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广州市某地块项目是一个以办公建筑为主的综合项目,项目具有建筑结构复杂、体量大、功能多、用电负荷集中的特点,在前期供电方案确定过程中需结合当地供电部门及建设单位要求反复斟酌,有许多技术要点值得思考。

1、项目概况及业主方供电负荷需求

本项目用地北侧临阜石路,西侧临北辛安路,南侧为和平街,东侧为北辛安西路,整个用地面积为28 870. 966 m2,总建筑面积233 834. 70 m2,其中地上建筑面积141 467. 7 m2,地下建筑面积92 367 m2,不同功能区域的建筑面积列于表1。建筑高度91. 6 m(女儿墙顶),建筑层数为地上17层、地下5层,机动车停车位1 373辆。

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表1 方案设计阶段用电负荷计算表

项目的地下5层至地下3层为机动车停车库和设备机房,地下2层的西北侧为商业功能,北侧与m6号地铁线站厅出口直接连通,其余部分均为机动车停车库和设备机房。地下1层东侧局部为机动车坡道、自行车库、设备机房,其余部分为商铺。一、二层为办公楼的入口大堂(一、二层通高)及沿街商铺。从3层开始自西向东分为a座、b座、c座3座塔楼,塔楼3 ~ 17层为办公标准层,图1为本项目方案平面效果图。

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图1 项目方案平面效果图

本项目定位为高档(5a)写字楼,所有建筑的产权(包括商业部分)归建设单位自持,只租不售,出租对象为大型跨国公司驻京办、银行等。本项目业主方为国内成熟的大型地产商,对项目供电负荷有其自身的需求:

a. 办公部分按100 w / m2计算用电负荷。

b. 地下2层商业为普通零售业态, 用电负荷按150 w / m2计算;地下1层商业为餐饮业态,无燃气引入,用电负荷按400 w / m2计算;地上1、2层商业为餐饮业态,有燃气引入,用电负荷按200 w / m2计算。

c. 设置柴油发电机作为应急(备用)电源,所带负荷为消防负荷及重要负荷(走道照明、客梯、安防用电等),另外预留一台400 kw(500 kva)柴油发电机安装条件,后期根据需要安装。

下面介绍本项目供电方案的设计要点。

2、用电负荷分级及计算

负荷分级

按jgj 16 - 2008《民用建筑电气设计规范》等规范对本项目用电负荷进行分级,其中一级负荷为消防系统(含火灾自动报警系统及消防联动控制设备、消防泵、消防电梯、排烟风机、加压送风机、消防补风机、自动灭火系统、防火卷帘门、应急照明等)、安防监控系统用电负荷、通讯机房、客梯、生活泵、污水泵、事故风机、公共区域照明等用电负荷;

二级负荷为中水泵、换热站用电负荷、热水循环泵、二次泵等;

三级负荷为其他电力负荷及一般照明用电。

负荷计算

在方案设计(初设)阶段,按负荷密度指标法进行负荷计算,过程并不复杂,需注意的是,本项目设置了电动汽车充电桩,而常规的汽车库用电指标8 ~ 15 w / m2并没有包含充电桩负荷。北京市对办公建筑的电动汽车充电桩配置要求为总停车位数量的25 %,慢充、快充的配建比例为5 ∶ 1 ~ 10 ∶ 1之间,本项目取9 ∶ 1。一般情况下,快充充电桩用电指标为30 kw / 台,慢充充电桩用电指标为7 kw / 台,用电负荷折算到变压器时,需要系数取0. 3 ~ 0. 7,本工程取0. 5,总停车位数量 1 373个,于是可计算充电桩总装机负荷为:1 373 × 25 % ×(0. 9 × 7 + 0. 1 × 30)= 1 596 kw。表1为方案设计阶段的负荷计算表。

表1中视在功率均按功率因数补偿到0. 9计算,序号7合计的23 565 kva为包含了空调设备项目的总估算负荷。方案阶段设备专业提供了制冷机房设备功率(表1中序号8所示),考虑制冷机房负荷单独设置4 000 kva变压器,负荷率为75. 6 %。除制冷机房设备外项目总负荷为23 565 - 3 022 = 20 543 kva,在确定变压器时考虑最大负荷同时系数,本项目拟取0. 8,得计算负荷为20 543 × 0. 8 = 16 434 kva,初步确定安装变压器容量20 000 kva,平均负荷率为82. 2 %。

