北京國開泰富基金有限公司C棟辦公樓的強電增容供配電設計

?1 引言

??北京國開泰富基金有限公司辦公式式中國五礦大廈C座，辦公樓中各種強弱電設備及空調機電設備復雜，豎向管井多，對供電的可靠性、安全性以及對消防電源可靠性提出了較高的要求，故增加了供配電設計的復雜性。本案結合北京國開泰富基金有限公司辦公樓裝修工程，探討一下辦公樓的供配電設計。

??2 工程概況
??北京國開泰富基金有限公司辦公樓裝修項目，建筑面積為15320m2，建筑高度為36m，地上16層，地下2層
??
??3 負荷等級劃分及供電要求
??根據GB 50052-2009《供配電系統設計規范》第3.0.1條規定，該工程的負荷分為以下等級：
??(1)一級負荷中特別重要負荷，為銀行系統用計算機及安防系統供電。
??(2)一級負荷，包括非消防銀行用電、金庫用電、三層網絡機房(銀行專用)、主要業務和計算機系統用電、安防系統、弱電機房、航空障礙照明、走道照明、值班照明、客梯用電排污泵、生活水泵用電。
??(3)消防負荷，包括防排煙設施、消防泵房、消防電梯、消防控制室、火災報警及聯動裝置、智能應急照明、消防排污泵、電動防火卷簾等。
??(4)其余負荷均為三級負荷。
??GB 50016-2014《建筑設計防火規范》[1]第10.1.8條規定，對于一級負荷中的消防負荷，如消防電梯、消防控制室、防排煙設施等，需要雙電源供電且末端切換;對于一級負荷中的非消防負荷，可不設末端切換。該工程中的一級負荷中特別重要負荷及一級負荷增加了應急發電機組。
??GB 50052-2009第3.0.2條規定：一級負荷應由雙重電源供電，當一電源發生故障時另一電源不應同時受到損壞。

??4 其他專業提供資料
??(1)給排水專業。該建筑-1F設置了消防泵房，設計提資的主要內容包括生活水泵、消火栓泵、噴淋泵的位置及功率大小，其功率直接影響變壓器的安裝容量。此外，泵房位置也影響變配電室和發電機房的位置，應在提資階段與建筑方、給排水專業協商，以便準確設計變壓器、發電機容量及設備房位置。
??(2)暖通專業。涉及的電氣專業問題包括空調系統和消防動力、VRV空調、風機盤管、防排煙風機、加壓風機等。空調作為季節性負荷，在變配電系統設計時應單獨考慮，采取最經濟的運行方式，盡量減少變壓器的空載損耗。
??(3)建筑專業。對于建筑專業，主要是設備房的提資，包括設備房的位置、數量、面積及其他要求。根據GB 50053-2013《20kV及以下變電所設計規范》[2]、JGJ 16-2008《民用建筑電氣設計規范》[3]、GB 50054-2011《低壓配電設計規范》[4]綜合考慮，變配電房屋層高不低于3.9m，凈高不低于2.9m(考慮電纜出口標高)，長度超過7m時不少于2個出口。發電機除安裝設備和預留檢修空間外，還涉及儲油間的容量。該工程消防、安防合用房間，故要求建筑專業預留面積約40m2。消防與安防分開設置時，消控室的面積可為15m2左右，并適當加大。另外，變配電室的凈高與其他普通設備不同，有可能對變配電室部分基礎進行局部降板等處理。

??5 主要設備安裝容量
??該工程共設置了3臺變壓器，其中1#、2#變壓器容量均為800kVA，承擔普通負荷與重要負荷的主電源，變壓器之間設聯絡柜;3#變壓器容量為1250kVA，承擔中央空調負荷，因空調負荷為季節性負荷(可切除)，以便延長變壓器的使用壽命。同時設置1臺柴油發電機作為一級負荷中重要負荷及一級負荷的備用電源，其進線開關與2#變壓器的母線互投。

??6 變配電系統
??6.1 高壓系統
??通過室外環網柜引來兩路10kV電源進線，當一路電源發生故障時，另一路電源不應同時受到損壞。1#、2#變壓器應引自不同的10kV高壓母線。
??高壓系統拓撲結構如圖2所示。

