超高层电气设计中关键技术探析参考案例：上海中心米

超高层电气设计中关键技术探析－上海中心供配电系统介绍2012.6.16..超高层建筑600米与200米电气设计技术上有何差异？

1.建筑体量大-供电容量大-超过40MVA供电电压等级提高-面积+高度+投资

2.防雷设计和防雷等级-雷电风险评估-外墙玻璃幕墙的测试

3.结构复杂-设备层设备布置受到结构构建的影响

4.重要客户聚焦-用户的用电品质和供电要求提高-如何满足高端客户的需求-预留用户IT设备供电+预留用户备用发电机

5.特别重要设备多+供电的可靠性和持续性要求高-应急电源的供电接入方式的优化

6.发电机的供电电压等级的选择、散热器方式的选择、测试负载

7.设备的管线错综复杂+空间要求高-三维管线设计BIM

超高层建筑600米与200米电气设计技术上有何差异？8.确保重要负荷电能的竖向传输-独立的中压干线竖井+重要设备配电竖井+耐火中压电缆的应用

9.消防人员应急疏散时间长-消防辅助电梯

10.电力设备监控要求高+维护要求高-对电力设备的监控提出要求+控制策略

11.平面复杂性+大空间-智能照明系统+智能应急疏散照明系统

12.提高维护水平-SPD后台监察维护管理

13.多能源的应用-CPMS管理策略

14.如何利用结构巨柱作为竖向的等电位联结带

15.超高速电梯的供电和馈能

16.上楼变压器的运输、减震降噪超高层建筑600米与200米电气设计技术上有何差异？工程概况

金茂、环球金融中心、上海中心三座超高层建筑，坐落于中国最大的金融中心-上海浦东陆家嘴金融中心-上海市的地标建筑，将完整地展示中国改革开放的标志性的三个里程碑。金贸大厦JINMAO

环球金融中心WFC

上海中心大厦SHANGHAITOWER

金茂代表了中国改革开放的“过去”环球金融中心是中国的“现在”

