城市综合体电气设计
城市综合体电气设计
【摘 要】通过工程示例介绍了城市综合体的负荷计算、供配电系统设计、应急电源系统及配电箱等的设置。
【关键词】城市综合体;负荷计算;供配电系统
引言
近年来随着经济的发展，城市综合体这种商业模式在一线城市甚至二三线城市如雨后春笋般不断冒出来。
所谓城市综合就是将城市中的商业、办公、居住、旅店、展览、餐饮、会议、文娱和交通等城市生活空间的三项以上进行组合，并在各部分间建立一种相互依存、相互助益的能动关系，从而形成一个多功能、高效率的综合体。
城市综合体是集多功能于一体的综合建筑群，总建筑面积一般在30万平米以上，有的甚至高达上百万平方米，因此建筑的用电量巨大，变压器的总装机容量约为30MVA～100MVA。
如此巨大的用电容量对区域电网都是一种冲击，对于110/10 kV的城市电网而言，需要由市政电网取5～6路10 kV电源，而对于110/35 kV的城市电网而言，则需3路35 kV电源。
无论是10 kV电压等级接入，还是35 kV电压等级接入，对于30万平米以上规模的城市综合体，几乎占用了半个110 kV区域电站的供电能力。
这种量变对于市政电网而言，也是一种前所未有的挑战，直接影响了市政110 kV电站的规模分布及出线形式。
另外城市综合体的多种功能形态和区域划分归属于不同的物业部门，因此供配电系统就显得更为复杂和重要。
本文以在实际工程中的某城市综合体为例，从整体供配电的合理性和经济性等方面介绍了大庆某城市综合体的负荷计算、供配电系统、应急电源系统以及在整个配电过程中的一些细节，本文就此项目的电气设计为例与同行进行探讨交流
1、工程概况
某城市综合体位于大庆市，本项目分为三个区域，分别为商业楼、百货楼、娱乐楼，三块区域相互连同。
商业楼地下一层为停车库和设备用房，一层为内外街商铺及家用电器超市，二至三层为大型超市，四至五层为内街商铺、餐饮、快捷酒店等，六至十九层为办公，商业楼总建筑面积约155965平方米;百货楼地下一层为停车库和设备用房，一至五层为内外街商铺及大型百货商场，六至十九层为公寓式办公，百货楼总建筑面积约146219平方米;娱乐楼地下一层为车库及超市，一至五层为内外街商铺、电玩、KTV、电影院等娱乐场所，六至十九层包含两个塔楼，分别为办公和五星级酒店，娱乐楼总建筑面积约145500平方米。
由于本项目建筑的用电设备众多，用电性质多样。
基于综合体建筑的前两大特征(体量大、功能多)，导致用电需求多样化，负荷等级涵盖一、二、三级负荷，因此对项目的配电的安全级别提出了很高的要求，如何来保证电气设备用电安全可靠是电气设计首先要考虑的?而正确定义用电设备的负荷级别是保证用电设备安全可靠运行的第一步 。
由于商业建筑复杂多变性定、导致了它的供电负荷具有不同与一般民用建筑，商业建筑的很多业态在前期并不能完全确定，如何在施工图设计时正确计算商业用电量及合理预留二次装修用电量是对电气设计工作一大考验。
在整个城市综合体的电气设计中供配电系统的合理性、现实可行性、运行可靠性，是整个项目电气部分能全可靠的基础。
因此选择合理的供配电系统方案对建筑建造成本的`经济性及供电可靠性极为重要。
2、负荷等级
本项目有一类高层建筑、大型商业建筑因此建筑属于一类综合建筑。
安保监控系统、火灾自动报警及联动控制设备、消防泵、消防电梯、排烟风机、加压风机、应急照明、疏散照明及重要的计算机系统、生活水泵、排污泵、办公楼客梯电力、公共区域照明等为一级负荷，其中电信机房电源、安保监控系统、火灾自动报警及联动控制设备、商业经营管理用计算机电源等为一级负荷中特别重要负荷;货梯、商业客梯、自动扶梯、空调设备为二级负荷;除一级、二级负荷以外其余负荷为三级。
