引言

隨著社會(huì)快速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型,城市中涌現(xiàn)出大量高層建筑,近幾年更是出現(xiàn)了建筑高度達(dá)300m以上的超高層建筑。這些超高層建筑,人員密集,用電負(fù)荷大,不僅給建筑和結(jié)構(gòu)帶來(lái)了許多新的問(wèn)題,對(duì)電能質(zhì)量及可靠性也有很高的要求,傳統(tǒng)的供配電系統(tǒng)面臨著許多新的問(wèn)題。本文旨在通過(guò)對(duì)南京紫峰大廈供電設(shè)施建設(shè)及運(yùn)行的研究,提出若干種超高層建筑供電設(shè)施建設(shè)和管理的模式,以對(duì)超高層建筑供電規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)提供幫助。

1典型建筑南京紫峰大廈供電建設(shè)及運(yùn)營(yíng)情況

紫峰大廈(綠地廣場(chǎng)),位于南京鼓樓廣場(chǎng)北側(cè),東至中央路,西至北京西路。設(shè)計(jì)總高度共89層,建筑總高度達(dá)到450m,是江蘇第一、中國(guó)第三、世界第七的標(biāo)桿性建筑。項(xiàng)目總裝機(jī)容量達(dá)50MVA,紫峰大廈內(nèi)變電所全部為用戶專變形式,變電所運(yùn)行維護(hù)由綠地集團(tuán)自有物業(yè)負(fù)責(zé)。

1.1紫峰大廈供電情況

作為超高層建筑,電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性極為重要。紫峰大廈采用的是外部10kV電壓引入供電,共有8回10kV線路電源分別來(lái)自兩個(gè)不同的110kV公用變電站。在大廈負(fù)一樓設(shè)有4處10kV配電所,每處2路10kV進(jìn)線,裝有高壓母聯(lián)。

整個(gè)大廈供電范圍分成四個(gè)獨(dú)立區(qū),每個(gè)區(qū)高壓都為雙電源同供互為備用,且在低壓側(cè)也設(shè)有低壓母線開關(guān)。其中高壓A區(qū)、B區(qū)10kV變壓器及低壓配電部分都設(shè)在負(fù)一樓,A區(qū)供電范圍為1~8層商業(yè)部分,B區(qū)供電范圍為9~34層;高壓C區(qū)10kV變壓器及低壓配電部分分別設(shè)在35樓和60樓,供電范圍為35~60層酒店業(yè)部分;高壓D區(qū)10kV變壓器及低壓配電部分設(shè)在輔樓,供電范圍為60層以上輔樓部分。

1.2紫峰大廈高壓供電模式

紫峰大廈10kV配電系統(tǒng)采用了主一分變電站結(jié)構(gòu)。主一分變電站結(jié)構(gòu)是最普遍使用的10kV配電結(jié)構(gòu),它采用了一級(jí)配電加分變電站的方式。整個(gè)大廈的供電結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

1.3紫峰大廈自備電源配置情況

紫峰大廈自備應(yīng)急電源系統(tǒng)由自備高壓發(fā)電機(jī)和應(yīng)急變壓器組成。在負(fù)一樓設(shè)有自備發(fā)電機(jī)房,共裝有4臺(tái)高壓發(fā)電機(jī),每臺(tái)容量2000kVA,發(fā)電機(jī)出口電壓為11kV。高壓發(fā)電機(jī)出口引出高壓橋架送至5處配電間,分別接有6臺(tái)應(yīng)急變壓器,低壓部分通過(guò)雙電源切換裝置接入市電供電低壓側(cè)。

1.4應(yīng)急照明、消防電梯等重要負(fù)荷供電情況

作為超高層建筑,紫峰大廈對(duì)其電梯、應(yīng)急照明等重要負(fù)荷均采用了雙電源供電,供電電源分別引自同一低壓配電間內(nèi)不同段低壓母線,負(fù)荷末端采用雙電源自切換裝置。

另外,在全所失電的狀況下,自備應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)可自啟動(dòng),并通過(guò)切換裝置自動(dòng)接入低壓母排(該段母排僅接消防電梯、應(yīng)急照明等重要負(fù)荷),保障重要負(fù)荷的電力供應(yīng)。

1.5紫峰大廈高區(qū)配電站的站址選擇

紫峰大廈的高區(qū)配電站設(shè)置在與避難層相結(jié)合的設(shè)備層中,針對(duì)配電站的不同位置,采用了下列三種供電模式:(1)向上供電方式;(1)上下供電方式;(3)向下供電方式。

1.6紫峰大廈高區(qū)配電站設(shè)備的運(yùn)輸解決方法

高區(qū)配電站的主要問(wèn)題是變電設(shè)備的運(yùn)輸問(wèn)題,主要是變壓器的運(yùn)輸。該項(xiàng)目在建筑內(nèi)安裝了大噸位貨運(yùn)電梯,可將變壓器直接運(yùn)輸?shù)较鄳?yīng)樓層。

