一、序言
随着国家经济的高速发展,各城市不断出现地标式建筑,其中多数以超高层建筑的形式出现。对于超高层建筑,配变电所是配电系统的能源中心,为大楼的运转提供动力,合理设计供配电系统、确定配变电所的数量和位置,对提高系统供电质量,保证供电的安全可靠,对节约能源作用重大。本文以某超高层项目为例,对变配电所的数量、位置及供电方案做简要分析。
二、项目概况
南京市某综合地块总计容面积:88.8万m2,其中持有写字楼31.5万m2,可售商办34.3万m2, 住宅23万m2。目前政府以商务、金融为明确发展导向,同时规划国际社区、休闲配套、绿色生态等多重配套。不仅是高端商务聚集区,同时是绿色宜居的高品质生活社区。
本次针对D1-销售型写字楼(建筑高度149m)的变电所选址及其供电方案做方案分析比较。
三、变配电房选址考虑因素
Ø 深入或接近负荷中心,主站和分站均需满足此要求;
Ø 宜接近电源侧;
Ø 应方便进出线;
Ø 设备吊装、运输方便,尤其是设在避难层的变电所,考虑到垂直运输问题,单台容量不宜大于1250KVA。
Ø 不应设在有剧烈振动、高温或有爆炸危险介质的场所;
Ø 不宜设在多尘或有腐蚀性物质的场所,当无法远离时,不应设在污染源盛行风向的下风侧,或应采取有效的防护措施;
Ø 不应设在厕所、浴室、厨房或其他经常积水场所的正下方处,也不宜设在与上述场所相贴邻的地方,当贴邻时,相邻的隔墙应做无渗漏、无结露的防水处理;
Ø 不宜设在对防电磁干扰有较高要求的设备机房的正上方、正下方或与其贴邻的场所,当需要设在上述场所时,应采取防电磁干扰的措施;
Ø 设在塔楼避难层或机电层的变配电所,当其与上、下层办公层仅有一层楼板相隔时,变配电所内应采取屏蔽、降噪等措施。
四、供电方案及成本分析
A、负荷估算
序号 | 区域 | 变压器容量计算 需要系数 | 负荷密度值(W/m2) | 建筑面积(m2) | 估算容量 |
1 | 办公区 | 0.7 | 80 | 43425 | 2432 KW |
2 | 办公区空调 | 0.7 | 70 | 43425 | 2128 KW |
3 | 核心筒 | 0.7 | 80 | 14475 | 811 KW |
4 | L1商业 | 0.8 | 120 | 1100 | 106 KW |
5 | 地下停车场 | 0.8 | 20 | 45260 | 724 KW |
小计 | 6201 KW | ||||
计算容量 | 6890 KVA | ||||
办公租户面积按办公总面积的75%估算,核心筒面积按办公总面积的25%估算。 |
根据项目估算容量,选用2台2000KVA+4台1250KVA变压器。
B、供电方案
根据变配电站设置位置的不同,分别设计供电方案,
方案一 | ||||||
序号 | 变配电站编号 | 供电区域 | 位置 | 面积 | 变压器容量 | 容量总计 |
1 | 1#变电站 | B4~10F及公共用电 | B1F | 150m2 | 2x2000KVA | 9000KVA |
2 | 2#变电站 | 11F~22F | 11F避难层 | 120m2 | 2x1250KVA | |
3 | 3#变电站 | 23F~RF | 23F避难层 | 120m2 | 2x1250KVA | |
方案二 | ||||||
序号 | 变配电站编号 | 供电区域 | 位置 | 面积 | 变压器容量 | 容量总计 |
1 | 1#变电站 | B4~10F及公共用电 | B1F | 150m2 | 2x2000KVA | 9000KVA |
2 | 2#变电站 | 11F~RF | 23F避难层 | 230m2 | 4x1250KVA | |
方案三 | ||||||
序号 | 变配电站编号 | 供电区域 | 位置 | 面积 | 变压器容量 | 容量总计 |
1 | 1#变电站 | B4~RF及公共用电 | B1F | 410m2 | 2x2000KVA+4x1250KVA | 9000KVA |
办公楼采用双母线供电方式,供电可靠性高,可扩展及灵活性强,母线冗余量100%
C、设备投入成本分析
按变配电房位置及其供电方案,从设备投资、封闭母线用电、电缆长度及变配电站的使用面积等方面进行比较。
方案一 | |||||||||||||
位置 | 变配电站编号 | 供电区域 | 母线规格 | 办公用电采用单母线 | 办公用电采用双母线 | 高压电缆 | 高压柜 | 低压柜 | 合计 | ||||
长度 | 总价 | 长度 | 总价 | ||||||||||
B1F | 1# | B4~10F及公共用电 | 1250A | 124m | 23.68万 | 248m | 47.36万 | 邻近开闭所,不设高压柜 | 24面x3万=72万 | 单母线供电方案的总造价约为307万,双母线多68万 | |||
11F避难层 | 2# | 11F~22F | 1250A | 114m | 22.15万 | 228m | 44.3万 | 从B1开闭所至2#、3#变电站3x150mm2高压电缆约为10.6万 | 2面x6万=12万 | 16面x3万=48万 | |||