上海中心大厦代表着中国可持续发展的“未来”三栋标志性建筑展现了中国改革开放的发展历程632m492m420.5m核心筒及超级结构楼板

内层幕墙外层幕墙支撑体系外层幕墙

整幢建筑建筑方案：美国Gensler结构方案：美国TT机电方案：美国Cosentini上海中心建筑总高度：632m主楼屋面标高：580m层数：地上127层地下5层总建筑面积：568346m2地上面积：410035m2垂直电梯：106部自动扶梯：37部避难层数量：8个预计2012年结构封顶，2014年全面竣工9区：121-127层：阻尼平平衡装置、、风力发电电、设备用房118-120层：观光7-8区：111-115层：公寓式式酒店84-110层：超五星星级酒店2-6区（8-81层）：办公公1区（1-6层）：大堂堂、商业、、会议地下1-5层：商业、、停车、设设备用房、、后勤、人防防避难兼设备备(M2)层：7、21、36、51、67、83、100、117设备层(M1)：6、20、35、50、66、82、99、116功能分区：：1区2区3区4区5区6区7区8区9区典型标准层层和空中休休闲空间内层幕墙外层幕墙图片由Gensler提供图片由Gensler提供可再生能源源利用-风力发电建筑的顶部部塔冠结合合幕墙设置置数量众多多的超小功功率轴式涡涡轮风力发发电机组，，峰值发电电功率300kWp，预计每年年将提供1575,000kwh的发电量。。天然气热电电冷联产系系统（三联联供）以天天然气为燃燃料，通过过动力装置置发电，利利用其产生生的余热通通过余热锅锅炉、余热热型吸收式式冷热水机机组为建筑筑供热、供供冷，为建建筑物提供供所需各类类能源的供供应系统。。三联供技术术是一次能能源利用率率非常高的的一项技术术。当建筑筑物实际的的电力、供供冷、供热热负荷与建建筑物所配配备的三联联供系统的的供能能力力匹配得较较好时，三三联供系统统将产生可可观的经济济效益和社社会效益。。三联供系统统是一种高高效、环保保和先进的的能源利用用系统。其其高效性、、环保性和和先进性是是建立在系系统的配置置和运行策策略能很好好地符合建建筑物对能能量需求的的基础上。。国内外对热热电冷联产产（三联供供）系统的的评价基本本上集中在在一次能源源利用率、、环境影响响以及经济济性三个方方面。热电冷联产产系统（三三联供）：由于冷热负负荷与电力力负荷之间间的耦合关关系，使得得冷热负荷荷与电力负负荷的逐时时对应关系系直接影响响到系统的的配置与运运行。因此此，热电冷冷联产（三三联供）系系统要实现现经济性的的提高和排排热的有效效利用，其其前提是对对建筑的冷冷热负荷和和电力负荷荷有比较准准确的预测测。三联供发电电与大厦10kV主母线并网网运行，设设置电力监监测和控制制系统，并并设置系统统同步的并并列、解列列等继电保保护控制，，设置逆功功率保护，，严禁向市市电网的逆逆向馈电。。上海中心采采用2台1.06MW/10kV燃气轮机。。热电冷联产产系统（三三联供）：热电冷三联联产运行模模式计算总负荷荷：39.8MW供电电源和和方式：两两路110kV双重电源两台40MVA主变1+1模式：两路路电源同时时供电、同同时使用，，互为备用用，任一进进线和主变变失电，均均确保大厦厦正常使用用主变安装负负荷密度：：140.8VA/m2图片由Gensler提供上海市最高高的标志性性建筑，为为主楼高度度632米的超高层层建筑，供供电要求必必须绝对可可靠。客户功能定定位高，有有高级酒店店和高端商商业办公、、会议、重重要IT机房等，供供电负荷等等级高，确确保供电的的连续性。。超大的建筑筑体型，建建筑总面积积达56.8万平米，负负荷容量大大，总计算算负荷为39.8MW。建筑构造复复杂，设备备层变配电电站柱网和和空间受到到限制。为满足可在在生能源利利用的设计计要求，设设置2台1060kW冷热电三联联供发电机机组和塔冠冠的小容量量风力发电电机群（设设备总容量量约300kWp）。建筑特点和和供配电要要求根据上海市市供电部门门的最新要要求供电电电压为110kV，双重电源源专路供电电，主楼地地下层设置置110/10kV用户变电站站，设置两两台110/10kV40MVA六氟化硫绝绝缘主变压压器，总容容量为80MVA，分列运行行，任何一一路进线或或主变失电电时，仍能能确保大楼楼正常运行行，满足大大楼的用户户可靠性和和持续性的的供电要求求。110/10kV用户变电站站由上海电电力设计院院负责设计计。为确保大楼楼自身的防防灾能力和和规范要求求，设置用用户应急保保障发电机机组（4台2500kW）。为确保酒店店和高档办办公用户重重要设备对对供电持续续性的要求求，预留7台用户备用用发电机组组位置。供电电压等等级及供电电容量的确确定金茂大厦环球金融中心上海中心供电电压等级35kV35kV110kV进线/主变数量二线四变三线三变两线两变总受电/每线容量40MVA/20MVA37.5MVA/12.5MVA80MVA/40MVA总建筑面积(m2)约28万约38万56.8万负荷密度(VA/m2)142.998.7140.8供电方式容容量与金茂茂、环球金金融的比较较地下一至三三层10/0.4kV变电所110kV/10kV变配电站6F10/0.4kV变电所6台10KV变压器20F10/0.4kV变电所6台10KV变压器35F10/0.4kV变电所6台10KV变压器50F10/0.4kV变电所6台10KV变压器66F10/0.4kV变电所6台10KV变压器82F10/0.4kV变电所4台10KV变压器99