1.7紫峰大廈高區(qū)配電站的防振降噪解決方法

高區(qū)配電站中變壓器在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲對(duì)周圍環(huán)境是有一定影響的。紫峰大廈在建設(shè)初期即委托設(shè)計(jì)單位進(jìn)行了聲學(xué)和防振的專業(yè)設(shè)計(jì),在易發(fā)生振動(dòng)電氣設(shè)備下方土建施工中采用了"浮筑地平"技術(shù),并在設(shè)備層墻面和頂部都采用了吸音板覆蓋。設(shè)備投入運(yùn)行后該技術(shù)的實(shí)際使用效果很好。該項(xiàng)目電氣設(shè)備層上方就是五星級(jí)套房,下方為高檔辦公樓層,項(xiàng)目投運(yùn)至今并無(wú)客戶反映有振動(dòng)和噪聲方面的問(wèn)題。

1.8紫峰大廈電纜通道布置

因該項(xiàng)目采用了10kV電纜直接敷設(shè)至高區(qū)配電站,而且電纜數(shù)量較多,所以該項(xiàng)目在建設(shè)初期預(yù)留了專用10kV高壓電纜通道,且在大廈每個(gè)樓層都有電纜通道口,這種方式可以方便日后電纜的運(yùn)行和維護(hù)管理,10kV電纜全部采用了阻燃電纜,并采用垂直蛇形敷設(shè)法。

2超高層公變供電模式探討和考慮要點(diǎn)

超高層建筑內(nèi)業(yè)態(tài)豐富,有商場(chǎng)、酒店、辦公甚至住宅,不同的業(yè)態(tài)對(duì)供電模式有不同的規(guī)定及要求,且不同的供電模式又衍生出一系列建設(shè)和運(yùn)維方面的問(wèn)題。超高層建筑從經(jīng)營(yíng)和安全的角度,基本都有較為強(qiáng)大的后期物業(yè)管理。商場(chǎng)、酒店主要是整體銷售或托管,面積較大,對(duì)應(yīng)所需的用電負(fù)荷也較大,一般采用分區(qū)專變供電,所涉及的供電設(shè)施的運(yùn)行維護(hù)管理責(zé)任由業(yè)主自行承擔(dān):辦公用房以租賃為主,一般也以專變形式供電及運(yùn)行維護(hù):部分超高層建筑開發(fā)商取得規(guī)劃許可,在超高層建筑的頂層部分開發(fā)住宅項(xiàng)目,按照《居住區(qū)供配電設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》(DGJ32/J11一2005)規(guī)定,"居民住宅用電應(yīng)實(shí)行一戶一表計(jì)量方式",開發(fā)商可要求供電部門對(duì)住宅供電到戶。以下主要針對(duì)超高層內(nèi)的住宅所需提供的供電模式進(jìn)行探討并提出建議。

超高層住宅供電主要應(yīng)考慮負(fù)荷性質(zhì)、容量統(tǒng)計(jì)、供電半徑等問(wèn)題,為滿足《居住區(qū)供配電設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》中"新建居住區(qū)低壓供電半徑不宜超過(guò)150m"的規(guī)定,需在建筑高層設(shè)置公共配電所。目前,國(guó)內(nèi)在高層設(shè)置公共配電所的案例很少,究其原因,主要如下:

(1)高層配電所建設(shè)要求高。大樓內(nèi)應(yīng)設(shè)置設(shè)備運(yùn)輸?shù)耐ǖ?并應(yīng)滿足最大電氣設(shè)備體積的運(yùn)輸要求,配電所空間需滿足所內(nèi)設(shè)備重組、安裝及試驗(yàn)需求,大樓現(xiàn)場(chǎng)需具備所內(nèi)設(shè)備吊裝要求的電梯,須建專門的供電電纜豎井。

(2)需要解決配電變壓器在運(yùn)行中的振動(dòng)和噪聲問(wèn)題。在早期開發(fā)的小區(qū)配電所中,布置在小高層樓層中的配電變壓器,振動(dòng)和噪聲問(wèn)題曾多次造成居民投訴,矛盾突出,盡管采取了加防振墊圈、隔音降噪門等措施,但效果甚微。

(3)運(yùn)行維護(hù)難度大。配電變壓器等設(shè)備的定期檢修與更換需要專用檢修通道,一旦發(fā)生配電變壓器故障,需要載重電梯,且具備起吊、裝卸等條件,這些與超高層建筑的物業(yè)管理好壞有密切關(guān)系。

針對(duì)以上問(wèn)題逐條進(jìn)行分析,并參考南京紫峰大廈的建設(shè)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),我們提出以下幾種供電模式參考意見。

2.1高層設(shè)置公共配電所,10kV電纜直供至高層負(fù)荷中心

這種供電模式的優(yōu)點(diǎn)是10kV電纜線路直接深入超高層負(fù)荷中心,公用變壓器設(shè)置在高層避難層(或設(shè)備層),低壓側(cè)供電能有效控制在合理范圍內(nèi),滿足超高層用戶用電末端對(duì)電壓降的要求。

