站城一体化工程供配电系统设计思考

通常，站城一体化工程以轨道交通为核心，在土地未上市进行城市功能设施开发前，需要配合地铁修建以及运营的时间节点而将与地铁相关的部分先行施工，进行一级开发。

一级开发阶段时，与轨道交通空间或者轨道交通层以下的城市功能设施交融，结构预留工程必须同步实施，而轨道交通层以上的城市功能可以不进行结构施工，但受限于结构施工部分的影响，下述指标、构件需要稳定：

a. 设施建筑规划指标（业态、面积、层数、高度等）准确；

b. 塔楼核心筒及柱网准确；

c. 塔楼结构荷载基本准确；

d. 裙房的竖向交通核及柱网基本稳定；

e. 裙房的结构荷载基本稳定；

f. 如地上有结构超限设计，必须同期完成超限审查。

如果在一级开发阶段能提前引入二级开发商，同步进行设计，可将二级业态条件预留得更为准确。但由于土地上市的不确定性，以及二级开发商拿地后会对项目进行优化，在结构稳定的前提下进行建筑平面的调整，使得一级开发阶段仍然存在很多可变的风险。

因此，很多站城一体化的项目需要在这样分期开发建设的情况下思考如何进行限定性设计。

> > > >   市政条件

通常会在一级开发阶段取得配套电网规划以及电信通信基础设施规划方案，作为未来土地上市的条件，为项目的电源条件、接口位置提供可靠依据。在这个阶段，应将站、枢纽、城功能空间作为整体规划考虑，充分梳理各个功能的市政电源、接口条件。尽可能与当地供电部门进行沟通，明确整个项目电力用户的划分，根据当地要求规划设置电力机房。

以北京某枢纽地下空间项目为例，该区域属于用电重点保障区域，不同于北京其他区域首层设35 m ² 高压电缆分界室的惯常做法，需要在首层设置300 m ² 的开关站。然而由于该项目的特殊性，均为地下建筑，故突破了首层设置的原则。经与供电部门沟通，获得批准在地下一层设置开关站。

此外，还需要针对市政的规划条件，对整个项目的小市政进行合理性排布，必要时须建筑退线或降板来满足小市政需求；同时为高压进线、景观、室外充电桩等可能性的室外用电预留穿墙套管。这些条件如果不确认，二级开发时可能会带来颠覆性的变化，造成很大损失。

> > > >   用电分析

> >  用电负荷分级

站城一体化工程既承载着交通枢纽客流运送的功能，又作为写字楼、酒店、商业、公寓等综合体，本身也是建筑体系复杂、人员密集场所。当发生突发事件时，一旦中断供电，建筑里的人员可能会恐慌，造成秩序严重混乱，也可能会造成重大损失或产生重大政治影响。因此，对用电设备进行合理的负荷分级尤其重要。

各建筑的功能分区和防火分级是确定用电负荷分级的直接依据，同时站城一体化项目作为一个整体，需对不同业态相同功能的负荷进行梳理协调，如建筑的消防负荷等级应按各业态消防最高负荷等级统一。出于对用电安全可靠性的考虑，对于站城一体化工程的用户负荷等级可适当提高，特别是涉及安全用电、消防设施用电等应有充分保证，确保建筑的安全使用。

> > 负荷计算

站城一体化工程的变电所基本设置在地下，所以在一级开发结构预留设计时，应预留准确，避免在建筑指标没有较大调整的情况下，二次设计与一次预留偏差较大。变电所、发电机组容量、面积增加，会给整个项目带来较大的经济损失和施工改造困难。但由于该阶段整体建筑方案并不完善，城市功能业态仅能根据建筑指标和该阶段为地下结构预留提资深度的建筑初设方案进行初步设计，推荐采用需要系数法进行负荷计算，并校验该业态的负荷密度指标的合理性。

