关于超高层建筑变电所设置的探讨

刘军

（广东省建筑设计研究院）

关于超高层建筑变电所设置的探讨

刘军

（广东省建筑设计研究院）

随着社会经济的蓬勃发展，科学技术不断进步，越来越多的城市开始建设超高层建筑，超高层建筑如雨后春笋般大规模增加，其建筑功能也由以前相对单一功能变成了现在多功能组合。这就导致了建筑物内变配电系统与过去相比都发生了翻天覆地的变化。本文借助案例分析，对超高层建筑中变电所的设立问题进行探讨，以求为以后的工作提供一些借鉴。

超高层建筑；变电所；设置

引言

随着高层、超高层、群体建筑的日益增多，大型建筑物一般都采用了10kV以上的变电所。变电所通常设置在地下室的1～2层，面积相对有限，所以给电气的施工带来一定难度，这就要求设计人员能够同时设计多种变电所电缆进出敷设方式的方案，适应不同的施工环境。

1　变电站设置原则

该建设项目设计采用的是35kV变电所，所以在建设过程中执行的是《35～110kV变电所设计规范》（GB5005992）中的相关规范要求。变电站设置的基本原则是∶位置尽量靠近负荷中心，这样可以有效提高供电电压的质量、减少在输电过程中的电能损耗输电线路的投资费用；另外还可以节约用地、减少对高效益经济区域的占用；尽量选择交通运输方便的区域，这样可以方便运输变电所设备，更加方便对变电站的管理；变电站应当尽最大可能不影响周围环境，不影响附近设施的正常运行，将变电站及35kV线路产生的无线电干扰、电磁感应、噪音干扰等影响降至最低。

2　变电所设计结构

超高层建筑物对供电质量都有着很高的要求，不仅需要高负荷供电，而且供电等级也相应提高，所以超高层建筑的供电方式一般都要采用双电网供电的双电源和应急发电电源的方式。另外，电气设计工作者现在面临的一个新课题就是变电所的设计结构，这要求设计工作者在项目具体设计过程中∶①必须满足供电设计相关规范，然后再考虑其他可能的影响因素；③需要考虑工作人员的安全和操作；③预留发展余地并确定最终设计结构的方式。笔者在实践过程中所接触到的大型建筑物中设置的变电所，发现存在很多发展余地的预留不足、检修通道欠佳和时间考虑欠妥当的情况。值得特别注意的是，对于配电所的值班室，应该根据电气设备和供电负荷等方面的因素来确定采用在大空间内加护栏杆作安全分隔的方式，还是采用独立房间分隔的方式，这需要理论与技术实践相结合的方式加以确定（如图1）。

3　电缆型号及其载流量的选用

高层建筑不同于一般的工业厂房，各种管线路需要合理的集中布置在很紧凑的空间内，施工相对困难。而且超高层建筑对消防及供电的可靠性都具有很高的要求，变电所引出的电缆线路多，既要考虑敷设问题，还要考虑载流量的问题，所以要特别注意电缆选型和所用电缆载流量。

图1　超高层建筑的变电所智能监控系统图

4　变电所电缆进出线的敷设方式

4.1规模较大的变电所

当变电所内有多条电缆汇聚在高低压开关柜的电缆沟时，应在合适的位置设电缆竖井夹层。其中根据国标《电力工程电缆设计规范》（GB50217-94）第5.5.1条中的规定，电缆夹层的净高应在2000mm以上。在超高层建筑设计中，有时可能无法满足2000mm的净高，因此可以采用灵活的措施加以解决，如将电缆沟加设活动盖板，根据电缆数量和允许弯曲半径最大值等因素确定其深度。

4.2规模较小的变电所

当只有数量很少的变压器时，如果因为区域太小而没有设置电缆夹层，可对高低压开关柜的进出线电缆可采用上进线、上出线的方案，但此方案需要注意∶①确定方案前充分了解选用的开关柜的结构和性能，必须合适的开关柜才能采用这种方式；③要提前与甲方及生产厂家一起做出研究，在充分了解当地供电部门的有关规定的前提下，才能考虑是否采用此种方式。

5　变压器的布置问题

在变压器的选择上，超高层及群体建筑的变电所大都采用干式变压器，这种变压器一般有两种布置方式∶①将变压器与低压开关连成一排的方式；③采用把两者分开的方式。在分开布置的方式中，变压器与低压开关柜之间可以分有隔墙和无隔墙之分，安全隔离可以采用钢网栏杆。具体采用的方式，需要根据供电局的有关规定、与甲方签订的合同、施工人员的工作经验及变压器空间的大小来确定。另外变压器的日后维护以及环境温度、通风条件也要纳入考虑的范围之内。