??6.2 低壓配電系統
??(1)配電電纜的選型及敷設。由于該建筑為綠色建筑，為便于進行電量計量，同時又根據不同負荷類型、用途等因素，按照明、動力、消防供電，采用放射式、樹干式配電方式;標準層辦公部分分層采用樹干式供電，消防負荷采用雙電源末端切換，其他一級負荷可在前端切換。因該工程為一類高層辦公建筑，同時又屬于人員密集場所，故所有普通電源均采用WDZ-YJY電纜，電井內橋架敷設，消防供電選用BTTZ(Q)礦物絕緣電纜，電井內防火橋架敷設。GB 50016-2014第10.1.10.3條規定：消防橋架與普通負荷用橋架分設在電井的兩側。
??(2)應急發電機組。通過對比平時停電時發電機帶的負荷容量與消防時的負荷容量，取較大者確定應急發電機組的容量。該工程存在大量一級負荷、消防負荷，通過核算，發電機安裝容量達473kW，柴油發電機在15s內能應急自起動，起動信號來自雙電源自動轉換開關。
??(3)智能應急照明的設置。該工程屬于人員密集場所，故設置了智能型應急照明裝置，并按防火分區設置。智能型應急照明主機設在1F消防控制室，各層設置分配電裝置。集中控制型消防應急照明燈由集中電源供電，工作電壓DC 24V。消防應急照明疏散指示系統供電為消防一級負荷。集中控制型消防應急燈具系統在發生主機癱瘓等故障時，系統內所有設備應仍能執行消防應急預案。控制主機與火災報警系統主機連接，系統控制主機接收火災位置信息，自動生成針對每個報警點的最佳疏散路徑。
??(4)有源濾波裝置的設置。在3F設置銀行系統專用網絡機房，機房內設置大量電子設備。這些設備的共同特點是設備運行會產生大量的高次諧波，對電源質量要求很高。如果存在大量
??諧波，會使電壓電流波形產生畸變，影響供電質量。故該工程采用了就地補償，按設備工作電流與諧波畸變率的積(諧波電流有效值)，可選擇相應電流的三相濾波器。

??7 注意事項
??(1)應急發電機按安裝容量的10%～20%設計是不夠的，因高層建筑消防和一級負荷較多，實際工程容量應適當放大，且根據規范要求應區別對待。
??(2)變壓器容量和臺數的選擇。因該工程存在較多的動力負荷，其中負荷較大的為VRV空調負荷，考慮空調為季節性負荷，故VRV空調能單獨設置1臺變壓器，以降低變壓器的損耗。
??(3)高層建筑在選擇強弱電井、變配電室、弱電機房、消防控制室時最好考慮足夠的容量，以便布置設備或布線時進出線使用方便。高層辦公建筑強電井、弱電井的凈面積分別不小于4m2、5m2。消控室內若只布置消防設備時可按GB 50116-2013《火災自動報警系統設計規范》中不小于15m2即可，若與安防設備合用時，通常預留40m2，變配電室則根據GB 50054-2011第4.2.5條、GB 50054-2011第4.2.4條和第4.2.7條考慮布置面積。
??(4)應急照明按防火分區劃分，當標準層防火分區面積較小時2F、3F共用1個應急照明箱。另外，智能型應急照明裝置的廠家眾多，有的廠家產品只需24V電源，但按照目前高層建筑的高度，由于電壓降的問題，僅由主機的24V電源線不能滿足末端電壓，故分配電裝置需考慮220V電源。
??(5)變配電室通過結構降板達到凈高要求，電纜溝底標高比配電室外的低，故在變配電室外設置截水溝和集水井。排水泵按消防負荷供電，同時做好防水處理和技術交底。

??8 結語
??本文介紹了北京國開泰富基金有限公司辦公樓裝修項目辦公建筑的變配電系統、柴油發電機的選擇及諧波的抑制。隨著科學技術的發展，應合理地選擇發電機組、變壓器的容量、臺數及主接線方式，做到供電安全可靠、經濟技術合理、運行和維護方便。