谈沈阳宏信五星级酒店供配电系统设计

核心提示：在沈阳工业技术开发区，有一座宏信五星级酒店，建筑面积２．４万平方米，酒店为塔楼２０层，建筑物高度为９４m，地下一层为酒店后勤及设备用房，地下二层为停车场。该工程属一级高层建筑，耐火等级为一级（停车场防火类别为Ｉ类），框架结构。本文就五星级酒店的供配电系统初步设计进行简单分析。1 工程项目概况
在沈阳工业技术开发区，有一座宏信五星级酒店，建筑面积２．４万平方米，酒店为塔楼２０层，建筑物高度为９４m，地下一层为酒店后勤及设备用房，地下二层为停车场。
该工程属一级高层建筑，耐火等级为一级（停车场防火类别为Ｉ类），框架结构。本文就五星级酒店的供配电系统初步设计进行简单分析。
1.１ 各用电用房的设置
地下一层设置１０kＶ变配电所及自备柴油发电机房、水房、空调机房、洗衣机房等；首层设置消防控制中心、经营管理电脑系统用房，弱电进线用房、电信服务机房；在酒店屋顶层设置酒店卫生电视机房。
1.２ 负荷分级
根据《民用建筑电气设计规范》ＪＧＪ１６－２００８的要求，结合工程建筑规模及功能特点，酒店部分负荷分级如下：
（１）消防控制室、火灾自动报警及联动控制装置、应急照明及疏散指示标志、防烟及排烟设施、自动灭火系统、消防水、排水、消防电梯、电动的防火卷帘、电动防火门等 消防设备用电为一级负荷；
（２）酒店的宴会厅、餐厅、厨房、康乐设施、门厅及高级客房、生活水、客梯用电、酒店的经营管理用的计算机系统、电话、摄影和录像设备等照明及动力用电为一级负荷；
（３）除上述之外与酒店运营相关的其它用电力为二级负荷；
（4）与酒店运营无关的普通照明、办公、空调设备动力用电为三级负荷。
2 酒店10/0.4kV变配电系统设计
酒店10/0.4kV变配电所设在地下一层。变压器额定安装总容量为2824kVA，设置两台1600kVA变压器，负荷密度按100W/m2计算，总用电量为2400kW，平均负荷率为85%.
供电电源由该区220kV变电站用两路10kV电缆进线，正常时双路电源同时供电。
（1）高、低压供电系统主接线型式及运行方式
变电所10kV高压系统采用单母线分段，中间用母联联接的运行方式，平时两路10kV电源同时供电，分列运行，母联断开。当一路电源失电时，母联断路器采用手动或自动方式闭合，由另一路电源承担酒店全部用电负荷。电源恢复后，母联断路器手动断开，恢复正常供电，进线断路器与母联断路器三个之间设闭锁装置，同时只能两个处于合闸状态。１０kＶ高压配电柜采用手车式真空开关柜，真空断路器开断电流暂扫２５kＡ选择。采用交联 电力电缆下进下出，变压器高压进线采用交联电力电缆下进，变压器低压出线采用铜母线。
０．４kＶ低压配电系统采用单母线分段、中间母联联接的运行方式。平时两台变压器同时运行，母联断路器断开；当一路电源失电或一台变压器检修退出运行时，在切断部分晨重要负荷后，母联采用手动方式闭合，由另一台变压器带重要负荷运行。为保证各级配电的开关保护配合， 低压断路器（ＡＣＢ或ＭＣＣＢ）均采用电子型 脱扣器，其整定电流值根据具体状况可调整（可参见施工图设计）， 低压开关柜采用上进下出，用电线或电缆至用电端。
由低压配电开关引至柴油发电机母线上须通过自动互投开关ＡＴＳ与发电机母线相连。当市电全部失电后，柴油发电机启动，并在１５s内投入，ＡＴＳ自动转换到低压配电母线段保证消防或其它重要负荷运行。
（2）电能计量
在高压进线柜上装设有功电度表、无功电度表、峰谷表。在低压柜根据用电功能情况装设电度表、电流表，这些表均具有远传功能，并纳入智能（ＢＡＳ）系统进行管理。
（3）无功补偿
在每段低压母线上集中设置无功功率自动补偿电容器组，电容器可根据负荷变化自动控制，循环准确投切。在无功补偿柜内应配置无源滤波器以降低系统谐波危害，改善电能质量，要求补偿后低压侧的功率因数大于０．９２.