地下车库按防火分类属Ⅰ类汽车库，应急照明、消防泵、喷淋泵、排烟风机、火灾自动报警系统等为一级负荷;其余均为三级负荷。
3、负荷计算
商业建筑的用电负荷一般具有如下特点：
①商铺的用电负荷大，一般远大于《全国民用建筑工程设计技术措施》中大型商业120 W/㎡ 的指标，尤其是餐饮的用电负荷更大，而且不同类型(快餐和正餐)、不同饮食文化背景(中餐和西餐)的餐饮差别也很大。
② 负荷的不确定性大，因为商业地产往往根据市场租户的需求，不断调整商铺的性质，使得负荷总在动态变化之中。
4、供配电系统及变电所的设置
城市综合体一般由多个地块组成且建筑功能复杂。
在设计供配电方案之前，必须详细了解当地电力公司的规定、再结合项目地块用地性质及地块的划分，尽可能合理利用地方法规及政策，选择最经济最合理的方案。
由于本项目所处的城市是个能源型城市，而本项目所在区域的供电并非国家电网公司，而是由当地油田电力公司管理，因为油田采油设备的特点导致了该区域目前电网电压等级还是6KV。
而项目区域又没有条件设立35/6KV变电站，因此对本项目的供电带来了很大的不便。
由于6KV单网专线供电能力一般在6MVA左右，如果整个项目采用一个6KV开闭所势必会造成6KV开闭所面积很大，供电负荷分配不均匀，所有自市政电网引来的多路6KV电源集中进入同一开闭所，对市政电源的引入也存在困难，而且6KV电源点并不能多点均布的进入负荷中心，对电网及用户都造成了很大的浪费，是一个不合理的供电方案。
在否定了此方案的基础上与供电部门及业主经过多次沟通，在考虑了供电的可靠性、合理性以及满足规范的前提下最后确定了如下的的供电方案，那就是分别在商业楼、百货楼、娱乐楼内设6KV开闭所，每个开闭所都从市政电网引来3路6KV电源。
每3路电源都要满足一二级负荷的要求。
由于各地区的电价政策较为复杂，不同行业、不同季节、不同时段的电价不同， 因此对于不同的电价标准，若有可能，设计中最好在供电的电压等级上予以分开，例如住宅用电与商业用电。
对于设置了 6KV 开闭所的情形，计量装置设置在开闭所6KV 出线回路上或在用户变电所进线处设置专用计量柜，环网接线时在用户变电所内设置计量。
在本项目比较棘手的是，当地供电部门除对供电公司管理的低压计量的产权式物业采用6KV 开闭所供电外，对大型商业建筑群要求采用6KV 总配电室的方式供电，且只认可6KV 总配电室的进线
计量，不再认可其它6KV 出线分计量。
而实际上在本项目中6KV 开闭所与6KV 总配电室的不同之处主要在于电缆界面、建筑和设备产权及相关的运行维护。
由于需自供电部门领取增值税发票及对用电独立核算的要求，百货、超市、中型零售业态(如国美电器)在商务租赁谈判时均坚决要求独立对电业局计量，直接向电业局交费。
而外街商铺、公寓式办公则是采用小产权方式，每套设置业低压计量电表，而业主自持物业则需要统一对供电局计量，内部则在各出租区域内设表作为内部计量只用。
在综合考虑了以上因素，本项目在每个6KV开闭所后又设置了6KV配电所。
每个需要直接对供电局计量的业态在6KV配电所进线处设置高压计量。
针对不同的业态不同的计量方式分别设置6/0.4KV变电所，需要高供高计的变电所则从6KV配电所直接配电。
而供电公司管理的对小产权物业供电的变电所则直接从6KV开闭所配电。
每个变电所根据变压器的安装容量的不同分别接入2路或4路6KV电源，每个变电所两路6KV互为备用，每路均能负担所有一二级负荷。