1600A | 30m | 8.33万 | 空调用电采用单母线 | ||||||||||
23F避难层 | 3# | 23F~RF | 1250A | 114m | 22.15万 | 228m | 44.3万 | 2面x6万=12万 | 16面x3万=48万 | ||||
1600A | 80m | 18.17万 | 空调用电采用 单母线 | ||||||||||
2000A | 30m | 10.01万 | 空调用电采用 单母线 | ||||||||||
方案二 | |||||||||||||
位置 | 变配电站编号 | 供电区域 | 母线规格 | 办公用电采用单母线 | 办公用电采用双母线 | 高压电缆 | 高压柜 | 低压柜 | 合计 | ||||
长度 | 总价 | 长度 | 总价 | ||||||||||
B1F | 1# | B4~10F及公共用电 | 1250A | 124m | 23.68万 | 248m | 47.36万 | 邻近开闭所,不设高压柜 | 24面x3万=72万 | 单母线供电方案的总造价约为323万,双母线多68万 | |||
23F避难层 | 2# | 11F~RF | 1250A | 228m | 44.3万 | 456m | 88.6万 | 从B1开闭所至2#变电站3x150mm2高压电缆约为12.8万 | 4面x6万=24万 | 32面x3万=96万 | |||
1600A | 180m | 40.2万 | 空调用电采用 单母线 | ||||||||||
2000A | 30m | 10.01万 | 空调用电采用 单母线 | ||||||||||
方案三 | |||||||||||||
位置 | 变配电站编号 | 供电区域 | 母线规格 | 办公用电采用单母线 | 办公用电采用双母线 | 高压电缆 | 高压柜 | 低压柜 | 合计 | ||||
长度 | 总价 | 长度 | 总价 | ||||||||||
B1F | 1# | B4~RF及公共用电 | 1250A | 640 | 112.2万 | 1280m | 224.4万 | 邻近开闭所,高压电缆长度忽略不计 | 邻近开闭所,不设高压柜 | 56面x3万=168万 | 单母线供电方案的总造价约为378万,双母线多112.2万 | ||
1600A | 278 | 59.5万 | 空调用电采用 单母线 | ||||||||||
2000A | 142 | 38万 | 空调用电采用 单母线 | ||||||||||
三个方案的变压器容量及数量相同,故均未包含变压器的价格。
方案三的设备投入成本最高,方案一与方案二成本相差不大。
D、楼层强电井面积比较
方案一 | 低区、中区标准层 | 高区标准层 |
方案二 | 低区标准层 | 中区、高区标准层 |
方案三 | 坚井内用母线 | 坚井内用电缆+母线结合 |
E、综合对比
供电半径 (仅竖井段) | 电压损失 | 干线造价 | 设备造价 (含变压器) | 综合造价 合计 | 电井需求 面积 | 变配电房 需求面积 | |
方案一 | 50米范围内 | 小 | 173万 | 361万 | 534万 | 约5.7m2 | 约470m2 |
方案二 | 50米范围内 | 小 | 187万 | 363万 | 550万 | 约5.7m2 | 约430m2 |
方案三 | 150米范围内 | 稍大 | 322万 | 326万 | 648万 | 约11.5m2 | 约400m2 |
对比以上三个方案,电压降均能满足要求,总造价则是方案一最低;电井需求面积方案一与方案二相当,变配电房占用面积方案三最小。
五、分析结论
方案一:设三处变配电房,综合造价最低、电井面积小、电压损失小、但变配电房占用面积大、管理不方便、前期需考虑避难层设备运输及更换路线,且因23层避难层及屋顶的空调设备用电量较大,23层的变压器负载率会较高或容量不足;
方案二:设两处变配电房,综合造价较低、电井面积小、电压损失小、变配电房占用面积稍大、管理较方便、变压器设置较集中,负荷分配灵活,前期需考虑避难层设备运输及更换路线;
方案三:设一处变配电房,变配电房占用面积小、设备运输及更换便利、管理方便、但综合造价高、电压损失较大、干线有功电能损耗大、电井占用核心筒的总面积较其它方案多约190m2,相当于办公可用面积少190m2。
超高层办公楼其变配电所的设计,除了要以安全性、可靠性为基本要求,同时还应该结合建筑本身的定位和特点,考虑其运行的灵活性,以及业主投资、运营的经济性。
综合上述分析,如果在地下室及23层避难层中,协调得到理想的变电房布置位置,则可在不影响办公区面积的前提下,使建筑面积资源得以更优化、更合理的利用,
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