F10/0.4kV变电所6台10KV变压器116F10/0.4kV变电所4台10KV变压器应急/备用发电机机房4x2500KW+7x1600KW配变电站分分布示意图图计算总负荷荷：39.4MW供电电源和和方式：两两路110kV80MVA两台40MVA主变柴油发电机机设置：B1层变电所设置置：地上八八个设备层层变电所地下三个变变电所B3层4台10kV变压器B2层8台10kV变压器B1层9台10kV变压器10kV变压器数量量：67台10kV变压器安装装总容量：：96.15MVA变压器故障障运输通道道：利用3.5T货梯地上设备层层变压器均均选用1250kVA123F:风力发电116F:4x1250KVA99F:6x1250KVA82F:4x1250KVA＋5x721KW（10KV冷冻机）66F:6x1250KVA50F:6x1250KVA35F:6x1250KVA20F:6x1250KVA6F:6x1250KVAB1F:2x2000KVA＋1250KVA（B1F商业）3x1250KVA（B1F机电区）2x2000KVA＋2x2500KVA（1~5F裙房）4x2500KW（大楼柴油油发电机））2x1600KW（酒店柴油油发电机））5x1600KW（租户柴油油发电机））2x1060KW（三联供燃燃气发电机机）3x20MVA（35KV/10KV变压器）B2F:3x1250KVA（B2F商业）2x1600KVA（B2F机电区）2x1600KVA＋2x2000KVA（冷冻变压压器）3x1345KW+2x721KW（10KV冷冻机）B3F：2x2000KVA＋2x2500KVA（冷冻变压压器）110KV变压器：2台三三联供供燃气发电电机：2台10KV变压器：68台10KV冷冻机：10台柴油发电机机：11台风风力发电：：1套观光区酒店区办公区地下室酒店公寓配电干线一.主要供配电电设备及设设备容量：：1.供配电系统统采用两级级变（110/10kV、10/0.4kV）方式。2.地下一层、、地下二层层设置110/10kV变电和10kV总配电站，，地下一至至三层、各各区设备层层设置10/0.4kV分区配变电电所。3.主要设备容容量：110/10KV变压器：2台变压压器总装机机容量80MVA10/0.4KV变压器：68台变压压器总装机机容量102.4MVA10KV冷水机组：：10台总装装机容量9390KW大楼应急柴柴油发电机机：4台总装装机容量10000KW酒店备用柴柴油发电机机：2台总装装机容量3200KW租户备用柴柴油发电机机：5台总装装机容量8000KW三联供燃气气发电机：：2台总装装机容量2120KW风力发电系系统：1套（约300kWp）4.负荷统计：：一级负荷（（含一级负负荷中特别别重要的负负荷）装接接容量为：：31.7MW；其中一级负负荷中特别别重要负荷荷的装接容容量为：21.5MW。二级负荷装装接容量为为：12.8MW。三级负荷装装接容量为为：36.8MW。供配电系统统特点三.其他设计要要点：考虑110/10kV主变等变配配电设备安安装和检修修运输，设设置吊装孔孔。110/10kV变配电站专专设有消防防气体灭火火系统，良良好的通风风或空调散散热、排水水设施。110/10kV变配电站站操作电电源采用用直流110vDC，2x200Ah（一用一一备）。。设备层分分区10/0.4kV变电所专专设消防防气体灭灭火系统统，设置置通风或或空调设设施，变变电所接接地专设设接地铜铜排，上上楼10/0.4kV变压器采采用3.5t货梯运输输，容量量不超过过1250kVA。设置全面和完善善的供配配电电力力监控系系统，系系统需对对10kV配电开关关进行远远程操控控，因此此要求系系统具备备高可靠靠性、高高稳定性性，通信信链路和和关键设设备应有有冗余，，故障录录波间隔隔能满足足毫秒级级，具备备完善的的故障记记录和分分析诊断断能力。。用户应急和备用用发电机机组与市市电切换换采用可可靠的PC级双电源源自动转转换开关关ATS，确保任任何情况况下发电电与市电电不会并并列运行行。对电气设设备选型型均有谐谐波控制制要求，，并在分分区变电电所设置置调谐装装置，谐谐波较为为集中区区域，如如各分区区10/0.4kV变电所、、动力控控制中心心，设置置有源滤滤波装置置，所有有配电干干线均设设置谐波波监测装装置。为防止变变压器等等供配电电设备噪噪声的影影响，设设计均按按声学评评估要求求设置弹弹簧避震震装置和和隔震垫垫。10kV配电至设设备层分分变电所所电缆采采用低烟烟无卤阻阻燃耐火火电缆，，并设置置两组10kV专用电缆缆竖井垂垂直敷设设，确保保电源传传输的高高可靠性性。供配电系系统特点点1.二线二变变，任一一路110kV线路或变变压器故故障时，，仍能保保障全楼楼的正常常供电，，考虑了了线路和和变压器器冗余。。2.应急电源源系统独独立，且且线路独独立竖井井敷设，，可靠性性高，便便于应急急电源系系统维护护。3.特别重要要负荷分分级控制制，以应应对发电电机运行行故障。。4.供配电系系统实现现有效监监控，便便于负荷荷调度和和监管。。5.10kV配电线路路按全冗冗余设计计，任何何一条传传输线路路故障都都能确保保全负荷荷供电。。6.至分区两两路10kV线路分别别独立竖竖井敷设设，避免免因火灾灾或机械械破坏。。7.所有10kV线路均采采用最新新耐火电电缆。8.设置全面面的线路路供电参参数和开开关故障障监测，，为分析析故障机机理提供供理想的的平台。。