城市綜合體的供電設(shè)計案例分析

李 叢(深圳華森建筑與工程設(shè)計顧問有限公司， 廣東 深圳 518054)

城市綜合體是集酒店、寫字樓、購物中心及公寓等多種功能于一體的大型公共商業(yè)設(shè)施。城市綜合體項目的發(fā)展建設(shè)一方面能刺激地方消費，改進投資環(huán)境；另一方面還能成為城市形象的新名片，這是推動城市經(jīng)濟發(fā)展的動力和必然趨勢。因此，目前各大、中型城市都在加快城市綜合體項目的建設(shè)。

本文以兩個不同建筑風格的綜合體項目為例，介紹筆者在這類項目的供電設(shè)計中的心得體會。

1 項目概況

項目一位于云南省昆明市的中央商務(wù)區(qū)，毗鄰昆明市行政中心，項目集商業(yè)、餐飲、高檔寫字樓、會議中心及五星級酒店等多種業(yè)態(tài)于一體。項目建筑地下5層，分別為平戰(zhàn)結(jié)合的人防汽車庫、汽車庫和商業(yè)；建筑地上部分的1～5層裙房為商業(yè)和酒店配套用房，6層及以上為兩棟超高層塔樓。其中，A樓共47層，7～32層用于辦公，34～46層為酒店客房, 6層、20層和33層為避難層，47層為設(shè)備層，建筑總高度為191.45m；B樓共29層，6層和19層為避難層，其余為辦公，建筑總高度為124.85m。項目占地面積26 105.97m2，總建筑面積245 250.78 m2。詳情見圖1。

圖1 項目一效果圖

圖2 項目二效果圖

項目二位于湖南省長沙市城南韶山南路與湘府東路的交匯處，業(yè)態(tài)包括大型購物中心、高檔寫字樓、主題商業(yè)街、電視直播大廳、環(huán)球影視城及高檔公寓等諸多類型，集高檔購物、商務(wù)辦公、金融、政務(wù)、會務(wù)、餐飲、娛樂及居住等功能于一體。項目由2棟23層高層辦公樓，1棟4層演播中心，3棟29層商務(wù)公寓及5層裙房商業(yè)組成，地下1層為商業(yè)及停車，地下2層及3層為平戰(zhàn)結(jié)合人防汽車庫、汽車庫及設(shè)備用房。項目占地面積43 574.00m2，總建筑面積416 860.55m2。項目二效果圖如圖2所示。

項目一的特點是占地面積小、建筑高度高，為超高層建筑；項目二與項目一的情況不同，項目二占地面積大，地上商業(yè)裙房屋面最高28.9m，各塔樓均不超過100m。因為這兩個項目都具有一定的典型性，所以筆者選擇了這兩個項目作為案例來進行分析和探討。

2 項目的具體設(shè)計方案

圖3 項目一配變電所分布示意圖

在每個項目的方案設(shè)計階段，機電專業(yè)設(shè)計人員能否給建筑師提供比較準確的主要設(shè)備用房的數(shù)量、位置以及面積要求，對業(yè)主和建筑師盡早確定項目的建筑平面布局起到尤為重要的作用。對于電氣專業(yè)而言，主要設(shè)備用房包括高、低壓配電房、變壓器房和柴油發(fā)電機房等。對于城市綜合體這種體量大、功能復雜的商業(yè)建筑來說，要確定這些用房的數(shù)量、位置和面積不是光憑經(jīng)驗就能定下來，首先要制定出合理的供電系統(tǒng)方案。進行供電系統(tǒng)方案設(shè)計需要綜合考慮很多客觀因素，比如項目所在城市的地方規(guī)定、供電條件、項目周邊環(huán)境、業(yè)態(tài)分布、業(yè)主的意見以及物業(yè)管理部門的要求等。在初步計算整個項目的用電負荷和變壓器臺數(shù)之后，才能確定需要設(shè)置的設(shè)備房數(shù)量、位置和面積。以下是兩個項目的具體設(shè)計方案：

2.1 項目一的設(shè)計方案

結(jié)合項目一占地面積較小、建筑高度較高的特點，為了使各個變電所均深入負荷中心，低壓配電最遠距離不超過200m，變電所的位置除了設(shè)置在地下室外，還設(shè)置在超高層塔樓的避難層。這個項目共設(shè)置了1處高壓配電房、1處柴油發(fā)電機房和6處變電所，詳情見圖3。

各變電所的供電范圍和變壓器安裝容量均在圖3中標注，各業(yè)態(tài)的單位面積計算指標詳見表1～表5。根據(jù)計算，項目一的總變壓器安裝容量為22 500kVA。在方案設(shè)計階段，業(yè)主對物業(yè)管理的想法有很多不確定因素，因此，對3種主要業(yè)態(tài)分別設(shè)置了變電所：商業(yè)變電所、辦公變電所和酒店變電所。

