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    高层商住建筑供配电系统设计的经济性分析.pdf

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    高层商住建筑供配电系统设计的经济性分析.pdf

    广 城搋建设 [课题项目]自治区科技厅 一类高层商住楼经济性及精确设计研究桂科产0799002-11 高层商住建筑供配电系统设计的 经济性分析 琢潮 艟 嘲 艟 叫 峨 嘲 恸 CmmmereIid R Bl椭螂 作为一种集商业、住宅等多功 能为一体的综合性建筑形式,商住 楼一方面给开发商带来高额回报, 另一方面也带动了周围经济商业圈 的发展,给业主带来不少方便,因此 深受开发商及消费群体的青睐。但 作为一种综合性建筑,由于其功能 复杂,如何使系统设计在满足经济、 安全、可靠、便于管理的基础上得到 最大的投资回报率,这是笔者研究 陈肖梅陈茜 Chen Xiaomei Chen Xi [摘要]本文通过对高层商住建筑供配电系统各子项的分析,探讨在满足建 筑物功能要求的前提下,如何降低成本和运行维护费用,力求达到安全、可 靠、经济性等各方面的协调统一。 [关键词]高层商住建筑;供配电系统;经济性 [文章编号]167270452010O卜0114_O5 [中图分类号]TU976 .1 [文献标识码]B AbstractThrough analyzing the sub-items of power supply-distribution system in high-rise buildings,the paper gives discussion on the purpose of modular coordination between the lowest possible costs and safety,and reliability while meeting functional requirements of the buildings. Keywordshigh-rise commercial residential buildings;power supply-distri bution system;economy 的中心内容。一类高层商住楼是指 建筑高度超过50m或24m以上部分 的任一楼层的建筑面积超过1500m。 的商住建筑,一般由地下停车场及 设备用房、裙房商业区以及高层住 宅等部分组成。本文针对该类项目 中的lO/O.4k供配电系统设计进 行分析,试图在投资、销售与运行成 本问找到适合的经济性解决措施, 为今后的经济 设计提供指导依据。 1分析策划书,对用电负荷进 行定位 建筑项目的规模、功能、销售对 象都与系统的构建有关。商业部分 的定位是什么,大型商场、超市,还 是商铺、餐饮周围的商业环境是 高档商业区还是餐饮、零售批发 他们对电源可靠性的需求如何对 于公寓的定位是否会考虑商、住两 .201.o { 广 槭貔建设 Cities and Towns Construction in Guangxi 种可能性销售的亮点是什么预 计房价的定位,以及以后的管理模 式如何,等等。这些都关系到系统 的负荷等级、电源方式、容量确定、 计量方式、系统构架、设备房位置的 确定、设备控制方式、设备定位等 等。 因此,策划书的准确性,直接关 系到设计的实用性和经济性,而在 一些地产开发不太成熟的地方,往 往会出现开发商没经过成熟的项目 策划就急忙动工建设,导致建设后 期随着市场变化而调整、返工,浪费 了工时不说,建设中造成的巨大材 料、资源浪费是无法估算的。 商店建筑设计规范 JGJ 48 88,总建筑面积大于15000m。的百 货、商场或总建筑面积大于5000m 的专业商店为大型商场。 3除此以外的其余用电均为 三级负荷。 根据以上规定,在确定配电系 统备用电源的容量及方式时,除了 考虑到消防、信息等设备外,还需考 虑大型商场及超市的备用照明用 电。如果到建设后期,商场面积因 功能转变等种种原因增大或减小, 从而导致发电机容量变化,原先预 留的进、排风井也需要作相应调整, 可能会造成一些面积的浪费,或对 已设计好的商业布局产生影响。 2对负荷进行准确定位,控制 系统规模,合理布置设备用房 3对系统容量进行合理估算 用电负荷根据供电可靠性及中 断供电所造成的损失或影响程度分 为三级。规范中明确规定当应急 发电机为消防用电设备及一级负荷 供电时,应将两者计算负荷之和作 为选用应急发电机容量的依据。因 此,负荷等级的确定与系统容量及 备用电源的选择有着直接的关系。 