負(fù)荷計(jì)算超高層建筑

負(fù)荷計(jì)算超高層建筑第一頁，共四十一頁。概述目的求得設(shè)計(jì)所需的各項(xiàng)負(fù)荷數(shù)據(jù)——用以選擇和校驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)及其元件。實(shí)際負(fù)荷通常，電氣負(fù)荷是隨時(shí)變動的。計(jì)算負(fù)荷假想的持續(xù)性負(fù)荷，它在一定的時(shí)間間隔中產(chǎn)生的特定效應(yīng)與變動的實(shí)際負(fù)荷相等?？紤]因素:設(shè)備非同時(shí)運(yùn)行；運(yùn)行并非在額定狀態(tài)下。按用途分類各類不同的用途，應(yīng)取不同的負(fù)荷效應(yīng)和時(shí)間間隔，得出的計(jì)算負(fù)荷也不同。原始資料用電負(fù)荷的產(chǎn)品銘牌數(shù)據(jù)第二頁，共四十一頁。負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容需要負(fù)荷或最大負(fù)荷

a.按發(fā)熱條件選擇變壓器容量、導(dǎo)體和電氣設(shè)備；計(jì)算電壓損失、電壓偏差及功率損耗。

b.通常取“半小時(shí)最大負(fù)荷”（τ＝10min,3τ＝30min)。平均負(fù)荷計(jì)算年平均負(fù)荷用于計(jì)算電能年消耗量、電能損耗和選擇無功補(bǔ)償裝置等。尖峰電流

a.用于計(jì)算電壓波動；選擇和整定保護(hù)器件；校驗(yàn)電動機(jī)起動條件。

b.通常取持續(xù)1s左右的最大負(fù)荷電流，即起動電流的周期分量。在校驗(yàn)瞬動元件時(shí)，還應(yīng)考慮其非周期分量。

注：“計(jì)算負(fù)荷”的廣義是上述各項(xiàng)的統(tǒng)稱，狹義是指需要負(fù)荷/最大負(fù)荷第三頁，共四十一頁。計(jì)算負(fù)荷的定義是按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備時(shí)使用的一個(gè)假想負(fù)荷，通常規(guī)定取30分鐘平均最大負(fù)荷P30、Q30和S30作為該用戶的“計(jì)算負(fù)荷”。其物理意義：計(jì)算負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行產(chǎn)生的熱效應(yīng)與實(shí)際變動負(fù)荷長期運(yùn)行所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。第四頁，共四十一頁。負(fù)荷計(jì)算的方法需要系數(shù)法

-1簡介

a.基礎(chǔ)：負(fù)荷曲線。b.特點(diǎn)：逐級打系數(shù)。c.步驟：設(shè)備功率乘需要系數(shù)，再逐級乘同時(shí)系數(shù)。

-2評價(jià)計(jì)算過程較簡便。計(jì)算精度一般；用電設(shè)備臺數(shù)少時(shí)，誤差較大。

利用系數(shù)法

-1簡介

a.基礎(chǔ)：概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)。b.特點(diǎn)：先求平均負(fù)荷，再求最大負(fù)荷；不逐級打系數(shù)。c.步驟：設(shè)備功率乘利用系數(shù)，求平均利用系數(shù)和用電設(shè)備有效臺數(shù)，乘最大系數(shù)得結(jié)果。

-2評價(jià)計(jì)算精度高，設(shè)備臺數(shù)不多亦然。計(jì)算過程較繁，特別是有效臺數(shù)之演算，但可簡化、改進(jìn)。第五頁，共四十一頁。負(fù)荷計(jì)算的方法（續(xù)）單位指標(biāo)法包括單位面積功率法、綜合單位指標(biāo)法、單位產(chǎn)品耗電量法等。