（4）变配电所二次操作电源及信号
变配电所１０kＶ高压二次线电路采用直流操作。高压真空断路器选用弹簧储能操作机构， 直流电源电压为２２０Ｖ，６５Ａh免维护密封铅酸蓄电池柜作为直流操作电源、继电保护及信号电源。
3 酒店自备柴油发电机组的设置
该酒店自备电源选用０．４kＶ柴油发电机组作为 应急电源，在酒店塔楼地下一层设置专用柴油发电机房。设置一台１２５０kＶＡ的柴油发电机组，作为自备应急电源。柴油发电机组能在１５s启动后达到额定转速、电压、频率后，投入额定负荷运行。当市电恢复３０～６０s（可调）后，由ＡＴＳ自动恢复市电供电，柴油发电机组冷却延时后，自动停机。
柴油发电机组容量考虑除上述一级、部分重要的二级负荷外，还对厨房冷库用的冷却塔及配套冷却、热交换部的供热系统及配套循环设备等的用电。
根据酒店管理部门对柴油发电机组运行时间的要求，在室内储油间设置１m3日用油箱，柴油储备量不少于２４h的全部负荷工作所需要的用油量，在主建筑外设置地下储油缸，具体设置见施工图设计，对柴油发电机房还须考虑机房的进风、排风、供油的要求，以及排烟、防噪音的环保处理。
4 电力配电系统设计
（1）低压配电系统采用２２０/３８０Ｖ放射式与树干式相结合的方式，对于单台容量较在的负荷或重要负荷采用放射式供电；对于照明及一般负荷采用树干线式与放射式相结合的供电方式。
一级负荷中特别重要负荷及一级负荷；采用双电源供电并在末端互投；
　　二级负荷；采用双电源供电；
三级负荷；采用单电源供电。
（2）客房区域采用分组树干式供电，即客房用电为单独干线；公共区（如走廊、办公、会议室等）为单独干线；应急照明系统为单独干线。高层普通客房用电均采用电线穿管或电缆沿电气竖井送至各层配电箱，再由楼层配电箱放射式供电给各酒店客房配电箱。
（3）对大功率电动采用降压启动措施以减少电动机房启动时对电压的影响；
１）２８kＷ以下电动机可直接启动；
２）４０～１００kＷ电动机采用星三角降压启动或专用启动供电与配电装置启动。
（4）生活给水采用变频调速控制，污水排水采用液位传感器就地控制（高水位启，低水位停），也可在现场手动控制。
（5）空调机、新风机、排风机、送风机等采用现场手动控制。水、风机的远程控制、运行状态及故障显示由ＢＡ系统完成。
（6）非消防用电电源的切除由火灾报警联动系统在变电所低压配电柜或各防火分区总配电箱的分励脱扣来实现。
（7）消防专用设备、消火栓、喷淋、防排烟、加压送风机等设备的过载保护只报警、不跳闸。
（8）排风兼排烟风机、进风兼补风风机；平时，采用ＤＤＣ及手动控制；火灾时，由消防控制室控制，消防控制室具有控制优先权，设备的过载保护只报警，不跳闸。
（9）所有设备与控制柜不在一处时，均在设备附近设置旁按钮控制箱。对冷冻机组、二次循环水、电梯、防火卷帘、防火门等由厂商配套供应控制箱。
（10）电梯竖井道的照明，采用３６Ｖ交流安全电压供电。游泳池 水下灯具则采用１２Ｖ安全电压供电。
5 各区域用电负荷的估算
酒店的用电负荷分布，按高层建筑来讲，下层（含地下室）占５２％，中层占２３％，上层占２５％，其中照明与插座占３０％，空调占４５％，电梯占６％，水及其它占２０％，特殊用电场所的照明和动力须分项计算。
（1）负荷计算方法（见表1）
在方案设计或初步设计阶段一般常用单位指标法（又叫单位容量法）和负荷密度（又叫单位面积用电负荷容量法）；在施工图设计阶段采用需要系数法。该酒店工程采用负荷密度法计算，这种计算方法是经过实践总结并加以提高而来的。这种计算方法要考虑的因素一般有：大楼的使用性质、空调负荷的变化量，照明负荷的光源种类、设备管理运行状态、厨房用电设备的伸缩性等。如一般情况下照明用电负荷在２０～５０Ｗ/m２；空调设备的装机容量约在３０～４０Ｗ/m２；酒店的变压器负荷密度一般为１００ＶＡ/m２；办公楼的变压器负荷密度一般约为８０ＶＡ/ｍ２等。
酒店建筑面积为２４００ｍ２，负荷密度以１００ＶＡ/ｍ２计算总用电容量为２４００kＷ变压器容量暂选为１２５０kＶＡ两台，在施工图设计时进行调整。
１０kＶ高压供配电系统的确定除了要满足国家现行的规范《供配电系统设计规范》和《１０kＶ及以下变电所设计规范》外，还要满足当时供电部门的要求。这就需要在初步设计阶段和供电部门协商配合。１０kＶ高压供配电电气主结线一般常用单母线分段，这种结线简单、可靠、运行灵活、经济。当选用不同电源进线时，一般情况下能满足各种级别负荷的供电要求。１０kＶ一次结线两路电源进线方案考虑见图１所示。每路电缆应能承受１００％的一、二级负荷，选用开关柜内的开关型号规格，因成套设备有多种（如 负荷开关、真空开关、六氟化硫（ＳＦ６）和断路器等），在施工图设计时应按具体情况选定。
（2）以湖北宜昌厨房设备总厂生产的厨房设备用电资料为例，附各用电表如表2~表5.
