温州新国光商住广场供配电及防雷设计

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介绍新国光商住广场供配电系统的构成，10kV双环网配电系统的优点，柴油发电机容量的选择，防雷及接地系统的设计等。
关键词：商住广场供配电防雷设计
1 工程概况
本工程位于温州市旧城区信河街东侧，西临松台广场，东接五马商业步行街。总用地面积为2．72公顷(40．5亩)。总建筑面积143000m2(含地下建筑面积27000m2)，建筑高度99．5m，主体建筑地上31层，地下2层。平面型体采用八字型布局(其头部东接五马街)，与对面松台山遥相呼应，将松台广场拥抱、围合成为市民休闲性中心广场。在八字型基地的内部布置有下沉式商业广场。
建筑物主要功能为商、住，主楼(1~4层裙房主体为八字型的两座建筑，对称地、均分在五马街的南北侧各一座)的1~3层为商场及少量办公，4层为技术层及住宅的社区服务，5~30层为高档商品住宅。在八字型的一侧布置A座、B座和C座，另一侧布置D座、E座和F座，共计六栋点式高层住宅。在八字型的头部即C和D座的26层(距地81m)处用钢结构连廊连通(布置2层空中观景茶吧)，面对松台广场形成高大的、横跨五马商业步行街的拱形门洞，现已成为温州市有名的标志性、立体景观建筑。
同样在八字型的头部C和D座处地下室也连通为一体(南北长达220m)，地下1、2层在住宅塔楼落地部分为人防兼自行车库或仓库，其余部分为汽车库(3层机械式立体车库)、发电机房、冷冻机房、水泵房。
2 供配电设计
2．1 供电电源
本工程属一类高层建筑，其消防设备及应急照明为一级负荷，客梯、生活水泵、机械车库动力、楼道照明及地下室照明等均为二级负荷。故须由2个不同的变电站引来2路独立的电源供电，供电电压为10kV。
另外为了确保供电的可靠性，还设置了柴油发电机作为应急后备电源，应急照明灯均自带备用镍镉电池，各弱电机房均自备UPS不间断电源。
2．2 用电负荷及变配电所设置
根据负荷分布，在本大楼裙房2层(供电局要求设在2层)设有2个变电所：八字型的A—B—C座一侧为1#变电所，D—E—F座一侧为2#变电所。2个变电所内均设有环网室兼住宅变(公变)配电室、商场(专变)高低压变配电室、变压器室、值班室。新国光商住广场用电负荷见表1。
2．3 应急用电负荷及柴油发电机容量的选择
2．3．2 柴油发电机容量的选择
柴油发电机的输出功率，既要满足火警时消防设备的需要，又要满足非火警故障时保障用电负荷的需要，同时还须满足最大一台电动机启动的要求。由上表可知，本工程选配的柴油发电机应满足以下2个条件：
a．发电机的输出功率须≥609kW；
b．发电机的输出功率须≥527kW× 1．2(可靠系数)，即≥632kW。
取其大者，故选配了一台713DFHB型美国康明斯柴油发电机，其常用输出功率为664kW／800kV•A，备用输出功率约为713kW，能满足最大一台电机(110kW)启动的要求。
柴油发电机房设在地下1层。柴油发电机配电柜分2路输出，1路引至1#变电所(A—B—C座)的低压配电屏。另1路引至2#变电所(D—E—F座)的低压配电屏。在引入处，柴油发电机提供的电源与市电常供电源开关须相互联锁(机械和电气)，不得并网运行。当市电2路电源因故均断电时，柴油发电机自动起动，提供应急备用电源，火警时保证消防设备用电，故障时(非火警)保证重要负荷用电。
2．4 高压配电系统(变配电系统构成见图1)特点
2．4．1 双环网多电源
高压侧l0kV配电系统采用2进2出的双线双环网同时供电(见图2)，开环运行方式。正常时(1#，Ⅱ#)2路l0kV电源分别由温州市“九山变”和“小南变”2个110kV变电站的10kV侧引至→隔壁2#地块“信河公寓”的环网室→本工程的2#变电所(D—E—F座)的环网室→1#变电所(A—B—C座)的环网室→3＃地块的l0kV开闭所。
