某银行金融大厦供配电系统设计与思考

摘要：总结多年来设计的银行金融建筑，对此类建筑电气相关课题进行了整理分析，系统的提出了银行金融建筑供配电系统方案的合理性及经济性比较方案，为此类建筑的电气设计有针对性的作出了分析总结，旨在为设计同行提供参考。

关键词：银行金融建筑；电气设计；设计要求；供配电系统

在多个高层、超高层电气设计实践中，笔者总结了银行金融大厦电气设计要点，以较典型的某超高层银行金融大厦作较详细的分析，将点滴体会和心得与业内同行分享，也希望读者能够提出宝贵意见，以提高行业内银行金融建筑电气设计水平。

一、工程概况

项目为某银行大厦项目，总建筑面积约18.7万m?，总层高270m，共计51层，地下3层，用作银行保险库、汽车库、变配电房及其他专业设备用房。地面1～4层为裙楼，用作银行营业厅、商业、餐厅、办公等，5、6层用作银行安防中心及数据中心。4-32层用作出租及银行普通办公，33-51层为银行国际业务中心，在19层及33层设避难层，兼做设备层。

二、负荷分类及统计

本项目为一个大型的综合建筑，含商业、办公、银行、数据中心等，负荷类型复杂，故设计阶段对供电负荷的分类十分重要。

1、负荷的分类及供电方式：

本项目中的一级负荷：

（1）、消防用电一级负荷：消防水泵、消防排烟风机、正压送风机、消防电梯、防火卷帘门、应急照明、避难层照明、消防监控中心等；

（2）非消防一级负荷：安防系统、弱电机房、客梯电力、生活水泵、排污泵、走道照明、值班照明、警卫照明、航空障碍照明、避难层应急照明、银行数据中心、银行安防中心、银行数据中心及安防中心空调负荷电源、银行营业照明、银行备用照明、银行安全用电、地下保险库、机械停车装置等；

其中消防中心、弱电机房、银行数据中心、银行安防中心、银行地下保险库、银行应急指挥中心等用电为一级负荷别重要负荷；

本项目二级负荷包括：

餐厅、重要办公室、重要会议室、商业、自动扶梯等；

本项目三级负荷：其它负荷；

为保证供电可靠性，对消防电梯、正压送风机、排烟风机等重要消防负荷采用双电源供电并实现末级自动切换；

为保证消防中心、弱电机房、银行数据中心、银行安防中心、银行安全用电、银行地下保险库、银行应急指挥中心等一级负荷别重要负荷的供电可靠性，除采用双电源供电并实现末级自动切换供电外，另设置UPS电源，用作应急电源；

2、负荷容量的确定

（1）根据《工业与民用配电设计手册》及《全国民用建筑工程设计技术措施-电气》相关内容，按以下原则确定负荷容量：

（2）其中数据机房的负荷估算如下：

a）由于甲方为能提供负荷值，故按可布置19“机柜数量推算：

c）故银行数据机房预留容量为500KW。

d）同理银行数据备份机房面积约1040 m?，预留容量为800KW

3、各级负荷统计

一级负荷：6530 kW；（含特别重要负荷4270kW）

二级负荷：1100 kW；

三级负荷：8580kW。

4、供电电源及自备电源的确定

1）本工程负荷供电等级为一级。

2）采用两路35kV市电电源供电。从上一级开闭所引两路专线35kV电力电缆，穿管埋地引入本工程高压电缆分界小室，作为工作电源。

3）自备电源选择及其配电方式

（一）.柴油发电机容量的选择按以下内容选择：

e）平时不用，火灾时才起用的消防负荷：包括消防风机、消防水泵、电动防火卷帘、消防电梯等。

f）市电停电时，必须保障的重要负荷：包括应急照明（包括备用照明、疏散照明、安全照明），消防电梯、消防控制室、通信机房、安防监控机房、数据中心、银行数据中心、银行安防中心、银行安全照明、银行地下保险库等一级负荷别重要负荷。市电停电时，宜保的重要负荷：客梯、生活水泵、厨房动力、餐厅1/4-1/3的照明、商场1/4-1/3的照明等（由于本工程设置两路独立电源，考虑降低投资，故上述宜保设备不考虑由发电机供电）

g）最大一台电机起动时，发电机瞬间电压降不应大于额定电压的20%。

发电机容量选择时，应选以上三者中最大值。

（二）.本工程采用两路独立电源，重要负荷按下列原则选择供电：

a）应急照明：双市电+发电机+灯具内自带蓄电池

b）消防中心、弱电机房、银行数据中心、银行安防中心、银行安全照明、银行地下保险库等：双市电+发电机+UPS

c）银行营业照明、银行备用照明等银行相关重要负荷采用双市电+发电机+UPS的供电方式。

d）消防负荷：双市电+发电机

e）非消防重要负荷：双市电。

三、供电方案比较及确定

1）本项目安装容量约为16000KVA.其中包括：2x2000KVA（空调）+2x2000KVA（银行）+2x2000KVA（-3F至19F）2x2000KVA（20F至51F）；因业主考虑7F可能改作数据机房，需预留1000KVA数据机房用电及1000KVA精密空调容量，故总变压器装机容量约18000KVA。

