大型地下空间供配电系统设计

大型地下空间供配电系统设计

郭娟娟

中交（广州）铁道设计研究院有限公司广东广州510290

摘要：大型地下空间面积大，通风、空调设备用电量大，给排水设备多，由于地下空间的密闭性，对照明、动力、消防负荷的供电可靠性要求更高，如采用传统的低压配电方式，会造成工程造价高、系统复杂、供电可靠性低，故需要在相关规范、国家标准的指导下，研究适用于大型地下空间的供电方式。本文阐述了某地下空间的供配电系统，为大型地下建筑的供配电设计提供参考。

关键词：大型地下空间；供配电系统；设计

1引言

目前，随着社会的发展，城镇化进程的加快，大量的人群涌入一二线城市，造成了一二线城市的资源匮乏，特别是中心城区的土地资源更加紧张，使得城市建筑正逐渐向多功能和综合化发展。地下空间开发利用是提高城市土地利用率、缓解城市中心密度、人车立体分流、扩充基础设施容量等有效的途径。大型、超大型的地下建筑，防火分区多，供电范围大，用电设备分散，用电容量大小不一，对供配电系统设计提出了更高的要求。本文通过阐述广州市某地下空间项目（以下简称“本项目”）供配电系统的设计方案，探讨大型地下空间供配电系统的设计内容和设计要点。

2项目概况

本项目位于广州番禺区西部，为市政配套项目，用地面积为204209.4平方米，总建筑面积为266941平方米，其中地上建筑面积为8719.8平方米，地下建筑面积为258221.2平方米（含商业面积为55138.8平方米）。地面为广场和连廊，设置配套公建、建筑出入口及设备通风口，地下一、二层为公共服务设施、集中冷站、设备用房和配套商业，地下三层为汽车库，共划分为135个防火分区，为附建式人防工程，设于负一、二、三层，以交通疏导和换乘功能为主，商务、商贸配套功能为辅的城市地下空间综合体，总建筑面积约27万平方，商业面积为5.5万平方。地铁线路从本项目中间横向穿越，将地下二、三层分为南北两部分，设计使用年限为100年。

3负荷等级

1）一级负荷：应急照明、疏散指示标志灯、消防水泵、排风排烟风机、送风补风机、加压风机、排烟风机、废水泵、雨水泵、消防直梯、气体灭火设备、所用电、消防设备房用电、设备房用电、计算机控制中心用电、运营商机房用电、弱电机房用电、通信系统、安防系统、环境及设备监控系统、防灾报警系统、救助中心及其它事故仍需工作的用电设备。

2）二级负荷：公共照明、导向标志照明、管理区照明、污水泵、电梯和扶梯（消防时无需运行）、生活水泵、污水泵、维修电源及其它为一级负荷服务的用电设施。

3）三级负荷：一般照明、景观照明、广告照明、商业餐饮用电、一般空调系统、板换间冷冻水泵、清洁工具、一般服务设施及其它与事故无关（可以断电）的用电设备。

4负荷计算表

注明：以上负荷适量预留了广告照明、导向指示标志、清洁电源、机械停车、汽车充电桩等负荷。

5低压配电方式

1）一级负荷：消防用电设备、通信和保安监控系统、计算机系统、电信机房、生活泵、电梯等一级负荷采用低压专用双回路供电方式，防火卷帘、雨水泵等小容量一级负荷采用两路电源在防火分区内集中切换后供电。

2）二级负荷：采用单回路供电方式，其中，公共通道照明采用电源引自不同母线的两个照明箱，交叉供电。

3）三级负荷：采用单回路供电方式。

6供电电源

1）根据广州市城市建设投资集团有限公司文件《关于转发我市供电设施投资界面调整工作的通知》穗城投工[2015]513号，10kV进线电源接口为本项目首层10kV开关房高压柜出线开关，首层10kV开关房土建及红线范围内的线路走廊由本项目土建及市政专业设计，开关房内电气设备及电源侧线路由广州供电局负责建设。

2）采用三路10kV市电电源供电，每路容量10200kVA（不含集中冷站区域用电），两路同时运行，一路备用（两主用一备用），当其中一路主供电源故障时，备用电源投入运行，可满足全部负荷的用电，当两主供电源故障时，备用电源自动投入，可满足一、二级负荷供电，不考虑两路电源同时故障，备用电源也故障的情况。

3）10kV市电穿地面电缆管道，引至10kV开关站，引出10kV开关站后，穿管引下至10kV综合配电所，再分配至其各个10/0.4kV变电所（D1~D6）。

4）在南侧、北侧分别设一台低压柴油发电机组作为备用电源，常用功率均为1200kW，采用分散设置方式，设于D2与D6变电所旁。

5）商业部分采用低压计量，一户一表。

7电气用房平面图

9供电系统接线型式及运行方式

9.1高压供电系统接线型式及运行方式

图2高低压主接线方案示意图

1）10kV电源采用单母线分段运行方式，设母联开关；平时两段母线互为备用，分列运行，当一路电源中断时，另一路电源可以负担全部一二级用电负荷：母联开关通过手/自动操作，进线、母联开关之间设电气连锁，任何情况下只允许两个开关闭合。

