超高层建筑的变电所设置

黄 晓 明

(华东建筑设计研究院有限公司, 上海　200002)



超高层建筑的变电所设置

黄 晓 明

(华东建筑设计研究院有限公司, 上海200002)

摘要：介绍了超高层建筑内配变电所设置的主要原则,根据超高层建筑变电所设置位置的不同,探讨了变压器运输的几种方式。通过分析不同品牌变压器的相关数据,建议超高层建筑上部变电所内的单台变压器容量不宜大于1 250 kVA。

关键词：超高层建筑; 变电所位置; 变压器运输; 变压器容量

0引言

近年随着国内经济的迅速发展,超高层建筑在各大城市不断涌现。超高层建筑的用电设备负荷相对分散,用电负荷容量越来越大。为保证配电干线最大电压降不超过允许值,并减少电能损耗,选择合适的变电所位置显得尤为重要。配变电所的数量、位置和面积需要根据其用电总容量、负荷分布情况及地区供电条件合理地选择并确定。

1配变电所设置

(1) 配变电所应尽量设置在负荷中心,以减少损耗,节约能源。由于超高层建筑负荷较大而又相对集中,除地下层外,可根据负荷分布在中间层、顶层处设置配变电所。

考虑到1F的商业价值,通常不允许设置配变电所。相反,地下室是整个超高层建筑正常运转的心脏,重要的设备机房(如冷冻机房、水泵房等)都集中在此,用电负荷较为集中,因此一般在地下室设置配变电所。配变电所设置在地下室时,应保证足够的通风,并采取必要的防潮措施。随着现代建筑技术的发展,地下室防水已能很好地得到解决,配变电所设置在地下室是可行的,但应尽可能避免设置在建筑物的最底层。超高层建筑的地下室通常都有若干层,配变电所一般设置于-1F或-2F,这两层层高相对较高,易满足变电所的净高要求。

按照GB 50016—2014《建筑设计防火规范》要求,对于建筑高度大于100 m的建筑,每隔50 m应设置避难层(可兼做设备层)。通常空调通风、给排水、电梯等设备集中布置于设备层,用电负荷密度较高。因此,应尽量在各个设备层设置一个分配变电所,变电所深入负荷中心,不仅可以避免大量的电缆及母线槽从-1F穿过电气竖井到屋顶层(减少电气竖井面积,节约电缆投资),同时也可减少电缆使用中的电能损耗,有效解决电能质量的问题。如只在部分设备层设分配变电所,由于变压器数量的关系,机房面积往往不够,造成分配变电所设置位置不一定在负荷中心,低压配电线路损耗较大。

(2) 应方便高压进线和低压出线,并接近电源侧。超高层建筑的配变电所进出管线较多,应根据具体情况选定管线的进出线方式。由于变电所地坪下面不设电缆沟或电缆夹层,层高要求有所降低,另外也无需具体预留预埋件和预留洞等,上进上出的出线方式给变电所的设计带来了方便。电缆均在柜顶,设计时需要考虑电缆桥架与变电所送排风的风管交叉问题。

(3) 应方便设备的运输、装卸或搬运。当设备检修或更换时,要有通道进出,并且不能影响其他设备的正常运行。

(4) 不应设在厕所、浴室、厨房或其他经常积水场所的正下方,且不宜与上述场所贴邻。如果贴邻,相邻隔墙应做无渗漏、无反露等防水处理。

2变压器的运输

当配变电所设置在建筑物内或地下室时,应考虑设备运输通道。由于变压器设备的使用寿命不可能大于建筑使用寿命,且电气产品也无法保证在正常寿命期间不会损坏。因此运输通道主要有利用建筑物原有通道或设吊装孔的方式。运输通道的尺寸及地面的承重能力应满足运输设备的最大不可拆卸部件的要求,而且后期维护检修的运出路线应没有永久性障碍阻挡。

在超高层建筑设计中,上部变压器的运输一直都是难点。配变电所的设备中,单件最大、最重的是变压器,而且变压器容量越大重量也越大,下面具体探讨变压器设备的两种运输方式。

2.1大载重量的货梯运输

大载重量的货梯运输方式主要是指采用大载重量的货梯直接运输变压器。根据GB 7588—2003《电梯制造与安装安全规范》,电梯的载重量与其轿厢尺寸有关联,电梯载重量越大,对应的轿厢尺寸就越大,而变压器平面尺寸并不大,一般的轿厢尺寸都可满足,因此货梯运输变压器只要载重量满足即可。除变压器运输以外,该方式也有利于运输其他大型货物至塔楼各层,但大型货梯占据核心筒的面积较大,对于开发商的经济性会有较大的影响。

