超高层建筑10kV供电方式的应用

张罡

摘   要：文章主要探讨近年来客户侧业扩工程中由超高层建筑产生的新类型10 kV供电方式，为今后该类超高层建筑用电客户接入电网提供参考意见。

关键词：超高层建筑;10 kV供电;业扩工程

世茂海峡大厦项目总体设计容量达28 430 kVA，该工程分解为两座10 kV变电所受电，其中一座采用两用互备接线方式的10 kV变电所，供电容量7 700 kVA，另一座则采用两用一备（半备用）接线方式的10 kV变电所，受电容量为20 730 kVA。本文以该工程为例，探讨其两用一备（半备用）接线方式。

1    超高层建筑供用电现状

2011—2014年，思明区已建设完成的超高层建筑12座，已立项在建项目2座。其中大型综合性商业地产项目11座，占建在建项目78%。受电容量大于10 MVA的超高层建筑项目5个，所占比例为35%，均为大型大型综合性商业地产项目。

《10 kV及以下电力用户业扩工程技术规范》规定：用户申请容量超过15 MVA，应综合考虑客户申请容量、用电设备总容量，并结合生产特性兼顾主要用电设备同时率、同时系数等因素，并根据当地电网情况，经论证后确定采用110 kV电压等级供电或采用10 kV多回路供电，10 kV电压等级供电容量不应超过40 MVA。超高层建筑多处于繁华地段，交通、环保、建筑密集等因素给110 kV站房选址和电缆路径的建设带来了极大的困难。综合而言，建设110 kV变电所难度是极大的，因而一般情况下多选择采用多回路10 kV供电。

2    超高层建筑供电模式的选择

《民用建筑电气设计规范》规定：一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏;二级负荷条件允许时，也宜采用二路电源来供电。

超高层建筑的建筑体量大，造型特殊，多数情况下作为城市的标志性建筑，其建构的特殊性，导致其对垂直交通（电梯）及消防的用电要求极高。供电企业针对超高层建筑的负荷重要度，将其用电类型定为一级重要负荷，并按一级重要负荷对其进电源配置。依据《10 kV及以下电力用户业扩工程技术规范》对超高层建筑的电源点配置要求为：一级重要电力用户具备两路电源（公共电网）供电条件，两路电源应当来自两个不同的变电站，当一路电源发生故障时，另一路电源能保证独立正常供电。一般情况下，超高层建筑多选择双电源以上的多回供电模式。

3    两用一备（半备用）接线模式

本文案例中采用的两用一备（半备用）接线方式属单母线分段类型，是基于两用互备接线方式以及多回路全备用接线模式基础上，其特点是常用市电10 kV供电两回路分别向两段母线供电。市电10 kV第三回路仅作为备用回路，在应急情况下作为一回或二回路的供电（备用容量配置为全容量的一半，因此称为两用一备（半备用）接线方式）[1]。

高层建筑虽然由于其特殊性对供电可靠性的要求较高，但由于其建筑面积大，其中的一般性照明负荷比重也较大。采用两供一备（半备用）接线方式，虽然降低了市电10 kV第三回路备用电源的供电能力（一般为用电客户受电全容量的一半），但当市电10 kV电源任一回路因外部电网原因失压的情况，经倒闸操作，将停电段改由市电10 kV备用回路供电，仍能保证对用电客户的全负荷的供电。在市电10 kV两路主用供电回路因外部电网原因均失压的情况下，经倒闸操作，将其中任一段切换至10 kV第三回路备用电源供电，仍能满足其一半容量的负荷要求，已足够满足其对一、二级重要负荷的正常供电。在用电客户对其内部负荷进行调整的情况下，若考虑其利用率和同时率，在主供电源均失压仅使用市电10 kV第三回路备用电源供电时，实际对该用电客户的用电影响极微。在与双回路全备用接线相比之下，市电10 kV三回路供电比市电双回路供电多提供了一回路供电电源，降低了出现全站失压的概率。

3.1  两用一备（半备用）接线模式下，供电回路供电容量的选择

厦门市区10 kV城市配网中馈线开关常用最大选型为1 250 kVA/31.5 kA，但相对应配置的电流互感器选型为700/5，也就限制了在10 kV配网中单回路的供电能力不宜超过10 MVA。以本案例中的用电客户，仅其10 kV#1变电所供电容量为20 730 kVA，若采用双电源全容量备用，仅其所需的单回供电容量就已超过20 MV，远超出10 kV配网单回路供电能力[2]。

两用一备（半备用）接线模式后，市电10 kV主用两回路及市电10 kV备用回路供电容量各为全容量负荷的一半，以本文案例主用回路供电容量由20 700 kVA降为10 350 kVA。可以看出选择两用一备（半备用）模式能起到分解单回路供电容量、减小配网单回路供电压力的作用。

3.2  两用一备（半备用）接线模式多回路电源闭锁特点

对于供电企业而言，多回路供电中，多回路电源投切的闭锁是供电企业所考虑的重点安全问题。两供一备接线方式对于10 kV供电电源闭锁有着其特殊的闭锁方式。在两供一备接线方式中，配置了3个进线断路器及两个母联开关，如何实现其安全、可靠的闭锁是安全供电的关键性问题。

如表1所示，其闭锁回路将闭锁逻辑关系拆分为3组两两互锁的闭锁关系，即常用进线断路器901，902与同侧母联闭锁，Ⅰ-Ⅱ段母联900与Ⅱ-Ⅲ段母联990闭锁，而901，902，903之间无闭锁关系。与常见的双回路全备用供电模式（见表2）或三回路全备用模式相比，简化了逻辑关系，减少了参与闭锁回路的二次元件，提高了闭锁可靠性。

3.3  两用一备（半备用）接线模式下经济投资利用率特点

采用10 kV供电模式，与110 kV供电模式相比，用电客户可节省大量的建设资金。采用一备（半备用）接線模式与双回全备用及三回路全备用模式相比减少单回路供电容量，相应也就减少了配电设备的投入资金和设备选型难度。在城市土地有限、地价高昂的情况下，又为客户节省了大量建设空间和投资成本。

高层建筑大多数情况下建设在城市的中心区，处于市场配网负载较重的区域，对于供电企业而言减少对其的备用容量（与全容量备用相比减少了一半备用容量），提高变电站的利用率，减少了变电站容量投资成本，提高了资金的利用率[3]。

4    结语

二用一备（半备用）供电模式，有其特殊的优点，节省客户投资的同时也节省供电企业的容量投资，减小配网供电压力，优化了闭锁回路提闭锁可靠性。虽然减少了备用容量（约为全容量备用的一半），但也保证在供电电源失压的情况下，对其一、二重要负荷及大部分负荷的正常供电。综上所述，在超出20 MVA受电容量的超高层建筑供电中，10 kV二用一备（半备用）供电模式在对超高层建筑的供电模式的选择中有着其特殊的优点，已在厦门地区广泛使用，具有实际使用意义。

[参考文献]

[1]刘会兵.某超高层建筑的供电设计[J].建筑设计管理，2017（8）：85-88.

[2]赵俊光.城市超高层建筑供电方式的研究探讨[J].电力与能源，2017（4）：393-396.

[3]张超.超高层办公商业综合楼电气设计探讨[J].山西建筑，2017（4）：149-150.