文／林英 深圳市建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司 廣東深圳 518031

1、項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目為一棟超高層酒店/酒店式公寓，總建筑面積為114126m2,總計(jì)容面積為95012m2，地下3 層，地上47 層，總建筑高度為249.9m。項(xiàng)目由商業(yè)、五星級酒店及公寓組成。

地上：首層為酒店大堂、公寓大堂、宴會廳大堂以及商業(yè)；二層為商業(yè)；三層為宴會廳及會議；四層為會議；五層為中餐廳；6～33 層為酒店式公寓（其中6、15、24、33 層為避難層）；34 層康體；35～36 層為酒店空中大堂及全日餐廳、自助餐廳；37～46 層為客房層（其中37 層為避難層）；47 層行政酒廊。

地下：地下一層為車庫、酒店配套及設(shè)備用房；地下二層為車庫及設(shè)備用房；地下三層為車庫及設(shè)備用房，戰(zhàn)時(shí)為人防地下室。

2、負(fù)荷等級及計(jì)算

用電負(fù)荷等級應(yīng)滿足GB51348-2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》附錄A 及JGJ62-2014《旅館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》表6.3.1 條要求；負(fù)荷等級分類如下：

一級負(fù)荷重別重要負(fù)荷：所有消防用電設(shè)備（包括消防控制室、消防泵、防排煙風(fēng)機(jī)、消防電梯、防火卷簾、應(yīng)急照明等）；酒店經(jīng)營及設(shè)備管理用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用電，電話及電信機(jī)房電源、安保系統(tǒng)、障礙燈等；

一級負(fù)荷：酒店的宴會廳、餐廳、廚房、康樂設(shè)施用房、門廳及總統(tǒng)套房、主要通道等場所的照明用電；廚房確保動力、主要客梯用電；計(jì)算機(jī)、電話、電聲和錄像設(shè)備、新聞攝影用電等；

二級負(fù)荷：酒店客房、空調(diào)、洗衣房等除一級負(fù)荷外的其他負(fù)荷；商業(yè)貨梯，通道照明等；

三級負(fù)荷：公寓、商業(yè)等其它電力負(fù)荷及一般照明等。各主要功能區(qū)域電力負(fù)荷估算如下表1

表1

酒店變壓器裝機(jī)密度約100VA/m2，公寓變壓器裝機(jī)密度約64VA/m2,每臺變壓器的負(fù)荷率不應(yīng)超過80～8 5%，在滿足使用功能的前提下，宜考慮一定的安全系數(shù)，確保設(shè)備正常運(yùn)行。

3、市政高壓供電電源方案

本項(xiàng)目為五星級酒店、一類高層建筑，用電負(fù)荷等級大部分為一、二級負(fù)荷，根據(jù)計(jì)算，預(yù)估8200kVA 的變壓器安裝容量。根據(jù)當(dāng)?shù)厥姓l件，當(dāng)?shù)赜脩魝?cè)高壓系統(tǒng)電壓等級為10kV，一路10kV 專線可帶負(fù)荷約為12000kVA。

為滿足本項(xiàng)目非消防一、二級負(fù)荷，至少需要兩路市政高壓電源，且當(dāng)一路電源斷電時(shí)，剩余電源應(yīng)能保證二級及以上負(fù)荷的供電。

方案一：二路高壓電源，互為備用；

方案二：三路高壓電源，兩用一備；

方案三：二路高壓電源，一用一備。

4、電源方案描述及比較

4.1 方案一：二路高壓電源，互為備用

由市電力局提供A/B 兩路10kV 高壓，接入位于地下一層的中心配電室。以滿足本項(xiàng)目中一、二級負(fù)荷要求。高壓結(jié)線形式為兩路電源，互為備用，單母線分段設(shè)母聯(lián)開關(guān)，A,B 兩路主供電源從不同的區(qū)域變電站引來。A,B兩路主供電源由不同的區(qū)域變電站引來。

正常工作時(shí)，A,B 兩路電源同時(shí)供電，負(fù)荷均勻分配，設(shè)置聯(lián)絡(luò)開關(guān)斷開。當(dāng)A,B 兩路電源任一電源失電時(shí)，高壓母線的聯(lián)絡(luò)開關(guān)自動投入，當(dāng)故障電源回路恢復(fù)正常時(shí)，手動斷開聯(lián)絡(luò)開關(guān)。實(shí)際運(yùn)行中是否采用自投功能以當(dāng)?shù)毓╇姴块T意見為準(zhǔn)。

