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電力工程
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“城市綜合體”是將城市中的商業、辦公、居住、酒店、展覽、餐飲、會議、娛樂和交通等城市生活空間的三相以上進行組合,并在各部分之間樹立一種項目依存、彼此助益的能動關聯,從而造成一個多功能、高效率的綜合體。隨著經理的飛速騰飛,在經濟發達的大都會和城市出現大型城市綜合體,如紐約的曼哈頓城市綜合體、法國的拉德芳斯HOPSCA、北京的萬達廣場、上海的方邦中心等,已成為城市的一道亮麗風景線。


項目特點


建筑用電量巨大


建筑用電量巨大

一般的城市綜合體建筑面積都在300000㎡以上,有的甚至達到700000—1000000㎡。因此,其裝機容量基本都在30MWA以上,50MVA甚至100MVA也屢有出現。這種用電數量級已遠超以往建筑10MVA以內的格局,無疑對城市電網的電力供應提出了更高的要求。以較常見的400000㎡、裝機容量在50MVA左右的綜合體為例,對于110/10kV的城市電網而言,需要由市政電網取5-6路10kV電源(一般城市10kV單網專線供電能力為10MVA),而對110/35kV的城市電網而言,則需3路35kV電壓等級接入,對于500000㎡規模的城市綜合體,幾乎占用了半個110kV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110kV電站的規模分布及出線形式。有的城市綜合體由于其巨大的用電量(如80MVA及以上的),甚至需要將110kV電站直接建在建筑內,這也必然影響著建筑的布局和功能的劃分,也是項目投資方最不愿接受的一種方案。


建筑形式與功能多樣性建筑形式與功能多樣性


即集合了商業、辦公、居住、旅店、展覽、餐飲、會議、文娛以及交通等多項城市功能。這使得建筑的用電設備明顯增多,各種用電性質也層出不窮。綜合體建筑雖然對用電的需求更加多元,但對用電安全性能的要求仍很高,其負荷等級涵蓋一、二、三級負荷,尤其一、二級負荷比重最大。


因為綜合體建筑用電設備的種類繁雜,且不同設備對供電可靠性的需求也不同,導致了綜合體建筑需要采用高壓輸出的方式。新型城市綜合體建筑需要采用多回路的市政獨立電源,同時還應配以備用電源盒數臺柴油發電機組,保證對消防類負荷應急電力的提供。


用電指標



各類項目業態的用電指標建議如下,上限值不應超過以下最大值的5%:

用電指標


購物中心:130-140va/㎡


百貨:120-130va/㎡


辦公:80-90va/㎡


酒店:90-110va/㎡


住宅:30-45va/㎡


公寓:35-50va/㎡


車庫:15va/㎡


實際工程


工程概況:


該工程為城市大型綜合體,由湘能楚天電力集團總包建設該綜合體的供配電系統總包,為保護客戶隱私,本文中將該城市綜合體名稱隱去。

該項目中具備一定規模的高檔住宅、公寓辦公、五星級酒店、國際化辦公樓及大型購物商場,為城市精英階層的辦公、棲身、休閑、娛樂、社交等多種狀態的提供高品質場所。


本項目分為南北兩個區域。南區包括C3(C3-04,C3-05,C3-07,C3-08) 四個地塊,主要建設高檔住宅小區、3棟公寓式辦公樓和五星級酒店,其中住宅層數4~15層,公寓式辦公樓為13~15 層,酒店為11層,總建筑面積約為160532㎡;北區包括C1(C1-04,C1-08)和C2(C2-03,C2-05)兩個地塊,主要建設辦公、商業、餐飲、展覽,其中6 棟辦公樓層數10~12 層,,總建筑面積約為150433㎡。本項目總體平面圖詳見下圖。


項目總體平面圖


負荷等級


C1 地塊,C2 地塊為重要辦公樓,為一類高層建筑。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。


C3 地塊二類高層住宅的消防電梯、電梯、應急照明、消防潛污泵等消防負荷為二級負荷,其余均為三級負荷;多層住宅及疊拼住宅的用電負荷均為三級負荷。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。


C3地塊酒店的安保監控系統、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(如酒店管理系統)等為一級負荷,其中安保監控系統、酒店管理系統及所有的消防用電設備為一級負荷中特別重要負荷;客梯、排水泵、生活泵為一級負荷;其余為三級負荷。


C3地塊公寓式辦公樓的消防電梯、電梯、應急照明、消防潛污泵等消防負荷為二級負荷,其余均為三級負荷。


負荷計算


在進行負荷計算前,需要了解該建筑的性質、各層的功能,進行電力負荷的分配計算。電力負荷是供電設計的依據參數,計算是否準確,對變電所設計及供電方案合理選擇及日后的安全與經濟運行,起著決定性的作用。


本項目在參考《建筑電氣常用設計數據》、《全國民用建筑工程設計技術措施-電氣》的同時,根據以前相關項目設計經驗,并同時類比相似項目的運行數據,進行電力負荷估算。本項目總體負荷計算表詳見表1


地塊建筑單體面積(㎡)安裝容量(kW)計算容量(kVA)變壓器容量
C3-04  C3-07 C3-08高層高檔住宅 多層疊拼住宅84091401425084*800kVA
C3-05酒店式公寓56521398724704*800kVA
C3-05五星級酒店19920304420032*1000kVA
合計
1605321104569818400kVA
C2-031號辦公樓
2號辦公樓
25966
27606
3218
3275
2338
2423
2*1600kVA
2*1600kVA
C2-05b3號辦公樓22354274120032*1250kVA
C2-05a4號辦公樓19933189014762*1000kVA
合計
9585911125823910900kVA
C1-085號辦公樓31424258020222*1250kVA
C1-046號辦公樓23150167912872*800kVA
合計
54574425933094100kV


