高层办公建筑中竖向供电干线及租户配电电气方案

张 娜

[科进柏诚工程技术(北京)有限公司 上海分公司, 上海 200052]

0 引 言

随着城市的快速建设发展,高层办公楼颇受市场的青睐。高层办公楼多以租赁为主,供电稳定性以及出租的灵活性一直是关注的焦点。

本文对高层办公建筑中供电主干干线及租户配电电表箱进行相关分析,为电气设计人员提供参考。

1 办公区域供电主干干线

1.1 供电竖向干线

根据不同业主需求,办公干线的设置有多种不同的形式,本文分析目前区域供电主要几种主流设置方式。

1.1.1 方案一:单母线供电(母线槽100%供电)

单母线供电接线示意图如图1所示。

单母线供电,即从低压配电柜引出单根母线槽配电至各办公楼层,敷设在办公楼强电间内,每层设插接箱。单根母线槽的载流量可以承担服务范围内整个办公区的用电。单母线供电具有如下特点。

(1) 供电可靠性:较低,一旦母线槽发生故障或检修时,母线槽供电楼层均断电且恢复时间较长。

图1单母线供电接线示意图

(2) 强电井道面积:最小。

(3) 冗余性:无冗余。

(4) 供电灵活性:基本没有灵活性。

(5) 维护便捷性:较简单,供电系统线路简单,设备少。

(6) 系统造价:最少。

1.1.2 方案二:双母线供电(预留母线插接口)

双母线供电接线示意图如图2所示。

图2 双母线供电接线示意图

双母线供电,即从同一变电所内不同电源的低压配电柜分别引出2根母线槽供电至各栋楼的办公楼层强电间内,母线槽所敷设路径的楼层设置插接口,按设计供电楼层设置插接箱。而该方案又可根据单根母线负荷比重有不同的形式:① 单根母线槽的载流量可以负担服务范围内整个办公区50%的用电;供电可靠性:单根母线槽故障,仍有获取电源的措施,当另一根母线槽有余量时,供少部分电量,但操作之前须根据母线槽负载率考虑防过载措施。② 单根母线槽的载流量可以负担服务范围内整个办公区75%的用电;供电可靠性:较高,当其中一根母线槽故障时,另一根母线槽可以承担故障母线槽的用电量,可以保证重要用电的可靠性,但操作之前须根据母线槽负载率考虑防过载措施。③ 单根母线槽的载流量可以负担服务范围内整个办公区的用电。供电可靠性:最高,当其中一根母线槽故障时,另一根母线槽可以完全承担整个办公区的用电,可直接操作[1-2]。

双母线供电具有如下特点。

(1) 强电井道面积:最大。

(2) 冗余性:有冗余。

(3) 供电灵活性:较灵活。

(4) 维护便捷性:较繁琐,母线槽数量多。

(5) 系统造价:最高。

1.1.3 方案三:低区双母线供电(低区双母线供电,高区单母线)

低区双母线供电接线示意图如图3所示。

图3 低区双母线供电接线示意图

低区双母线供电,即从同一变电所内不同电源的低压配电柜分别引出2根母线槽供电,其中一根母线槽敷设至所供电区域楼层的50%(即低区),另一根母线槽敷设至所有楼层,母线槽所敷设路径的楼层设置插接口,按设计供电楼层设置插接箱。该方案又可根据单根母线负荷比重有不同的形式:母线槽2承担高区所有用电,母线槽1承担低区所有用电。供电可靠性:

(1) 单根母线槽故障,低区仍可切换电源,当低区另一根母线槽有余量时。可提供少部分电量,但操作之前须根据母线槽负载率考虑防过载措施。

(2) 母线槽2除供高区用电量外,还须供应低区50%的租户用电量,容量约75%服务区域的办公用电量;母线槽1承担低区所有用电。供电可靠性:母线槽1故障时,仍可由母线槽2提供低区办公50%的用电量,但操作之前须根据母线槽负载率考虑防过载措施。

(3) 母线槽2除供高区用电量外,还须供应低区全部的租户用电量;母线槽1承担低区所有用电。供电可靠性:母线槽1故障时,仍可由母线槽2提供低区办公全部用电量,可直接操作。