4.2 方案二：三路高壓電源（二路環(huán)網(wǎng)進(jìn)線+一路10kV 專線），兩用一備。

由市電力局提供A/B/C 三路10kV 高壓，其中A/B電源為環(huán)網(wǎng)進(jìn)線，C 路為10kV 專線，接入位于地下一層的中心配電室，以滿足本項(xiàng)目中一、二級負(fù)荷要求。高壓結(jié)線形式為兩用一備，單母線分段，設(shè)母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)。A,B兩路主供電源可由同一區(qū)域變電站引來，C 路電源從不同的區(qū)域變電站引來。

正常工作時(shí)，A,B 兩路電源同時(shí)供電，負(fù)荷均勻分配，設(shè)置聯(lián)絡(luò)開關(guān)斷開。電源C 作為備用電源，平時(shí)不帶負(fù)荷。

當(dāng)A 或者B 電源失電時(shí)，主供電源與備用電源的聯(lián)絡(luò)開關(guān)自動投入，當(dāng)故障電源回路恢復(fù)正常時(shí)，手動斷開聯(lián)絡(luò)開關(guān)。實(shí)際運(yùn)行中是否采用自投功能以當(dāng)?shù)毓╇姴块T意見為準(zhǔn)。

4.3 方案三：二路高壓電源，一用一備

由市電力局提供A/B 兩路10kV 高壓，接入位于地下一層的中心配電室，以滿足本項(xiàng)目中一、二級負(fù)荷要求。高壓結(jié)線形式為兩路電源，一用一備，單母線分段設(shè)母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)。A,B 兩路主供電源從不同的區(qū)域變電站引來。

正常工作時(shí)，A 路電源供電，帶項(xiàng)目全部用電負(fù)荷，設(shè)置I、II 段母線，兩段母線負(fù)荷均勻分配，B 路作為備用電源，電源平時(shí)不帶電，A、B 電源設(shè)置聯(lián)絡(luò)開關(guān)。

當(dāng)A 電源失電時(shí)，聯(lián)絡(luò)開關(guān)自動投入，當(dāng)故障電源回路恢復(fù)正常時(shí)，手動斷開聯(lián)絡(luò)開關(guān)。實(shí)際運(yùn)行中是否采用自投功能以當(dāng)?shù)毓╇姴块T意見為準(zhǔn)。

4.4 電源方案比較

技術(shù)比較 下表2

表2

經(jīng)濟(jì)比較 下表3

表3

4.5 結(jié)論

經(jīng)過技術(shù)及經(jīng)濟(jì)對比。方案二相對與方案三比較供電可靠性高，但系統(tǒng)接線方式相對復(fù)雜，造價(jià)最高。方案三造價(jià)最低，但可靠性不如方案一，方案一技術(shù)可靠性最高，造價(jià)比方案二低，可滿足本項(xiàng)目一二級負(fù)荷的供電要求，且接線方式簡單。

綜上所述，本設(shè)計(jì)推薦方案（一）。

5、低壓配電系統(tǒng)

本項(xiàng)目按業(yè)態(tài)及物業(yè)管理權(quán)限不同，分開設(shè)置變配電所及變壓器。酒店、公寓分開設(shè)置變電所；裙房的商業(yè)接至園區(qū)商業(yè)變配電室。大廈設(shè)置1 個(gè)10KV 中心配電室，1 個(gè)酒店主變電所，1 個(gè)酒店分變電所，1 個(gè)公寓變電所，1 個(gè)發(fā)電機(jī)房。設(shè)置固定式柴油發(fā)電機(jī)組，作為第三電源，為本項(xiàng)目一級負(fù)荷及一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷提供備用應(yīng)急電源。其中酒店和公寓分開設(shè)置2 個(gè)發(fā)電機(jī)組，共用一個(gè)柴油發(fā)電機(jī)房。每個(gè)機(jī)組分別設(shè)置1 個(gè)日儲油間。

柴油發(fā)電機(jī)房設(shè)置于地下一層。正上方為室外綠化帶。發(fā)電機(jī)組經(jīng)機(jī)動車道運(yùn)至坡道出口處的發(fā)電機(jī)房。發(fā)電機(jī)房進(jìn)排風(fēng)井直接做出室外。在綠化帶內(nèi)設(shè)置進(jìn)排風(fēng)口。柴油發(fā)電機(jī)房機(jī)組的尾氣經(jīng)消煙消音處理達(dá)到環(huán)保要求后，在裙房屋面高排。

