某商业综合楼供配电系统设计浅析

商业综合楼是一个庞大工程，具有建筑结构复杂、功能分区多样、业态多变、人员密集且流量大、电力负荷波动大等特点，给配电系统设计工作带来很大挑战。本文结合商业综合楼供配电设计实例，对商业综合楼设计环节的几点注意事项进行了浅析，着重分析了其商业模式对高低压配电系统方案、负荷密度、变配电室设置等方面的影响。

项目概况

某综合楼总建筑面积约13万平方米，主要功能为公寓、商业及办公。地下一层主要为地下汽车库、设备用房及商业用房等；地下二层主要为地下汽车库、设备用房；地下三层战时为人防，平时为车库。该综合楼结构形式为框架-钢筋混凝土核心筒、框架-钢筋混凝土剪力墙结构。

根据以上情况对该工程做如下方案讨论。

负荷等级

根据供电可靠性及中断供电所造成的损失或影响程度，用电负荷一般分为三个等级。根据《商店建筑设计规范》JGJ48-2014、《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008，并考虑商场建筑类别，确定本商业综合楼用电负荷等级，具体见表1。

表1本项目主要用电负荷分级表

供电方案与用电指标

《全国民用建筑工程及设计技术措施（2009）电气》中 2.7.6条规定，大中型商业建筑用电指标为60瓦/平方米～120瓦/平方米。但在商业综合楼项目中，用电负荷经常变化，尤其是餐饮商家的不确定对负荷密度影响更大。

商业综合体建筑的用电负荷一般具有如下特点：

1）单个餐饮商家的负荷密度非常高，而且不同类型（如快餐和正餐）的餐饮差别也很大。

2）各商铺确定后，有可能会因为后期招商经营等因素，导致租户更换，不同租户可能有不同需求。

3）对设计任务书中没有提及和规范、技术措施没有详细规定的部分，需要设计人员通过借鉴以往经验进行计算。

在本项目设计中，除地下商业部分区域明确为超市外，其他部分未明确商业用途，但大部分具备餐饮条件，所以商业的用电标准也适当提高至160瓦/平方米。因建设方要求，地下超市区域单独设置1台变压器。

本工程地下车库预留了不低于25%的停车位。作为充电桩设计的条件，考虑实际电动汽车的数量及同时系数，按20瓦/平方米考虑。整个项目用电负荷见表2。

表2用电负荷计算表

供电电源及变配电室 （分界室）的设置

供电电源

根据负荷计算，变压器容量为7030千伏安。本工程在北侧地下一层设置10千伏/0.4千伏变配电室，选用4台1600千伏安户内型干式变压器，Uk=6%；超市选用1台630千伏安户内型干式变压器，Uk=4%。接线方式为 D，Yn11，10千伏/0.4千伏（AF），带强制风冷系统和温控温显装置，保护等级为IP30。

本工程市政外电源引自供电公司110千伏变电站，按容量选择电源供电线路：

1）因10千伏电源供电线路每回路最大电流为600安（上级开闭站提供的开关最大电流为630安），

2）为满足一级负荷用电要求，本项目采用两路10千伏电力电缆供电，作为正常工作电源的两路高压电源采用互备方式运行，任一路电源能满足全部一、二级负荷，符合《供配电系统设计规范》GB50052-2009第4.0.5条的要求。

此外，本工程火灾自动报警系统、安防监控系统、主要业务和计算机系统用电等备用电源采用设备自带UPS的电源柜；设置EPS为应急照明供电，在人员密集场所两种电源转换时间为0.25秒，在一般场所为5秒，持续供电时间为30分钟，电池初始放电时间为90分钟，以确保人员疏散。

变配电室/分界室的设置

北京地区的公建项目最前端的电气房间一般是高压分界室，位置最好尽量靠近外墙，方便电缆布置，还需设置电缆夹层。本工程在建筑物首层设置一间电缆分界室，再经馈线柜引至变配电室。