根据现行 高层民用建筑设计 防火规范GB 50045--95的规定, 一类高层建筑用电负荷为一级。参 考民用建筑电气设计规范 JGJ l62OO8附录2,各用电负荷分级 如下所示。 1一级负荷消防设备如消 防控制系统、消防水泵、消防风机、 消防电梯、防火卷帘等用电、主要 业务和计算机系统用电、安防系统 用电、大型商场及超市的备用照明 用电、应急照明用电、客梯用电、排 污泵及生活水泵用电等。 2二级负荷大型商场及超市 的自动扶梯用电、空调用电,中型商 场及超市的备用照明用电等。根据 根据目前广西建筑市场情况, 综合楼公共部分变配电系统安装工 程造价约8o~120元/千伏,住宅部 分约60~8O元/千伏。因此在设计 中应尽可能地合理估算系统容量, 有效避免投入使用后因系统过大而 造成投资浪费和运行损耗,以及因 容量不足造成尴尬。要做好这点, 很大程度上取决于开发商对楼盘的 准确定位。 3.1商业配电系统容量 大部分工程设计中,商业面积 的用途都不能及时准确地提供给设 计方,设计人员只能根据手册提供 的参数进行估算。商业70VA/m 一 100VA/m。;办公30W/m。~70W/m。;酒 店40W/m。~70W/m。;影院50W/m。~ 80W/m。等。当功能不确定时,统一 按80W/m。进行设计,以适应大多数 情况。但若最后功能变化,就有可 能导致系统陷入容量过大或不足的 尴尬境地。 曾经有个项目,方案设计有个 5000m 的商场,坐落在一个原本并 不繁华的区域,但在建成时这里的 餐饮业已渐成气候,百货、娱乐等行 业也在此带动下蓬勃发展。设计时 按80VA/m。预留了400kVA的商业用 电,而业主在设备订货时为了减少 投资,擅自将变压器容量降了一级, 结果在招商时面对家电商场客户提 出的200VA/m。的用电要求和休闲按 摩中心提出的150VA/m。的要求只能 望洋兴叹。 因此,对于大型的总商业面积 大于15000m 的沿街商业区,建议 预留容量按80VA/m。~100VA/m。预 留容量,若担心容量过大则可根据 使用情况分期实施。 3.2住宅配电系统容量 由于大部分住宅配电系统被纳 入供电局一户一表部门进行统一管 理,而根据该部门要求,一般根据住 宅单位面积确定系统装机容量 45VA/m。经济性住宅为30VA/m 。 而根据民用建筑的设计手册、规范 等,住宅配电系统的容量往往按如 下方法选择 ①按50W/m。~60W/m。的用电密 度确定每户的进户箱容量P ; ②依据国标图集中的住宅负荷 需要系数选择表,按住户数量确定 需要系数K; ③按85%的负载率确定变压 器。 So∑Po /叩/cos 0.4按一个变压器台区约 200户计; r/O.85; COS 0.9。 根据该式反推45VA/m。的每户 用电密度,达到86W/m。。 由此可见,这个做法是合理的, 但标准取值偏大,超过一般设计标 准的1.5倍。原本可以用630kVA的 变压器按此标准要采用800kVA的, 不仅设备投资加大了10%,运行中变 .2.0.1. . j 槭携建设 压器的无功损耗也增加了20%。而 对于住宅配电系统而言,负载变化 较大,除了晚上6OO~10O0这个 时段负载较大,其余时候基本上是 在低负载状态下运行。因此,我们 认为可以参照民用建筑的推荐标 准,适当降低配电系统的装机容量。 4合理选择lOkV电源供电方 式与系统结线方式 常用的一类高层商住综合楼可 以采用的供电方案有双回路电源 进线同时工作、互为备用;双回路 电源进线一用一备;单回路电源 进线。若要满足一级负荷的供电, 两路电源需引自不同降压站或同一 降压站的不同10kV母线段。 4.1双回路电源进线,单母线分段 方式同时工作、互为备用 这个方案为2进线柜2计 量柜,约需28万元,需另外支付量 柜十2提升1 x联络,进线部分共 需7个单元。按国产中档价格估 算,进线部分设备费用为1O0元/千 伏的供电可靠性费用和两路电缆、 缆沟的材料费。若附近没有两个满 足要求的变电站所,根据目前的电 缆价格,YJV228.7/15kV3300 造价约为700元/米,每公里线路需 增加70万元。 另外,根据供电部门的规定, lOkV市电的转供容量一般为 6000kVA~8000kVA,对于非保供电 用户,一般只有当系统的装机容量 超过lO0000kVA时才可能取得两回 路电源进线。因此,该方案适用于 规模较大、装机容量超过IO000kVA 的大型综合商住楼。 4.2双回路电源进线,单母线不分 段方式一用一备 这个方案为2进线柜1计 量柜1提升,进线部分共需4个 单元。按国产中档价格估算,进线 部分设备约需17万元。