深圳京基金融中心电气设计的几点体会

张立军（深圳华森建筑与工程设计顾问有限公司，深圳 518054）

1 前言

我国自改革开放以来，高层建筑的数量如雨后春笋般日益增多，深圳特区作为我国改革开放的窗口，随着社会经济发展，建设规模的扩大，同时受土地资源紧张的限制，目前在建的项目大多以高层和超高层建筑为主。顾名思义，超高层建筑的最显著特点就是建筑高度高通常超过100m，同一般高层建筑相比，单体面积常常高达十几甚至二十几万m2，而且大多为功能多样的综合性大楼（包括商业、办公及酒店等）。如在建的迪拜塔，将超过800m；台北101大楼，高度为508m；广州西塔，高度为432m；上海环球金融中心，高度为492m。

2 项目概况

京基金融中心位于深圳市罗湖区蔡屋围，占地面积42 353.96m2，总建筑面积约60万m2，是集甲级写字楼、白金五星级豪华酒店、大型商业、高级公寓和住宅为一体的大型综合建筑群。规划设计为A、B、C、D、E座塔楼，由4层裙房连为一体，地下共4层。其中A座京基金融中心大厦共100层，高441.8m，形似喷泉和瀑布，建成后将成为深圳市新的地标建筑（图1）。大厦1～74层为办公区（约17.6m2）；75～100层为酒店（约4.6万m2），酒店接待大厅设于94层，其上为独具特色的鹅蛋形餐饮空间，形似飘于空中的飞艇。

深圳京基金融中心大厦由深圳京基集团开发，泰瑞·法瑞建筑设计有限公司提供设计方案和初步设计，境外机电顾问公司提供机电设计方案和初步设计，深圳华森建筑与工程设计顾问有限公司从方案设计阶段介入跟踪，并负责施工图设计。

图1 京基金融中心大厦示意图

3 10kV供电方案

本项目变压器总装机容量为4.4万kVA，其中A座金融中心变压器装机容量为2.43万kVA。根据《中国南方电网城市配电技术导则》第9.3.5条规定：用户变压器容量在4万kVA及以上时，应建设用户专用变电站。由于此工程属旧城改造项目，除去需返还的回迁面积外，地上已不可能留出建设110kV变电站的用地面积。在地下建设消防很难满足要求，同时停车位又不能满足规划的要求，经建设方与供电部门反复沟通，最终由建设方在附近重新征用一块地作为110kV变电站的建设用地。

在初步设计阶段，A座金融中心的办公区及酒店的10kV配电系统是按各自独立的两个系统考虑设计，既分别在地下1层及73层设置10kV主配电所，且每个系统均引入两路专线及一路热备用，共计六条专线。这样虽解决了办公区和酒店的单独计费问题，但同时在很大程度上增大了外线的投资，而且在京基110kV站投入运行前，供电部门很难提供六条专线。经与业主及顾问团队讨论，在保证供电可靠性的前提下，采用三条10kV专线（两路专线及一条热备用）供电，仅在地下1层设置一处10kV总配电所。10kV配电采用单母线分段中间加联络，正常时由两路专线分别负担各段的100%负荷；当正常供电的专线故障时，热备用投入运行。这样在满足正常用电且不降低供电可靠性的前提下，节省了两条专线及一条热备用，减少了外线投资。

4 10kV/0.4kV变电所的设置

4.1 设置原则

1）深入或接近负荷中心；

2）进出线方便；

3）设备吊装、运输方便；

4）有利于物业管理的需要。

4.2 负荷计算

超高层建筑负荷计算是一个较复杂的问题，需要考虑各种类型的用电负荷的运行工况、运行时间特点及建筑的使用功能等因素，并加以分析、研究和计算，从而确定最佳负荷计算方法和变压器投入运行的容量和台数，降低设备投资、运行费用和节约电能。

国内在建的超高层建筑，往往是由境外设计单位来完成方案及扩初设计，由国内设计单位完成施工图设计，此项目也如此。在初步设计阶段，A座金融中心设计的变压器安装容量为3.33万kVA，变压器装置指标高达151VA/m2，相比国内已建成超高层建筑明显偏大。国内供电部门收取电费的方法与境外不近相同，拿深圳举例：供电部门除对用户按实际用电度数收取电费外，还实行基本电费收费，即1kVA变压器容量每月收取24元基本电费。经我们与顾问方、甲方及境外设计单位反复沟通，最后在施工图设计中将变压器装机容量降为2.43万kVA，变压器装置指标降为102VA/m2。仅此一项，除去减少的设备投资及安装费外，每年可节省基本电费259.2万元。