6　相关方案设计

6.1方案一：供配电系统采用主、副两座变电站

具体方案为∶在地下一层设置主变电站，为30层及以下的楼层提供电力，副变电站为30层以上的楼层供电，设置在40层的位置上。此方案采用分区域供电的方式，能够最大程度的保证供电的质量及供电的可靠性，同时还能起到节能的作用，并且该方案经济实惠。具体设计如下∶将一座35kV高压配电所设置在地下一层，由高压配电所提供6路35kV送电线路，将其中4送电线路通往附近的35kV主变电站，把35kV的高电压直降至220/ 380V的配电电压，为该项目地下各层及地上低区各层提供低压电源，变压器的装机容量为4×1600kVA；将剩余2线路通往该高区的40层的35kV副变电站，再将35kV电压直降至220/380V配电电压，为31～50层提供电力支持，变压器装机容量为2× 1600kVA=9600kVA，总容量为9600kVA。

方案一是目前国内比较常见的设计方案，其优势是能够有效解决供电半径问题，将所有用电设备的供电半径控制在了200m以内的范围，无需采取其他电压降压措施便能满足相关规范要求。其采用将35kV高压电缆直接将电力输送到40层变电分配的方式，不但在很大程度上节省了电缆费用的支出，也能够很好的减少供电损失，与380V低压送电的方式相比，每年可以节约15万～20万元。

但是方案一仍然存在缺陷∶①35kV变电站会产生较大的电磁辐射，周围会有较强的电场，上下几层都会产生干扰，采取的屏蔽措施只能降低部分而并不能完全杜绝此类干扰。③像变压器这种大型设备均设置在高区40层，一旦设备出现故障，目前只能采用消防电梯竖井来运输的方式进行更换、维修，运送过程会产生很大的困难，而且高楼林立的现代城市，此种运输方式受周围建筑的影响很大。

6.2方案二：只在地下一层设置高压配电及变压器

具体方案为∶地下一层设置高压配电及变压器，高区40层位置设置低压配电室，向高层区域提供低压电源。在建筑地下一层设置35kV高压配电所，高压配电所提供6路35kV送电线路，送往附近的变电站，将电压降至220/380V低压配电电压，作为本项目的供电电源。另外，将6台1600kVA变压器设置在地下一层的高压配电室中，其中4台为地下各层及地上30层供电；剩余2台直供30层以上的设在高区40层的低压配电室。供电方式为采用密闭式低压母线槽作为进线电源，40层的低压配电室为高区所在的所有用电设备提供电力。

方案二能够在一定程度上很好的解决方案一中存在的不足，不在高区另外设置变电站，就不需要向高区运输变压器这种大型设备。采用低压向高区送电的方式，不需要在高区敷设高压电缆；而且采用这种方式，低压电源不会对周围环境产生不利影响，不会影响人员的正常生活工作，办公设备也能在正常条件下工作而不受干扰。。

然而方案二的缺点是∶①由于输电距离较远，采用密集封闭母线或并联电缆的方式向高区配电室输送电能时，会产生很大的压降，因此必须采取相应措施来确保电源的输送质量。③相比方案一，无论采取何种形式，资金投入都很巨大。③系统在运转过程中会损耗巨大的电能。

7　结束语

通过对上述方案对比可以看出，如果只考虑经济因素，方案一是最佳选择，而且这是目前最为普遍的设计方式。但是，高区变压器等设备的更换、维护也是需要着重考虑的因素，以及高电压设备对附近造成电磁辐射干扰也是重要因素，如果采用屏蔽的措施又会增加投入，而且电磁辐射造成的损失有时候无法用数字来衡量。因此笔者做出以下结论∶

（1）如果可以通过屏蔽的方式达到相应规范要求，推荐使用方案一，此方案能够很好地降低工程造价，又可以完美解决电源的供电半径问题，无需采取降压措施即可满足生产要求。

（2）如果对办公环境有很高的要求，受到尤其是电磁干扰产生的影响巨大，则需要考虑采用方案二。此方案非常便于日后的设备维护，如果在工程造价可以接受的情况下，方案二是合理的选择。

[1]岳猛.论超高层建筑设立分变电站的优缺点[J].城市建设理论研究（电子版），2012（17）∶12～13.

[2]彭代军.大型建筑中变电所设计的几个问题[J].电工技术，1999.

[3]中国航空工业规划设计研究院组编.工业与民用配电设计手册（第三版）.中国电力出版社，2005.

TU976.1

A

1673-0038（2015）11-0030-02

∶2015-2-10

∶刘军（1987-），男，助理工程师，本科，主要从事建筑电气设计工作。