另外,还可以采用轿厢尺寸小但载重量较大的货梯运输变压器,货梯的载重量根据变压器的重量确定,而轿厢尺寸则以满足运输的变压器平面尺寸作设计。该货梯一般需要向电梯厂商特别定制。该方式所需的井道空间与一般货梯相当,有利于核心筒的布局设计,而且上楼变压器容量选择上会灵活很多。货梯配置大载重量的电动机,其日常运行时耗能较大。

2.2电梯井道运输

电梯井道运输方式要求电梯井道扣除井道内导轨,厅门及其电梯设备仍有足够空间作吊运变压器使用。电梯井道运输方式需要在更换变压器前临时安装吊装设备,并由电梯承包单位将电梯轿厢移到适当位置,拆除井道内的电梯配件,如钢丝绳、随行电缆等。此外,电梯厅门的高度也应能通过变压器及有关的吊运装置,而运输后电梯承包单位必须重新安装被拆除的电梯配件及对电梯作重新调校、测试。该方式施工工艺复杂,工期长,对大楼的正常营运会造成较大的影响。

3单台变压器容量

GB 50053—2013《20 kV及以下变电所设计规范》第3.3.3条规定:变电所低压为0.4 kV的单台变压器的容量不宜大于1 250 kVA,当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时,可选用较大容量的变压器。本文根据超高层建筑的特点及低压断路器的技术水平,在满足低压供电半径的基础上采用容量为1 600 kVA变压器,可减少变压器的数量,也不影响供电安全。对于负荷集中的空调系统时,变压器容量还可适当放大至2 000 kVA。

超高层建筑,除在地下层或1F主变配电室外,宜根据负荷分布情况,在顶层或中间层设置分变配电室。该分变配电室的单台变压器容量宜为500 kVA及以下,以便运输和安装。然而,超高层建筑的设备层机电设备多,用电负荷大,变压器容量偏小(500 kVA及以下),配电干线无法做大,导致变压器的数量过多,占用更多的机房面积。另外,如果建筑上部有较大负荷容量的设备,由于变压器容量过小而很难进行设计,故应结合设备运输对变压器的容量作具体分析。

不同品牌变压器的尺寸、质量如1所示,其中尺寸、质量不包括保护外壳。

表1　不同品牌变压器的尺寸、质量

由表1可见,取三个品牌不同变压器容量的重量最大值,800 kVA取2 570 kg,1 000 kVA取3 140 kg,1 250 kVA取3 580 kg,1 600 kVA取4 610 kg。如条件允许,可以采用一台3 500 kg载重量的货梯直接运输容量不大于1 250 kVA的变压器至设备层变电所。

取三个品牌不同变压器容量的基本尺寸(长×宽×高)最大值,800 kVA取1 540 mm×1 070 mm×1 576 mm,1 000 kVA取1 650 mm×1 070 mm×1 706 mm,1 250 kVA取1 650 mm×1 070 mm×1 801 mm,1 600 kVA取1 770 mm×1 070 mm×1 965 mm。根据GB/T 7025.1—2008《电梯主参数及轿厢、井道、机房的型式与尺寸 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类电梯》,载重1 600 kg的货梯井道尺寸为2 700 mm×2 500 mm,因此电梯井道内有足够空间吊运上述容量的变压器。

根据上述分析,建议安装于超高层建筑设备层的变压器单台容量不宜大于1 250 kVA。

4结语

超高层建筑变电所在设计时应按地面建筑物用电负荷分布、供电距离、进线方位、地下车库车道及车位布局、结构柱距、设备运输通道等情况反复论证后确定,除了安全性、可靠性满足国家规范和地方规定外,还应结合建筑自身的定位和特点,考虑其物业管理、投资成本等多方面因素。

参考文献

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[2]GB 50053—201320 kV及以下变电所设计规范[S].

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[4]GB 7588—2003电梯制造与安装安全规范[S].

[5]GB/T 7025.1—2008电梯主参数及轿厢、井道、机房的型式与尺寸 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类电梯[S].

[6]中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册[M].3版.北京:中国电力出版社,2005.

陈鹏涛(1982—),男,工程师,从事配电防雷技术研发及维护工作。

吴　斌(1972—),男,高级工程师,从事民用建筑电气设计。

Design of Substation Position in Super High-rise BuildingsHUANGXiaoming

(East China Architectural Design & Research Institute Co., Ltd., Shanghai 200002, China)

Abstract：This paper introduced the main setting principle of substation in super high-rise buildings.According to the different positions of the substation in the super high building,the transportation methods of transformer were discussed.Through the analysis data of the different transformers,the single transformer capacity in the refuge layer substation of the super high building should not be greater than 1 250 kVA.

Key words:super high-rise building; substation position; transportation of transformer; capacity of transformer

收稿日期：2015-04-10

中图分类号：TU 852

文献标志码：B

文章编号：1674-8417(2015)06-0013-03