3＃地块的10kV开闭所是附近地块几个双环网供电的开环点及提供2路后备电源的开关站(附设在本工程裙房G座1层，故也由笔者负责设计)。开闭所的2段母线之电源由温州市“广场变”的10kV侧不同电源的2段母线直接引来。正常时“广场变”不供电，并且开闭所的所有环网进出线开关均为断开状态，故其2段母线均不带电。仅当某路环网供电出故障或检修时，譬如本工程的I＃或Ⅱ＃任一路10kV电源发生故障或检修时，在切除I＃或Ⅱ＃电源，隔离故障段后，合上3＃地块10kV开闭所的相应开关就可由“广场变”反方向提供另外2路备用电源(别的几路环网亦类同)。
2．4．2 全部采用负荷开关+熔断器的环网柜
本工程10 kV配电系统(含3＃地块开闭所)环网室及高压配电室均采用施耐德公司生产的SM6型环网开关柜，电源进出线间隔内设负荷开关，变压器出线间隔设带熔断器的负荷开关加接地开关，且开闭所和各环网室的环网进出线开关均带有电动操作机构和“三遥接口”。
因此，本工程10kV配电系统具有供电可靠性高，配电网线路简单、经济、管理方便，环网柜体积小、价格低、开关继电保护及操作简单、故障率低、运行维护工作量小、可远程控制、便于实现电网供电自动化管理等优点。
2．5 低压配电系统
变电所低压侧也采用单母线分段，2路电源同时供电、分列运行，中间设有联络开关，当一路电源或变压器故障时可以进行切换以保证重要负荷用电。
2．5．1 计量
商场专变采用高压侧设总计量，低压侧设分计量。住宅公变采用低压侧设总计量、住宅分计量到户。分户计量表箱设在各层竖井配电小间内，且可将信息远传至物业管理中心实行集中抄表。
2．5．2 无功补偿
采用低压干式电容器集中补偿，补偿到功率因数达0．94以上，以保证10kV侧功率因数≥0．9，符合供电局的要求。
2．5．3 配电方式
采用树干式或放射式相结合的配电方式。
2．5．4 线路敷设
竖向走线，在住宅楼A、B、C、D、E、F座中心均各设有一个强电竖井从地下2层直到屋顶机房层，而从变电所到地下层设备用房则另设有强电竖井，作为给地下层冷冻机房、柴油发电机房、水泵房等处供电的母线槽或大截面电缆的专用通道。横向水平走线则沿防火电缆桥架在通道或商场吊顶内敷设。
2．5．5 电缆选择
干线采用ZR—VV型阻燃电缆，各分支线采用ZR—BV型阻燃导线穿钢管或金属线槽(商场)沿墙、沿楼板、沿吊顶内暗敷。
高层住宅主干线采用三相四线电缆，由变电所引至强电竖井后改用密集型插接式母线槽。
2．5．6 接地型式
低压配电系统采用TN—S制，用电设备采用保护接地，设专用的PE线。沿各强电竖井竖向通长敷设一根50× 5铜排作为PE干线(由基础接地主钢筋引出)，另外随2层横向桥架引来的PE干线(由变电所局部等电位联结端子排引出)ZR—VV—1×185mm2(向每座强电竖井各引一根)，在进入竖井后即与井内竖向PE干线(50× 5铜排)可靠联结为一体。竖井每层都要作好由PE干线引出的保护接地专用端子排，地下层及住宅各层配电箱之PE线均由此引出。
冷冻机、商场及部分放射式配电设备的Px线随各自的电源线由变电所引出(即三相五线)。
电缆沟支架、电缆桥架的保护接地线，由变电所接地网焊接引出—25×4镀锌扁钢各自随支架或桥架敷设，并与其焊接连通。
2．5．7 消防设备配电
消防设备配电采用NH—VV耐火电缆或NH—BV耐火导线穿钢管暗敷，且双路电源供电，末端自动切换。
温州新国光商住广场供配电及防雷设计来自: 书签论文网
3 防雷、接地及等电位联结
本工程为二类防雷建筑物。接地型式为TN—S系统。防雷接地、变压器中性点工作接地、保护接地、弱电设备接地均共用接地装置，即利用建筑物结构基础钢筋网作为共用接地极，其实测接地电阻不得大于1Ω。
3．1 防雷接闪器
用—40×4镀锌扁钢在各栋住宅楼顶部，沿女儿墙、楼梯间、电梯机房屋顶四周暗敷，并焊接连通成环状作为避雷连接线，避雷短针(用Φ12镀锌圆钢高600mm间距3m)与避雷连接线焊接连通作防雷接闪器。
因在C和D座住宅大楼顶部有高出屋面8m的玻璃棚钢构架，且在C和D座的26-28层(距地81~90m)处，采用钢结构联结成一体，建有2层空中茶吧(长30m、宽8m、高9m)。故在C和D座屋顶钢构架的顶端各加装了一根Satelit／ESE6000型提前放电避雷针作接闪器，以便更好地保护空中茶吧。
