论超高层建筑设立分变电站的优缺点

摘要: 随着社会的不断发展进步，超高层建筑的建筑规模大幅增加，功能由单一功能变成多功能组合，导致建筑物内变配电系统无论是从系统规模，还是结构复杂性，与过去相比都发生了巨大变化，本文重点讨论的是超高层建筑中分变电站的设立问题。

关键词：高层 ； 筑设；优缺点； 方案

Abstract: along with the development of social progress, tall building construction scale greatly increased, the function by a single function into a multi-function combination, lead to change within the building distribution system from system in the size, or structural complexity, compared with the past are changed, this paper mainly discussed the ultra-high buildings points is the establishment of transformer substation.

Keywords: top; Set up; Advantages and disadvantages; scheme

中图分类号：TU97文献标识码：A 文章编号：

目前超高层配电系统一般设计为单一变电站或是主+分变电站结合的10KV（或35kV）变配电系统。对于超过200米高的超高层建筑而言，其输电线路长度也超过了200米，受380V低压供电半径的限制，当输电线路在200米~260米之间的时候，设计上是否采用分变电站存在争议。下面以一案例分析分变电站设立的优缺点。

某写字楼项目地下4层、地上50层。建筑高度220米，总建筑面积10万平方米。地下4层为车库及设备用房。地上1~4层主要功能为商务中心；5~48层为开敞式办公楼层，49、50层为高档会所，地上建筑面积 8万平方米，设计配电容量为9600KVA。

一、 变电站设置原则：

该项目设计采用35KV变电站，执行《35～110KV 变电所设计规范》（GB50059 92）规范要求，遵循变电站设置原则：靠近负荷中心，有利于提高供电电压质量、减少输电线路投资和电能损耗，节约用地、尽量少占用经济效益高的区域，交通运输方便，有利于设备的运输及对变电站的管理，考虑变电站与周围环境、临近设施的影响，尽量将变电站及35kV线路造成的电磁感应、无线电干扰、噪音等对通信设施和楼内工作人员形成的影响降至最低。

二、设计方案：

由于该建筑总高度220米，输电线路长度位于200~300米之间，对于是否设立分变电站产生争议，因此委托咨询公司设计了两套方案供投资方选择，具体介绍如下：

1、方案一：将该写字楼项目供配电系统设计为主、副两座变电站，其中主变电站设于地下一层（供电范围为30层及以下各层），副变电站设于地上四十层（供电范围为31层及以上各层），分区域供电，能够保证供电的质量及可靠性，同时达到节能与经济的目的。

具体设计如下：在地下一层设置一座35kV高压配电所，由高压配电所馈出6路35kV送电线路，其中4路送往本高压配电所临近的35kV主变电站，将35kV电压直降至220/380V配电电压，为该项目地下各层及地上低区各层提供低压电源，变压器装机容量为 4x1600kVA；另2路送往该项目高区40层的35kV副变电站，将35kV电压直降至220/380V配电电压，主要服务于31～50层，为本项目高区提供低压电源，变压器装机容量为2x1600kVA=9600kVA。总容量为9600KVA。

2、方案二：

将高压配电及变压器设置在地下一层，其它区域不再设置变电站。但在高区40层位置设置低压配电室，向高层区域提供低压电源。

详细方案为：在地下一层设置一座35kV高压配电所，由高压配电所馈出6路35kV送电线路送往本高压配电所临近的35kV变电站，将35kV电压直降至220/380V低压配电电压，为本项目提供低压电源，在地下一层的高压配电室设置了6台1600kVA变压器，其中4台变压器供电范围为地下各层及地上30层及以下各层。另2台变压器直供设在高区40层的低压配电室，供电范围为31层及以上各层，进线电源使用密闭式低压母线槽进行供电，高区（第31层及以上各层）的所有用电设备都由位于40层的低压配电室提供电源。

三、对比分析：

1、方案一是目前比较通用的设计方案，其特点是能够很好地解决电源的供电半径问题，所有用电设备的供电半径都在200m范围以内，电压压降无需采取措施均能满足规范要求。采用35KV高压电缆直接将电力输送到40层变电分配，节省电缆费用，供电损失也较小，对比380V低压送电每年大约节约电费15-20万元。

方案一的缺陷在于：①35kV变电站自身产生较大的电磁辐射及较强的电场，对周边临近区域（如上下几层）产生干扰，采用屏蔽措施只能降低部分电磁辐射与干扰，不能完全杜绝。②变压器、高压环网柜等较大型设备设置在高区40层，一旦变压器或高压环网柜等较大设备出现故障需要更换维护，其运输通道需要消防电梯竖井来运输，将变压器、高压环网柜从底层运送到高区变电站的吊运较为困难。而楼外吊装运输方式受周边限制，不适用。

2、方案二能够解决方案一中存在的问题，高区不设置变电站，不需要向高区运输变压器、高压环网柜，电源是采用低压向高区送电，不需要向高区敷设高压电缆；低压电源对周围环境不会产生影响到人员及办公设备正常工作的电磁辐射及电场干扰。

方案二的缺点在于①向高区配电室输送电能可采用密集封闭母线或并联电缆，由于距离较远（超过200米），产生的压降很大（以2000A的密集母线，送电距离为200米来考虑，压降约为28V，比例为6.9％），需要采取一定措施才能确保电源质量。②无论是采用密集封闭母线还是采用并联电缆，都需要投入大量的资金。③系统运转过程中电能损耗较大。

四、 结论：

通过上述方案对比分析可以看出，如果单纯从表面经济角度考虑，设立分变电站的方案无疑是最佳选择，而且目前绝大多数的设计方案也都是这样设计的。但是，考虑到高区变电站变压器等设备的检修、维护及运输通道等因素，以及电压等级较高，造成电磁辐射及磁场干扰较强，对上下几层周边办公区域人员的工作环境及办公设备造成干扰，虽然增加一定投入，采用增加屏蔽等措施能够减弱电磁辐射及磁场干扰（这也是目前普遍采用的方法），但仍直接影响写字楼的租售率，其损失无法准确量化。

因此结论如下：

1、如果没有明确提出高压变电站产生的电磁辐射及电场对临近区域（如上下数层）产生干扰的参数，通过屏蔽能够达到规范要求，推荐设立分变电站方案，能够很好地解决电源的供电半径问题，电压压降无需采取措施即可满足要求，而且工程造价低，未来运行损耗小、费用低。

2、如果重点强调写字楼的办公环境及品质，消除可能存在的电磁干扰，便于日后的维护管理，且能够接受增加的工程造价及运行损耗费用，则考虑选用将高压变配电统一设计在地下一层的方案，便于设备更换维护管理，得到一个没有电磁干扰的良好工作环境。