某大型商場(chǎng)供配電系統設計及應用

1 商場(chǎng)概況

    該工程建設地點(diǎn)在遼寧省鐵嶺市經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區，有A1、A2兩個(gè)地塊組成，每個(gè)地塊-1F使用功能為地下停車(chē)場(chǎng)、水暖設備用房、柴油發(fā)電機及配電間，2F～4F使用功能為電影院、餐飲用房、商業(yè)用房及零售用房。A1地鐵建筑面積為110000m2，包括售樓中心、-1F停車(chē)場(chǎng)、奧特萊斯商業(yè)及餐飲、水世界游樂(lè )場(chǎng)、酒店等。A2地塊建筑面積約為100000m2，包括-1F停車(chē)場(chǎng)、地上地中海部分和加州部分，包括餐飲、零售、商業(yè)和電影院等使用功能。加州部分由多個(gè)獨立的四層以下單體，上面加一個(gè)屋面，構成一個(gè)完整的建筑物。

2 供電電源的確定

    該工程屬于大型商場(chǎng)，根據JGJ 16-2008《民用建筑電氣設計規范》，大型商場(chǎng)及超市的經(jīng)營(yíng)管理用計算機系統用電屬于一級負荷重特別重要負荷，大型商場(chǎng)及超市營(yíng)業(yè)廳的備用照明用電屬于一級負荷，大型商場(chǎng)及超市的自動(dòng)扶梯、空調用電屬于二級負荷。該工程建設單位只能提供一路10kV市政電源，需設柴油發(fā)電機作為一、二級負荷備用電源。

    根據JGJ 16-2008《民用建筑電氣設計規范》第6.1.2條第2款，在方案及初步設計階段，柴油發(fā)電機容量可按配電變壓器總容量的10%～20%進(jìn)行估算。在施工圖設計階段，可根據一級負荷、消防負荷以及某些重要二級負荷的容量，按下列方法計算的大容量確定。

    1）按穩定負荷計算發(fā)電機容量。

    2）按大的單臺電動(dòng)機或成組電動(dòng)機起動(dòng)的需要，計算發(fā)電機容量。

    3）按起動(dòng)發(fā)動(dòng)機時(shí)，發(fā)電機母線(xiàn)允許電壓降計算發(fā)電機容量。

    根據以上計算，一般來(lái)講，柴油發(fā)電機容量應按第（1）款，按照該工程消防負荷與臨時(shí)停電時(shí)，滿(mǎn)足重要負荷和餐飲及商鋪照明用電負荷大者選取總負荷容量進(jìn)行計算。

3 柴油發(fā)電機電源與市電供電的配合

    考慮到該工程餐飲及商鋪照明負荷屬于三極負荷，臨時(shí)停電會(huì )有應急照明和疏散指示照明啟動(dòng)，并不會(huì )造成重大影響。因此選用兩路電源保障，一回路線(xiàn)路供電方案。供電方案如圖1，該系統方案由一路10kV高壓電源同時(shí)供電，單母線(xiàn)分段運行，兩臺變壓器互為備用，柴油發(fā)電機作為第二電源。具體運行方式如下：

    1)正常情況下，QS1、QF1、QS2、QF2、QF7、QF8、QF9、QF10、QF11皆處于合閘；

    2)QF3、QF4、QF5分閘；

    3)當市電變壓器TM1和TM2一路故障或檢修停電時(shí)，可合QF4，此時(shí)由單一變壓器暫時(shí)供電，但一般負荷應停止供電，以免變壓器過(guò)分超載；

    4)當市電失電后，兩臺變壓器電源皆失電后，應急柴油發(fā)電機組在15～30S內向應急母線(xiàn)段供電，此時(shí)在確認QF1、QF2斷開(kāi)后，QF5投入工作，QF6亦可合閘，兩個(gè)重要負荷母線(xiàn)段，分別向重要負荷供電，保證了兩個(gè)線(xiàn)路直供至負荷末端；

    5)市電恢復后，QF4分閘，QF3先斷開(kāi)，然后QF1、QF2投入工作；

    6)QS1、QS2、QS3三組隔離開(kāi)關(guān)，僅供QF1、QF2、QF5檢修時(shí)起到隔離作用。

 圖1

4 供電電源位置的設置

4.1 開(kāi)閉所和中心變電所配電系統

    開(kāi)閉所建在城市主要道路的路口附近、負荷中心區和兩座高壓變電站之間，匯集若干條變電站10kV出線(xiàn)作為電源，以相同電壓等級向用戶(hù)供電的開(kāi)關(guān)設備的集合，并且具有出線(xiàn)保護，主要起轉輸左右。在大型商場(chǎng)只需供電部門(mén)提供一路10kV進(jìn)線(xiàn)，且經(jīng)兩臺10kV/0.4kV變壓器降壓到商場(chǎng)使用。為保證進(jìn)線(xiàn)電源的供電，在開(kāi)閉所內部，高壓配電柜采用SF6絕緣緊湊開(kāi)關(guān)柜，進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)采用真空開(kāi)關(guān)，10kV進(jìn)線(xiàn)柜和出線(xiàn)柜上配安科瑞電氣股份有限公司的AM5-F進(jìn)線(xiàn)保護裝置，具有三段式過(guò)流保護、兩段零序過(guò)流保護、過(guò)負荷保護。