另加两路 电缆、缆沟的材料费。 若两路lOkV市电电源无法满 足一级负荷要求,还需另设自备柴 油发电机作为备用电源。此方案适 用于规模较小、附近有两个lOkV市 电开闭所的一类综合商住楼。 4.3单回路电源进线,单母线不分 段方式 进线方案为1进线柜1计 量柜十1提升,进线部分共需3个 单元。按国产中档价格估算,进线 部分设备约需11万元,另加一路电 缆、缆沟的材料费。 这个方案对lOkV电源没有特 殊要求,但需另设自备柴油发电机 作为备用电源,适用于规模较小的 一类综合商住楼。 5根据设备合理选择变压器 保护方式 目前lOkV配电系统中变压器 常用的保护方式一般为两类断路 器保护方式和负荷开关熔断器组 合电器保护方式。 民用建筑中常用的断路器又分 为真空断路器和六氟化硫sF 断 路器。真空断路器开断能力强,开 断时间短、体积小、占用面积小、无 噪声、无污染、寿命长,可以频繁操 作,检修周期长,在lOkV配电系统 中已得到广泛应用;SF。断路器采用 具有优良灭弧能力和绝缘能力的 sF。气体作为灭弧介质,具有开断能 力强、动作快、体积小等优点,但金 属消耗多、价格较贵,多用于高压和 超高压系统。 负荷开关熔断器组合电器与 断路器相比具有结构简单、操作维 护方便、体积小、造价低等优点,并 且由于熔断器切除短路迅速且有降 流作用,可在lOms内切除短路电 流,对变压器的保护更优。在价格 上,一台分断能力为35kA的负荷开 关十熔断器组合电器造价约为1.5 万元,是具有同等分断能力的断路 器价格的1/3,但由于负荷开关承担 转移电流的能力限制,一般仅用于 1250kVA以下的变压器保护容量在 800kVA以内的变压器,选用以空气 为绝缘介质的一般型负荷开关;容 量在800kVA~1250kVA范围内的变 压器,选用真空或sF。绝缘的负荷开 关。 6合理选择IOKV配电设备 常用的lOkV开关柜有固定式 高压开关柜、金属铠装中置式高压 开关柜又称中置柜、环网式高压 开关柜等。其中后两种由于优势明 显在建筑配电中被广泛使用。 中置柜分三层结构,上层为母 线和仪表室相互隔离,中层为断 路器室,下层为电缆室。检修时可 利用手车将断路器移开。开断容量 大、可靠性高,但体积较大,一般为 800mm1500mm2300mm某些产品 宽度可以做到550mm。其价格较 贵,一台国产中置柜价格一般应在 1O万元左右,常用于较大的lOkV配 电系统。 环网柜最早用于lOkV环网连 接,主要用于二次配电系统,并配用 负荷开关一限流熔断器组合电器, 目前环网柜也有简单的断路器方 案,分断能力满足末端35kA的短路 电流分断要求,但一般不用于双电 源进线互为备用的方案。它结线简 单,造价低廉,一台负荷开关一熔断 器柜的价格仅约为2万元,且占地 面积小。空气绝缘的环网柜规格一 般为800mm900mm2100mm,占地 仅为中置柜的一半,于寸土寸金的 城糖建设 黄金商圈而言其优势更为明显,故 7 根据负荷性质,合理选择自 源包括自备柴油发电机组和应急电 在小型中压配电系统中应用广泛 备应急电源 源装置EPs集中蓄电池组。设计 见表1。 中应根据负荷性质、允许中断供电 民用建筑中常用的自备应急电 时间进行综合分析见表2。 表1 10kV配电设备表 \ 金属铠装中置柜KYN28 空气绝缘的环网柜HXGN12 气体绝缘的环网柜SF6 柜体规格宽深高mm 800 X 1500 X 2300 800 X 90021O0 375 X 800 X 1600 屏前操作通道mm i800 1500 1500 屏后前操作通道mm 800 800 800 总用地面积m。,含操作通道 44.116 4 X 3.212.8 1.8753.15.8 面积折算成本按车位18000/m 计 28.8 23 1O.4 注该方案针对一路单电源进线、两路出线的常规配电系统;柜体按单排布置。 表2自备应急电源表 \\\ 自备柴油发电机组 应急电源装置EPS 切换供电时间 i5s~30s ≤5S,快速型可≤5ms 适用于阻性、感性负载和混合性负荷。考虑 到设备成本,一般采用过载能力较低的逆变器,用 适用负荷 适用于消防动力设备、应急照明、计算机等各类负荷。 于应急照明、弱电设备。若作为动力设备的备用 电源,其逆变器的价格会提高。 约500元/千瓦国产 造价 约1000元/千瓦合资 约3000元/千瓦按90min计 约2000元/千瓦进口 对土建要求 需设进出风井,并应考虑其对商业、住宅的影响。 只需考虑设备荷载。 1.运行时排烟、排气对业主影响较大,噪音较大,需进 行消声、减震等处理。根据国家规范,对于居住区,治理后 环境噪声不宜超过50dB。 对环境影响 2.