本文收集了若干站城一体化工程的变压器装设容量指标，为供电系统提供设计依据和参考，详见表1。

根据以往项目经验，针对城市功能设施的不确定性，梳理了负荷计算的方法与措施，以尽量提高限定条件下的负荷计算准确性：

a. 充分了解项目背景、当地市政供电情况、供电部门对业态指标的控制、类似项目的负荷指标情况、项目的冷热源设置情况等。

b. 四星级以上酒店，一、二级负荷占比较高，其中一个回路中断供电时，其余线路应能满足全部一级负荷及二级负荷的供电要求。因此，相关业态的用电指标会比参考值有所提升。

c. 充分考虑各城市功能业态未来的可能性需求，尽量细化各个业态的建筑指标。如商业部分电餐饮 / 燃气餐饮所占的比重、商业每层主要业态的可能分布、办公将来运营可能会引入的企业类型、酒店的星级情况等。

d. 塔楼是公寓或者住宅时，应尽可能地了解当地供电部门对居住建筑的用电指标、供电方式等，获取尽量多的信息，适当留出负荷裕量。

e. 电动充电桩的数量、快慢充设置比例，以及电动充电桩归属的业态要有清晰的界定。

在没有业主提供明确指标的情况下，可以参考表2 ~ 表4的供电指标来计算。

上述用电指标均不含空调冷源和热源，仅含末端。充电桩根据当地指标要求设置。

> > > >   变电所的设置

轨道交通的变电所是独立设置的，一般电源随线路引来，作为轨道交通专项设计。本文主要探讨枢纽与城市功能变电所的设置。

根据整个工程不同业态的划分，分别设置变电所。变电所深入或靠近负荷中心，以缩短低压供电半径，降低电能损耗，减少电压损失，提高供电质量。供电半径一般不超过200 m，当供电半径过长，则需要进行经济性分析比较，增设变电所。

站城一体化枢纽变电所作为供电的核心设施，且一般在地下层设置，应提高其防水、排涝能力，提高其安全可靠性，可采取以下措施：

a. 变电所配电柜进出线方式优先采用下进下出，设置电缆夹层或电缆沟。

b. 消防用电应急电源配电装置与主电源配电装置分开设置。

c. 独立设置高压总配电室。

d. 抬高变电所设备层地面，高于本层所在地面。

e. 设置门槛，底板设置排水措施。

f. 变电所顶板采取防水措施。

城市功能业态变电所根据当地供电部门对变电所的设置要求，宜参照枢纽变电所的设置标准，确定变电所是否设置夹层、电缆沟、抬高地面或降板，确保变电所的净高满足需求，以及变电所的安全可靠。

虽然城市功能未来有不确定因素，但是在一定限定性条件下的不确定，因而可以在一级开发阶段，根据限定方案、意向业主的充分沟通，来搭建城市功能业态的低压配电系统图，进而确定城市功能变电所的布置。同时，也应该为其不确定性预留冗余条件：

a. 变电所低压出线柜预留30 % ~ 40 % 的备用回路供二级开发裕量及未来发展使用，变压器负载率控制在65 % ~ 80 % 留有一定发展余量。在此计算的基础上，建议每台变压器对应低压柜留出2台备用柜的位置，为二级开发适当预留扩展空间。

b. 建筑领域节能减碳是我国实现“碳达峰、碳中和”目标的关键之一。光伏能源是最佳的解决方案之一。在一级开发阶段，应结合建筑可能性，充分考虑光伏发电布置的位置、发电量、用途，并在相应变压器组预留光伏并网柜的位置。

> > > >   低压配电系统设计

站城一体化工程多业态、多业主，甚至分期建设、分期运营的特性，给低压配电系统带来了复杂性。原则上不同业态分设变电所和低压配电系统，这样方便运营管理、检修维护以及产权划分。低压配电系统的安全可靠、灵活以及经济性尤为重要。对于低压配电系统的设计，笔者梳理了以下方法与措施：

a. 轨道交通站厅、站台供配电遵循轨道交通相关规范要求，独立提供外电源及独立系统。

b. 多种业态相互交错，需明确各业态的产权范围。共用设施的运营维护及产权，需与业主一一明确，如多业态共用的电梯、竖向楼梯的加压风机、位于商业裙房屋顶的枢纽设施均需有清晰的权属界定。