-1簡介

a.基礎(chǔ)：實(shí)用數(shù)據(jù)的歸納。b.特點(diǎn)：用相應(yīng)的指標(biāo)直接求出結(jié)果。

-2評價(jià)計(jì)算過程簡便。計(jì)算精度低。

第六頁，共四十一頁。各種負(fù)荷計(jì)算法的特點(diǎn)及適用范圍除住宅外，單位指標(biāo)法適用于設(shè)計(jì)前期的負(fù)荷框算和對計(jì)算結(jié)果的校核。需要系數(shù)法計(jì)算簡單，是最為常用的一種計(jì)算方法。適合用電設(shè)備數(shù)量較多，且容量相差不大的情況，適用于各類項(xiàng)目，尤其是變電所負(fù)荷計(jì)算。二項(xiàng)式法考慮問題的出發(fā)點(diǎn)就是大容量設(shè)備的作用，因此，當(dāng)用電設(shè)備組中設(shè)備容量相差懸殊時(shí)，使用二項(xiàng)式法可以得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果。利用系數(shù)法的計(jì)算結(jié)果相對繁瑣，但使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算時(shí)也不應(yīng)成為問題。目前民用建筑用電負(fù)荷的二項(xiàng)式系數(shù)和利用系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值尚不完善，這兩種方法主要用于工業(yè)企業(yè)的負(fù)荷計(jì)算。第七頁，共四十一頁。用電設(shè)備的主要特征一、分類：（按工作制分〕

連續(xù)運(yùn)行工作制短時(shí)運(yùn)行工作制反復(fù)短時(shí)運(yùn)行工作制二、設(shè)備容量Pe

的確定連續(xù)運(yùn)行工作制用電設(shè)備的Pe（kw)等于其銘牌額定功率PN(kw)第八頁，共四十一頁。短時(shí)運(yùn)行工作制用電設(shè)備，求計(jì)算負(fù)荷時(shí)一般不考慮反復(fù)短時(shí)運(yùn)行工作制用電設(shè)備,是將某一暫載率下的銘牌額定功率統(tǒng)一換算到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)暫載率的功率。第九頁，共四十一頁。設(shè)備功率的計(jì)取單臺設(shè)備電力：應(yīng)把額定值換算為負(fù)載持續(xù)率ε＝100﹪下的有功功率，反復(fù)短時(shí)工作制的用電設(shè)備功率應(yīng)換算到負(fù)載持續(xù)率為25％的設(shè)備功率。

照明：氣體放電燈應(yīng)計(jì)入鎮(zhèn)流器的功率損耗。用電設(shè)備組不含備用設(shè)備。變電所或建筑物不含消防負(fù)荷；不同時(shí)出現(xiàn)者不疊加（如季節(jié)性負(fù)荷取較大者）。單相負(fù)荷應(yīng)均衡的分配到三相上。當(dāng)單相負(fù)荷的總?cè)萘啃∮谟?jì)算范圍內(nèi)負(fù)荷的總?cè)萘康?5％時(shí)，全部按三相對稱負(fù)荷計(jì)算；如單相用電設(shè)備不對稱容量大于三相用電設(shè)備總?cè)萘康?5％時(shí)，則設(shè)備容量應(yīng)按三倍最大相負(fù)荷計(jì)算。

第十頁，共四十一頁?？傌?fù)荷計(jì)算對用電設(shè)備進(jìn)行分組計(jì)算時(shí)，同類用電設(shè)備的總?cè)萘繛樗銛?shù)相加。不同類用電設(shè)備的總?cè)萘繎?yīng)按有功功率和無功功率負(fù)荷分別相加求得。配電干線和變電所的計(jì)算負(fù)荷為各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷之和再乘以同時(shí)系數(shù)K∑，一般取為0.8~0.9。當(dāng)不同類別的建筑(如辦公樓和宿舍樓)共用一臺變壓器時(shí)，其同時(shí)系數(shù)可適當(dāng)減小。第十一頁，共四十一頁。2.多個(gè)用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷（配電干線和變電所低壓母線）