2）现有两种变配电方案：

方案一：主变电所采用35KV降压至10KV，再由10KV降压至0.4KV，包括2路35KV独立市电电源、35KV高压柜、35/10KV主变压器（容量2x20MVA，每台均能承受100%负载）、10KV中压配电柜、10/0.4KV变压器、相应低压配电屏。在33F设置分配电所，系统包括2路10KV电源及1路10KV应急电源（由10KV应急柴油发电机组提供）、10KV环网柜、10/0.4KV变压器、相应低压配电屏。

方案二：主变电所采用35KV至接降压至0.4KV，包括2路35KV独立市电电源、35KV高压柜、35/0.4KV变压器、相应低压配电屏。在33F设置分配电所，系统包括2路35KV电源及1路10KV应急电源（由10KV应急柴油发电机组提供）、35KV环网柜、10KV环网柜、35/0.4KV和10/0.4KV变压器、相应低压配电屏。

3）方案比较见如下：

10KV中压配电系统对设备层高要求较低。 35KV高压变配电系统对设备房层高要求较高。需净空约4.5m，目前33层避难层层高4.5m，需结构、建筑专业配合调整

管理维护 35KV由供电局管理，业主电气管理人员只需负责10KV及以下配电系统，方便、灵活 35KV配电设备由供电局负责，业主选择余地较小.

每台变压器电源侧增加负荷开关，业主可自行闭合、开断35KV电源（与供电部门沟通）

需24小时有人值守 需24小时有人值守

结论：综合考虑对供电安全可靠性、建筑要求及经济技术指标，本次设计选用供电方案二

运行成本：

方案一最少每年电费增加约30.8万/年

a、设置2台20MVA主变压器35/10KV

单台35/10KV变压器年有功损耗：

每年增加电费约20.3（万（kwh）*2（台）*0.76（元/（kwh）=30.8万元。

b、设置4台10MVA主变压器35/10KV

单台35/10KV变压器年有功损耗：

每年增加电费约13.6（万（kwh）*4（台）*0.76（元/（kwh）=41.3万元。

c、设置8台5MVA主变压器35/10KV

单台35/10KV变压器年有功损耗：

每年增加电费约8.8（万（kwh）*8（台）*0.76（元/（kwh）=53.5万元。

1）比较可以得出，方案二较方案一在供电可靠性上更高，经济性（初期投资及运行成本）更好，对建筑要求更低。在安全性上，两种方案均采用成熟的产品技术，只要变配电设备布置间距及线缆敷设满足规范的要求，方案一及方案二都有很好的供电安全性；在管理维护方面，方案一较方案二更方便灵活，方案二与供电部门沟通协调，可采用每台变压器电源侧增加负荷开关，业主可自行闭合、开断35KV电源，从而达到便于管理维护的要求。

2）另：方案一由于设置20MVA变压器，对建筑层高、结构荷载、运输通道等要求很高（变压器高度3.5m，重量39吨），很难满足要求；方案二对33层避难层要求净高为4.5m，与建筑及结构专业协调解决，对建筑布局、运输通道等要求较方案一要求相对小很多。

3）综合考虑对供电安全可靠、建筑要求及经济技术指标，设计选用供电方案二

四、变、配电所及应急柴油发电机房布置：

1）本工程主变配电所设在地下一层，另在地下二层及33层避难层各设一处分变配电所；

a）地下一层主变配电所设置4台35KV/0.4KV 2000 kVA干式变压器；

b）地下二层分变配电所设置2台35KV/0.4KV 2000 kVA干式变压器；

c）33层变配电所设置2台35KV/0.4KV 2000 kVA干式变压器及1台10KV/0.4KV 1250 kVA干式变压器（国际业务中心专用备用电源）；

2）本工程在地下一层设置4台自备应急柴油发电机组：

a）在地下一层变配电房附近设置2台0.4KV低压柴油发电机，用作银行数据中心及营业用电的备用发电机组，容量均为1280KW，直接引至银行低压配电屏；

b）设一台10KV应急柴油发电机组，用作34层至51层银行国际业务中心的应急电源，容量为1000KW；采用10KV电力电缆引至33层设备层的高压配电柜，用作银行国际业务中心专用备用变压器应急电源。

c）设一台0.4KV应急柴油发电机组，大厦消防及其他重要负荷的应急电源。

3）设备层变电所设备的运输

设计时设备层变配电设备的运输通道考虑了三种方案

a）方案一：由专业公司实施，采用室外专业吊装设备垂直运输方式

优点：仅需在幕墙设计时考虑部分可拆卸模块及室外的垂直运输通道，对建筑及结构要求较低。

缺点：费用高，在检修运输时，对大厦日常使用有较大影响。

b）方案二：加大货梯的运载能力，采用货梯垂直输送

优点：运输时，无需额外工作，简单可靠。

缺点：对载货电梯要求很高，对核心筒布置影响很大，平时使用率极低。

c）方案三：运输时货梯升起，采用专业工具，从货梯井道垂直运输

优点：对建筑、结构影响小，检修运输时对大厦日常无影响。

缺点：需专业运输工具及专业人员操作，需要一定的费用。

综合考虑，设计时选择第三种运输方式。

五、其他

本项目的照明系统、防雷接地及安全措施、电气防火漏电系统、高低压配电监控系统、电气节能和环保设计不在细述，

结束语

通过以上对本工程供配电系统的设计情况介绍，银行金融大厦电气设计应总体考虑其系统可靠性与经济性，才能达到较好的技术及经济效果，做到方案合理、技术先进、运行可靠，满足规范要求，还要简洁实用、便于管理维护、减小综合投资，因地制宜，得到最合适的方案。