所有屋面板(含裙房)内各2根≥Φ20的主钢筋均相互焊接连通在屋面形成不大于10m×10m的网格，并就近与屋面避雷带、避雷针及防雷引下线焊接连通。
3．2 引下线
利用结构柱内对角线2根(≥Φ20)主钢筋，从上到下焊接连通，并作好专用标记，引下线间距≤18m。在每根引下线距室外地坪下-0．8m处焊接引出-50× 5镀锌扁钢(为防腐蚀，包裹水泥沙浆后)埋地伸向室外，距外墙距离≥1．5m(本工程在实际施工中已将其引至环状焊接连通的施工保护用的护坡钢桩，并与之焊接连通)。
防雷引下线其上端与接闪器(避雷带、避雷网格、避雷针)，下端与接地装置，中间与各层均压环均相互焊接连通。
3．3 接地装置
利用结构桩基基础及承台外侧周边内各2根(≥Φ20)主钢筋相互焊接连通作垂直接地体，周边地梁上部的2根(≥Φ20)主钢筋相互焊接连通成环形水平接地体。网格状的地梁内各2根、(≥Φ20)主钢筋均相互焊接连通作为接地干线，与垂直接地体及环形水平接地体均相互焊接连通(并与所在处底板内主钢筋焊接连通)作为共用接地装置。接地电阻不得大于1Ω(实测为0．3Ω)。
3．4 均压环
4层(即裙房屋顶)以上，每层利用外墙周边圈梁内2根(≥Φ20)主钢筋相互焊接连通作均压环，并与经过的防雷引下线焊接连通，同时在该处与所在层楼板钢筋网焊接连通。
3．5 等电位联结
本工程等电位联结包括以下几部分：
a．住宅和商场屋顶的玻璃棚钢结构及所有突出屋面的金属构件、金属爬梯、金属屋面板、金属栏杆均与屋面避雷带焊接连通。
b．突出屋面的冷却塔、风机、航空障碍灯等设备不带电的金属外壳及其支架、水管、风管、电线管等均与屋面避雷带作等电位联结。
c．空中茶吧的钢屋面、钢构架的上部及下部底端均多点分别与避雷带、均压环或防雷引下线焊接连通，并按结构要求在焊接处作软弯(余量大于300mm)。
d．每层外墙的金属栏杆、门窗等与均压环连通(每一构件不少于两处)。玻璃幕墙的支架、钢龙骨等(每层、多点)与均压环连通成等电位，以防侧击雷。
e．架空或埋地进出建筑物的所有金属管道、金属构件、电缆金属外皮及其保护钢管等，在进出建筑物处(通过与由基础接地主钢筋网焊接引出的200×200×6预埋钢板相连通)与防雷接地装置作等电位联结。
f．各管道井及各电梯井所在处，均由基础接地主钢筋网焊接引出-40×4镀锌扁钢与金属管道及电梯导轨作等电位联结。
g．住宅卫生间作辅助等电位联结，并设置等电位联结端子箱。
h．水泵房、冷冻机房均设有局部等电位联结用端子板(用40× 4镀锌扁钢由基础接地主钢筋网焊接引出)。
3.6 柴油发电机房工作接地
室内环形接地干线采用50× 5镀锌扁钢，与柱上由基础接地主钢筋网焊接引出的4块200×200×6预埋钢板焊接连通，并与机房等电位联结LEB端子板焊接连通。LEB端子板另外再与2根直接由基础接地主钢筋网焊接引出的50× 5镀锌扁钢焊接连通，以保障实测接地电阻不大于1Ω。
3．7 变电所工作接地
室内环形接地干线采用50× 5镀锌扁钢，与柱内8块200×200×6预埋钢板焊接连通(通过柱内2根≥Φ20主钢筋与基础接地主钢筋网焊接连通而接地)，并与室内等电位联结LEB端子板连通。另外再用2根50×5铜排直接由基础接地主钢筋网焊接引上与LEB端子板联结(以保障接地电阻不大于4Ω)。各变压器中性点均用50× 5铜排与LEB端子板连通接地。
3．8 消控中心及各弱电机房工作接地
均直接从基础接地主钢筋网焊接引出，采用一根BVR-50mm2导线穿UPVC32管，暗敷引至各机房工作接地端子板。弱电竖井竖向通长敷设一根40×4铜排作为接地干线(由基础接地主钢筋网焊接引出)。
3．9 过电压保护
变压器高压侧装有氧化锌避雷器，低压侧装有过电压电涌保护器。高层屋顶电梯等设备的配电箱、高层住宅的各层总配电箱、消控中心及各弱电机房的配电箱均装有过电压电涌保护器。
参考文献
1 戴瑜兴主编．民用建筑电气设计手册．北京：中国建筑工业出版社，1999：53~163，704~776
2 中国航空工业规划设计研究院编．工业与民用配电设计手册．第二版．北京：水利电力出版社，1994：22~51，675~709