    中心配變電所深入負荷中心，所內有起開(kāi)閉和分配電能作用的高壓配電裝置，將若干條10kV出線(xiàn)電壓分別送至其他變電所，且母線(xiàn)上可設置變壓器，為臨近建筑物提供電壓供電電源。本商場(chǎng)項目中心配電所進(jìn)線(xiàn)10kV配出，通過(guò)變壓器編程交流0.4/0.23kV低壓配出，在高壓側有計量。在10kV變壓器出線(xiàn)柜上配AM5-T變壓器保護裝置，具有變壓器高溫報警、變壓器超溫跳閘、電流速斷保護、定時(shí)限過(guò)流保護、零序過(guò)流保護。

表1 開(kāi)閉所和中心配電所二次設備

4.2 供電半徑

    供電半徑就是從電源點(diǎn)開(kāi)始到其供電的遠負荷點(diǎn)之間的線(xiàn)路的距離，指供電線(xiàn)路物理距離，而不是空間距離。低壓供電半徑指從配電變壓器到遠負荷點(diǎn)的線(xiàn)路的距離。供電半徑取決于以下兩個(gè)因素的影響：1）電壓等級（電壓等級越高，供電半徑相對越大）；2）用戶(hù)終端密集度（即電力負載越多，供電半徑越?。?。

    根據《全國民用建筑工程設計技術(shù)措施——電氣》2009年版規定，低壓線(xiàn)路的供電半徑應根據具體供電條件，干線(xiàn)一般不超過(guò)250m，當供電容量超過(guò)500kW，供電距離超過(guò)250m時(shí)，應考慮增設變電所。由于本項目為自維用電，根據國家標準圖04DX101-1《建筑電氣常用數據》表3.6電力線(xiàn)路合理輸送功率和距離，供電半徑按照250m設計。

4.3 中心變配電所的位置

    根據JGJ 16-2008《民用建筑電氣設計規范》第4.2.2條，配變電所可設置在建筑物的地下層，但不宜設置在底層。配變電所設置在建筑物地下層時(shí)，應根據環(huán)境要求加設機械通風(fēng)、去濕設備等。從中心變電所引至本地塊其他分變電所可采取以下幾種方式。

    1)屋面上線(xiàn)槽敷設。

    2)屋面下線(xiàn)槽敷設。

    3)10kV電纜引至中心變電所，再沿電氣豎井引至室外，從室外再通過(guò)分變電所下面的電氣豎井引至各分變電所。

5 低壓配電方案

5.1 柴油發(fā)電機的合理配電

    根據建設單位提出的要求，本商場(chǎng)項目工程的餐飲和商鋪的照明在市電檢修或失電的情況下要求能保證正常經(jīng)驗，所以柴油發(fā)電機除作為消防負荷的供電之外，也負責為臨時(shí)停電時(shí)餐飲和商鋪照明提供供電。供電方案如圖2給出。本方案考慮消防負荷與應急負荷或備用負荷分別采用不同低壓母線(xiàn)段供電，非消防供電母線(xiàn)不會(huì )對消防供電母線(xiàn)干擾，消防負荷與保障負荷總斷路器不同時(shí)合閘。

 圖2

5.2 消防負荷與非消防負荷的低壓配電

    由于本工程性質(zhì)為商場(chǎng)，為人員密集場(chǎng)所。根據近年來(lái)許多建筑物在發(fā)生火災時(shí)，雖然城市電網(wǎng)有電，但是供配電系統的主斷路器合不上閘，導致消防設備不能啟動(dòng)滅火。在發(fā)生火災時(shí)，由于切除非消防電源不準確或低壓配出回路的斷路器上、下級保護配合不好，許多普通配電線(xiàn)路因消防水四溢，導致配電線(xiàn)路短路或過(guò)載，引起配電系統越級跳閘。消防負荷因此失去工作電源而不能啟動(dòng)，延誤了佳滅火時(shí)間。大多是消防負荷與普通負荷共用同一進(jìn)線(xiàn)斷路器或同一低壓母線(xiàn)段。

圖3

    所以本工程中采用了如圖3所示的方案，將消防負荷與非消防負荷在低壓母線(xiàn)段上分開(kāi)。且在低壓消防負荷出線(xiàn)柜上配置了安科瑞電氣股份有限公司的AFPM3-AVI消防設備電源監測器，能實(shí)時(shí)、的監測消防設備的電源。并在消防控制室內安裝安科瑞公司的AFPM100消防設備監測系統。系統由監控器、中繼器、傳感器（監控模塊）和傳輸纜線(xiàn)組成。監控器多可管理128個(gè)監控模塊，每個(gè)回路可管理32個(gè)監控模塊。其中監控模塊具有過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、缺相、錯相報警，同時(shí)具有時(shí)間存儲功能?？刂破鞑捎矛F場(chǎng)總線(xiàn)通信技術(shù)，上位機管理軟件可以時(shí)刻監控現場(chǎng)的運行情況，及時(shí)發(fā)送報警信息。

    在每路低壓出線(xiàn)柜上配置了安科瑞公司的ALP系列低壓線(xiàn)路保護器，具有過(guò)流、零序、斷相等保護功能，保護低壓配電線(xiàn)路，保證回路斷路器可靠動(dòng)作。本項目低壓配電系統中二次設備見(jiàn)表2。

 表2 低壓配電系統二次設備

圖4  AFPM100消防設備電源監控系統接線(xiàn)

6 結論

    隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，商業(yè)建筑不斷增多，這些建筑綜合性強、建筑面積大且業(yè)態(tài)復雜。本文針對大型多層商場(chǎng)變配電中遇到的一些實(shí)際建筑電氣設計配電問(wèn)題，結合實(shí)例，對設計中遇到的問(wèn)題和實(shí)際做法進(jìn)行分析比較。

參考文獻

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