電源及供配電系統


供配電系統需做到方案合理、現實可行、運行可靠,在滿足相關電氣設計規范要求的同時,還要綜合考慮各方案的經濟型,在可靠性和經濟型這兩大指標中尋求最佳平衡點,以減少綜合投資。選擇合理的供配電系統方案對建筑建造成本的經濟型極為重要。


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。


在本項目中,地方電力公司有如下規定:新建漢族債供電配套工程收費,外環線以內為每平方米165元,外環線以外全電纜工程為每平方米140元;公建設施配置標準每平方米超過40瓦的,每平方米提高1瓦,收費標準相應上浮1%;商業用電每平方米不低于100W(商業配套費用為每平方米264元);受電變壓器容量在250kVA-6300kVA時,采用10kV電壓供電;受電變壓器容量在6300kVA-40000kVA時,采用35kV電壓供電。


由于南區所有地塊的用電性質均為住宅用地,必須按照單位面積功率提交供電配套費用。經與業主溝通,南區住宅區域的Ⅳ型站和Ⅲ型站設置在地下室,雖然供電配套費用增加了20%,但是增加小區的綠化面積,降低了容積率,同時也提高了高檔住宅小區的品質;公寓式辦公樓采用小產權的方式,每套辦公設置電業低壓計算電表,在地下室設置電業變電站,為今后的運行維護節約成本;酒店設置用戶站,但暫時申請2臺1000kVA變壓器(今后實際運行后再擴容),以降低申請容量折算成單位面積功率,降低單位面積收費,從而節約提前投資成本。南區整體供電方案在經歷與供電局多次征詢及協商后,合理規避35kV變電站的設置。


在綜合考慮供配電系統的合理性和經濟型,得到了如下供配電方案:C3-04,C3-07,C3-08住宅地塊從由市政區域變電站引入兩路獨立10kV電源至住宅地下室Ⅳ型站。C3-05地塊公寓式辦公樓從住宅地塊地下Ⅳ型站引入兩路獨立10kV電源至地下Ⅲ型站高壓開關柜。C3-05地塊酒店由市政電網引入兩路獨立10kV電源,兩路電源同時工作,互為備用,每路10kV電源均能承擔全部符合,另設置一臺400kW柴油發電機組,作為第三電源。本項目南區整體供配電系統圖詳見下圖。


本項目南區整體供配電系統圖


由于北區所有地塊的用地性質均為商業用地,所以不存在單位面積配套費用問題。由于在方案批文中C2-03,C2-05aC2-05b為一個地塊,不可避免需要設置35kV變電站。將35kV變電站設置在離市政接口最近位置,減短35kV市政線路,從而節約投資成本。


在綜合考慮供配電系統的合理性和經濟型,得到了如下方案:2-03,C2-05a,C2-05地塊內總用地案負荷容量為10.9MVA,擬在1號辦公樓地下室設置一樓35kV變電站。從市政電網引入兩路35kV高壓進線,由2臺容量為630kVA的35kV/10kV變壓器向1,2,3,4號辦公樓的變電站提供10kV電源。C1-04地塊(6號辦公樓)由市政電網引入兩路獨立10kV電源并設置高壓開關設備,同時為C1-08地塊(5號辦公樓)提供兩路10kV電源。本項目北區整體供配電系統圖詳見下圖。



本項目北區整體供配電系統圖


應急電源系統


C3-05地塊酒店應管理公司要求,在地下一層設置柴油發電機組,作為第三電源。柴油發電機的容量根據在非火災停電時保障酒店的基本運營及提供最低服務所需的用電負荷,與在火災時滿足所有消防負荷用電及重要設備用電的情形下,二者之間取大值。選取一臺400kW柴油發電機組,作為第三電源。


C2-03,C2-05a,C2-05b地塊的重要辦公樓應業主要求,另設置柴油發電機第三電源。其中,1臺800kW向一級負荷重特別重要負荷和消防負荷供電;1臺1250kW向辦公樓租戶重要負荷供電(容量按20W/㎡估算);預留1臺柴油發電機的安裝位置為未來辦公樓及商業裙房的大租戶。應急柴油發電機組應始終處于準備啟動狀態,當市電中斷時,機組應自動啟動,并在15秒內能向負荷供電。機組應與電力系統聯鎖,不得與其并列運行,當市電恢復時,機組應自動退出工作并延時停機。

五星級酒店、辦公樓重要弱電系統機房采用不間斷電源(UPS)作為應急電源。


光伏發電系統


本項目1,2,3號辦公樓定位為國際化辦公樓,根據美國綠色建筑委員會推行的綠色建筑評估體系,業主要求按LEED黃金級別設計,而光伏發電系統就作為一項節能措施被采用。


光伏發電系統是利用太陽能電池直接將太陽能轉換成電能的發電系統,它的主要部件是太陽能電池、蓄電池、控制器和逆變器等。本項目采用獨立式光伏發電系統,為公共設施、安全設施、夜景美化景觀照明系統等供電。


本項目住宅定位為高檔住宅小區,根據國家綠色建筑評價指標體系,業主要求按綠色兩星等級設計。電氣從節能角度出發,通過多項措施滿足綠色節能要求。如:變壓器、柴油發電機等均選用高效率、低能耗產品;公共場所和部位的照明此阿勇高效光源、高效燈具和低損耗鎮流器等附件;采用建筑設備自動化監控系統(BAS),對空調設備、給排水設備、電氣設備、照明設備及其他用電設備進行監控和控制,降低能耗。

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