2）10kV断路器采用真空断路器，额定电压12kV，应具备五防功能，在10kV进线开关柜内装设密封结构良好的无间隙氧化锌避雷器，作为真空断路器的操作过电压保护。

3）10kV高压开关柜选用金属封闭中置式手车柜或负荷开关柜；

4）10kV断路器额定电流：1250A/630A；

5）10kV断路器短路开断电流：10kV综合配电室，31.5kA，0.3s；D1~D6变电所，25kA，0.3s；

6）操作电源采用DC220V；

7）继电保护装置采用微机综合继保。

9.2低压供电系统接线型式及运行方式

1）低压电源的运行方式为单母线分段运行方式，正常运行时，母联开关为断开位置，一路故障或变压器检修时，母联开关自动投入，由一路高压负担两台变压器的一、二级负荷。进线开关与母联开关具有电气联锁功能，三者中只能有两个同时合闸。

2）低压柜进线采用母线槽上进线，出线回路采用电缆下出线。在低压柜底设接地铜排，贯穿各柜，并与柜体电气联结。

3）进线开关加失压延时脱扣装置，延时时间1~5S可调。

4）进线开关、母联开关、双电源切换开关以及柴油发电机房进线、馈线开关选择框架断路器，其他开关选择塑壳断路器。进线及母联框架断路器选用智能式，具备通讯功能带电动操作机构。

5）800kVA变压器的低压断路器额定分断能力不小于35kA，极限分断能力不小于80kA。1000kVA、1250kVA、1600kVA变压器的低压断路器额定分断能力不小于50kA，极限分断能力不小于80kA。

6）进线柜：断路器采用三极，带失压脱扣器线圈，带有辅助接点。断路器短路瞬时保护整定电流为10In；短路短延时保护整定电流为2In~4In，延时0.4s；带单相接地故障保护。

7）母联柜：断路器采用三极，带失压脱扣器线圈及分励脱扣线圈，带有辅助接点。断路器短路短延时保护整定电流为2In~4In，延时0.2S。

8）馈线柜：断路器采用三极，带有辅助接点，三级负荷馈线断路器带失压脱扣线圈，其他非消防负荷（除所用电外）馈线断路器带分励脱扣线圈。断路器短路瞬时保护整定电流为10In。

9）低压浪涌保护器：分段能力为65kA。

10）分励脱扣线圈电压等级为AC220V。

11）低压无功补偿柜采用自动补偿，电流过零投切，电容投切过程中无涌流冲击、无操作过电压、无电弧重燃现象。

12）低压配电柜的二次接线图由厂家按常规设计，并满足消防联动控制、设备自动化控制的要求。

10主要电气设备、材料的选型

1）变电所变压器选用SCB12干式变压器，变压器的空载和负载损耗允许偏差在7。5%以内，总损耗允许偏差范围在5%以内，能效等级均为2级。

2）高压开关柜选用金属铠装中置移开式开关柜，低压开关柜选用抽屉式开关柜，高低压开关柜均选用国内品牌或合资品牌成套产品（柜内断路器采用国际品牌）。

3）高压10kV线路：低烟无卤交联聚乙烯绝缘铜芯防火电缆，阻燃[A]类，耐火电力电缆。

4）低压消防配电电力电缆（干线）：矿物绝缘铜芯防火电缆。

5）低压消防配电电力电缆（支线）：低烟无卤阻燃耐火铜芯电线，阻燃[B1]类，耐火型电线、电缆。

6）低压一般配电电力电缆：低烟无卤阻燃交联铜芯电力电缆，阻燃[B1]类，阻燃电力电缆。

11总结

进行大型地下空间的供配电设计，应充分了解通信、通风空调、给排水及照明等各种负荷的供电要求、分布情况及负荷等级的划分，同时要满足业主的特殊要求，为其后期管理提供便利，供电方案要通过当地供电部门的批准，结合具体情况选用合适的供配电系统、设备及材料，提出安全可靠、经济实用的供配电方案。

参考文献

[1]邱春玲.大型商业综合体供配电系统设计．同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司．2017.

[2]中国航空规划设计研究总院有限公司．工业与民用供配电设计手册.第四版.

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[5]GB50067-2014，汽车库、修车库、停车场设计防火规范[S].

[6]GB50052-2009，供配电系统设计规范[S].

[7]GB24790-2009，电力变压器能效限定值及能效等级[S].