根據(jù)《電力用戶業(yè)擴(kuò)工程技術(shù)規(guī)范》及《江蘇省電力公司配電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則實(shí)施細(xì)則》等規(guī)定,應(yīng)要求開發(fā)商在建筑設(shè)計(jì)中考慮公用配電設(shè)備的安裝預(yù)留位置及高低壓公用電纜通道,設(shè)置大噸位貨梯,以便設(shè)備運(yùn)輸。

在防振和降噪方面,應(yīng)要求開發(fā)商委托有資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行聲學(xué)和防振的專業(yè)設(shè)計(jì),在易發(fā)生振動(dòng)電氣設(shè)備下方土建施工中采用類似于"浮筑地平"的技術(shù),并在設(shè)備層墻面和頂部都采用吸音板覆蓋:變壓器要選用節(jié)能環(huán)保、噪聲低型的變壓器。

考慮今后運(yùn)行維護(hù)的配合問(wèn)題,與開發(fā)商簽訂相關(guān)協(xié)議并明確移交物業(yè)后的后續(xù)責(zé)任。

2.2公共配電所設(shè)置在建筑底層(非最底層),通過(guò)0.4kV電纜供電至負(fù)荷中心

這種供電模式10kV變壓器、低壓配電柜等設(shè)備都設(shè)置在建筑底層,這為配電系統(tǒng)的施工和日后設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)都帶來(lái)了方便,而且變壓器易振動(dòng)設(shè)備設(shè)置在地面或地下,對(duì)建筑內(nèi)部住戶的影響也比較小。

因公共配電所設(shè)置在底層,通過(guò)0.4kV供電至住宅,供電半徑超過(guò)允許范圍,可能會(huì)出現(xiàn)末端電壓偏差,影響供電電壓質(zhì)量。建議供電公司在末端裝設(shè)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置,采用裝設(shè)有載調(diào)壓變壓器或在用戶末端安裝容性無(wú)功補(bǔ)償裝置等手段解決電壓偏差問(wèn)題。

由于10kV公用變壓器不是設(shè)置在用電負(fù)荷中心,用電負(fù)荷都需要從底層用低壓側(cè)電纜供電至高層,應(yīng)考慮預(yù)留足夠的低壓電力通道,投資成本會(huì)明顯增加。

2.3由開發(fā)商在建筑高層設(shè)置專用變壓器,由供電公司在住宅側(cè)裝設(shè)一戶一表

開發(fā)商專變供電,末端供電公司裝表到戶模式,相當(dāng)于委托用戶專變轉(zhuǎn)供電。該模式為項(xiàng)目開發(fā)商根據(jù)住宅用電需求配置一定數(shù)量的用戶專用變壓器及低壓出線開關(guān)、集中表箱等,供電公司負(fù)責(zé)安裝電表,抄表到戶計(jì)量并結(jié)算電費(fèi)。

開發(fā)商在高層設(shè)置專變?nèi)匀恍枰鉀Q類似于公共配電所建設(shè)、運(yùn)行、維護(hù)中可能存在的問(wèn)題。

供電公司應(yīng)與開發(fā)商簽訂"委托轉(zhuǎn)供電協(xié)議",并明確今后移交物業(yè)應(yīng)注意的問(wèn)題。

3結(jié)論

超高層建筑供電是一個(gè)復(fù)雜的綜合性問(wèn)題,建議供用電雙方在設(shè)計(jì)、建造的全過(guò)程中全程保持溝通,做到以下幾點(diǎn)。

(1)建議與開發(fā)商進(jìn)行充分溝通,要求開發(fā)商提供超高層建筑避難層(設(shè)備層)設(shè)計(jì)圖紙,水平、垂直運(yùn)輸條件,并請(qǐng)開發(fā)商盡早委托有資質(zhì)、有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)單位,對(duì)防振、噪聲問(wèn)題進(jìn)行研究,明確可行的解決辦法。

(2)供電公司應(yīng)盡早準(zhǔn)備高層公共配電所設(shè)備運(yùn)行方式、保護(hù)配置、電氣設(shè)備的運(yùn)維管理和故障搶修等相關(guān)方面的規(guī)章制度,以便在與開發(fā)商的前期溝通中提出供電部門的意見和建議。

(3)如果采用委托開發(fā)商專變轉(zhuǎn)供電的形式,建議營(yíng)銷部門深入考慮電費(fèi)結(jié)算的一系列問(wèn)題。

(4)建議供電公司相關(guān)業(yè)務(wù)、法律部門協(xié)作,準(zhǔn)備需要與開發(fā)商、物業(yè)管理單位簽訂的各類協(xié)議,并準(zhǔn)備給政府管理部門的相關(guān)匯報(bào)材料,以便今后在高層配電所運(yùn)行、搶修過(guò)程中碰到困難可以得到幫助。