某高层商住楼的配电和照明系统设计简介

2012-07-30徐四元北京中机一院工程设计有限公司北京100044

智能建筑电气技术 2012年4期

关键词：分支容量电缆

李娟 /徐四元（北京中机一院工程设计有限公司，北京 100044）

本次设计为某商住楼项目，总建筑面积为74 236m2。地下2层为车库及设备用房，地上3层为商业，4～28层为公寓，建筑高度93.65m，框架剪力墙结构。本文主要介绍该项目的配电系统和照明系统设计。

1 负荷等级的确定及负荷容量的计算

供配电系统设计规范是为保障人身安全、供电可靠、技术先进和经济合理的规定，电力负荷应根据用电部门对供电可靠性的要求及如果中断供电将在经济上所造成的损失，将电力负荷分为三级，不同的负荷等级供电的要求不同。

本工程为一类高层民用建筑，其中消防控制室、火灾自动报警及联动控制装置、火灾应急照明及疏散指示标志、防烟及排烟设施、自动灭火系统、消防水泵、消防电梯及其排水泵和电动防火卷帘等消防用电为一级负荷，其余用电为三级负荷。

负荷计算可作为按发热条件选择变压器、导体及电器的依据，并用来计算电压损失和功率损耗；也可以作为电能损耗及无功功率补偿的计算依据。一级负荷可用来确定备用电源及应急电源及其容量。负荷计算的方法有需用系数法、利用系数法和单位指标法等几种。单位面积法和单位指标法多用于民用建筑的负荷计算，需用系数法尤其适用于配、变电所的负荷计算。本工程采用单位面积法进行负荷计算。

公寓用电指标为每户6kW，商业用电指标为100W/m2。根据公寓及商业面积计算，总计算容量为4549.1kW，其中消防负荷、疏散指示、航空障碍、安保电源、客梯电力、排污泵和电话网络机房等一级负荷共861 kW，其他为三级负荷共3 688kW。

2 变配电系统的设计及柴油发电机容量的确定

一级负荷应由两个来自不同区域电站的电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时发生故障并且能够及时投入运行。本工程两路电源一路从室外由电缆引入10kV的高压电源，承担本工程全部负荷；另一个电源采用柴油发电机作为备用电源,自备发电机设置自动和手动启动装置，自动启动方式在30s内供电。变配电室及柴油发电机房设置在地下1层。低压电源由低压配电室引入，电压220/380V，TN-S接地系统。配电系统采用放射式与树干式相结合的方式，消防负荷及重要负荷采用双电源末端互投。

柴油发电机的容量首先要满足一级负荷、消防负荷以及某些重要的二级负荷容量，针对本工程应分别计算消防负荷容量和一级负荷容量，再根据两种负荷容量的大小选择其中较大的容量作为确定发电机容量的依据。消防负荷只考虑当最大的一个防火分区发生火灾时，投入运行的消防设备容量。通常情况下，不考虑两个防火分区同时发生火灾的情况。消防设备通常作为固定负荷的消防泵必须计入，而应急照明、消防电梯、防排烟风机和防火卷帘等负荷计入的大小，则要根据当最大防火分区发生火灾时投入工作的消防设备多少而定。

消防负荷：消防泵 297kW

1#楼排烟：地下室 59kW,每层商业18.5kW

正压送风（2座塔楼）：45×2=90kW

中庭排烟：15kW

消防电梯：2×30=60kW

疏散照明：地下室总面积 15 506m2

1%×15W/m2×15 506=2.33kW

公寓走道1%×169W/每层×29层=0.05kW商业：1%×12W/m2×4 657m2=0.6kW

小计：297+59+2.33+18.5×3+0.6+90+15+60+0.05=579.4kW

一级负荷：

安全照明：地下室总面积 15 506m2

5%×8W/m2×15 506=6.2kW

3栋公寓走道 3×5%×169W/每层×29层=0.75kW

商业总面积 30 397.62m2

商业：5%×13W/m2×30 397m2=19.8kW

电梯：3×30=90kW

小计：6.2+0.75+19.8+90=116.75kW

因消防负荷大于保证负荷，根据消防负荷选柴油发电机容量：1.2×579.4kW=695kW，选750kW柴油发电机。

3 低压电力配电干线方式

3.1 低压配电方式的选择

低压电力配电系统应根据工程性质、规模和负荷容量等因素综合考虑，应满足使用所需的供电可靠性和电能质量的要求，同时应注意接线简单，操作方便安全，具有一定灵活性，能适应使用上的变化及设备检修的需要。

供电系统应简单可靠、便于操作。通常低压配电级数不宜超过三级。在一个独立的单体建筑物内，当用电设备容量不大，数量较多时，宜采用树干式配电。当设备容量较大，负荷集中或有重要的用电设备时，宜采用放射式配电。在高层建筑内，特别针对本项目每层有12户，户型不大且配电点多的情况宜用分区树干式配电。但位于地下室的冷冻机房、消防泵房等容量较大的设备及重要设备应从低压配电室以放射式配电，所以本工程采用了树干式与放射式相结合的供电方式。树干式配电的干线是供电系统的大动脉,减少干线的故障对供电可靠性、安全性起决定性作用,所以供电干线方式的选用尤其重要。