4.3 变电所的位置

超高层建筑的最大特点就是“高”，空调通风及给排水设备往往集中设在机电层。为了解决变电所深入负荷中心、节省电缆以及供电半径等问题，在A座金融中心项目中，采用主副变电所分别设置的原则。主变电所设在地下1层，制冷机房单独设置副变电所，其它副变电所分别设在相关的机电层，具体设置见表1：

表1 变电所具体设置表

4.4 电能管理

本工程变配电监控系统采用分层分布式结构，共分为三层：现场控制层、通讯管理层和主站层。提供变配电系统详尽的数据采集、运行监视、事故预警、电能质量的监视和控制，实现摇信、遥控、遥测的功能。并为该系统提供RS485通信接口，采用标准Modbus规约。

测量主变低压进线回路、电容器、母联、发电机低压进线回路和低压馈线回路所有三相全电量，31次谐波分析，三相电压/电流不平衡度，波形的瞬态捕捉。并进行波形采样和12周波的波形捕捉、定时记录、分时计费、越限跳闸，并监测断路器的工作及故障状态。

通过以太网交换机可实现与建筑设备监控系统(BAS)、火灾自动报警系统(FAS)等其他自动化系统的网络通信，达到信息资源共享。此外，系统还具备与变压器智能温度监控单元、柴油发电机组和智能直流电源系统等其他自动化系统和智能设备的RS485通信接口，规约为Modbus。

5 应急柴油发电机的设置

在超高层建筑中，设置柴油发电机组有两个目的，一是作为应急电源使用，主要为消防类负荷提供第三电源；另一目的是为用户提供备用电源。两者的使用目的不同，要求也不一样。在本项目中，由于市政提供三路电源（两用一备），所以柴油发电机的设置目的仅为消防类负荷提供第三电源（酒店除外）。

通常消防负荷可分为两大类，一类是正常及火灾时均需投入运行的设备，如消防电梯、消控中心、排风兼排烟风机和应急照明等；另一类则是仅在火灾时方投入运行的消防设备，如纯排烟风机、加压风机、消防泵、喷淋泵和防火卷帘等。

应急发电机在何时才使用呢？一是停电，另一种情况是当发生火灾等非常状况时。停电与火灾没有必然关系，停电时前述消防泵、喷淋泵、防火卷帘、加压风机和纯排烟风机均不投入运行，可将此部分发电机供电的容量用于部分一级负荷。虽说停电与火灾没有必然关系，但也不能排除停电时发生火灾的可能，如若发生此种状况，可解列（断开）由发电机供电的部分一级负荷（火灾时， 这部分负荷也不应投入运行），使发电机向只有火灾时才投入运行的消防设备供电。这种设计能尽可能地发挥发电机能力，大大降低设置的发电机容量。初步设计阶段设计的应急发电机组为七台：7×1 500kW=10 500kW（含预留两台），经我们与顾问方、甲方及境外设计单位反复沟通，最后在施工图设计中将柴油发电机台数降为3台：3×1 500kW=4 500kW。

6 结束语

超高层建筑的建设在全国愈演愈烈，为了取得较好的设计效果，相当多的业主是聘请境外设计公司承担超高层建筑方案乃至初步设计的重任，由国内设计公司承担施工图设计。

鉴于境外与国内电气设计在人文环境、供电系统设计及管理要求、电价收费制度以及相关的法规、规范等诸多方面存在差异，境外顾问公司对电气初步设计阶段提供的技术参数，如10kV电源进线的回路数、变压器装机容量和备用柴油发电机装机容量等均是过大的。造成上述容量过大的原因较复杂，需要国内设计公司对此进行解析与判别，如果完全照单全收，恐怕会与国内低碳、节能、绿色环保政策以及相关规范大相径庭。因此，探讨、研究以及提供适合我国超高层建筑电气设计合理技术参数及方案的重任就落在国内电气设计人员肩上，任重道远，还需大家一起努力！

[1]中华人民共和国公安部. GB50045-95高层民用建筑设计防火规范[S]. 北京：中国计划出版社，2005.

[2]裘海晶. 超高层建筑供电浅述[J]. 智能建筑电气技术,2011(4)： 23－27.