大型商业中心供配电系统设计

王捷

（重庆市设计院，重庆　400015）



大型商业中心供配电系统设计

王捷

（重庆市设计院，重庆400015）

摘要：针对实际工程由于商业业态种类的调整和变化，引起变配电系统及配电干线大量改造的问题，综合工程实际案例及大型商业中心的设计特点，该文从供电安全性、用电指标、负荷等级、负荷计算、应急电源、供配电系统、变配电所设置等方面介绍了供配电系统设计所需重视的技术问题。

关键词：商业中心；负荷等级；高低压供配电；变配电所

1　工程概况

重庆某大型商业中心位于重庆市南岸区南坪，工程东北面紧靠江南大道，西北面紧靠南城大道，东南临辅仁路，占地约5.4万m2。工程所在地南低北高，最大地形高差约14m，在基地北侧与金信大厦（已建成）用地相接，形成完整地块。工程总建筑面积约23万m2，其中地下设备用房和车库建筑面积约9.4 万m2，地上商业建筑面积约13.6万m2，地下3层，地上7层，地面建筑高度为39.5m，为一类高层公共商业建筑。地下3层及2层为车库及配套设备用房；地下1层为车库、配套设备用房及超市；1-5层为普通商业及餐饮；6层为电影院；7层为宴会厅、餐饮及咖啡厅，该项目属大型综合性商业建筑。

2　负荷等级

根据现行《建筑设计防火规范》［1］GB50016-2014、《民用建筑电气设计规范》［2］JGJ16-2008关于负荷分级的规定，结合该建筑的设计特点，负荷分级如下。

（1）一级负荷

水系统：消防水泵、消防排水泵、生活给水泵、排污泵；

防排烟系统：消防排风机、消防补风机；

照明系统：商场公区照明、障碍照明、应急照明及疏散照明；

运输系统：消防电梯、客梯；

其他系统：电动防火卷帘、电信及网络系统电源、消防监控中心电源等。

（2）二级负荷：扶梯、厨房动力、空调用电等。

（3）三级负荷：车库一般照明、楼层通风、空调设备、茶水间电热水器、广告照明及景观照明等。

3　用电指标

建设方对该项目的定位为大型商业中心，餐饮面积占商业总建筑面积的比例约40%，业态种类随市场变化而调整，项目建成后成为南坪商圈的标志性建筑。

方案设计阶段，按照高端商业中心定位，参考重庆当地已建成的同类工程项目，结合《全国民用建筑工程设计技术措施》-电气（2009版）［3］的规定，大中型商业建筑变压器容量指标90～180VA/m2，设计适当提高餐饮店铺及商业的用电指标，确定各项用电指标如下∶地下车库15W/m2；普通商业150W/m2；主力店230W/m2；中餐饮300W/m2；西餐饮600W/m2；电影院及超市的用电量根据专业公司提供的容量进行计算，得出商业部分变压器容量指标为150～170VA/m2。

施工图阶段按相关专业提供的资料，集中空调系统：冷热水泵、空调机组、制冷机组；通风系统：送风机及排风机；运输系统：电梯及扶梯；消防系统：防烟排烟风机、消防水泵（含消火栓泵和喷淋泵）、消防电梯等按其设备容量进行统计；景观照明及室内照明等用电负荷按单位容量法进行汇总，采用需要系数法进行计算，工程变压器总安装容量为2.5万kVA，商业中心变压器容量指标约为164VA/m2，负载率控制在75%左右。

4　供电系统

4.1高压供电系统

供电方案一：由城市变电站提供4路独立的10kV电源供电，4路电源同时使用，互为备用，提供1-6号变配电所用电，变压器总安装容量2.5万kVA。

供电方案二：由城市变电站提供3路独立的10 kV电源供电，3路电源同时使用，其中2路电源提供1-4号商业变配电所用电，变压器安装容量为2.08万kVA，第3路电源提供5-6号空调变配电所用电，变压器安装容量为4200kVA。

商业项目位于城市中心南岸区，市电电源比较可靠，临时大面积停电的情况很少，供电质量较高，夏天用电高峰季节限电通常会避开本区域内的大型商业建筑。供电方案一及供电方案二均能满足规范要求和业主的使用要求，采用4路独立的10kV电源供电，供电方案一用电可靠性高，但投资高；采用3路独立的10kV电源供电，供电方案二用电可靠性较高，且经济性较好，经过多次与建设方及电业部门研究，对技术性和经济性进行综合比较，最后确定供电方案二为实施方案，如图1。

图1　 10kV高压配电示意图

4.2低压配电系统

工程低压配电系统平时考虑每两台变压器分列运行，设置母联装置。当其中一台变压器检修或发生事故时，通过母联装置，由另外一台变压器负担部份二级负荷及全部一级负荷，变压器低压侧主进线断路器与母联装置采用机械联锁及电气联锁，实际运行过程中三者不能同时合闸。

5　高低压变配电所设置

5.1高压配电所

商业中心采用3路10kV城市市政供电，2座10kV专用高压配电所设计在地下二层，采用高压配电设备向低压变配电所各变压器放射式供电，相对于每个变电所分散设置高压配电屏的供电方式，高压配电设备减少，工程造价降低。

5.2低压变配电所

商业中心体量厐大，用电负荷大，且功能布局复杂，变电所的设置应考虑低压供电半径以及日后的维护管理等因素，在地下层建筑内共设置六个10/0.4kV低压变配电所，变压器的总安装容量2.5万kVA。

