城市商业综合体变配电设计的探讨

李永郁

(广东省建筑设计研究院，广州510010)

0 引言

飞速发展的现代都市中，习惯快节奏的人们需要在一个方便、快捷、经济、集多种功能于一体的综合空间里，享受高效率的生活和工作，于是城市综合体便应运而生。城市综合体是指将城市中的商业、办公、酒店、餐饮等城市生活空间的三项以上进行组合，并在各部分间建立一种相互依存、相互助益的能动关系，从而形成一个多功能、高效率的综合体。城市综合体的电气设计是否合理，直接影响其安全用电，对设计功能的实现有决定性作用。本文以某“城中村”改造项目为实例探讨商业综合体的10/0.4kV变、配电系统设计。

1 商业综合体概况

本项目位于广州市天河区大观路，地下3层，地上14层，总建筑面积为91 019m2，总建筑高度为58m。B1～B3层为地下停车库及设备用房，建筑面积为30 482m2，总停车数为710辆，B3层为人防区；裙楼1～4层为商业及部分餐饮，建筑面积为26 150 m2，属于大型商店建筑；5层及以上包括两栋塔楼，其中一栋办公塔楼层数为4～13层，建筑面积为17 816m2，建筑高度为56.7m，属于一类办公建筑；另一栋酒店塔楼层数为 5～14层，建筑面积为15 263 m2，建筑高度为58m，属于四星级酒店。本项目按一类高层民用建筑及一类汽车库设计。

变配电房采取抬高地面的防水措施，设置于有多层地下室的地下一层，接近负荷中心。电气用房分布图如图1所示。

2 负荷等级及分类

城市商业综合体内某些用电都要有特别的保障，一旦停电则可能造成重大影响或损失，或公共场所秩序严重混乱。在本工程实例中，大型商店、四星级酒店的经营管理用计算机系统用电按一级负荷中特别重要负荷设计。弱电系统用电；火灾自动报警系统用电；消防设备用电(消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟风机、防火卷帘等)；火灾应急照明及疏散指示标志用电；客梯、排污泵、生活泵用电；大型商场营业厅的备用照明用电；一类高层办公建筑的重要设备及部位用电；四星级酒店的门厅、高级套房及主要通道等场所的照明用电；地下停车库用电等按一级负荷设计。大型商场营业厅的照明、自动扶梯、空调、厨房用电；四星级酒店的客房、空调、洗衣房动力按二级负荷设计。其余不属于一、二级负荷的按三级负荷设计。

图1 电气用房分布图

如今新能源车越来越多，充电桩也随之巨增，根据充电桩标准要求，本项目按车位总数的30%预留充电桩，每个充电桩按照7kW预留用电量。

3 负荷的计算

在进行容量估算时，通常的做法是根据建筑面积乘以按经验给出的功率密度值，这种做法虽然方便可行，但是商业包括餐饮等大型综合体项目，实际用电情况有相当大的差异，所以在设计过程中需要设计师多参考已建的一些同类项目进行对比得出最终合理的功率密度指标。

商业综合体的办公、酒店、裙楼商业地下室一般由不同物业管理公司管理，独立核算，因此分别采用独立变压器分开供电。

4 变压器配置及变电所的设计

在变压器的选择时首先考虑超低损耗、低噪音的变压器，保证变压器的运行负荷率在75%～85%之间，既节省能源又提高了用电效率，可大幅节省电力消耗，变压器运转温度低，可延长变压器的使用寿命。中央空调为专用变压器供电，冬季时变压器可不运行，这样能够充分发挥出空调配电的季节性特征，减少能源损耗，保证变压器的经济效益。在接近负荷中心的位置集中设置一个10/0.4kV变电所既方便管理也经济合理。变电所接近负荷中心，与制冷机房邻近并接近电源侧，方便高压进线和低压出线，且考虑到了设备的运输、装卸和搬运。变电所设置详见表1。

变电所设置表表1

5 供电电源配电系统

本实例从市政不同两个降压站分别引来一路10kV高压电源供电，10kV配电系统采用单母线分段运行方式，平时两路电源同时供电，各带50%负荷，当一路电源故障，联络开关自投，由另一路电源供全部负荷。对于城市商业综合体来说，搭建合理、安全可靠的配电系统是设计的主旋律。

在工程实例中，充分利用两路高压电源及多台变压器的条件，组成4组变压器组。每组2台变压器正常时分列运行，当任何一台变压器故障或检修时，可调整母线上的负荷以确保消防设备两路供电，然后手动投入联络开关。每组变压器的高压侧电源均引自不同的一段高压母线。这样的系统可以有效保障任一环节发生故障时重要负荷的运行。

10kV高压电源进线处设专用计量柜集中计量，10kV中置式开关柜采用DC 110V直流操作，在各高压开关柜内设带电显示装置。高压配电系统采用多功能数字式综合继保装置，进线回路设电流速断保护、过流保护、失压保护；联络开关、馈线开关设电流速断保护、过流保护；馈线至变压器的回路设电流速断保护、过流保护、零序电流保护、变压器高温报警和超温保护。低压配电系统采用带微处理器的智能控制单元，进线回路设长延时、短延时保护，馈线回路设长延时、短延时、瞬时三段式保护。在低压配电室设置集中补偿电容器柜，按负荷运行状态，对无功功率进行自动补偿，补偿后的功率因数≥0.9。低压无功补偿柜采用串接调谐电抗器，基波频率无功补偿，抑制三次谐波，并吸收部分谐波。在低压配电回路或末端配电箱处设电度表，作为收费或成本考核的依据。

另外为保证一级负荷中特别重要负荷、消防负荷用电，还选用一台1 250kW柴油发电机组作为自备电源，安装于地下一层发电机房。

6 变配电节能

城市综合体是能耗较高的建筑物，降低配电系统自身的能耗可提高设备用能效率。变电所设于地下一层，靠近负荷中心设置。所有负荷低压配电级数均不多于3级，配电半径不超过250m，有效降低配电系统自身的能耗。变压器选用SCB12型，专用变压器的计算负荷率约为80%(合理值为75%～85%)。所有变配电系统设备采用节能、高效型设备，实现变配电系统的经济运行。按照经济电流合理选择电缆截面，降低线路损耗。在低压配电系统设功率因数自动补偿装置，补偿后的功率因数大于0.9，减少无功损耗。

7 结束语

总之，城市商业综合体的电气设计内容较多也比较繁琐，要求各异，本文仅对商业、酒店、办公综合体的变配电设计进行探讨，电气设计人员要不断学习，对商业综合体电气设计具体要求进行充分了解，深入调查研究。只有掌握了商业综合体不同功能的电气设计要求后才能进行科学、完整的设计，是电气设计尽可能合理、完善，从而提升整个商业综合体的水平，增强社会效益。