本项目从南侧和平街引来2路独立的10 kv电源,满足一级负荷要求。

3、分界室设置

北京供电部门规定10 kv用户必须设置电缆分界室作为工程的电源总进线室,电缆分界室的位置应接近电源进线方向,并靠近建筑物的外墙。其面积一般为20 ~ 40 mm2,层高应不小于3 m,下设层高不小于2. 1 m的电缆夹层,并设800 mm × 800 mm的人孔和爬梯。电缆分界室均要求设在一层,分界室及以上的产权归供电部门,以下归用户。

分界室的层高及面积要求并不严格,具体需与供电部门沟通确定。本工程分界室结合建筑物条件,经过多轮与业主、供电部门沟通,最终设置在一层b、c座楼之间靠近南侧和平街的位置,与地下一出地面楼梯间贴临,面积为72 m2,地面抬高450 mm,层高4. 8 m,下设2. 1 m高夹层。

4、变配电室及变压器设置

供电方案设计阶段,业主方对地下变配电室及变压器设置提出如下要求:

a. 考虑经济价值,严格控制设备用房面积,尽可能多地设置汽车车位。

b. 通过与当地供电部门前期沟通,项目受电端距离分界室不能大于15 m。

c. 商业及其相关的部位、设备用电需单独设置变压器,不与办公部分合用。

本工程3座塔楼,5层地下室,地下室设有制冷机房、热交换站、空调机房、各类水泵房、各类风机房等设备用房,分布较为杂乱,可考虑3种变配电室设置方案:

a. 在负荷较集中(或大)的制冷机房附近设专用变配电室,为制冷机组供电,在每座塔楼适当的地下层位置设一处变配电室,为每座塔楼及其相关(相近)区域供电,变配电室内为商业及其相关的部位、设备供电的变压器单独设置,共设4座变配电室。

b. 按功能区分,设置3座变配电室,分别为办公部分、商业、地下车库及设备用房供电。

c. 集中设变配电室,即设置一处变配电室,为整个项目供电,为商业及其相关的部位、设备供电的变压器单独设置。

第一种方案供配电系统清晰,低压配电距离近、节省铜材,但相对于第二、三种方案,变配电室数量较多,所需建筑面积相对较大,相应地减少了车位数量,违背业主意图,另由于商业分布不均、设备机房分布杂乱,会造成塔楼的3座变配电室变压器容量及数量不同,有些变配电室所需面积较大,考虑风井、疏散通道、汽车道的设置等因素,在建筑平面上并无合适位置可选。

第二种方案系统也很清晰,相对于第一种方案变配电室数量减少,但由于三部分业态功能在平面上未按功能进行集中,而是呈“分散分布”状态,所以会造成地下配电线路走向会十分混乱,交叉重叠多,浪费严重,且与设备专业做“管线综合”时,排布会十分复杂,影响净高。

第三种方案变配电室占地集约,能最大限度地缩小变配电室面积、最大限度地增加车位数量,契合业主需求,而且出线呈“放射状”,交叉重叠少。通过与建筑专业反复协商比较,并经业主确认,最终采用第三种变配电室设置方案,考虑到防火分区与地下建筑面积的限制,集中变配电室设为两处,每处就近为用电设备供电。在地下二层南侧靠近b、c座处设置1#变配电室,作为本项目总变配电室,面积约为550 m2,在设置过程中考虑10 kv进线柜距离分界室距离满足15 m的要求。在地下三层南侧靠近a座设置2#变配电室,作为分变配电室,面积约500 m2,两处变配电室均设置电缆夹层,2#变配电室电缆夹层下方部分为制冷机房上空,有利于为大负荷配电。

按业主严格控制设备用房面积的要求,本项目变配电设备采用高、低压同室布置,并尽可能采用容量较大的变压器,以便减少变压器数量。1#变配电室内设置6台2 000 kva变压器,其中编号为1t1#、1t2#的变压器供电范围为b、c座塔楼区域的商业及为商业使用的相关扶梯、空调、部分充电桩等; 1t3#、1t4#变压器供电范围为b座办公楼照明、动力及地下楼座相关区域范围内用电负荷;1t5#、1t6#变压器供电范围为c座办公楼照明、动力及地下楼座相关区域范围内用电负荷。2#变配电室内设置6 台 2 000 kva变压器,其中编号为2t1#、2t2#的变压器供电范围为制冷机房用电负荷;2t3#、2t4#变压器供电范围为a座塔楼区域的商业及为商业使用的相关扶梯、空调、部分充电桩,另包含给水泵、换热站等用电负荷;2t5#、2t6#变压器供电范围为a座办公楼照明、动力及地下楼座相关区域范围内用电负荷。

上述两两变压器为一组,每组低压侧设置联络,互为备用,当其中任何一台变压器断开时,另一台变压器满足相应供电范围内的一级负荷和二级负荷用电。

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