DQZHAN技術(shù)訊：超高層酒店電氣設(shè)計(jì)探討

【摘要】：闡述在高品質(zhì)超高層酒店設(shè)計(jì)實(shí)踐中供配電系統(tǒng)的重要作用,對(duì)一些可能會(huì)被忽視的因素,做了較為獨(dú)到的分析和論述。

供配電系統(tǒng)選擇

用電負(fù)荷估算

在確定供電方案之前，需要對(duì)用電負(fù)荷進(jìn)行估算，一般采用單位指標(biāo)法。按照《國(guó)內(nèi)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施 電氣》(2009年版)表2. 7. 6，酒店變壓器的裝機(jī)容量為60 ~ 100 VA / m2，表中所列用電指標(biāo)上限值為采用電動(dòng)壓縮機(jī)制冷數(shù)值。根據(jù)酒店的建筑面積，可以估算出酒店的用電負(fù)荷。

確定電壓等級(jí)

按照國(guó)家電網(wǎng)的一般規(guī)定：客戶需用變壓器容量在100 ~ 8 000 kVA，可采用10 kV供電;在無(wú) 35 kV電壓等級(jí)的區(qū)域10 kV電壓供電可擴(kuò)大至15 000 kVA;客戶需用變壓器容量在5 000 ~ 40 000 kVA，可采用35 kV電壓供電;客戶需用變壓器容量在20 000 ~ 100 000 kVA，可采用110 kV電壓供電;客戶需用變壓器容量在100 000 kVA以上，可采用220 kV電壓供電。

當(dāng)然上述為一般規(guī)定，每個(gè)地區(qū)電業(yè)有一些具體規(guī)定，和周邊區(qū)域站的設(shè)置有很大關(guān)系。在以往類似超高層項(xiàng)目中，有110 kV、35 kV、10 kV電壓等級(jí)，部分地區(qū)還存在20 kV電壓等級(jí)。

供電方案確定

確定了電壓等級(jí)后，可以初步確定供電方案。電源進(jìn)線采用2路市電一組(或2路市電多組)、3路市電(兩用一備)的方案較為常見(jiàn)，有專線、環(huán)網(wǎng)等方式，具體根據(jù)每個(gè)項(xiàng)目的不同情況來(lái)優(yōu)選。

某超高層酒店供電方案比選(如圖1、圖2所示)

方案一(圖1)的外線較少，產(chǎn)生的費(fèi)用低;變電所設(shè)備和機(jī)房面積較少，一次性投資較低。但由于增加了總用戶站**，配電的可靠性有所下降;對(duì)于不同業(yè)態(tài)超高層綜合體項(xiàng)目，容易引起計(jì)量、設(shè)備權(quán)屬、物業(yè)管理等方面問(wèn)題。

方案二(圖2)的外線較多，產(chǎn)生的費(fèi)用也高，特別是上級(jí)區(qū)域變電所較遠(yuǎn)的情況。變電所設(shè)備和機(jī)房面積較大，一次性投資較高。但酒店由電業(yè)直接供電，可靠性相對(duì)較高，計(jì)量、設(shè)備權(quán)屬清晰、相對(duì)獨(dú)立，便于獨(dú)立管理、租售。

對(duì)于酒店來(lái)說(shuō)，一般都希望采用方案二，單獨(dú)供電、電業(yè)單獨(dú)計(jì)量。如果因?yàn)闂l件所限，需要采用方案一的，建議考慮在酒店主變電所進(jìn)線側(cè)設(shè)置高壓內(nèi)部計(jì)量裝置，用于有功電能、無(wú)功電能的計(jì)量，采用專用分時(shí)電能表，并具有峰、平、谷3種費(fèi)率，計(jì)量精度等同于電業(yè)計(jì)量表計(jì)。

應(yīng)急電源的方案

應(yīng)急電源的設(shè)置依據(jù)

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)性技術(shù)文件GB / Z 29328 - 2012《重要電力用戶供電電源及自備應(yīng)急電源配置技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)要求，重要電力用戶均應(yīng)自行配置自備應(yīng)急電源，電源容量應(yīng)滿足全部保安負(fù)荷正常供電的要求。

GB / Z 29328 - 2012附錄B中提到了五**以上的賓館飯店，高度超過(guò)100 m的特別重要的商業(yè)辦公樓、商務(wù)公寓、購(gòu)物中心等，都屬于重要電力用戶范圍。也就是需要自備應(yīng)急電源，因?yàn)檫@類建筑的應(yīng)急電源容量較大、持續(xù)供電時(shí)間要求長(zhǎng)、切換時(shí)間要求不高和較低的成本要求，應(yīng)急電源優(yōu)選采用柴油發(fā)電機(jī)組。對(duì)于有轉(zhuǎn)換時(shí)間要求的消防應(yīng)急照明電源，可以采用蓄電池組供電，電源來(lái)自柴油發(fā)電機(jī)組，并根據(jù)具體情況分為燈具自帶型和集中控制裝置EPS兩種。