五星级酒店根据酒店管理公司的要求2路6KV电源互为100%备用，每路均能负担所有负荷。
本项目的商业楼地块的供配电系统图详见图1。
5、应急电源系统
由于城市综合体的体量比较大，属于人员密集的公共场所，因此一二级负荷比较重大，对供电可靠性要求较高，这也决定了此类建筑尽管已采用了多回路的市政独立电源，还需要设置备用电源和柴油发电机组。
备用电源一般采用EPS为应急疏散照明提供安全可靠的电源。
柴油发电机组可为建筑消防累负荷提供应急电力，为上内的大型超市提供冷冻冷藏的备用电力，为五星级酒店的厨房设备、部分空调提供备用电力。
本项目的应急照明系统在各防火分区末端除采用两路电源自动投切外还增加了EPS电源，更好的保证应急照明系统的安全性可靠性。
大型超市根据招租方的要求除了在满足两路高压互为备用的情况下还设置了一台柴油发电机组主要是用来保证超市内的消防设备、部分超市照明以及超市冷冻冷藏设备的用电。
五星级酒店根据酒店管理公司的要求同样设置了一台柴油发电机组，在满足消防设备用电的情况下还要保证酒店部分公共场所的照明用电、部分厨房设备用电、厨房冷冻冷藏用电、部分空调用电，在两路高压失电的情况下也能确保酒店部分营运。
6、开关及导体的选择
由于商业地产项目各业态房间用途的不确定性，在选择开关和导体时必须考虑一定的裕量以满足调整造成的负荷变化。
根据这一特点，在设计中较多地使用了插接母线供电，既可以满足大载流量的要求，又使供配电灵活性加大，在每层竖井中均预留备用插接箱，以便在变化时，可根据上下层负荷的变化，进行调整。
在变电所这级配电中，选择断路器时要选整定值可调整的断路器，以便在末端负荷变化时调整整定值;在母线和互感器的选择上一般按断路器框架值来选。
7、层配电箱的设置
根据各层防火分区的划分，分别在各层防火分区内的竖井内设置层照明配电箱为各商铺供电，各商铺的供电采用一对一放射式供电。
需要指出的是由于各层的业态比较复杂各层的防火分区上、下层不对应，使得有的竖井在负责本防火分区供电的同时，还要负责相邻的防火分区的供电。
在设计时，采用了就近原则，同时也考虑到整条干线负担的负荷情况，尽量使各个竖井内负荷比较平衡。
考虑到商业的公共区域将来需要二次装修，因此公共区域的照明配电箱必须预留电源。
此处的设计需要考虑以下几点：① 电量预留多少的问题，其中照明用电可根据GB50034-2004 《建筑照明设计标准》表6.1.3及其6.1.8条，商业建筑照明功率密度值计算，高档超
市营业厅为20 W/㎡，根据“装饰性灯具总功率的50% 计人照明密度计算值” 的规定，采用的预留标准为40 W/㎡。
② 为方便装修设计，在每个防火分区内设置了公共区域照明配电箱和应急照明
配电箱， 以便明确装修设计的电气配电分界点。
③ 将楼梯间、储藏问等不需要做装修的部位，单独设置配电回路或配电箱，尽量不从公共区域预留精装用电的配电箱内馈出。
8、结束语
城市综合体是一个庞大复杂的工程，电气专业作为配套服务的专业，在城市综合体建筑的设计中定位更加突出，要求电气设计人员从整体出发，完整把握掌控整个项目，对整个项目的电气系统要有明确的思路，只有这样在设计过程中才不会出现偏差。
只有这样才能做好城市综合体的电气设计。
参考文献：
[1]民用建筑电气设规范 JGJ16-2008. 北京，中国建筑工业出版社，2008
[2]全国民用建筑工程设计技术措施- 电气. 北京，中国计划出版社，2009.
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