3.2 供电干线形式的选择

供电干线一般采用如下两种形式:

1)插接母线式

插接式母线的优点在于供电容量大、可以灵活的分接馈电，因此在高层建筑、大型公建建筑及工业厂房中得到广泛的应用。但插接式母线也存在其不足之处：多接头、气密与防水性差、抗震性差,且插接式母线施工难度较电缆干线施工难度大、施工周期相对较长和对安装空间尺寸要求高，对于日趋紧张的高层建筑竖井空间，插接式母线的局限性越发显现它的劣势。

2)电缆干线式

目前电缆分支方式有电缆T接、预分支电缆或者电缆分支器。电缆T接方式目前较少采用，主要原因在T接处的接头质量、防水性能等方面无法达到技术要求，带来不必要的漏电隐患。预分支电缆主要用于高层建筑动力与照明供电主干系统，它具有与插接式母线无论在制作工艺、材料性能、生产成本还是施工方式上无法比拟的优势。预分支电缆具有配电安全、防水性、抗震良好、免维护和较经济等特点。但预制分支电缆也有自己的局限性，由于预分支电缆为成型产品，这就要求用户在订货时就应预先提供详细而准确的有关电缆干线敷设资料，特别是配电系统图和电气竖井的实际尺寸，包括竖井的大小、层高、每层接头位置等楼层标高剖面图。由于预制分支电缆制作工艺要求较高，成本较昂贵，国内具有制作预分支电缆资质的厂家目前并不多，这就出现了由于定做尺寸误差及现场吊装引起的施工困难。

但目前建筑内竖井面积相对狭小，井内各类设备较多，在竖井内悬挂大量的电缆不管是从安全还是美观上都是不允许的。因此,采用电缆分支器分支具有预分支电缆不具备优势。采用电缆分支器分支无需预先制作成型产品，可以在现场施工制作，根据图纸及现场施工方案在电缆任意位置做T型分支，还可用作电缆对接。其配电安全可靠,与插接母线及预分支电缆相比其安装相对简单、防水性能更好、施工要求低、免维修和更经济。所以本工程采用了电缆分支器分支的方式来实现树干式配电。

3.3 本工程采用的供电方式

公寓部分采用树干式配电，本工程采用电缆分支器方式供电。商业普通照明采用树干式供电，商业动力采用放射式供电。地下室内的送风、排烟风机和防火卷帘等消防设备则由变配电室低压柜专用回路及柴油发电机专用回路供电，配电箱末端自投。

公寓内配电箱设置六个回路，包括照明、普通插座、空调插座、厨房插座及卫生间插座回路。ABB公司最新生产的S200系列微型断路器及相关的剩余电流保护产品，以先进的技术性能，通过隔离保护、过载保护、短路保护和剩余电流保护等多种方式，实现安全、可靠的终端配电保护方案。

4 照明系统及节能设计

照明设计应根据视觉要求、作业性质和环境条件，通过对光源、灯具的选择和配置，使工作区或空间具备合理的照度、显色性和适宜的亮度分布以及舒适的视觉环境。

照明的种类有正常照明、应急照明、值班照明及航空障碍照明。本工程除在一般场所设置正常照明外，在楼梯间、防烟楼梯间前室、消防电梯间及其前室、公共建筑内的疏散走道、公寓内长度超过20m的内走道、配电室、消防控制室、消防水泵房和防排烟机房等处设置应急照明。

光源：有装修要求的场所仅作预留，一般场所为荧光灯或其他节能型灯具。光源显色指数Ra≥80,色温在2 500K～5 000K之间。电气照明用节能型荧光灯配高效电感整流器,并配备补偿电容器。照明、插座分别由不同的支路供电，照明为单相三线制，所有插座回路（空调插座除外）均设漏电断路器保护。车库采用集中照明控制系统，做到三相平衡，选用铜芯线缆以便降低线路损耗。楼梯间、走廊采用声光控节能自熄开关，火灾时强切点亮。地下车库灯具安装高度为距地2.5m。灯管为节能型T8灯管，光通量为2 850lm以上，电感式镇流器加电容补偿，cosΦ≥0.90。出口指示灯，疏散指示灯和应急照明箱按防火分区设置，采用双电源末端互投供电。出口指示灯在门上方明装，底边距门框0.2m；疏散指示灯墙上暗装，底边距地0.5m。疏散指示灯间距不大于20m。

为贯彻执行节能降耗的原则应根据环境条件，合理选择照明控制方式，充分利用天然光，并应根据天然光的照度变化控制电气照明的分区。根据照明使用特点，采取分区控制灯光或适当增加照明开关点。应选用直射光通比例高、控光性能合理的高效灯具，室内用灯具效率不宜低于70%，装有遮光格栅时不宜低于60%，应采用功率损耗低、性能稳定的灯用附件。直管荧光灯采用节能型镇流器，照明与室内装修设计有机的结合，在确保照明质量的前提下，应有效控制照明功率密度值。