上海市地方標(biāo)準(zhǔn)DGJ 08 - 2048 - 2016《民用建筑電氣防火設(shè)計(jì)規(guī)程》4. 1. 1條規(guī)定：建筑高度大于250 m的公共建筑、建筑面積大于25萬(wàn)m2的高層公共建筑、建筑面積大于4萬(wàn)m2的地下或半地下商店，消防用電除應(yīng)按照**負(fù)荷供電外，還應(yīng)設(shè)置自備發(fā)電機(jī)或第三重市電作為消防用電設(shè)備的應(yīng)急電源。

JGJ 62 - 2014《旅館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》6. 3. 1條第2款規(guī)定：四級(jí)旅館建筑宜設(shè)自備電源，五級(jí)旅館建筑應(yīng)設(shè)自備電源，其容量應(yīng)能滿足實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷的需求。

因此，對(duì)于超高層建筑的高**酒店來(lái)說(shuō)，需要自備柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源。

柴油發(fā)電機(jī)的容量選擇

柴油發(fā)電機(jī)的容量在方案階段可以按照變壓器裝機(jī)容量的15 % ~ 25 % 進(jìn)行估算。在總體設(shè)計(jì)、施工圖階段，則需要根據(jù)穩(wěn)定負(fù)荷、尖峰負(fù)荷、母線允許電壓降等來(lái)選擇發(fā)電機(jī)容量。

以按照穩(wěn)定負(fù)荷選擇來(lái)說(shuō)，需要包含以下負(fù)荷：應(yīng)急照明、消防指揮中心、消防電梯、消防泵、噴淋泵、排煙風(fēng)機(jī)、正壓風(fēng)機(jī)、防火卷簾門(mén)等。

對(duì)于需要連續(xù)供電的消防電源，如應(yīng)急照明、消防指揮中心、消防電梯、消防泵、噴淋泵等，應(yīng)全部計(jì)入負(fù)荷容量。

對(duì)于排煙風(fēng)機(jī)、正壓風(fēng)機(jī)、防火卷簾門(mén)等，可以考慮地下室*大相鄰或上下層防火分區(qū)的負(fù)荷容量之和。

酒店管理公司一般需要柴油發(fā)電機(jī)作為市電停電時(shí)重要負(fù)荷的后備電源。如高低溫冷庫(kù)、水泵、電信機(jī)房、保安系統(tǒng)、酒店管理系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)空調(diào)、后勤區(qū)域照明等。

因此，為了節(jié)省投資，可以按照消防負(fù)荷和酒店后備電源的*大值來(lái)選擇機(jī)組，分別設(shè)置消防應(yīng)急電源和后備電源兩段低壓母排，可以在火災(zāi)發(fā)生時(shí)切除酒店的后備電源母排。

柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)急供電方案

首先需要確定機(jī)組的電壓等級(jí)。在目前超高層項(xiàng)目中采用中壓、低壓柴油發(fā)電機(jī)組的情況都有，如10 kV、6. 6 kV、400 V等。

一般柴油發(fā)電機(jī)供電距離超過(guò)400 m時(shí)應(yīng)選用中壓機(jī)組，超過(guò)250 m時(shí)宜選用中壓機(jī)組，如有必要應(yīng)作技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。出于管理要求，酒店一般要求設(shè)置獨(dú)立的柴油發(fā)電機(jī)組和發(fā)電機(jī)房，和大樓的應(yīng)急發(fā)電機(jī)組分開(kāi)。

以下為常規(guī)的應(yīng)急電源方案：

a. 方案一(如圖3所示)：運(yùn)行時(shí)線路損耗小，電壓降小，利于節(jié)能，對(duì)于豎井的面積要求低。但是對(duì)10 kV設(shè)備維護(hù)及人員要求高，10 kV應(yīng)急電源變壓器因?yàn)槠綍r(shí)一直不通電，會(huì)降低實(shí)際投入使用時(shí)的可靠性。

圖3 方案一應(yīng)急電源主接線

b. 方案二(如圖4所示)：系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，400 V設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)單，人員要求不高。但占用豎井的面積較大，對(duì)于地下室、避難層的空間利用影響大，運(yùn)行時(shí)線路損耗大，電壓降大，能耗大。

