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[分享]某超高层变配电室选址的技术经济分析

发表于2018-09-12    222人浏览    1人跟帖    筑龙币+50  复制链接  只看楼主

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肥胖的恶意

随着我国经济的高速发展,超高层建筑越来越多,而超高层建筑的用电功能复杂、用电负荷大,如何选择合适的配电方案以取得综合效益的最大化是项目在规划及方案阶段的首要问题。而变配电室是电气工程的核心,变配电室的位置是否合理是确保超高层建筑用电方案合理的关键。

笔者以曾参与项目管理的某超高层办公楼为案例进行介绍、分析,通过对变配电室选址的四种方案进行经济、技术对比分析,得出最佳方案。并以此总结出超高层建筑在电气设计上的特点,为后续项目提供借鉴。 

以下从初步设计概况、不同选址方案的技术经济分析两部分进行分述。

某超高层变配电室选址的技术经济分析_1

1  初步方案设计情况

(1)  工程概况

北京某超高层项目,总建筑面积约31万平方米,建筑高度238m,由裙房及南北两座办公楼组成。

• B6~L4层为裙房部分,其中:

B6~B2层为地下车库及设备机房,

B1~L3层为高端商业区,

L4层为会议中心、宴会厅;

• 北办公楼为华商楼,L5~L42层为办公区,L43~L45层为高档会所;

• 南办公楼为正大楼,L5~L42层为办公区,L43~45层为酒店。

本文的分析对象为其中一栋办公楼,建筑面积约8.5万平米,层高4.5米。

某超高层变配电室选址的技术经济分析_2

(2) 负荷估算

根据物业管理分开的要求,办公与裙房商业、地库部分分别设置独立的变配电室。本文仅对办公楼办公部分的变配电室选址做分析。

经初步估算,以其中1栋办公楼为例,5层以上为办公楼部分,估算办公用电量为8942 kVA左右。

(3)选址原则

  • 满足国家及地方相关规范、规定的要求

  • 侧重考虑运营的安全性及经济性

  • 按用电性质分开设置变配电所,利于运行管理

  • 设备运输方便

(4) 初步方案

根据初算负荷及选址原则,有以下四种方案:

变配电室位置设置方案

某超高层变配电室选址的技术经济分析_3

2  不同选址方案的经济技术指标对比

(1)  造价估算说明

1)主要参数的计算方法(提示:非设计专业,请直接跳过)

(a)功率计算从《工业与民用配电设计手册》中查得三相线路中有功及无功功率损耗计算方法如下

• 有功功率损耗

 

某超高层变配电室选址的技术经济分析_4
,kW     ①

• 无功功率损耗

某超高层变配电室选址的技术经济分析_5
,  kvar    ②

• 年有功功率损耗

某超高层变配电室选址的技术经济分析_6
       ,    kWh   ③

式中参数说明

某超高层变配电室选址的技术经济分析_7

某超高层变配电室选址的技术经济分析_8

Tmax与τ关系图

对于高层民用建筑还没有这方面的统计资料,可参考工业企业的类似资料。而根据高层民用建筑的不同功能,τ值在2300-4500范围内选取,考虑到办公楼的实际运行特点,本项目选择Tmax取5500h,COSφ取0.85,查得上图中曲线τ=4000h左右。 

(b) 其他估算参数

某超高层变配电室选址的技术经济分析_9
❈注意事项

1、从各变配电室到强电井(用电点始端)的水平电缆长度一致。

2、超高层办公楼应急电源电缆数量均按照占市电电源电缆的1/3考虑。

3、低压配电柜出线开关整定值按照计算电流的1.3倍考虑。

2)计算示例

以方案一为例,B4层变压器装机容量Sj 为6*1600 kVA,合计9600 kVA,β负载率为85%,则

(a)干线电缆根数

总电流为 Ij= Sj*β/(1.732*0.38)=9600*85%/(1.732*0.38)=12398A

统一按照(4*150+1*70)mm²电缆为参照计算载体,

则干线电缆根数N=12398/180*1.35*1.3=121根

(b)电缆垂直方向总长度

干线平均电缆长度=234.5/2=117m(234.5为用变配电室到服务的最远层距离)

电缆垂直方向总长度=117*121=14173m

(c)电缆计算电流

对于(4*150+1*70)mm²电缆为参照计算载体,该电缆在90℃工作温度时的载流量约340A,桥架敷设平均降容系数按照0.75考虑,则其计算载流量约250A。

经开关后的电缆载流量限制值为250*0.8=200A,按照线路长时间工作电流为保护开关整定值的0.9倍考虑,则可放推出电缆的计算电流为200*0.9=180A

(d)有功功率损耗

其R’路单位长度的交流电阻为0.124Ω/km,计算电流

某超高层变配电室选址的技术经济分析_10
为180A,单位线路长度为1000m,根据公式①,

其三相线路有功功率损耗△P1=3*180²*0.124*1/1000=12.05kW

(e)1000m长度干线年有功功率损耗

商业综合电费考虑到风谷电价因素,取1元/kWh

1000m干线年有功功率损耗费用=12.05*1*4000/10000=4.82万元(τ=4000h),本项目暂不考虑无功功率损失

(f)50年运行有功电能损耗

50年运行有功电能损耗费用=4.82*14173/10000*50=3416万元

(g)电缆线、变配电设备造价

电缆线造价:14173*500=709万元

变配电所设备造价:468万元

综合分析,总造价(含能耗)总计=3416+709+468=4593万元

某超高层变配电室选址的技术经济分析_11

(2)  技术分析

对四个选址方案的技术条件进行对比,如下表:

不同选址方案的技术比较

某超高层变配电室选址的技术经济分析_12

注意:干线电压损失系指垂直方向段的干线电缆电压降,并未包括水平段(变配电室低压柜出线开关至强电竖井的一段)的部分。需要特别补充说明的是,LEED认证的ASHRAE标准中规定“支流导线粗细应适应于设计荷载2%的最大电压下降。”在这个意义上看,若仅就垂直段的干线电压降已经超过2%,则必须引起重视。

某超高层变配电室选址的技术经济分析_13

(3)   经济分析

对四个选址方案的技术条件进行对比,如下表:

不同选址方案的经济比较

某超高层变配电室选址的技术经济分析_14

由上表可知,方案四耗能最小,且总造价最低。总造价约2432万元,单位建筑面积的单方造价 286元/m2,单位装机容量的单方成本指标2507元/kVA。

各部分造价占比如下:

3  总      结

综合上述的技术、经济分析,对比以上四个方案,除方案一外,干线电压损失均满足要求(即估算支线2%,干线水平1%);考虑干线电能损耗费用后,则方案四的造价最低、能耗最小,如果在避难层中,协调得到理想的变配电室布置位置,则可以在不影响办公区面积的前提下,使得建筑面积资源得以更优化、更合理的利用。

综合分析结果,方案四为最优方案,计算其负荷密度为114VA/m2。

根据设计规范及手册,综合体负荷密度在100~120VA/m2,各地区的大型商业中心建筑数量众多,笔者跟踪和调研了一些典型的大型商业中心建筑,获得一手的实际用电负荷数据。

大型商业中心建筑情况汇总分析表

某超高层变配电室选址的技术经济分析_15

超高层建筑的变配电室的选址,在技术方面以安全性、可靠性为前提条件;在经济方面还要结合项目定位及特点,考虑其运行的灵活性和经济性,尤其要考虑全寿命周期的费用,才能达到的技术可靠、设计合理,经济节能的目的。


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 当前离线   发表于2018-09-12  | 只看该作者      

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