ＹＣ１２１型洗碗机是引进前西德技术的理想的餐具洗涤设备，该机操作简便，装有先进的高效喷淋系统，能对餐具进行有效的快速洗涤、消毒。
1）用途：杯、盘、碗、筷等餐具的洗涤与消毒。
　　2）材料：不锈钢及部分工程塑料。
　　3）主要技术参数：洗涤量——每小时９６０个盘子或等量的其它餐具；
　　额定电源——３８０Ｖ　５０Hz；
　　额定功率——８．７kＷ.
　　其中泵２．７kＷ；
　　加热器６kＷ；
　　耗水量——每筐４升；
　　外形尺寸——９４０×７６０×１６００mm；
　　净重——１０８kg.
6 酒店配电线路安装的考虑
该酒店的强弱电线路布线安装，不但要符合设计规范规定的要求，还应该考虑布线的维修方便，整齐和美观，除有关场所用穿管线暗敷设外，对选用电缆布线的安装，采用电缆桥架作为承担配电电缆敷设的载体，可能达到这一要求。在酒店内除了配电线路外，还有水暖气的管路，显得占用的空间有限。电缆桥架在安装时与其它专业的管道会有平行、交叉、穿越样体、伸缩缝和吊顶等地方避免相碰或相距的距离，设计时须与各专业互通协商，以确保建筑物内的管线整体性的安全。下面谈谈电缆桥架的选用。
（1）电缆桥架的类型
电缆桥架分为槽型、拖盘型和梯级式等形式，其结构由 支架、拖臂和安装附件等组成。在选用时应注意电缆桥架和桥架的所有部件是否符合国家规定的系列化、通用化、标准化的成套产品要求。从材质来说，有钢制的，铝合金制的或玻璃钢制的产品，就外形尺寸和荷载均与钢制桥架相近。
（2）电缆桥架的荷载
电缆桥架的荷载，分为静荷载和动荷载，静荷载是指敷设在桥架上的电缆种类、根数和每根电缆截面、重量和长度，计算出每一层电缆的总重量来校验桥架的强度，验算公式产品生产厂家提供的：Ｇ＝Ｇ１＋Ｇ２，Ｇ１表示每根电缆每米的重量；Ｇ２表示敷设电缆时施工人员的体重和附加携带的工具。它被视为动荷载，单位都以公斤计。在室外用桥架敷设电缆还要考虑冰雪和风所形成的附加荷载。相关厂家资料还说明，对于轻质型的电缆桥架不允许加上施工人员的荷重。
（3）电缆桥架的挠度和胀缩问题
在重荷载的区段要考虑减少挠度，在计算总的荷载情况下要充分利用桥架本身的最大应力，还要考虑一定的安全系数。一般最大挠度角与跨距之比为１/１５０～１/２５０为宜。电缆桥架安装室内或室外都会受环境温度变化的影响。对于钢制的电缆桥架会出现热胀冷缩的现象，在设计交底时如不是厂家安装，应向施工单位说明引起注意。厂家提供钢质桥架伸缩的数据见表6.
（4）电缆桥架配备的部件
电缆桥架结构简单，配置灵活，有多种形式，前面提到有槽形、拖盘形和梯级式等。这几种都配有水平弯通、水平三通、水平四通、垂直转动弯通、上弯通、下弯通、左下弯通、右下弯通、终端封头、异径接头、扁形变换接头，调宽片、调角片，固定压板、隔板、 护罩、接头、接片、卡带、卡子等。桥架的零部件均经过氯磺化聚烯防腐处理，具有耐腐蚀、抗酸碱等性能。下面各种形式的零部件组成的示意图（图2~图4）。
（5）在配电线路用电缆桥架敷线时，在施工图上须注明如下问题：
１）假如室外用电缆桥架敷线在进入建筑物内，桥架安装应有一定的坡度，坡度不得小于１/１００。
２）在平面设计图上要绘出电缆桥架的路由，还且还要注明桥架的起始点和终点、转弯处、分支处以及升降处的标高、定位与其它有关的距离尺寸，便于施工找出准确位置。必要时还要绘出有关的断面与平面相互配合。
３）电缆桥架如遇穿过防火场或防火板时，要说明采取的防火隔离措施。
（6）电缆桥架的电气接地
电缆桥架用钢制的较多，当桥架安装连接形成整体后，须进行良好的电气接地，对一些用螺柱连接的地方要用裸铜线６ｍｍ２或１０ｍｍ２作接地线，接地电阻值的要求和计算公式生产厂家提供的：Ｒ＝Ｌ（ｒ＝１－３ｒ）：Ｒ表示全长总电阻；ｒ表示单位长度电阻：ｒ表示直接板材与固定螺栓接触电阻。电缆桥架接地点须绘出与接地极相连接处的位置，施工完工后还进行接地电阻值的测试。生产厂家提供各种电阻值见表7、表8.