地下一层设置10千伏/0.4千伏变配电室。由于变配电室上方有覆土层，为避免出现暴雨漏水的情况，将变配电室屋面设计成1%的坡度，并采用内外双层防水层等防水措施。

变配电室内高压开关柜采用金属铠装式中置柜，真空断路器额定短路开断容量为25千安；弹簧储能机构直流操作电源为110伏，具备“五防”功能。低压开关柜采用抽屉式开关柜，低压侧额定电压为220伏/380伏，单母线分段运行方式。无功补偿采用变压器低压侧集中补偿方式，补偿后功率因数≥0.95。

高、低压供电系统接线类型及运行方式

高压为单母线分段运行方式，高压主进开关与联络开关之间设电气联锁，任何情况下只能合其中的两个开关。

低压为单母线分段运行，低压主进开关与联络开关之间设电气联锁，任何情况下只能合其中的两个开关。图1为高低压变配电系统示意图。

图1高低压变配电系统示意图

低压配电系统

相对高压系统设计，低压配电系统更加灵活，需要对项目的各用电区域分布特点及建筑布局进行综合考虑。

商业区低压配电设计

防火分区是民用建筑防火设计中的一个基本概念，设计的一般原则就是配电范围要按防火分区进行设置，满足非消防负荷在消防状态下按防火分区切断电源的控制要求，这样更有利于提高设备的供电可靠性。

在商业综合楼项目中，还需考虑商业功能、用电负荷分布等因素。商业布局沿通高中庭排布，地下一层配置有大型超市、沿街商铺等，首层至二层配置商铺、餐饮等配套娱乐休闲功能区，且单层面积相对较大，各层布局各不相同，一次建筑格局及装修业态布局十分多样。

在综合考虑商业综合楼的以上因素后，在设计提资时要求建筑平面布置时每个防火分区至少设置1个强电竖井，且尽可能设在防火分区负荷中心，并对公共区域开门检修，尽量避免因商业布局影响电缆竖井进出线电缆走向。本项目的商业配电分区划分为4个竖井配电区。

办公楼低压配电设计

本工程1～3号楼为一类高层综合楼，根据北京市《关于进一步加强商业类项目管理的公告》，新建商办项目最小分割单元不得低于500平方米，高层办公每层按500平方米左右分割成办公小间进行设计。对于高层办公项目，进行了两种配电系统的比较：

1）直接采用由变电所放射或树干式配电至各楼，优点是少一级配电，供电可靠性较高，且无需在各楼设置总配电间；缺点是只能由物业统一管理各楼。

2）每栋楼座内设置配电间，先配电至办公楼配电间的配电柜，再分配至各用电设备，优点是减少变电所低压配电屏的数量；缺点是多一级配电，供电可靠性较低，楼座需设独立配电间。

由于进驻的企业定位、市场方向、租售形式等都不确定，本工程根据项目特点，建议采用前一方案。理由如下：

a）与甲方沟通确认，本项目物业为统一管理，为方便管理，可将变电所中的低压配电屏尽量集中设置。

b）本项目办公楼功能分区比例大致确定，但大的租户可能会根据招商情况调整，故建议直接由变电所采用封闭式母线配电至办公楼竖井。

c）封闭式母线在每层预留插接口，楼层总配电柜的出线断路器采用电子脱扣器，二次装修阶段可根据具体用户的需求，根据实际调整楼层总配电柜内各路出线断路器整定值，再确定各商家用户进线电缆。

电气火灾监控系统

《北京市公安局消防局关于积极推进电气火灾监控系统安装应用的实施意见》（消监字[2017]53号）明确要求，新建、改建和扩建工程应安装电气火灾系统。本项目结合规范《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013及《电气火灾监控系统》GB14287-2014及建设方任务书要求，在消防控制室内设置电气火灾监控系统主机，并对各用电负荷供电回路设置了电气火灾监控系统。