某城市綜合體變配電設計

湯志標

【摘要】為適應建筑用電發展趨勢，本文通過對具體工程案例的設計，淺談一下變配電設計的一些體會。

【關鍵詞】綜合體 負荷分級 變配電設計

1 項目概況

本工程選址用地位于珠海市橫琴區，包括兩棟22-27層的高層辦公樓，以及三層裙房和兩層地下室，總建筑面積為104163平方米，建筑高度 99.9米，計算容積率建筑面積約73068平方米，其中辦公建筑面積為64598平方米，商業建筑面積為8470平方米，公共步行空間建筑面積為3995平方米。本工程為一類高層建筑，高層辦公樓耐火等級為一級，裙房耐火等級為二級，地下室耐火等級為一級。主要使用功能包括車庫、設備用房、商業及辦公。

2 負荷分級

不同的用戶或同一用戶的不同用電設備在因供配電系統發生故障停電時所產生的損失和影響是不一樣的，或者說供配電系統中的用戶或用電設備的重要程度是不一樣的，為考慮這種影響，需要按一定的原則對供配電系統的負荷的重要性加以區別，這就是負荷分級的概念。

我國國家標準GB-50052-2009<<供配電系統設計規范>>中規定：電力負荷應根據對供電可靠性的要求及中斷供電在對人身安全、經濟損失上所造成的影響程度進行分級。按該規范的規定將電力負荷分為三級，具體規定如下。

1）一級負荷：消防設備用電（消控中心、消防水泵、防火卷簾、防排煙風機等）、應急照明及疏散指示標志燈、火災自動報警系統用電、安防系統用電、地下室設備房用電、生活水泵，排污潛水泵，消防電梯及塔樓客梯用電等。

2）二級負荷：空調、裙樓廚房動力等。

3）三級負荷：其余不屬于一、二級負荷的普通照明和動力用電。

3 容量計算

本工程共選用六臺SCB11，21/0.4kV D，yn11的變壓器，變壓器的總安裝容量為7700kVA。分別為公共變電所選用2臺SCB11-1600/21，北塔變電所選用2臺SCB11-1250/21，南塔變電所選用2臺SCB11-1600/21，平均負荷率為83%左右。

4 供電電源

在確定了總的安裝容量后，就可以確定20kV電源的進線數量。本工程總安裝容量為7700kVA，根據南方電網的運營要求，本工程采用一路20kV電源供電，市政電網20kV電源經市政電纜溝穿管埋地敷設至本工程開關房，由開關房引至本工程高壓總配電房。進建筑物處設人孔井，由人孔井穿管埋地引入。

1、本工程共設置六臺變壓器，其中設置兩臺1600kVA的公共變壓器，編號分別為1ZB1、1ZB2；兩臺1250kVA的北塔變壓器，編號分別為2ZB1，2ZB2；兩臺1000kVA的南塔變壓器，編號分別為3ZB1、3ZB2?？偘惭b容量為7700kVA，從附近市政變電站引入一路20KV專變電源供電。電源直接引入主變電所高壓配電房，經過高壓計量后，引出4路20kV出線分別引至變壓器1ZB1～2，2ZB1～2，同時引出兩條20KV高壓回路經電纜橋架敷設至南塔分變電所高壓配電房。

2、本工程主變電所設常用功率為800kW應急自啟動柴油發電機組一臺，一保證本工程的消防負荷及一、二級負荷供電。市電與自發電的自動切換開關加機械與電氣聯鎖，防止倒供電。

3、在變壓器1ZB1與1ZB2、2ZB1與2ZB2、3ZB1與3ZB2之間裝設低壓聯絡開關。 在正常供電時，所有變壓器投入運行，各聯絡開關斷開，變壓器分列運行。當1ZB1與1ZB2、2ZB1與2ZB2、3ZB1與3ZB2中有一臺因故障或檢修退出運行時，經手動減少相應母線上的負荷后，再合上相關的聯絡開關。

