赵波
身份证号码：33092119821028XXXX浙江宁波 315000
摘要：在台州地区，近两年经济高速增长，中国经济的不断高速增长，城市规模快速膨胀，土地资源稀缺日益明显，随着经济的发展和建筑技术的进步，目前我国超高层建筑发展特点是大型化、综合性、多功能。写字楼、酒店、商场、住宅等各种用途的超高层楼宇也陆续拔地而起，并且其内部结构也日趋复杂。
关键词：超高层建筑、负荷等级、变电所
1工程概况
本论文源于实际工程——台州某超高层综合体供配电系统设计工程，项目位于台州经济开发区中央商务区，东至中央商务区2号路，南至中央商务区7号路和内环路，西至学院路，北至市府大道，是中央商务区西北角城市综合体的主要组成部分。占用地面积5.2万平方米，总建筑面积30.2万平方米，其中建筑群主楼建设高度260米，加顶端光体共299米。同时该工程集综合百货、高级酒店、观光和文化休闲娱乐、住宅等功能于一体，是超高层多功能的大型商务综合体。
2超高层建筑供配电系统设计
2.1选址优化
超高层建筑地下室层数一般都会超过1层以上，考虑到首层面积的商业价值，变配电房考虑在地下一层设置，既可以解决洪水时浸水的问题，同时不占用首层价值商业面积。建筑高度超过150米的超高层建筑，应考虑在上部的避难层设变配电房。可以有效解决电能质量的问题。
变电所位置和配电形式主要应考虑供电半径和电压损失。该超高层建筑为功能多样的综合性大楼，同时包括有商业、甲级办公、五星级酒店、高档餐厅等性质和使用功能完全不同的类型，这使得整个建筑的用电设备复杂而多样，负荷密度变化比较大。不同容量的变压器，其远距离带负荷能力不同，且供电距离与负荷密度大小是成反比关系的。设计的关键就是变压器的设置尽可能靠近用电负荷中心，使电能损失尽量的减少到最低；因此在建筑物的恰当位置设置分变电所是非常重要的。
本工程变电所设置除考虑供电半径外，不同的空调系统形式也影响着变电所的设置。该工程酒店以中央空调作为空调方式，在地下一层设置制冷主机；办公的空调形式为VRV空调，VRV空调室外机分别相对集中布置于各避难层，故主变电所设置于主楼地下一层，分变电所按用途设置于各避难层，供办公VRV用空调变压器与办公非空调用变压器。
2.2负荷分灰
本工程负荷类型有一级负荷、一级负荷中的特别重要负荷、二级负荷、三级负荷等类型。
一级负荷中的特别重要负荷包含超高层的消防用电设备（消防电梯及其排水泵、消防水泵、防排烟风机等）、安保监控系统、大型商场经营用电子计算机系统等。
一级负荷包含地下车库相关的消防设备、应急照明等电气负荷、一类建筑相关的消防设备（消防电梯及其排水泵、消防水泵、防排烟风机等）、应急照明及疏散指示标志、住宅客梯、障碍照明、走道照明、生活及潜污泵、消防控制室、火灾自动报警及联动控制装置、大型商场的备用照明等。
二级负荷包含二类建筑独用的消防设备用电、电梯、生活泵潜污泵等动力设备用电、应急照明、公用走道照明、各人员密集场所的配套社区综合公建内的消防设备、应急照明、车库一般照明等。
三级负荷为除一、二级负荷外的其它电力、照明负荷。
高层民用建筑附设商店的电气负荷等级与其相应的最高负荷等级。
2.3 定容
2.3.1设备容量
设备容量也称为安装容量，它是计算范围内安装的所有用电设备的额定容量（设备铭牌上的数据）或额定功率之和（但应剔除不同时使用的负荷），是配电系统设计和计算的基础资料和依据。
2.3.2计算容量
计算容量也称为计算负荷或需要负荷。计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应相当于同一时间内实际变动的负荷的最大热效应。通常采用计算范围内30min最大平均负荷，作为计算负荷。它是配电设计时，确定用户或供配电系统的正常电源、备用电源、应急电源容量、无功补偿容量和季节性负荷容量的依据。也是计算配电系统各回路中的电流，并按发热条件选择变压器、开关等电器及导体的依据。