K∑

－－同期系數(shù)第十二頁，共四十一頁。用電設(shè)備組的需要系數(shù)及功率因數(shù)表

第十三頁，共四十一頁。第十四頁，共四十一頁。第十五頁，共四十一頁。需要系數(shù)法的常見問題-1相關(guān)專業(yè)的負(fù)荷數(shù)據(jù)有誤---電氣專業(yè)需要核對。（特別注意設(shè)備參數(shù)虛標(biāo)的問題）-2設(shè)備功率未換算---謹(jǐn)記莫忘。-3需要系數(shù)偏大---深入了解，深刻分析，才能心中有數(shù)。-4設(shè)備臺數(shù)少時(shí)不敢取系數(shù)---按其理念，與其他負(fù)荷相加時(shí)也應(yīng)該先取需要系數(shù)。注意：4臺及以下設(shè)備均應(yīng)按實(shí)際負(fù)荷率打系數(shù)。當(dāng)負(fù)荷率不知時(shí)，3臺及以下設(shè)備取1，4臺連續(xù)工作制設(shè)備取0.9，4臺短時(shí)或周期工作制設(shè)備取0.75。-5漏打同時(shí)系數(shù)---要逐級打（針對單個(gè)回路和變壓器時(shí)的不同系數(shù)）第十六頁，共四十一頁。第十七頁，共四十一頁。單位指標(biāo)法的運(yùn)用要點(diǎn)-1難點(diǎn)指標(biāo)含義不明（如住宅的“kW/戶”是什么指標(biāo)？）。多數(shù)指標(biāo)變化范圍很大。（如住宅負(fù)荷密度20~60W/m2

，上下限相差3倍！）-2對策指標(biāo)數(shù)據(jù)要不斷積累、深化、細(xì)化。（如旅館的40~70W/m2是壓縮式制冷者，吸收式制冷為25~40W/m2,其他公建可類推。又如高層建筑的地庫、裙房、主體，可分列指標(biāo)。）分析各種因素的影響，如地理位置、氣候條件、地區(qū)發(fā)展水平、居民生活習(xí)慣、建筑規(guī)模大小、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高低、用電負(fù)荷特點(diǎn)、節(jié)能措施力度等。多種指標(biāo)互相印證。第十八頁，共四十一頁。第十九頁，共四十一頁。超高層建筑的一些特點(diǎn)第二十頁，共四十一頁。超高層建筑的主要特點(diǎn)：1建筑高度高，層數(shù)多2建筑面積大，規(guī)模大3功能多樣超高層建筑電氣的主要特點(diǎn)：1用電量大，供電半徑長2多個(gè)電源，10kV~110kV3多個(gè)配變電所4變壓器裝機(jī)容量多在100~140VA/m25變壓器的安裝容量要比項(xiàng)目實(shí)際使用的計(jì)算負(fù)荷大（分業(yè)態(tài)設(shè)置變配電所引起）6設(shè)有備用電源或應(yīng)急電源第二十一頁，共四十一頁。電源a超高層建筑應(yīng)進(jìn)行整體供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，至少需要兩路獨(dú)立市電電源，還需要另設(shè)應(yīng)急電源或備用電源。b超高層建筑的正常電源數(shù)量不應(yīng)少于兩個(gè)，各路電源應(yīng)為不同路由的線路，宜采用專線由上級變電站或開關(guān)站放射式供電。電源電壓等級可以為10kV、20kV、35kV或110kV。當(dāng)一路電源斷電時(shí)，剩余電源應(yīng)能保證二級及以上負(fù)荷的供電。供配電系統(tǒng)第二十二頁，共四十一頁。供電電壓等級受電變壓器總?cè)萘看蠹s服務(wù)面積（m2）220V380V50kVA及以下10kV100~8000kVA(含8000kVA)≤8萬20kV200~16000kVA(含16000kVA)≤16萬35kV5~40MVA5~40萬66kV15~40MVA110kV20~100MVA20~110萬220kV100MVA及以上第二十三頁，共四十一頁。第二十四頁，共四十一頁。Skyloft酒店酒店Hotel酒店式公寓HotelApartment自用寫字樓Owner’sOffice寫字樓5AOffice商業(yè)CommercialUse1#樓T12#樓T2第二十五頁，共四十一頁。根據(jù)本工程的負(fù)荷等級，要求供電電源為2路獨(dú)立的35kV的電源，每路電纜均為雙根300mm2的銅芯電纜、走不同路徑至本工程主站高壓配電室。兩路高壓電源同時(shí)工作，互為備用，每路均能承擔(dān)本工程全部負(fù)荷。

