城市綜合體電氣設計
城市綜合體電氣設計
【摘 要】通過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。
【關鍵詞】城市綜合體;負荷計算;供配電系統
引言
近年來隨著經濟的發展，城市綜合體這種商業模式在一線城市甚至二三線城市如雨后春筍般不斷冒出來。
所謂城市綜合就是將城市中的商業、辦公、居住、旅店、展覽、餐飲、會議、文娛和交通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、相互助益的能動關系，從而形成一個多功能、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30萬平米以上，有的甚至高達上百萬平方米，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都是一種沖擊，對于110/10 kV的城市電網而言，需要由市政電網取5～6路10 kV電源，而對于110/35 kV的城市電網而言，則需3路35 kV電源。
無論是10 kV電壓等級接入，還是35 kV電壓等級接入，對于30萬平米以上規模的城市綜合體，幾乎占用了半個110 kV區域電站的供電能力。
這種量變對于市政電網而言，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形式。
另外城市綜合體的多種功能形態和區域劃分歸屬于不同的物業部門，因此供配電系統就顯得更為復雜和重要。
本文以在實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配電過程中的一些細節，本文就此項目的電氣設計為例與同行進行探討交流
1、工程概況
某城市綜合體位于大慶市，本項目分為三個區域，分別為商業樓、百貨樓、娛樂樓，三塊區域相互連同。
商業樓地下一層為停車庫和設備用房，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，商業樓總建筑面積約155965平方米;百貨樓地下一層為停車庫和設備用房，一至五層為內外街商鋪及大型百貨商場，六至十九層為公寓式辦公，百貨樓總建筑面積約146219平方米;娛樂樓地下一層為車庫及超市，一至五層為內外街商鋪、電玩、KTV、電影院等娛樂場所，六至十九層包含兩個塔樓，分別為辦公和五星級酒店，娛樂樓總建筑面積約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，商業建筑的很多業態在前期并不能完全確定，如何在施工圖設計時正確計算商業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。
在整個城市綜合體的電氣設計中供配電系統的合理性、現實可行性、運行可靠性，是整個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濟性及供電可靠性極為重要。
2、負荷等級
本項目有一類高層建筑、大型商業建筑因此建筑屬于一類綜合建筑。
安保監控系統、火災自動報警及聯動控制設備、消防泵、消防電梯、排煙風機、加壓風機、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、火災自動報警及聯動控制設備、商業經營管理用計算機電源等為一級負荷中特別重要負荷;貨梯、商業客梯、自動扶梯、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。
地下車庫按防火分類屬Ⅰ類汽車庫，應急照明、消防泵、噴淋泵、排煙風機、火災自動報警系統等為一級負荷;其余均為三級負荷。
3、負荷計算
商業建筑的用電負荷一般具有如下特點：
①商鋪的用電負荷大，一般遠大于《全國民用建筑工程設計技術措施》中大型商業120 W/㎡ 的指標，尤其是餐飲的用電負荷更大，而且不同類型(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。
② 負荷的不確定性大，因為商業地產往往根據市場租戶的需求，不斷調整商鋪的性質，使得負荷總在動態變化之中。
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及地塊的劃分，盡可能合理利用地方法規及政策，選擇最經濟最合理的方案。
由于本項目所處的城市是個能源型城市，而本項目所在區域的供電并非國家電網公司，而是由當地油田電力公司管理，因為油田采油設備的特點導致了該區域目前電網電壓等級還是6KV。
而項目區域又沒有條件設立35/6KV變電站，因此對本項目的供電帶來了很大的不便。
由于6KV單網專線供電能力一般在6MVA左右，如果整個項目采用一個6KV開閉所勢必會造成6KV開閉所面積很大，供電負荷分配不均勻，所有自市政電網引來的多路6KV電源集中進入同一開閉所，對市政電源的引入也存在困難，而且6KV電源點并不能多點均布的進入負荷中心，對電網及用戶都造成了很大的浪費，是一個不合理的供電方案。
在否定了此方案的基礎上與供電部門及業主經過多次溝通，在考慮了供電的可靠性、合理性以及滿足規范的前提下最后確定了如下的的供電方案，那就是分別在商業樓、百貨樓、娛樂樓內設6KV開閉所，每個開閉所都從市政電網引來3路6KV電源。
每3路電源都要滿足一二級負荷的要求。
由于各地區的電價政策較為復雜，不同行業、不同季節、不同時段的電價不同， 因此對于不同的電價標準，若有可能，設計中最好在供電的電壓等級上予以分開，例如住宅用電與商業用電。
對于設置了 6KV 開閉所的情形，計量裝置設置在開閉所6KV 出線回路上或在用戶變電所進線處設置專用計量柜，環網接線時在用戶變電所內設置計量。
在本項目比較棘手的是，當地供電部門除對供電公司管理的低壓計量的產權式物業采用6KV 開閉所供電外，對大型商業建筑群要求采用6KV 總配電室的方式供電，且只認可6KV 總配電室的進線
計量，不再認可其它6KV 出線分計量。
而實際上在本項目中6KV 開閉所與6KV 總配電室的不同之處主要在于電纜界面、建筑和設備產權及相關的運行維護。
由于需自供電部門領取增值稅發票及對用電獨立核算的要求，百貨、超市、中型零售業態(如國美電器)在商務租賃談判時均堅決要求獨立對電業局計量，直接向電業局交費。
而外街商鋪、公寓式辦公則是采用小產權方式，每套設置業低壓計量電表，而業主自持物業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6KV開閉所后又設置了6KV配電所。
每個需要直接對供電局計量的業態在6KV配電所進線處設置高壓計量。
針對不同的業態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權物業供電的變電所則直接從6KV開閉所配電。
每個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。
本項目的商業樓地塊的供配電系統圖詳見圖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足兩路高壓互為備用的情況下還設置了一臺柴油發電機組主要是用來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電機組，在滿足消防設備用電的情況下還要保證酒店部分公共場所的照明用電、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運。
6、開關及導體的選擇
由于商業地產項目各業態房間用途的不確定性，在選擇開關和導體時必須考慮一定的裕量以滿足調整造成的負荷變化。
根據這一特點，在設計中較多地使用了插接母線供電，既可以滿足大載流量的要求，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，可根據上下層負荷的變化，進行調整。
在變電所這級配電中，選擇斷路器時要選整定值可調整的斷路器，以便在末端負荷變化時調整整定值;在母線和互感器的選擇上一般按斷路器框架值來選。
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態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，還要負責相鄰的防火分區的供電。
在設計時，采用了就近原則，同時也考慮到整條干線負擔的負荷情況，盡量使各個豎井內負荷比較平衡。
考慮到商業的公共區域將來需要二次裝修，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：① 電量預留多少的問題，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，商業建筑照明功率密度值計算，高檔超
市營業廳為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/㎡。
② 為方便裝修設計，在每個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。
③ 將樓梯間、儲藏問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
城市綜合體是一個龐大復雜的工程，電氣專業作為配套服務的專業，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，完整把握掌控整個項目，對整個項目的電氣系統要有明確的思路，只有這樣在設計過程中才不會出現偏差。
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，中國建筑工業出版社，2008
[2]全國民用建筑工程設計技術措施- 電氣. 北京，中國計劃出版社，2009.
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