低区双母线供电接线示意图具有如下特点。

(1) 强电井道面积:一般。

(2) 冗余性:部分冗余。

(3) 供电灵活性:部分具有灵活性。

(4) 维护便捷性:简单便捷。

(5) 系统造价:一般。

1.2 供电干线方案分析

3种主流供电方式都能应用于办公区域配电系统,技术上均可行,但应结合项目自身办公楼的性质、母线槽实际负载率、投资成本、后期扩展性发展等因素综合性考虑[3-4]。

2 办公区域租户电表箱设置方案

2.1 概 述

高层办公建筑分割多样性,在前期可能无法确定,由于租户数量不确定,因此租户配电箱出线回路也无法确定,如实际招租时每层不是一个租户,最终需要重新设计施工会造成二次浪费。从租户数量不确定、配电柜内开关安装及预留方式、电表箱内预留电变的方式等进行讨论分析。

考虑办公楼层可能部分整层租赁,部分分割出租,一般最多分割为8租户。某项目办公楼标准层面积2 525 m2,若整层租赁,公共区域无需环形走道,去掉核心筒面积,则租户区的租赁面积约为1 900 m2。若分割出租,则公区需设置环形走道,实际租户区总租赁面积更小。

2.2 租户电源配电箱设置

租户电源配电箱安装在各层强电间,箱内设置1个400 A的总进线塑壳断路器、进线断路器处的相关计量表具、电涌保护器(SPD)、剩余电流火灾报警系统等设备,母排等均安装到位。在配电箱内预留8个250 A的出线断路器安装空间(100 A、160 A、250 A断路器外形尺寸一致)及相应的出线电流互感器安装空间。

若整层租赁,则租户可在物业的配合下直接从400 A的总进线断路器下接驳电源至本层租户用户配电箱。经计算,400 A断路器可满足整层供电容量要求:供电指标0.07 kW/m2,容量133 kW,计算电流252.6 A,配置热磁式400/315 A开关(框架/脱扣),整定值315 A。

若本层为分割出租,因租户电源配电箱内已预留8个断路器安装空间,物业可根据租户的申请,依据租户面积安装相应的出线断路器,供租户接驳电源至本层租户用户配电箱。

2.3 租户电表箱设置

考虑独立设置租户电表箱,安装在楼层强电间,内置数字化电能表,有功电能计量精度可达0.5级以上,带RS-485或RS-232通信接口。电压、电流信号通过安装于租户电源配电箱内出线回路上相应的互感器取得。

租户电表箱考虑2种方案。

(1) 方案一(电表箱内配置多回路电表)。多回路电表是指一块电表最多能测量4路三相电压、电流、功率、电能等数据。按项目要求最多8个租户的情况,则2块电表可覆盖所有的电能计量要求。按此配置,电表箱尺寸约为480 mm×580 mm×200 mm,箱内安装1块多回路电表(可满足1～4个租户的计量要求),可预留1块多回路电表安装空间(可满足5～8个租户的计量要求)。

(2) 方案二(电表箱内配置单回路电表)。单回路电表是指一块电表最多能测量1路三相电压、电流、功率、电能等数据。按项目要求最多8个租户的情况,则最多需8块电表才能满足电能计量要求。按此配置,电表箱尺寸约为700 mm×1 600 mm×300 mm,箱内可安装8块单回路电表。一次设计时安装此电表箱并安装1块计量表到位,其余位置仅预留空间而不安装电表。如整层租赁,则直接采用已安装的电表计量。当有2个及以上出线回路(租户)时,相应地增加电表安装。

2种方案优缺点分析如下:

(1) 方案一(电表箱内配置多回路电表)。优点:电表箱尺寸较小、安装紧凑,对强电间空间要求低;如后期运营须增加计量回路,在多回路计量电表范围内只需增加电流互感器。缺点:电表故障影响范围较大;如单个电表出现故障,将可能影响最大4个回路(即4个租户)。

(2) 方案二(电表箱内配置单回路电表)。优点:计量表具布置清晰(一表一回路),表具之间互不干扰。缺点:电表箱所占空间较大;未来多租户时成本有所增加。

2.4 分析及建议

综上分析,租户电源配电箱内建议设置1个400 A的总进线断路器,在配电箱内预留8个出线断路器安装空间,可同时满足租赁及分割出租(最多8个租户)的供电要求,并减少因二次设计而产生的浪费。

对于电表箱内配置,2种方案均可以。如果强电间内空间有限,则可考虑采用方案一,配置1块多回路电表,另预留1块多回路电表安装空间。此方案可同时满足整层租赁及分割出租(8个租户)的供电要求,另所需电表箱尺寸较小,减少强电间所需的空间;且当1～4个租户时,无需增加电表,即可调整计量回路数量,相对扩展灵活性较好。但如果物业管理对多回路电表一旦故障会扩大影响范围有担心,则可考虑方案二。

3 结 语

介绍了高层办公竖向干线几种主流设置方式,分析了办公区域租户电表箱设置方案,可为电气设计人员提供参考。