酒店根據(jù)酒管要求儲存柴油發(fā)電機(jī)全負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行24h 的燃料。為滿足要求，在本地塊南面設(shè)置5L 室外油罐，供酒店停電使用供油管道在進(jìn)入建筑前和儲油間內(nèi)，設(shè)置自動和手動切斷閥。儲油間的油箱應(yīng)密閉且應(yīng)設(shè)置通向室外的通氣管，通氣管應(yīng)設(shè)置帶阻火器的呼吸閥，油箱的下部設(shè)置防止油品流失的設(shè)施。

具體配置如下表4

表4

6、設(shè)備的垂直運(yùn)輸通道

該項(xiàng)目變電房設(shè)置在地下一層及37 層避難層，地下室變配電設(shè)備經(jīng)機(jī)動車道運(yùn)至地下一層，從設(shè)備走道運(yùn)輸至變電房。高層建筑避難層的大型機(jī)電設(shè)備（如變壓器）在設(shè)計(jì)階段須考慮設(shè)備的將來更新和維護(hù)所需的搬運(yùn)通道。

現(xiàn)有的方案中，酒店服務(wù)電梯兼消防電梯載重1.6T，酒店穿梭客梯及酒店高區(qū)客梯重暫定為2.0T。根據(jù)建筑平面中電梯井道的設(shè)置及電梯配置情況，結(jié)合供配電方案提出以下兩種方案：

方案（一）：采用電梯井道吊裝方案

將對應(yīng)電梯轎廂升上頂部，然后拆掉避難層電梯門、一層或地下一層電梯門。38 層（避難層上一層）酒店服務(wù)電梯兼消防電梯在設(shè)計(jì)階段預(yù)留結(jié)構(gòu)預(yù)埋件，吊裝時(shí)預(yù)埋件上臨時(shí)安裝鋼梁，梁上固定吊鉤，然后通過電動葫蘆和滑輪吊裝上來。塔樓變壓器單臺最大容量為1250KVA。根據(jù)相關(guān)產(chǎn)品資料變壓器尺寸為1730x990（長x 寬，不包括外殼）。電梯井道尺寸為2850x2850，電梯轎廂尺寸為1900x1700。基本滿足吊裝要求。

具體方案：37 層酒店分變電所變壓器運(yùn)至一層大堂，經(jīng)由酒店服務(wù)電梯兼消防電梯的井道吊裝至37 層。再由37 層電梯廳經(jīng)過設(shè)備房走道運(yùn)至酒店分變電所。運(yùn)輸通道（含轎廂門寬）滿足不小于1200mm 的寬度。

方案（二）：采用電梯轎廂運(yùn)輸方案

酒店電梯最大載重量方案階段暫定為2.0t。由于載重量限制，變壓器需選用800kVA 以下的干式變壓器；如選用某品牌SCB-630/10 型干式變壓器，重量約為1.89T，尺寸為1480x820×1400（長x 寬x 高，不包括外殼）。客梯轎廂尺寸為2200x1850。拆除外殼運(yùn)輸，基本滿足運(yùn)輸要求。

具體方案：37 層酒店分變電所變壓器運(yùn)至一層大堂，經(jīng)由酒店穿梭客梯運(yùn)至35 層，由電梯前室轉(zhuǎn)至通過酒店高區(qū)客梯轎廂運(yùn)輸至37 層電梯廳。再由37 層電梯廳經(jīng)過走道運(yùn)至酒店分變電所。

方案對比 下表5

表5

設(shè)備運(yùn)輸通道設(shè)置原則應(yīng)以不破壞主體結(jié)構(gòu)，不應(yīng)損壞電梯、玻璃幕墻等重要設(shè)備及材料為原則，采用室外吊裝方式，在吊裝過程中設(shè)備晃動易損壞建筑物外立面和電氣設(shè)備，所以該項(xiàng)目不考慮室外吊裝運(yùn)輸方式。

限于貨梯載重要求較高，變壓器容量限制，且避難層面積有限，變壓器選擇多臺將導(dǎo)致變電所面積增加，方案一簡單易行且較為經(jīng)濟(jì)，本設(shè)計(jì)推薦方案（一）。

