DQZHAN技術(shù)訊:超高層酒店電氣設(shè)計探討
【摘要】:闡述在高品質(zhì)超高層酒店設(shè)計實踐中供配電系統(tǒng)的重要作用,對一些可能會被忽視的因素,做了較為獨到的分析和論述。
供配電系統(tǒng)選擇
用電負(fù)荷估算
在確定供電方案之前,需要對用電負(fù)荷進(jìn)行估算,一般采用單位指標(biāo)法。按照《國內(nèi)民用建筑工程設(shè)計技術(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
按照國家電網(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 35 kV電壓等級的區(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目中,有110 kV、35 kV、10 kV電壓等級,部分地區(qū)還存在20 kV電壓等級。
供電方案確定
確定了電壓等級后,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,有專線、環(huán)網(wǎng)等方式,具體根據(jù)每個項目的不同情況來優(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;對于不同業(yè)態(tài)超高層綜合體項目,容易引起計量、設(shè)備權(quán)屬、物業(yè)管理等方面問題。
方案二(圖2)的外線較多,產(chǎn)生的費用也高,特別是上級區(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,可靠性相對較高,計量、設(shè)備權(quán)屬清晰、相對獨立,便于獨立管理、租售。
對于酒店來說,一般都希望采用方案二,單獨供電、電業(yè)單獨計量。如果因為條件所限,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)部計量裝置,用于有功電能、無功電能的計量,采用專用分時電能表,并具有峰、平、谷3種費率,計量精度等同于電業(yè)計量表計。
應(yīng)急電源的方案
應(yīng)急電源的設(shè)置依據(jù)
根據(jù)國家標(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100 m的特別重要的商業(yè)辦公樓、商務(wù)公寓、購物中心等,都屬于重要電力用戶范圍。也就是需要自備應(yīng)急電源,因為這類建筑的應(yīng)急電源容量較大、持續(xù)供電時間要求長、切換時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。對于有轉(zhuǎn)換時間要求的消防應(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m2的高層公共建筑、建筑面積大于4萬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)計規(guī)范》6. 3. 1條第2款規(guī)定:四級旅館建筑宜設(shè)自備電源,五級旅館建筑應(yīng)設(shè)自備電源,其容量應(yīng)能滿足實際運行負(fù)荷的需求。
因此,對于超高層建筑的高**酒店來說,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、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選擇發(fā)電機(jī)容量。
以按照穩(wěn)定負(fù)荷選擇來說,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)、防火卷簾門等。
對于需要連續(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)全部計入負(fù)荷容量。
對于排煙風(fēng)機(jī)、正壓風(fēng)機(jī)、防火卷簾門等,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)作為市電停電時重要負(fù)荷的后備電源。如高低溫冷庫、水泵、電信機(jī)房、保安系統(tǒng)、酒店管理系統(tǒng)的計算機(jī)、計算機(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。在目前超高層項目中采用中壓、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400 m時應(yīng)選用中壓機(jī)組,超過250 m時宜選用中壓機(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。
以下為常規(guī)的應(yīng)急電源方案:
a. 方案一(如圖3所示):運行時線路損耗小,電壓降小,利于節(jié)能,對于豎井的面積要求低。但是對10 kV設(shè)備維護(hù)及人員要求高,10 kV應(yīng)急電源變壓器因為平時一直不通電,會降低實際投入使用時的可靠性。
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)簡單可靠,400 V設(shè)備維護(hù)簡單,人員要求不高。但占用豎井的面積較大,對于地下室、避難層的空間利用影響大,運行時線路損耗大,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,并且變壓器平時帶負(fù)荷運行,不易損壞,消除應(yīng)急電源變壓器的**隱患。缺點在于中壓側(cè)自動切換電源,控制系統(tǒng)較復(fù)雜,切換時間較長,此方案需要得到電業(yè)部門許可,并且在發(fā)電機(jī)運行時需要切除非應(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人值班。因此,在失電時低壓側(cè)母聯(lián)開關(guān)的切換方式(手動還是自動)很重要,涉及到供電連續(xù)性、可靠性、恢復(fù)供電時間等問題。一般來說,手動切換可靠性高,但恢復(fù)供電時間長,特別是需要值班人員到避難層的分變電所去恢復(fù)電源。而自動切換恢復(fù)供電時間短,但存在供電可靠性、連續(xù)性等問題,如采用失壓脫扣器切除非重要回路以免變壓器過載,由于失壓脫扣器長期通電,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,會影響供電的連續(xù)性。另外,在市電停電時,為了保證柴油發(fā)電機(jī)的正常運行,需要切除非重要負(fù)荷,以及在火災(zāi)發(fā)生時需要切除酒店的后備電源,這些都需要通過手動或自動方式完成。
下面以某超高層酒店項目為例(如圖6所示),對酒店應(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,中壓斷路器Q1合閘,Q2分閘。母聯(lián)QA3合閘,QA1、QA2只能一個合閘。低壓側(cè)通過轉(zhuǎn)換開關(guān)來選擇,手動或自動的控制方式:
① 手動切換方式設(shè)置在有人值班的總變電所,用戶根據(jù)情況手動卸載部分三級負(fù)荷,這樣能較短時間恢復(fù)供電。
② 自動切換方式設(shè)置在無人值班的分變電所,采用自投手復(fù)方式。根據(jù)QA1 / QA2的長延時保護(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)先級依次卸載三級負(fù)荷,三級負(fù)荷回路是通過分勵脫扣器MX來實現(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PLC實現(xiàn)。
卸載后回路需要通過人工手動合閘恢復(fù)供電,下**ATS需要設(shè)定延時轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換時間需要大于低壓自動切換的總時間。采用自動切換方式,可以避免值班人員花較長時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,柴油發(fā)電機(jī)延時啟動(15 s內(nèi)),中壓斷路器Q1延時分閘,Q2延時合閘。Q2合閘位置的輔助觸頭信號通過分勵脫扣器MX來分?jǐn)嗟蛪簲嗦菲鱍A5。
10 kV電源恢復(fù)時,柴油發(fā)電機(jī)延時停機(jī),中壓斷路器Q2手動分閘,Q1手動合閘。
d. 在發(fā)生火災(zāi)的情況下,消防控制中心可以采用手動方式,通過分勵脫扣器MX來分?jǐn)嗟蛪簲嗦菲鱍A4。或采用自動方式,將消防控制模塊的輔助接點和Q2合閘位置的輔助觸頭信號通過分勵脫扣器MX來分?jǐn)嗟蛪簲嗦菲鱍A4。