供電電源電壓等級（kV）1035110一路最多可帶負(fù)荷容量（kVA）約10000約35000約108000本工程所需電源數(shù)量及說明4~6路，視變壓器負(fù)荷率而定2路，一路可帶全負(fù)荷2路，一路可帶全負(fù)荷當(dāng)?shù)氐囊?guī)定/路數(shù)（路）5000kVA以下/85000kVA以上/220000kVA以上/2供電范圍小大很大技術(shù)成熟度成熟，使用普遍成熟，使用較普遍成熟，但不普遍市政條件與供電部門協(xié)商與供電部門協(xié)商與供電部門協(xié)商說明需多路供電2路剛好，可靠、經(jīng)濟(jì)2路容量有富余，還可帶周圍的其它建筑結(jié)論不推薦推薦第二十六頁，共四十一頁。方案一56600KVA

1#、2#，容量34900kVA，設(shè)在B2F，供電B5F~39F，半徑約230m3#，容量12100kVA，設(shè)在52F，供電40F~80F，半徑約120m4#，容量9600kVA，設(shè)在81F，供電81F~116F，半徑約190m1#、2#，容量24400kVA，設(shè)在B2F，供電B5F~10F，半徑約100m1#、2#，容量22800kVA，設(shè)在B2F，供電B5F~6F，半徑約80m3#，容量9600kVA，設(shè)在25F，供電11F~39F半徑約80m4#，容量6900kVA，設(shè)在52F，供電40F~68F，半徑約90m5#，容量6900kVA，設(shè)在81F，供電69F~97F，半徑約90m6#，容量4100kVA，設(shè)在111F，供電98~116F，半徑約70m3#，容量4100kVA，設(shè)在10F，供電7F~17F半徑約50m4#，容量3450kVA，設(shè)在25F，供電18F~32F，半徑約50m5#，容量4100kVA，設(shè)在39F，供電33F~45F，半徑約80m6#，容量4200kVA，設(shè)在52F，供電46F~61F，半徑約60m9#，容量3200kVA，設(shè)在97F，供電91~103F，半徑約50m8#，容量4200kVA，設(shè)在81F，供電75~90F，半徑約60m7#，容量3600kVA，設(shè)在68F，供電62~74F，半徑約50m10#，容量2850kVA，設(shè)在111F，供電104~116F，半徑約50m方案三55500KVA方案二55900KVA第二十七頁，共四十一頁。方案比較變電所位置低壓供電半徑干線電纜長度(m)電壓損失干線電纜造價(jià)(萬元)設(shè)備造價(jià)(萬元)50年有功電能損耗費(fèi)用(萬元)造價(jià)、能耗總計(jì)(萬元)變配電所用房面積(m2)方案一最大565152.4%282536265042114932120方案二合理251781.0%12593789210171492635方案三最小102960.5%515417085955443010結(jié)論：綜合上述的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析，變配電所設(shè)計(jì)采用方案三。