根据商业平面超长的特点，左右侧分别设置商业照明及动力变电所，低压供电半径控制在150m内，降低了线路损耗；超市、电影院分别设置变配电所，满足日后不同使用管理方的需求。

传统集中空调系统配电方式为，空调变配电所分别对冷水机组及空调水泵配电，冷冻机房内设置水泵控制室配置水泵控制屏，对空调水泵进行就地控制。该项目根据集中空调系统供电容量大的特点，左右侧冷冻机房附近分别设置空调动力配电中心，冷热水泵采用变频控制方式，将空调变压器、低压配电设备与空调水泵控制设备合二为一，与传统空调系统配电方式相比，空调动力配电中心的设置更靠近空调负荷中心，电气设备房占用的建筑面积减小，低压配电级数级减少，供电半径缩短，空调系统节能效果明显。

各变配电所安装容量及位置详见表1。

6　应急电源

在地下一层左右侧各设置1个柴油发电机房，分别设置1台带有自启动装置的柴油发电机组，发电机组常用容量为1200kW，电压等级为230/400V，向左右侧商业中心一级负荷、消防负荷及其他重要负荷等提供应急电源。2个柴油发电机房的设置，缩短了应急电源供电距离，提高了应急电源用电可靠性，降低了工程造价。变压器低压侧设计普通负荷母线段和应急负荷母线，应急母线由城市市政电源和应急柴油发电电源采用双电源自动切换装置供电。

表1　变配电所一览表

7　配电设计

商业中心低压配电系统按树干式与放射式相结合的方式设计。针对消防水泵、空调制冷机组等大容量负荷与重要负荷，采用放射式供电；针对照明等其他用电负荷，按照树干式与放射式相结合的方式供电。

7.1强电管井设置

项目商业建筑面积约13.6万m2，每层平面长度约281m，用电负荷大且分散，水平及竖向供电路径的设计至关重要。设计按每1防火分区设置1处强电管井，共设置13处强电管井。根据其用电性质的不同，每层强电管井内设计了普通照明配电箱、应急照明配电箱、普通设备控制箱、消防设备控制箱等提供该区域各类负荷用电。水平及竖向供电路径的优化设计，既提高了末端设备的用电质量，又降低了线路损耗，且可方便施工及日后维护管理。

7.2配电线路设计

根据商业中心用电设备的不同性质，设计了不同类型的电线电缆。10 kV高压电源线路采用高压低烟无卤阻燃电力电缆；普通动力及一般照明负荷采用低压低烟无卤阻燃电力电缆；消防设备与重要负荷采用矿物绝缘电缆，以提高用电的可靠性；扶梯及空调等动力负荷采用铝合金电缆以降低工程造价。

为满足日后商业项目业态调整的需要，考虑配电干线更换困难等因素，商场照明及动力大容量配电干线采用封闭式插接母线，封闭式插接母线规格及楼层母线插接箱容量设计均作适当预留。

8　工程运营

项目自2011年投入使用以来，商业出租率一直在95%以上，运营效果良好。笔者查阅了有关运行记录，最热月满负荷时变压器的负荷率在65%左右，电气系统运行平稳。商业中心多次发生租户业态种类的调整和变化，如部分餐饮店铺面积增大，厨房设备由用气改为用电，大量采用电烤箱、电磁炉等设备，出现了用电负荷增加的情况。但因配电干线及楼层配电箱设计时均已提前考虑了日后商业用电增容的需要，预留有一定余量，通过对各商铺用电情况进行统计分析，调整变电所内部分配电回路以及楼层配电箱出线回路，不需要做变压器容量增容，不需要大量改造配电设备及配电干线，只需在内部调整就能够解决个别商铺增容问题。

9　结束语

综上所述，大型商业中心供配电系统设计极其重要，直接关系到电气系统是否能够真正地做到安全、可靠、经济运行。电气设计人员应依据大型商业中心的特点，与建设方及电业部门积极沟通，加强配合，坚持“立足现状、适度超前”的设计思想，在满足现行国家及地方规范的前提下，适当提高商业用电指标，对配电干线以及变压器等配电设备容量作适当预留，设计经济合理的供配电系统，才能够满足大型商业中心不断发展的需要。

参考文献：

［1］建设部.GB50016-2014建筑设计防火规范［S］.北京：中国计划出版社，2005.

［2］建设部.JGJ16-2008民用建筑电气设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2008.

［3］住房和城乡建设部，中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施－电气：2009版［S］.北京：中国计划出版社，2009.

［4］邹军.大型商业配电系统设计分析［J］.建筑电气，2012 （6）∶37-40.

责任编辑：孙苏，李红

Power Supply and Distribution System Design for Large Commercial Center

Key words：commercial center；load level；high-/low-voltage power supply and distribution；power substation

Abstract：In some engineering cases for the adjustment and changing of commerce types，the power supply and distribution system and main power lines have to be dramatically transformed. Combined with practical cases and design features of large commercial centers，this paper introduces the noteworthy technological issues from power supply safety，power consumption index，load level，load calculation，emergency power source，power supply and distribution system and power substation setup，etc.

中图分类号：TU85

文献标识码：A

文章编号：1671-9107（2016）05-0023-03

收稿日期：2016-02-26

作者简介：王捷（1963-），女，重庆人，本科，高级工程师，主要从事建筑电气设计及技术管理工作。

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.05.023