王建中
国网浙江桐乡市供电公司 浙江 嘉兴314500
摘要：随着我国经济高速发展,超高层地标建筑不断涌现,并逐渐演变成衡量城市现代化和经济发展水平的重要标志。相比一般高层公共建筑,超高层建筑功能更多、用电负荷总容量更大、供电距离更远,其供配电系统相应更为复杂。超高层建筑供配电系统方案的确定是一个综合的设计过程,其中如何确定高压系统结构、设置分配变电所、选择应急电源电压等级显得尤为重要。
关键词：综合体建筑；供配电系统；设计
1项目概况
本项目包含：商业办公综合楼、商业公寓配套楼、住宅楼和车库等建筑类型。本文着重分析项目中商业办公综合楼、商业公寓配套楼的配电方案。其余部分如住宅、住宅区车库等区域不在本次讨论范围。
其中商业办公综合楼，建筑层数为23层、高度98.9m（不含屋顶机房），建筑面积约5.42万m2。其中地下1层至地上5层裙楼的部分区域为商业，建筑面积约1.32万m2。地下1层至地上5层裙楼的部分区域及地上6层至顶层塔楼的全部区域为办公，建筑面积约3.74万m2。地下2层为车库，建筑面积约0.36万m2。
其中商业公寓配套楼，建筑层数为5层、高度20.20m（不含屋顶机房），建筑面积约0.42万m2。其中地下1层、地上1层为配套商业；地上2层至5层为公寓。
2建筑供配电设计特点
建筑相较于其他民用建筑,最显著的特点是楼层数多,建筑高度达100m以上,相应的供电距离较远。近年来,建筑的高度往往都超过250m,其供配电系统特点更为典型。本文主要围绕高度超过250m的超限高层建筑进行讨论分析。建筑体量规模往往很大,单位面积用电负荷多在80～138VA,通常需要采用多个10～110kV电源供电。同时超高层建筑多为商业、酒店、公寓、办公等多种功能的综合体,各业态常规根据机电设备层按区段分开,故供配电系统一般按业态划分。此外,建筑对供配电可靠性要求较高,故除市电外还应设置柴油发电机作为应急或备用电源。柴油发电机的电压等级取决于其供电距离。
3综合体建筑供配电系统设计
3.1配电系统设计
3.1.1变配电所的设置
当地电力部门要求每处变配电所的面积不宜小于300m2，变压器不宜多于4台。本项目商业和办公部分的面积较为集中，且经建设方确认后期物业管理亦为一家单位。经计算，此建筑采用四台变压器（2×1600kV·A+2×1250kV·A）即可，故此区域集中设置一处自维变电所。
3.1.2配电干线的选取
母线配电的优点是：线路紧凑、整齐美观、使用寿命长；载流量上限值高；接收端可扩展性好；线路电压损耗小。缺点是：价格高；母线直线段与连接器连接安装困难，容易造成连接风险；垂直长距离布置时，必须核实竖井的承载能力和建筑物的摇摆效应，并妥善处理，插件接口必须准确定位。
对于商业裙楼，由于其建筑高度较低，用电负荷调整频繁，采用母线作为商铺室内用电的配电干线。办公楼由于建筑高度较高，用电负荷很少调整，本工程办公楼配电干线采用电缆。
3.1.3配电节点布置
针对不同容量负荷，本工程采用以下配电方式。大容量负荷由变电所（如制冷机组）直接分配。对于小容量负荷，为使配电系统简单，便于分类计量和管理，可在适当位置（如配电室、电气竖井等）设置总配电箱（中间箱）。
针对不同负荷等级，本工程采用以下配电方式。一次负荷与消防负荷采用端箱双向电源切换方式。二次负荷采用两个电源在总配电箱（中间箱）处相互切换，再将总箱出线电缆接入端子箱的方式。三级负荷采用单电源供电，由变电所或总配电箱（中间箱）按容量分配。
3.2办公区配电系统分析与负荷统计
本建筑塔楼区域全部为办公楼；裙楼的部分区域办公（如入口大堂、会议中心等）。办公部分建筑面积约37423m2。
JGJ/T67—2019《办公建筑设计标准》第4.5.7条只明确应设置强电间和弱电间，但未规定各自的面积下限。本文根据塔楼标准层面积及井道内设备排布，确定强电竖井面积为6.21m2(2.70m×1.90m）、弱电竖井面积为5.25m2(2.50m×2.10m）。
办公户内的电量指标与招商定位有关，经过查阅规范并与建设方协商，确定办公户内末端电箱的安装功率密度为80W/m2。
经过负荷统计，表3列出本建筑办公区域各类不同功能负荷的安装容量、比例以及变压器侧的用电容量、用电比例、预安装容量和预装机密度。
3.3制冷站配电系统分析与负荷统计
本建筑采用电制冷方式，商业与办公区域合用一处制冷站。制冷设备容量见表4。其中制冷站内设备容量为3624kW。冷却塔风机、冷却塔补水泵不在地下一层的制冷站中，考虑到功能的一致和完整，把他们与制冷站内设备一起讨论。表中不包含平时不使用的备用设备。
制冷站内设备安装容量之和为2072kW，空调区域的制冷设备安装功率密度为40.9W/m2。依据《工业与民用供配电设计手册》（第4版）第10页。各设备组需要系数Kd取0.8，变压器低压侧各设备组之间同时系数K∑p取0.85。经计算变压器低压侧计算功率Pjs=K∑p×∑(Kd×Pe)=1409kW。考虑此负荷在变压器侧的负载率85%，变压器功率因数补偿到0.9，故此设备在变压器侧的装机容量为1842kV·A。空调区域下制冷站在变压器侧的预装机密度为36.4V·A/m2。考虑到制冷站内部分设备容量较大，故将其均匀布置在2台1600kV·A变压器的出线柜处。此两台变压器其余容量供给建筑内其他动力设备。
3.4商业公寓配套楼低压配电方案
商业公寓楼一楼设有公共走廊，地上每层分为三个单元。因此，本建筑强电室和弱电室均设置在地下室，并根据各单元配电位置设置3个电气竖井。在商业区和公寓区分别设置总配电箱，避免不同格式的干扰。
商业区有13家商店。经与施工方协商，确定一层6个商铺的接线盒安装功率密度为300W/m2，满足餐饮业务需求；一楼7家商铺因不具备餐饮经营条件，接线盒安装功率密度定为150W/m2。公寓里有12户人家。由于使用了电饭锅和家用VRV空调，设备耗电量大，所以将家用箱的功率密度定为120W/m2。
经计算，该商业公寓楼计算功率约350kW，变压器侧预装容量约458kv·a，预装密度约109v·a/m2。
由上可知：商业办公综合楼和商业公寓配套楼所需变压器容量分别为5278kv·A和458kv·A，共5736kv·A，因此根据本工程电力部门的要求，新建一座容量为5700kv·A的变电站（4座）变压器：2×1600kV·a+2×1250kv·a）可满足要求。
结论
本文以典型的商业办公综合楼、商业公寓配套楼为例，详细分析了其供配电系统的设计思路及设计过程。讨论了建筑内电气负荷的确定依据，在此基础上详细统计了各级各类负荷的容量，推导列举出变压器的装机指标，进而确定变配电所、电气竖井的配置数据。文章涵盖了常见的综合体建筑类型，全面梳理了设计流程，对于今后此类项目供配电系统的规划和设计具有思路上的指导作用和数据上的参考价值。
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