超高層商業(yè)辦公綜合體不同于政府功能性建筑，也不是純粹的城市形象工程，其變配電所的設(shè)計(jì)，除了要以安全性、可靠性為基本要求，同時(shí)還應(yīng)該結(jié)合建筑本身的定位和特點(diǎn)，考慮其運(yùn)行的靈活性，以及業(yè)主投資、運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)性。第二十八頁，共四十一頁。電源工作方式電源數(shù)量運(yùn)行方式建議適用范圍兩路電源一用一備規(guī)模不大的超高層建筑，不推薦使用同時(shí)工作、互為備用8MVA以下（一路10kV）16MVA以下（一路20kV）40MVA以下（一路35kV）100MVA以下（一路110kV）三路電源兩用一備同時(shí)工作四路電源兩兩工作、不設(shè)站聯(lián)兩兩工作、設(shè)站聯(lián)分別工作、相鄰電源設(shè)聯(lián)絡(luò)三用一備建議的電源數(shù)量及其工作方式第二十九頁，共四十一頁。高壓供配電系統(tǒng)超高層建筑的高壓供配電系統(tǒng)宜采用主配變電所——分配變電所結(jié)構(gòu)，主配變電所應(yīng)采用單母線分段的主接線形式采用放射式引至分配變電所。高壓系統(tǒng)的配電級數(shù)不宜多于兩級。應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇姴块T的規(guī)定，35kV電壓等級可直降到0.4kV；也可先將35kV降壓到10kV，再將10kV降到0.4kV。如當(dāng)?shù)毓╇姴块T沒有特別要求，20kV電壓等級可直降到0.4kV。第三十頁，共四十一頁。a柴油發(fā)電機(jī)組在超高層建筑中既可作為應(yīng)急電源使用，也可以作為備用電源使用。當(dāng)備用電源滿足應(yīng)急電源條件時(shí)，備用電源可以兼作為應(yīng)急電源。備用電源應(yīng)急電源正常電源斷電供電供電供電時(shí)間可能很長，滿足生產(chǎn)要求滿足人員疏散即可轉(zhuǎn)換時(shí)間可能長，也可能短短設(shè)置目的非安全因素，如營業(yè)、生產(chǎn)安全原因，如人員疏散作為電源的設(shè)備獨(dú)立市電、發(fā)電機(jī)等柴油發(fā)電機(jī)、蓄電池等容量按備用負(fù)荷計(jì)算按應(yīng)急負(fù)荷計(jì)算確定應(yīng)急或備用系統(tǒng)第三十一頁，共四十一頁。b超高層建筑應(yīng)設(shè)柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源或備用電源。設(shè)置在超高層建筑內(nèi)的柴油發(fā)電機(jī)，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷大小、單臺電動機(jī)最大啟動容量、供電半徑等因素確定柴油發(fā)電機(jī)的額定輸出電壓：（1）

當(dāng)建筑物高度低于200m時(shí)，宜采用低壓柴油發(fā)電機(jī)；（2）

當(dāng)建筑物高度大于400m時(shí)，宜選用高壓柴油發(fā)電機(jī)；（3）

當(dāng)建筑物高度在100m~400m時(shí)，應(yīng)進(jìn)行技術(shù)分析、比較，確定柴油發(fā)電機(jī)的額定電壓。第三十二頁，共四十一頁。a配變電所應(yīng)設(shè)置在負(fù)荷中心，主配變電所宜設(shè)在地下一層、地下二層（非最底層）和首層，也可設(shè)置獨(dú)立的變電站。分配變電所應(yīng)根據(jù)負(fù)荷情況設(shè)在避難層、頂層，其變壓器容量不宜超過1000kVA。b超高層建筑至少在主配變電所設(shè)值班室，值班室宜單獨(dú)設(shè)置，也可與控制室合用（要考慮設(shè)置電力監(jiān)控系統(tǒng)）。值班室應(yīng)能直通或經(jīng)過走道與高壓配電裝置室和相應(yīng)的配電裝置室相通，并應(yīng)有門直接通向室外或走道。根據(jù)工程具體情況，配變電所的高低壓開關(guān)柜布置型式可選擇下進(jìn)下出，下進(jìn)上處，上進(jìn)下出，上進(jìn)下出。當(dāng)有大截面電纜或電纜數(shù)量較多時(shí)，宜設(shè)電纜夾層。配變電所第三十三頁，共四十一頁。部分超高層建筑電氣主要參數(shù)建筑物名稱

中鋼國際廣場天津津塔

上海金茂

深圳平安金融中心上海環(huán)球

天津陸家嘴廣場及商務(wù)大酒店廣州珠江新城

建筑面積（m2）

395,000360,000290,000460,000381,600450,000210,000建筑高度（m）

358336.9420.5（塔尖），360646（塔尖）492200309層數(shù)（層）

8375881161014271功能

五星級和超五星級酒店、酒店式公寓、辦公、商業(yè)辦公、酒店、公寓、商業(yè)