c. 照明、电力、消防及其他防灾用电负荷均自成系统。用电负荷或重要用电负荷容量较大时，宜从变电所以放射式配电。配电箱的设置和配电回路根据负荷性质按防火分区划分。

d. 站城一体化工程的消防配电尤其重要，应采用放射式供电以提高供电可靠性。

e. 室内净高大于12 m的场所，照明线路上应设置具有探测故障电弧功能的电气火灾监控探测器。

f. 与业主或意向业主充分沟通，尤其商业、办公、酒店业态通常业主会有设计标准，需结合企业标准及规范进行设计。

g. 不同业态，不同业主的主要竖井宜相对独立设置，减少相互影响。

h. 电气主干线路由宜尽量减少不同业态的相互交叉影响，避免出现如商业管线检修对枢纽运营造成影响。

> > > >     自备电源的设置

当市政电网提供的电源不能满足一级负荷双重电源的要求，或者建筑里有特级用电负荷时，都应设置自备电源作为应急电源。通常应急电源包括应急电源装置（EPS）、不间断电源装置（UPS）和柴油发电机组，本文着重叙述柴油发电机组的设置情况。

柴油发电机组的设置需要充分考虑，根据不同业主、不同业态的运营管理方式进行配置，主要从以下几点考虑：

a. 明确市政电源现有条件是否需要设置柴油发电机组来满足负荷的要求。

b. 当需要设柴油发电机组时，交通枢纽与城市功能设施分别设置柴油发电机房。

c. 有四星级以上酒店的规划，需要设置柴油发电机房。

d. 大型商业综合体，即便在满足双重电源的条件下，为将来招商运营便利，仍有考虑柴油发电机组的可能性，需与意向业主充分沟通，哪些商业用电是需要备用电源保障的。如不确定的情况下，建议先预留一处柴油发电机房的条件。

e. 定位较高的办公，为将来大客户入驻有数据机房等需求，预留大客户专用的柴油发电机房，通常该预留柴油发电机组容量不大于500 kW。

通常将柴油发电机组设置在地下一层或者地下二层，不应设置在人员密集场所的上一层、下一层或贴邻，确有困难时应采取相应的防火防爆措施。柴油发电机房宜靠近对应的变电所，并优先选用低压柴油发电机组，当供电距离大于300 m时，需进行技术经济比较后确定采用0.4 kV低压柴油发电机组还是10 kV柴油发电机组。

当站城一体化工程总建筑面积小于500 000 m ² 时，应急柴油发电机组的容量一般按同一时间发生一处火灾考虑，但要考虑火灾蔓延的迅速性、人员疏散的安全性以及消防设施工作的时限性等要求，计算发生火灾的防火分区，还要考虑关联分区（竖向及水平）的相应消防用电设施。由于区域内任一处发生火灾都需要灭火扑救，因此消防水泵、消防电梯及消防控制室等的用电量均应纳入该区域消防用电负荷的计算。部分站城一体化工程有特殊消防设计，需要根据项目的实际情况，可以按防烟分区计算消防用电负荷。

> > > >   导体的选择及敷设

站城一体化工程建筑物内电力供电公司和电力用户分别维护的10 kV电缆线路，应分别采用燃烧性能不低于B1级的封闭槽盒，在可维护的空间内敷设；应避免在人流密集的公共空间、通道的吊顶内敷设。

低压配电线路导体应采用铜材，线路的电压损失不应超过允许值；导体应满足动、热稳定要求。电线电缆燃烧性能应选用燃烧性能B ₁ 级。配电线路建议分设在不同槽盒，槽盒采用金属封闭式，既加强双回电源线路的隔离防护，又减少电磁干扰。

消防配电线路满足消防用电设备火灾时持续运行时间的要求，宜与其他配电线路分开敷设在不同的电缆井，消防负荷供电回路采用耐火电缆明敷时，应穿金属导管或封闭式金属线槽，并采取防火处理；确有困难需敷设在同一电缆井时，应分别布置在电缆井的两侧，且消防配电线路应采用矿物绝缘类不燃性电缆。