1)本項目共設(shè)置了2個商業(yè)變電所，地下2層商業(yè)變電和地下3層商業(yè)制冷機房變電所，負責所有地下室車庫以及裙房商業(yè)用電。

2)在A棟塔樓20層和B棟塔樓19層各設(shè)置1處辦公變電所，分別負責A棟和B棟辦公樓層的用電。辦公變電所位于負荷中心，從變電所引出的低壓配電線路以最短的距離引至塔樓上段辦公用房和下段辦公用房，有利于節(jié)省低壓線路上的投資成本。

3)根據(jù)經(jīng)驗，通常五星級酒店都由酒店管理公司單獨管理。在酒店的設(shè)計中采用高供高計，設(shè)置了獨立的變電所。項目共設(shè)置2個酒店變電所，位于地下3層的酒店制冷機房變電所負責酒店制冷機房設(shè)備以及裙房酒店附屬用房用電；位于A棟33層的酒店變電所負責33層以上的酒店客房用電。

4)這個項目的10KV電源供電方式為：從城市電網(wǎng)引來兩路10KV專用電源供電。平時，兩路工作電源各負擔本工程50%負荷用電，當其中一路電源故障停電時，由另一路電源負擔本項目的所有一、二級負荷。10kV電源電纜自室外埋地引入本項目地下2層的高壓配電房后，放射式配電至每個變電所。

根據(jù)南方電網(wǎng)的要求，為了進一步提高項目的供電可靠性，本項目還設(shè)置了柴油發(fā)電機組。在地下2層發(fā)電機房設(shè)置了3臺額定容量為1 200kW/1 500kVA的柴油發(fā)電機組，其中1臺為酒店專用，另外2臺柴油發(fā)電機組并車運行，為項目其他區(qū)域的一級負荷提供備用電源。

2.2 項目二的設(shè)計方案

結(jié)合項目二的特點，我們把設(shè)備用房集中設(shè)置在地下2層和地下1層。在項目二中共設(shè)置4處10kV高壓配電所和8處變電所，保證了每個變電所的低壓配電半徑均不超過200m。詳情見圖4。

各變電所的變壓器安裝容量均在圖4中標注。其中，B4#～B6#樓公寓按住宅設(shè)計，根據(jù)地方供電部門的規(guī)定，這3棟住宅分別設(shè)置了公變分變電所，分別負責3棟公寓的住宅用電，此項目公用變壓器安裝容量為2 400kVA。在項目其他區(qū)域設(shè)置專變分變電所，各商業(yè)業(yè)態(tài)的單位面積計算指標詳見表1～表5。根據(jù)計算，項目二的專變總變壓器安裝容量為39 560kVA。

根據(jù)業(yè)主要求，此項目分為2家物業(yè)管理公司進行管理，管理區(qū)域劃分為：一家負責辦公樓、公寓樓和停車庫；另一家負責商業(yè)裙房和演播中心。綜合考慮業(yè)態(tài)分布情況的因素，項目二的變電所設(shè)置如下：

1)設(shè)置1個公寓專變分變電所，負責3棟公寓樓范圍內(nèi)除住宅外的公共部分用電；

圖4 項目二配變電所分布示意圖

2)設(shè)置1個辦公樓專變分變電所，負責2棟辦公塔樓用電；

3)此項目共設(shè)置3處商業(yè)變電所：C1#～C3#商業(yè)專變分變電所，負責裙房商業(yè)和地下室停車庫，各變電所的供電半徑均不超過200m；

4)經(jīng)過與業(yè)主及當?shù)仉娏υO(shè)計院的設(shè)計人員共同討論，明確了此項目由10kV電源進行供電。對于住宅負荷，從附近住宅項目的10kV開閉所引來3路10kV電源，放射式引至3個公寓公變分變電所。對于商業(yè)負荷，從城市電網(wǎng)引來8路10kV專用電源，分別引至4個專變高壓配電所，每個高壓配電所引入2路10kV專用電源，每個高壓配電所放射式給附近專變分變電所的變壓器供電。平時，每個高壓配電所的兩路工作電源各負擔其供電區(qū)域內(nèi)的50%負荷用電，當其中一路電源故障停電時，要求另一路電源能負擔其供電區(qū)域內(nèi)的所有一、二級負荷用電。