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目前负荷计算的常用方法有需要系数法、二项式法和利用系数法。需要系数法比较简单因而广泛使用，但当用电设备台数少而功率相差悬殊时，需要系数法的计算结果往往偏小，较适用于计算变、配电所的负荷：二项式法是考虑用电设备和大容量用电设备对计算负荷影响的经验公式，它适用于确定台数较少而容盘差别较大的低干线和分支线的计算负荷，利用系数法以概率论为理论基础，分析所用用电设备在工作时的功率叠加曲线而得到的参数为依据来确定计算负荷，计算结果接近实际负荷，但计算方法复杂。在进行负荷计算时，主要采用需要系数法进行计算，作为电气设备选择和无功补偿的基础依据，同时也运用功率密度和同时系数等方发进行校核、验算。
2.3.3负荷计算内容
除需计算各回路的计算容量和总计算容量外，还应分别计算各级（含特别重要、一级、二级、三级）负荷的计算容量；季节性负荷的计算容量；必要时还应根据计费的需要，分别计算电力负荷和照明负荷的计算容量。尖峰电流指单台或多台用电设备持续Is 左右的最大负荷电流。一般取起动电流的周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑起动电流的非周期分量。平均负荷为某段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。
方案设计或初步设计阶段确定计算容量时可采用单位指标法估算，并根据估算结果确定变压器容量。初步设计阶段当其他专业能提供一些大型设备的用电量时，可将已知设备容量与预估的照明等分散负荷容量相加，确定配电变压器的容量和台数。
2.3.4负荷计算原则
（１）备用负荷、消防负荷均非变压器正常运行时需提供的负荷，因此变压器容量计算时不计入备用设备和消防设备的负荷；
（２）对于正常运行的一、二级负荷需要进行负荷校验，根据变压器运行方式，以及《20kV及以下变电所设计规范》GB50053-2013中第3.3.2的规定：装有两台及以上变压器的变电所，当任意一台变压器断开时，其余变压器的容量应能满足全部一级负荷及二级负荷的用电。
根据以上原则，根据负荷计算结果，确定本工程总用电容量为29630kVA，单位容量为：98VA/㎡。根据各专业提供的用电条件要求以及规范对负荷的分级规定，本工程以双重10kV电源作为供电电源，为保证供电可靠性，另在地下室发电机房设置柴油发电机组作为应急电源。
3.1无功补偿
一般来说，要想补偿无功功率的方法有：改变发电机的断电压，就地补偿无功功率等。由于改变发电机端电压这种补偿方式距离较远，损耗比较大，投资高，因此这种方法对于小区供电这种远距离，补偿地点分散的场合并不适用。所以供配电系统的无功功率补偿一般采用就地补偿的方法。
并联电容器装设位置共有高压集中补偿、低压集中补偿和单独就地补偿三种。比如常见的低压集中补偿是指将低压电容器装设在10kV变电站0.4V的低压母线上。该方法能够有效的补偿低压侧用电设备所消耗的无功功率，虽然无法对低压侧配电系统起到无功补偿的作用，但是能够减少高压侧供电系统中的电能损耗。这种方法补偿与其他方法比较，使用电容器设备较为便宜，投资较小。并且具有接线简单，管理方便，电容的利用率较高等有点，能够使无功就地平衡。不仅如此，补偿无功后会使10kV变压器的视在功率变小，从而能够就选择变压器的容量减小，减小了变压器的投资。
结束语
超高层建筑供配电技术的发展，是与电气科技发展同步的。改革开放以来，我国与国际上有着广泛的技术交流，国际上许多先进的新产品、新技术不断涌人中国建筑市场，使建筑供配电行业迈出了新的一步。尤其是信息技术的发展，如计算机技术、控制技术、数字技术、显示技术、网络技术以及现代通信技术的发展，使建筑供配电技术实现了飞跃。在超高层建筑供配电发展过程中，采用一些智能功能的配置，提高效率，降低了消耗，使超高层建筑供配电系统更加实用，更加智能化。
参考文献
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论文作者:赵波
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/17
标签：负荷论文; 容量论文; 变压器论文; 变电所论文; 设备论文; 高层建筑论文; 功率论文; 《建筑学研究前沿》2018年第7期论文;