由于烟气中含so ,对环境影响较大,尽可能将排烟 对环境影响较小,但需解决电池组散热问题。 管道引至屋顶,否则应进行烟气处理后再行排放。因此, 对于高档社区和商业场所应注意发电机房的设置,以免影 响环境,降低售价。 寿命较长,但需定期进行试机、维护,对维护人员水平 一般采用全密封免维护含锑铅酸蓄电池组。 运行维护 通过采用智能充电技术可提高电池使用寿命至 要求较高。 5~10年,过期需更换电池。日常维护比较简单。 占地m 约50m 需配电柜X 1,电池柜X 10,面积约37.2m ,也 以250k为例 可化整为零,分散在楼层各配电间。 可按3h~8h设置储油量。满足消防时消防设备最短 一般按90min考虑蓄电池容量,并应满足火 备用时间 持续供电时间。 灾时备用照明的持续供电时间180min。 . .. 诫貔 设 、 表3常规配电系统设备房宽度净空要求表 \ 低压抽出式开关柜 低压固定式开关柜 IOKV环网柜标准深 IOKV中置柜标准深 标准深度1000m 标准深度600m 度lO00m 度1600m 单排布置 3.8m 3.1m 3.3m 4.2m 低压抽屉 6.3m 双排面对面布置 高压中置柜 6.7m 6.9m lOkV环网柜 6.Im 5.6m 6.3m 由表2看出,作为应急电源,柴 业区。空调机房负荷大约为 3设备间的净高梁底到地 油发电机组与EPs应急电源系统各 1500kVA,考虑设置两台1000kVA 面要求最少3.3m,层高不够时可采 有优势,在一般以消防动力设备为 压器。空调变配电间约需60m ,按 取结构降板等方案,对于出线回路 主的负载中,采用柴油发电机组较 商业区售价约6万元/平方米计算, 少的配电系统如住宅,可考虑将 为经济。但如果裙房用地紧张,无 折合人民币360万元。而增加的电 电缆沟取消,改为采用电缆上出线 法满足设备进排风要求,或对于应 缆约需480万元,加上机房二次配 的方案。这种做法的施工、维护难 急照明负荷较多的大型商场,在允 电设备约20万元,合计投入约500 度较大,但对于出线回路少的系统 许中断供电时间较短等情况下,可 万元,造价增加了120万元。同时, 还是可行的。 采用EPS应急电源系统,或是两者 线路的加长也相应加大了线路损 结合的方案,以降低工程造价。 耗,增加了运行管理费用。 10 结语 8合理设置变配电房,减少供 9合理布局,提高变配电房的 由上述各子系统的分析可见, 电线路损耗 利用率 要做好一类高层商住楼供配电系统 的经济性设计,需本着为业主着想 变配电所的设置应尽量深入负 设计方案时一般按建筑面积 的原则,综合考虑各类因素,从策划 荷中心,并应对供电线路损耗、建筑 1%的要求设置电气设备用房,但如 开始,量体裁衣,力求使系统在满足 布局进行综合考虑。一类高层商住 果房间的模数合理,柱子、剪力墙的 建筑物使用功能的基础上,达到安 楼负荷种类较多,动力负荷集中于 布置对设备的影响较小,则可大大 全、可靠、经济性等各方面的协调。 地下室、屋面,商业负荷集中于地下 提高设备房的利用率。 室、裙房,其中,空调负荷与照明动 1规范对高低压配电设备、变 参考文献 力负荷各占5o%的比例。而住宅部 压器的操作距离、运行维护通道都 [1]任元会,等.工业与民用配 分相对集中于塔楼,负荷相对较分 有明确规定,因此,在划分设备用房 电设计手册[M].北京中国电力出 散。因此,将配电系统分为住宅、公 时,应尽可能避开剪力墙较多的地 版社,2005. 共两部分,不仅可满足供电部门一 方,尺寸应基本满足设备的需求模 【2]JGJ 162008,民用建筑电 户一表的要求,也便于更合理地设 数。例如,变配电房一般为6.3m的 气设计规范[s]. 置变配电房,使其深入负荷中心。 净空,如果建筑给了9m的净空,放2 下面这个案例说明,有些开发 排有余,3排又不够,多出的面积就位 0 商过多地关注商业面积的出售所 很难利用了见表3。 陈肖梅,广西华蓝设计集团 得,而忽略配电系统的供电半径,结 2设备用房的布置一般以 有限公司建筑院水暖电设备所副总 果得不偿失。 “一”字型面对面布置为主,背对背 工程师。 某综合楼,地下一层某部分为 布置由于操作通道不能共用,房间 陈茜,助理工程师,.4-2职于 商业区,而空调机房恰恰设于该区 利用率较低。对于上面提到的方形 广西华蓝设计集团有限公司。 域。业主为了不损失商业面积,要 配电间,可通过L形布置来尽可能 收稿日期20091215 求将变配电所设于lOOm外的非商 地提高房间的利用率。 I。201.

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