項目二位于長沙市，屬于中國電網(wǎng)的覆蓋范圍，當?shù)氐囊?guī)定是不強制要求用戶安裝柴油發(fā)電機組；另外，由于此項目在當?shù)貙儆谥攸c項目，自城市電網(wǎng)引來的10kV電源供電可靠性較高，經(jīng)過與業(yè)主和機電顧問共同討論，從節(jié)約成本的角度考慮，確定不另外設(shè)置柴油發(fā)電機組作為備用電源。

3 計算參數(shù)

1)項目中各負荷等級如表1所示。

2)各個業(yè)態(tài)的單位面積用電指標如表2、表3、表4、表5所示。

4 心得體會

在進行這2個項目的設(shè)計過程中，邀請了公司的總工程師和其他資深電氣設(shè)計師一起召開技術(shù)評審會，共同討論供電方案的優(yōu)、缺點。對筆者的幫助很大，不僅吸取了其他項目的經(jīng)驗教訓，避免了在設(shè)計過程中因為走彎路引起的反復修改，更有利于整個項目后段設(shè)計有序的向前推進。 此外，在城市綜合體的供配電設(shè)計中，還需要注意以下幾點問題：

表1 負荷等級表

表2 購物中心單位面積用電指標

表3 辦公區(qū)單位面積用電指標

表4 酒店單位面積用電指標

表5 公寓單位面積用電指標

1)首先需要協(xié)助業(yè)主與當?shù)毓╇姴块T進行溝通，明確設(shè)計要求的兩路高壓電源應滿足規(guī)范對一級負荷供電的兩路電源的規(guī)定，一般會要求兩路電源分別從項目附近的兩個城市變電站引來。

2)對于超高層建筑，當變電所安裝在塔樓上時，需要復核設(shè)備的運輸通道和設(shè)備層的層高能否滿足需要。通常會利用電梯井道作為變壓器的運輸通道，大型設(shè)備的運輸和搬運都比較困難，因此，應選擇尺寸較小，重量較輕的小容量變壓器。另外，除了電梯井道的尺寸要大于設(shè)備外形尺寸外，還需要復核設(shè)備搬運和設(shè)備安裝時所在樓層的電梯開門尺寸、走廊寬度等。

3)在進行大型購物中心的設(shè)計過程中，會出現(xiàn)很多矛盾需要與業(yè)主和建筑師進行協(xié)調(diào)，比如上面提到的長沙項目，根據(jù)地方規(guī)定，變電所可以設(shè)在地下1層也可以設(shè)在地下2層。地下1層大部分區(qū)域是商業(yè)，其余是汽車庫和卸貨區(qū)。在這一層設(shè)置變電所會占用一部分商業(yè)面積，但地下1層的優(yōu)點是層高比較高，能滿足變電所的層高要求。地下2層的一半?yún)^(qū)域是人防，其余是汽車庫和卸貨區(qū)。此外，地下2層的層高很低，只有3.8m，如果在這里設(shè)置變電所會出現(xiàn)兩個問題：

(1)需要避開人防范圍，這樣會使部分區(qū)域的供電半徑太長。

(2)需要降板來滿足變電所的層高要求，這樣會影響地下3層的使用空間。

經(jīng)過與業(yè)主和建筑師一起討論之后，權(quán)衡利弊，在地下1層和地下2層均設(shè)置了變電所。設(shè)置在地下1層的變電所盡量設(shè)置在商業(yè)四周的車庫范圍內(nèi)，減小對商業(yè)的影響。只把商業(yè)制冷機房變電所設(shè)置在地下2層的制冷機房旁邊，這樣即使降板造成影響也是有限的。

4)規(guī)范對在建筑物內(nèi)敷設(shè)的10kV電纜的選型和敷設(shè)方式?jīng)]有明確規(guī)定?，F(xiàn)有的大型項目很多，一個項目里會設(shè)置多個變電所，常有10kV電纜在室內(nèi)敷設(shè)的情況，若10kV電纜得不到有效地保護，因為線路故障原因所造成的停電影響會很大。因此，在設(shè)計中要求室內(nèi)敷設(shè)的10kV高壓電纜應選用耐火電纜，并且敷設(shè)方式要求與消防負荷供電電纜一樣，應采用專用的封閉式防火電纜橋架敷設(shè)。

5 結(jié)束語

城市綜合體項目的出現(xiàn)是城市經(jīng)濟發(fā)展到一定程度的必然產(chǎn)物，這一類大型公建項目的建設(shè)正逐漸成為城市發(fā)展的熱點。供電方案可以有多種作法和可能性，但歸根結(jié)底離不開這幾點要求：供電安全和可靠；滿足國家規(guī)范和地方規(guī)定；方便物業(yè)管理及合理的節(jié)省投資成本等。本文是筆者實踐經(jīng)驗的總結(jié)和體會，供同行分享。