酒店、辦公、商業(yè)等

辦公、商業(yè)超五星級賓館、寫字樓、會議室、商業(yè)兩棟辦公樓、一座高檔商務(wù)酒店和一座大型購物中心辦公、會議

電源總?cè)萘?/p>

2路35kV同時(shí)工作互為備用3路35kV電源兩用一備

2路35kV同時(shí)工作互為備用

9路10kV6用3備3路35kV同時(shí)工作互為備用

兩路35kV獨(dú)立電源3路10kV變壓器

總?cè)萘?/p>

40200kVA1個(gè)主站9個(gè)分站35400kVA除主站外，在地下、45層、60層、冷凍機(jī)房設(shè)分站4×10000kVA35/6.3kV

55500kVA

主站35/10kV，3×12500kVA=37.5MVA每個(gè)避難層均設(shè)分站，即12層一個(gè)1個(gè)35kV總變電所7個(gè)分變電所總?cè)萘浚?1900kVA4個(gè)變電所28000kVA最小變壓器1600kVA單位容量101.7VA/m2122VA/m2137.9VA/m2120.7VA/m298.27VA/m293.1VA/m2133.3VA/m2第三十四頁，共四十一頁。超高層建筑電纜選型第三十五頁，共四十一頁。超高層建筑電纜選型《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045-95（2005年版）9.1.4消防用電設(shè)備的配電線路應(yīng)滿足火災(zāi)時(shí)連續(xù)供電的需要，其敷設(shè)應(yīng)符合下列規(guī)定：

9.1.4.1暗敷設(shè)時(shí)，應(yīng)穿管并應(yīng)敷設(shè)在不燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi)且保護(hù)層厚度不應(yīng)小于30mm；明敷設(shè)時(shí)，應(yīng)穿有防火保護(hù)的金屬管或有防火保護(hù)的封閉式金屬線槽；

9.1.4.2當(dāng)采用阻燃或耐火電纜時(shí)，敷設(shè)在電纜井、電纜溝內(nèi)可不采取防火保護(hù)措施；

9.1.4.3當(dāng)采用礦物絕緣類不燃性電纜時(shí)，可直接敷設(shè)；

9.1.4.4宜與其它配電線路分開敷設(shè)；當(dāng)敷設(shè)在同一井溝內(nèi)時(shí)，宜分別布置在井溝的兩側(cè)。條文解釋：礦物絕緣電纜是由銅芯、銅護(hù)套和氧化鎂絕緣等全無機(jī)物組成的電纜，具有良好電性能、機(jī)械物理性能、耐火性能，在火災(zāi)條件下不會放出任何煙霧及有害氣體，其綜合性能優(yōu)于阻燃電纜、耐火電纜。因此，本條對阻燃電纜、耐火電纜和礦物絕緣電纜的敷設(shè)分別作了規(guī)定。第三十六頁，共四十一頁。超高層建筑電纜選型《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ16-20087．4．1低壓配電導(dǎo)體選擇應(yīng)符合下列規(guī)定：2導(dǎo)體的絕緣類型應(yīng)按敷設(shè)方式及環(huán)境條件選擇，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

1)在一般工程中，在室內(nèi)正常條件下，可選用聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套的電纜或聚氯乙烯絕緣電線；有條件時(shí)，可選用交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜和電線；

2)消防設(shè)備供電線路的選用，應(yīng)符合本規(guī)范第13．10節(jié)的規(guī)定；

3)對一類高層建筑以及重要的公共場所等防火要求高的建筑物，應(yīng)采用阻燃低煙無鹵交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜、電線或無煙無鹵電力電纜、電線。3絕緣導(dǎo)體應(yīng)符合工作電壓的要求，室內(nèi)敷設(shè)塑料絕緣電線不應(yīng)低于0．45／0．75kV，電力電纜不應(yīng)低于0．6／lkV；第三十七頁，共