）市电停电时，K1、K2分闸，K3、K4、K5合闸，工作母线和备用母线均带电，实现了消防负荷双回路热备用；
　　（3）火灾时且市电停电，消防控制中心切除非消防负荷，保证消防负荷双回路末端切换的热备用电源。

　　该方案既满足了消防负荷必须是独立的双回路供电（热备用）的要求，又充分利用备用电源，使结线更灵活、简单，使供电更合理、可靠。

　　8 结论

　　综上所述，大型建筑群的供配电系统构成可总结如下：
　　（1）应根据建筑群内各单体建筑的使用功能及0.4kV系统线路的服务半径，在多处设置变配电站。

　　（2）应根据各工程的特点，选择适当的10kV系统供配电方式。

　　（3）0.4kV系统采用单母线分段的主结线型式，联络开关为自动空气开关，变压器互为备用。重要的一级负荷分别由两段母线组成回路。