結(jié)語：

隨著現(xiàn)今社會日趨發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)體系日趨成熟，超高層建筑也如雨后春筍般在祖國大地拔地而起。本文可類比于150m 以上250m 以下，建筑面積不超16 萬m2的建筑，對建筑面積超16 萬平方米的項(xiàng)目，電源方案對比尚應(yīng)結(jié)合每路電源所帶負(fù)荷限值設(shè)計(jì)，對150m 以上250m以下的超高層建筑，高低壓供配電系統(tǒng)以及變配電房選址及運(yùn)輸方案，設(shè)計(jì)需要從技術(shù)的合理性及經(jīng)濟(jì)可行性出發(fā)，進(jìn)行綜合分析。歸納以下幾個(gè)要點(diǎn)：

（1）供電方案：用電負(fù)荷首先應(yīng)確定用電負(fù)荷等級，民用建筑中各類建筑物或場所的主要用電負(fù)荷級別，可按GB51348-2019 附錄A 選定,對150m 及以上的建筑，超高層公共建筑的消防負(fù)荷應(yīng)為一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷。根據(jù)GB51348-2019 的第3.2.9 條，供電電源需滿足雙重電源+應(yīng)急電源。確定此基本原則后，應(yīng)根據(jù)電源可靠性、經(jīng)濟(jì)性比對選擇合適的供配電系統(tǒng)。

（2）電房設(shè)置：變電所位置應(yīng)考慮進(jìn)出線方便、設(shè)備運(yùn)輸方便、靠近負(fù)荷中心，且不應(yīng)設(shè)在在對防電磁輻射干擾有較高要求的場所；不宜設(shè)在多塵、水霧或有腐蝕性氣體的場所，當(dāng)無法遠(yuǎn)離時(shí)，不應(yīng)設(shè)在污染源的下風(fēng)側(cè)；不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室、廚房或其他經(jīng)常有水并可能漏水場所的正下方，且不宜與上述場所貼鄰；如果貼鄰，相鄰隔墻應(yīng)做無滲漏、無結(jié)露等防水處理；

發(fā)電機(jī)房宜布置在首層或地下一、二層。不應(yīng)布置在人員密集場所的上一層、下一層或貼鄰。機(jī)房宜靠建筑外墻布置，應(yīng)有通風(fēng)、防潮、機(jī)組得排煙、消聲喝減震等措施并滿足環(huán)保要求。

開閉所、高低壓變配電室、發(fā)電機(jī)房位置應(yīng)避開伸縮縫、沉降縫等位置。電房選址、凈高以及室內(nèi)外高差要求應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)毓╇姴块T及當(dāng)?shù)氐貥?biāo)的具體要求執(zhí)行。

根據(jù)供電半徑、負(fù)荷計(jì)算，結(jié)合不同業(yè)態(tài)、不同管理權(quán)限確定項(xiàng)目的電房個(gè)數(shù)、容量。對超高層建筑，建筑高度在150m 及以下時(shí)，避難層不設(shè)置變電所；當(dāng)建筑高度在150～250m 之間時(shí)，避難層設(shè)置變電所。具體避難層變電所設(shè)置的數(shù)量，位置還應(yīng)根據(jù)供電范圍、供電半徑及負(fù)荷計(jì)算確定。

（3）避難層電房設(shè)備運(yùn)輸方式：配電變壓器是解決垂直運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵，鑒于變壓器運(yùn)輸重量和外形尺寸的限制，設(shè)于避難層的變壓器的容量不應(yīng)大于 1250kVA/臺。

如當(dāng)建筑中的酒店因業(yè)務(wù)需要設(shè)置大噸位貨梯時(shí)，當(dāng)貨梯載重及轎廂空間尺寸滿足變壓器運(yùn)輸要求時(shí)，可將貨梯轎廂運(yùn)輸作為首選推薦方案。當(dāng)無法滿足時(shí)，建議以貨梯井道作為運(yùn)輸方式。

國標(biāo)14D801 中提出的單相變壓器方案，因三相組合式變壓器為單相生產(chǎn)，分體運(yùn)輸后現(xiàn)場組裝成三相電力變壓器，相較三相變壓器損耗較大效率低，不經(jīng)濟(jì)，占地面積大，尚需要通過技術(shù)論證進(jìn)行比較。