供配电系系统特点点10/0.4kV变压器隔隔震110/10kV变电站设设计概况况110/10kV供配电系系统图系统联锁锁关系：：1.K1、K2、K3开关联锁锁，K4、K5、K6联锁联锁锁，平时时K2、K5断开。2.1#线路故障障或B2变压器故故障检修修时，断断开K1、K4，接通K2、K5，恢复全全楼供电电。3.2#线路故障障或B2变压器故故障检修修时，断断开K3、K6，接通K2、K5，恢复全全楼供电电。4.K1和K7，K3和K8平时可并并机运行行，当MD1(MD4)10kV母线失电电时，对对应三联联供发电电机组并并机解列列。说明：一.任何一路路电源失失电或变变压器检检修时，，均能满满足大楼楼全负荷荷供电。。二.两路电源源均失电电时，投投入应急急发电机机组，确确保所有有特别重重要负荷荷的供电电。三.设置两台台10kV/1.06MW燃气冷热热电三联联供内燃燃发电机机组，与与大楼10kV内部并网网，并避避免向市电网的的逆向馈馈电(并网非逆逆送)。白天发发电，晚晚上停机机。燃气发电电机并机机简图1#、2#市电与燃燃气发电电机并机机系统110/10kV变电站设设计概况况110/10kV变电站由由上海电电力设计计院负责责设计。。110/10kV变电站设设在上海海中心主主楼地下下一层、、地下二二层，设设备占地地面积约约为2480m2，变压器器室层高高11.95m。设置两两台40MVA主变，双双重110kV专线，每每路40MVA，总装接接容量为为80MVA。电气主接接线：110kV侧带断路路器的线线路变压压器组接接线方式式，10kV侧采用单单母线四四分段环环形接线线。二进进36出。2组6000kvar10kV电容补偿偿。2x40MVA有载调压压SF6气体绝缘缘三相、、双圈式式，散热热器一体体式，自自然冷却却，10kV侧中性点点采用电电阻接地地。110kV设备采用用SF6气体绝缘缘组合电电器（GIS），10kV采用金属属铠装式式开关柜柜。直流操作作系统电电压110V，选用两两套（一一用一备备）200Ah,事故持续续放电时时间2h。通信电电源一套套48V/120A，200Ah。主变、110kVGIS设备由预预留吊装装孔运输输，主变变重量约约为113T。整个110/10kV变电站采采用空调调通风降降温。系统调度度远动系系统纳入入上海电电网调度度管理。。110/10kV变电站设设计概况况主变压器器保护有有纵差保保护，110kV侧定时限限三相过过流保护护、充电电保护、、定时限限零序过过电流保保护，10kV侧定时限限零序过过电流保保护、气气体泄漏漏保护、、有载调调压气体体泄漏保保护、高高温发信信、110kV定时限单单相过负负荷发信信、10kV侧三联供供并网逆逆功率保保护。二次测设设备包括括主变保保护、110kV线路保护护、综合合自动化化装置、、故障录录波仪、、电能质质量监测测、110kV线路计量量、110kV线路主变变电度表表、10kV线路电容容器电度度表、事事故逆变变电源、、调度数数据网、、光传输输设备、、综合配配线架、、通信电电源、通通信蓄电电池等30个柜位。。110kV侧短路容容量为1565.6MVA，远期为为5000MVA，经计算算10kV母线短路路电流15-17KA（未计入入10kV冷水机组组和10kV三联供短短路时的的反馈电电流）。。消防设备备间拟采采用气体体灭火，，走廊采采用预作作用水喷喷淋。火灾报警警：主变变周围-线型定温温探测，，电缆层层-智能感温温感烟探探测或空空气采样样探测，，110kV配电装置置-线性光束束感烟探探测，主主变、绝绝缘母线线等重要要设备-分布式光光纤感温温探测，，电容器器室-智能感温温感烟探探测，10kV配电、二二次设备备室-感烟探测测。工程造价价约为8560万元（不不包括外外线）。。110/10kV变电站地地下一层层平面布布局110/10kV变电站地地下二层层平面布布局应急电源源供电方方案的比比较和优优化应急和备备用发电电机组设设置：应急电源源发电机机组：一.4台10kV/2500kW(备用功率率)柴油发电电机组并并机提供供大楼应应急电源源，总容容量10MW。二.当两路市市电均失失电时，，投入应应急发电电机组，，确保所所有特别别重要负负荷的供供电。三.所有配出出开关均均通过发发电机控控制系统统受控。。四.应急发电电机组集集中设置置在地下下一层，，均采用用远置式式散热器器。租户备用用电源发发电机组组：预留7台组户备备用发电电机组，，低区4台为0.4KV柴油发电电机组，，高区3台为10kV柴油发电电机组，，总容量量为9.6MW。其中1台0.4kV和1台10kV供酒店备备用电源源，其余余供各区区重要IT机房备用用电源。。自备发电电机组均均集中设设置在地地下一层层，并采采用远置置式散热热器。主要缺陷陷：1.各区域分分变电所所设置应应急专用用变压器器，增加加了占地地和投资资。2.应急专用用变压器器平时不不带电运运行，其其可靠性性取决于于维护，，提高了了维护成成本和风风险。3.应急电源源容量受受制于应应急变压压器容量量，不利利于系统统应急备备用电源源的充分分利用。。4.单边线路路和应急急变一旦旦故障，，系统可可靠性将将得不到到有效保保障。应急电源源供电方方案一专用独立立变压器器应急电电源供电电方案（（专用应应急变））优点：占占地小，，造价省省。缺点：10KV总配电站站为常用用和应急急配电的的“结点”，一旦此此处火灾灾，影响响全楼供供电。对后台控制系系统要求极高高，一旦控制制失效，调整整复杂，影响响全楼供电。。同时对电缆要要求较高。即即集中并线风风险集中、有有可能出现事事故扩大情况况