高层办公建筑电气设计——某机关办公大楼设计实践

随着办公建筑的用电设备种类越来越多，如电力、照明、电梯、空调、消防、通信、计算机等，而且不断向智能化设备方面发展，耗电量明显增加，对供配电方面提出了许多新的要求，把供配电的可靠性、安全性、灵活性摆到了更为重要的位置。下面结合实例对高层办公楼的电气设计进行系统阐述。

１ 工程概况及设计要求
某机关办公大楼，总面积２１０００ｍ２，高６０ｍ，地面１５层，地下１层，属一类高层建筑。按甲方提出的要求，需做到方案合理、技术先进、运行可靠、满足相关规范的要求，还要简捷实用、便于操作、管理和维护，减少综合投资。

２ 负荷计算和估算
广州市越秀建筑设计院主要进行本工程的一次设计，二次装修部分由专业装饰设计公司完成。这就要求一次设计时预留供电电源，既要符合实际情况，又要留有发展变化的余地。本大楼内部功能分为：一般办公室、区领导办公室、大会议室、展厅、大堂、多功能厅（礼堂）、信息中心（计算机中心）、通讯中心（电话总机）、制水中心、空调机房、水泵房等。
在一般办公区按５０～６０Ｗ／ｍ２考虑，在特殊办公区按５０～８０Ｗ／ｍ２考虑。对于上述特殊装修场所，设计估算参数如下表所示。
电力负荷一般由各专业提供技术要求及负荷大小。总电力负荷需用系数Ｋｓ为０．７５，功率因数０．８，总照明负荷需用系数Ｋｓ为０．８５，功率因数０．８。
２．１ 三相负荷计算方法：
将三相用电设备的设备容量乘以一个需用系数Ｋｘ，得有功计算负荷，即：
Ｐｊｓ＝Ｋｘ•Ｐｓ（ｋＷ）
无功计算负荷Ｑｊｓ确定：
Ｑｊｓ＝Ｐｉｓ•ｔｇΦ（ｋＶａｒ）
最后，确定视在计算负荷Ｓｊｓ：
Ｓｊｓ＝Ｐｊｓ２＋Ｑｊｓ２（ｋＶＡ）或Ｓｊｓ＝Ｐｊｓ／ｃｏｓΦ（ｋＶＡ）
计算电流为：
Ｉｊｓ＝Ｐｊｓ／３ＵｅｃｏｓΦ．（Ｕｅ三相设备的额定电压ｋＶ）
２．２ 单相负荷确定：
尽量将各单相负荷逐相均匀分配，以减少不平衡。计算时，当回路中的单相负荷的总容量小于该回路三相对称负荷的总容量的１５％时，全部负荷按三相对称负荷计算，当超过１５％时，应将单相负荷换算为等效三相负荷，再同三相负荷相加，功率及电流计算公式同上。

３ １０ｋＶ供电系统
根据《高层民用建筑设计防火规范》（ＧＢ５００４５－９５）９．１．１条规定，一类高层建筑中的消防水泵、防排烟设施、消防电梯、应急照明及消防用电按一级负荷要求供电。
按《民用建筑电气设计规范》（ＪＧＪ／Ｔ１６－９２）３．１条规定，省部级办公建筑的客梯电力、主要的办公室、会议室照明属二级负荷。本办公大楼属一级负荷供电，通过传统的几种供电方案比较，选定了下面的供电方案。
即由不同区域变电站引来两路１０ｋＶ电源，１０ｋＶ系统设计为单母线分段，中间有联络柜，正常工作时，两路电源同时供电，互为备用，一路电源故障时，另一路电源供全部负荷。这样做既方便检修又可达到供电要求。此方案表面上符合供电要求，但实际很难做到，因为，国内各地区的大电网都是并网的，电力网内的各种故障均可能引起全部电源进线同时失去电源。多年来的实际运行经验表明，很多电气故障难以限制在某一范围内部，因此，即使设计中采用了两路市政电源，也很难保证一级负荷的供电要求。所以，为保证一级负荷中特别重要的负荷，必须增设应急电源柴油发电机作为第三备用电源。

４ ２２０／３８０Ｖ配电系统
本建筑配电电压为交流２２０／３８０Ｖ，联结形式采用ＴＮ－Ｓ系统。
结合工程实际情况，通过负荷计算，考虑到空调用电负荷占建筑物总用电量的５０％，耗电量很大。因此，空调系统合理的配电与控制方式，很大程度上决定了整个大楼的经济运行情况。设计时，选用一台１２５０ｋＶＡ变压器供中央空调用电，照明及其它动力负荷。选用另一台１２５０ｋＶＡ变压器，两个供电系统之间采用分段母线联络，在不使用空调的季节，可将空调变压器退出，减少变压器功耗，达到节电效果。同时，该变压器可作为另一台变压器检修时的备用设备。
４．１ 照明及其它动力配电系统。
办公楼的配电系统主要由配电变压器、低压主开关柜、垂直干线、各楼层的配电箱和其后的分支电路组成，变压器低压侧出线经低压主开关柜中的母线接至垂直干线，１～１５层照明负荷采用额定截流量为１２５０Ａ的密集型母线槽做主干线，各楼层设母线插接箱，由插接箱引至各楼层总配电箱，由总箱引至各室末端配电箱。末端配电箱是按照办公室的不同功能来分设的，目的是便于管理、检修。地下室其它动力设备，如水泵、电梯、风机等由低压配电屏单回路放射式配电，这些重要动力负荷要求在末端配电箱设双电源自动转化装置，使供电更可靠、更安全。
４．２空调机组的配电及控制系统。