圖4 方案二應(yīng)急電源主接線

c. 方案三(如圖5所示)：和方案一相比，均為中壓機(jī)組，優(yōu)點(diǎn)在于取消了應(yīng)急電源變壓器，可以節(jié)約變電所的面積，并且變壓器平時(shí)帶負(fù)荷運(yùn)行，不易損壞，消除應(yīng)急電源變壓器的**隱患。缺點(diǎn)在于中壓側(cè)自動(dòng)切換電源，控制系統(tǒng)較復(fù)雜，切換時(shí)間較長(zhǎng)，此方案需要得到電業(yè)部門(mén)許可，并且在發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)需要切除非應(yīng)急負(fù)荷。

圖5 方案三應(yīng)急電源主接線

變電所運(yùn)維管理

超高層酒店出于降低人工成本考慮，地下室的主變電所采用專人值班，而地上避難層的分變電所往往無(wú)人值班。因此，在失電時(shí)低壓側(cè)母聯(lián)開(kāi)關(guān)的切換方式(手動(dòng)還是自動(dòng))很重要，涉及到供電連續(xù)性、可靠性、恢復(fù)供電時(shí)間等問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，手動(dòng)切換可靠性高，但恢復(fù)供電時(shí)間長(zhǎng)，特別是需要值班人員到避難層的分變電所去恢復(fù)電源。而自動(dòng)切換恢復(fù)供電時(shí)間短，但存在供電可靠性、連續(xù)性等問(wèn)題，如采用失壓脫扣器切除非重要回路以免變壓器過(guò)載，由于失壓脫扣器長(zhǎng)期通電，容易故障，且在變壓器容量還有富裕的情況下切除非重要負(fù)荷，會(huì)影響供電的連續(xù)性。另外，在市電停電時(shí)，為了保證柴油發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行，需要切除非重要負(fù)荷，以及在火災(zāi)發(fā)生時(shí)需要切除酒店的后備電源，這些都需要通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)方式完成。

下面以某超高層酒店項(xiàng)目為例(如圖6所示)，對(duì)酒店應(yīng)急電源邏輯控制要求進(jìn)行分析。

圖6 酒店應(yīng)急電源示意

a. 兩路10 kV電源正常工作，中壓斷路器Q1合閘，Q2分閘。低壓斷路器QA1、QA2合閘，母聯(lián)QA3分閘。

b. 兩路10 kV電源任一路失電時(shí)，中壓斷路器Q1合閘，Q2分閘。母聯(lián)QA3合閘，QA1、QA2只能一個(gè)合閘。低壓側(cè)通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)選擇，手動(dòng)或自動(dòng)的控制方式：

① 手動(dòng)切換方式設(shè)置在有人值班的總變電所，用戶根據(jù)情況手動(dòng)卸載部分三級(jí)負(fù)荷，這樣能較短時(shí)間恢復(fù)供電。

② 自動(dòng)切換方式設(shè)置在無(wú)人值班的分變電所，采用自投手復(fù)方式。根據(jù)QA1 / QA2的長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)設(shè)定值接近于或等于變壓器低壓側(cè)額定電流，按照程序設(shè)定的負(fù)荷優(yōu)先級(jí)依次卸載三級(jí)負(fù)荷，三級(jí)負(fù)荷回路是通過(guò)分勵(lì)脫扣器MX來(lái)實(shí)現(xiàn)卸載，避免失壓脫扣器可靠性低、變壓器低負(fù)載切除的弊端。以上控制要求可通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)。

卸載后回路需要通過(guò)人工手動(dòng)合閘恢復(fù)供電，下**ATS需要設(shè)定延時(shí)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間需要大于低壓自動(dòng)切換的總時(shí)間。采用自動(dòng)切換方式，可以避免值班人員花較長(zhǎng)時(shí)間去避難層變電所恢復(fù)供電，保證了酒店供電的連續(xù)性。

c. 兩路10 kV電源均失電時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)延時(shí)啟動(dòng)(15 s內(nèi))，中壓斷路器Q1延時(shí)分閘，Q2延時(shí)合閘。Q2合閘位置的輔助觸頭信號(hào)通過(guò)分勵(lì)脫扣器MX來(lái)分?jǐn)嗟蛪簲嗦菲鱍A5。

10 kV電源恢復(fù)時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)延時(shí)停機(jī)，中壓斷路器Q2手動(dòng)分閘，Q1手動(dòng)合閘。

d. 在發(fā)生火災(zāi)的情況下，消防控制中心可以采用手動(dòng)方式，通過(guò)分勵(lì)脫扣器MX來(lái)分?jǐn)嗟蛪簲嗦菲鱍A4?；虿捎米詣?dòng)方式，將消防控制模塊的輔助接點(diǎn)和Q2合閘位置的輔助觸頭信號(hào)通過(guò)分勵(lì)脫扣器MX來(lái)分?jǐn)嗟蛪簲嗦菲鱍A4。