5 變電所設計

本建筑主要功能劃分如下：商業主要集中在1～3層裙房，辦公主要集中在南北兩棟塔樓。變電所設置前期也經過了多輪方案比較，諸如：在哪里和設置多少個變電所、變壓器是否上樓、商業變電所是否分開、公寓變電所是否集中設置等。最終根據各個功能分區，將變電所按以下布置：

本工程共設三個變電站，變配電所均設在地下一層。分別為：公共主變電站，設置兩臺1600kVA干式變壓器，主要為裙樓和地下室服務，考慮到市政電源從北面進電纜，將公共主變電站設于北塔核心筒下面；北塔分變電站，設置兩臺1250kVA干式變壓器，主要為北塔服務，考慮到變電所需要深入負荷中心、進出線方便、接近電源側等因數，將北塔分變電站設于北塔核心筒下面；南塔分變電站，設置兩臺1000kVA干式變壓器，主要為南塔服務，考慮到變電所需要深入負荷中心、進出線方便、接近電源側等因數，將南塔分變電站設于南塔核心筒下面。

眾所周知，供配電系統的可靠性是項目的關鍵。在滿足電氣設計規范相關要求的同時，還要綜合考慮各方案的經濟性，在可靠性和經濟性這兩大指標中尋求最佳平衡點，是每一個設計師所追求的終極夢想。

6 高壓供電系統

1）20kV斷路器采用真空斷路器。20kV進線柜的真空斷路器短路分斷能力為31.5kA，變壓器出線柜的真空斷路器短路分斷能力為25kA。

2）繼電保護及信號裝置

繼電保護方式及信號裝置的設置，采用微機綜合繼電保護裝置，其測量、繼電保護單元為帶微處理器的數字式電力測量儀表，其電壓及電流分別接自柜內PT和CT。

3）計量

采用高壓集中計量，在20kV電源集中設置專用計量裝置。

7 低壓配電系統

1）變壓器低壓側采用單母線分段方式運行，設置母聯開關，聯絡開關設自投自復/手動轉換開關。平時兩段母線分列運行，當其中一段母線故障時，手/自動切換聯絡開關。自投時應自動斷開三級負荷，以保證變壓器正常工作。確保用電回路由發電機房引來，消防負荷由雙回路供電，并在最末端配電箱自動切換。

2）為保證供電的連續性，弱電系統重要電子設備采用不間斷電源（UPS）作為備用電源；所有疏散指示燈和火災事故照明燈采用自帶蓄電池的燈具，連續供電時間不應小于30min，初始供電時間不少于90min

3）變壓器主進開關與聯絡開關設電氣聯鎖，任何情況下只能合其中的2個開關。

4）計量與管理

在單獨辦公區內每戶分別安裝電表，大用電部位（廚房、中央空調用電、電梯用電）分別安裝電表，方便計量，提高用能管理水平，增強用戶的節能意識。

8 重點分析

在變配電設計中變壓器容量的確定是比較重要的一部分。然而，由于各專業系統的復雜性，商業業態的不確定性等一系列因素，造成商業部分設計頻繁變更。本工程商業業態至少經過四次大的修改，但回頭反思，還是有一些規律可循的。商業業態的變化無非是以下幾種：餐飲的增加與減少問題，商鋪的大小分割，主力店面積的擴大與縮小。針對以上幾點，可以在與建設方、管理公司等部門充分溝通的基礎上，將變壓器容量適當作一些預留，解決餐飲增加的問題；將小商鋪按面積先預留到樓層總配電箱，并預留備用回路，待最終商業業態確定后再進行圖紙修改。

本工程設計之初變壓器安裝容量以及低壓柜開關都做了適當預留，因此后期餐飲大面積改動及增加的時候，不影響系統容量及變電所布置，另外樓層電表箱事先僅按防火分區預留，直到商業業態最終確定之后，才將末端小配電箱設計完善，避免了一次又一次的修改。

9 結束語

近年來城市綜合體項目越來越多，規模越來越大，設計難度越來越大，對設計師來講是挑戰更是機遇。應該根據具體項目具體分析，爭取使設計更加安全、可靠、經濟。以上是筆者對實際工程設計的一點體會，在這里與大家分享交流，希望得到同行的批評指正，共同提高設計水平。