上海中心供配电系统介绍_2012.5.17

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同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司2012.5.17.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BIM8.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？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：阻尼平衡装置、风力发电、设备用房118-120层：观光7-8区：111-115层：公寓式酒店84-110层：超五星级酒店2-6区（8-81层）：办公1区（1-6层）：大堂、商业、会议地下1-5层：商业、停车、设备用房、后勤、人防避难兼设备(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区典型标准层和空中休闲空间内层幕墙外层幕墙图片由Gensler提供图片由Gensler提供绿色建筑设计—可持续性与节能上海中心大厦绿色建筑设计目标将为全球超高层可持续性与节能开发树立一块丰碑，将为建筑环境敏感度设立一个新的国际基准。上海中心大厦目标定位中国绿色建筑三星和LEED金奖的双重认证，在国内的大型建筑中尚无先例。绿色建筑的设计目标和策略可持续性基地规划保护和节约水资源实行节能使用可再生能源和产品节材与材料资源利用改善室内气候及环境的空气质量绿色建筑的设计解决方案利用垂直绿化植被过滤空气带遮荫及缓冲区的智能建筑表皮过度季节的自然通风冬季被动的太阳能加热夏季遮荫和散热热回收通风系统充分利用自然采光雨水收集和循环水利用现场可再生能源利用-风能和地热能冰需冷技术应用冷热电三联供可再生能源利用-风力发电建筑的顶部塔冠结合幕墙设置数量众多的超小功率轴式涡轮风力发电机组，峰值发电功率300kWp，预计每年将提供1575,000kwh的发电量。天然气热电冷联产系统（三联供）以天然气为燃料，通过动力装置发电，利用其产生的余热通过余热锅炉、余热型吸收式冷热水机组为建筑供热、供冷，为建筑物提供所需各类能源的供应系统。三联供技术是一次能源利用率非常高的一项技术。当建筑物实际的电力、供冷、供热负荷与建筑物所配备的三联供系统的供能能力匹配得较好时，三联供系统将产生可观的经济效益和社会效益。三联供系统是一种高效、环保和先进的能源利用系统。其高效性、环保性和先进性是建立在系统的配置和运行策略能很好地符合建筑物对能量需求的基础上。国内外对热电冷联产（三联供）系统的评价基本上集中在一次能源利用率、环境影响以及经济性三个方面。热电冷联产系统（三联供）：由于冷热负荷与电力负荷之间的耦合关系，使得冷热负荷与电力负荷的逐时对应关系直接影响到系统的配置与运行。因此，热电冷联产（三联供）系统要实现经济性的提高和排热的有效利用，其前提是对建筑的冷热负荷和电力负荷有比较准确的预测。三联供发电与大厦10kV主母线并网运行，设置电力监测和控制系统，并设置系统同步的并列、解列等继电保护控制，设置逆功率保护，严禁向市电网的逆向馈电。上海中心采用2台1.06MW/10kV燃气轮机。热电冷联产系统（三联供）：热电冷三联产运行模式计算总负荷：39.8MW供电电源和方式：两路110kV双重电源两台40MVA主变1+1模式：两路电源同时供电、同时使用，互为备用，任一进线和主变失电，均确保大厦正常使用主变安装负荷密度：140.8VA/m2图片由Gensler提供1.亚洲第一高楼，上海标志性建筑，为主楼高度632米的超高层建筑，供电要求必须绝对可靠。2.客户功能定位高，有高级酒店和高端商业办公、会议、重要IT机房等，供电负荷等级高，确保供电的连续性。3.超大的建筑体型，建筑总面积达56.8万平米，负荷容量大，总计算负荷为39.8MW。4.建筑构造复杂，设备层变配电站柱网和空间受到限制。5.为满足可在生能源利用的设计要求，设置2台1060kW冷热电三联供发电机组和塔冠的小容量风力发电机群（设备总容量约300kWp）。建筑特点和供配电要求1.根据上海市供电部门的最新要求供电电压为110kV，双重电源专路供电，主楼地下层设置110/10kV用户变电站，设置两台110/10kV40MVA六氟化硫绝缘主变压器，总容量为80MVA，分列运行，任何一路进线或主变失电时，仍能确保大楼正常运行，满足大楼的用户可靠性和持续性的供电要求。2.110/10kV用户变电站由上海电力设计院负责设计。3.为确保大楼自身的防灾能力和规范要求，设置用户应急保障发电机组（4台2500kW）。4.为确保酒店和高档办公用户重要设备对供电持续性的要求，预留7台用户备用发电机组位置。供电电压等级及供电容量的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供电方式容量与金茂、环球金融的比较地下一至三层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/备用发电机房4x2500KW+7x1600KW配变电站分布示意图计算总负荷：39.4MW供电电源和方式：两路110kV80MVA两台40MVA主变柴油发电机设置：B1层变电所设置：地上八个设备层变电所地下三个变电所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：67台10kV变压器安装总容量：96.15MVA变压器故障运输通道：利用3.5T货梯地上设备层变压器均选用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（大楼柴油发电机）2x1600KW（酒店柴油发电机）5x1600KW（租户柴油发电机）2x1060KW（三联供燃气发电机）3x20MVA（35KV/10KV变压器）B2F:3x1250KVA（B2F商业）2x1600KVA（B2F机电区）2x1600KVA＋2x2000KVA（冷冻变压器）3x1345KW+2x721KW（10KV冷冻机）B3F：2x2000KVA＋2x2500KVA（冷冻变压器）110KV变压器：2台三联供燃气发电机：2台10KV变压器：68台10KV冷冻机：10台柴油发电机：11台风力发电：1套观光区酒店区办公区地下室酒店公寓配电干线一.主要供配电设备及设备容量：1.供配电系统采用两级变（110/10kV、10/0.4kV）方式。2.地下一层、地下二层设置110/10kV变电和10kV总配电站，地下一至三层、各区设备层设置10/0.4kV分区配变电所。3.主要设备容量：110/10KV变压器：2台变压器总装机容量80MVA10/0.4KV变压器：68台变压器总装机容量102.4MVA10KV冷水机组：10台总装机容量9390KW大楼应急柴油发电机：4台总装机容量10000KW酒店备用柴油发电机：2台总装机容量3200KW租户备用柴油发电机：5台总装机容量8000KW三联供燃气发电机：2台总装机容量2120KW风力发电系统：1套（约300kWp）4.负荷统计：一级负荷（含一级负荷中特别重要的负荷）装接容量为：31.7MW；其中一级负荷中特别重要负荷的装接容量为：21.5MW。二级负荷装接容量为：12.8MW。三级负荷装接容量为：36.8MW。供配电系统特点三.其他设计要点：1.考虑110/10kV主变等变配电设备安装和检修运输，设置吊装孔。2.110/10kV变配电站专设有消防气体灭火系统，良好的通风或空调散热、排水设施。3.110/10kV变配电站操作电源采用直流110vDC，2x200Ah（一用一备）。4.设备层分区10/0.4kV变电所专设消防气体灭火系统，设置通风或空调设施，变电所接地专设接地铜排，上楼10/0.4kV变压器采用3.5t货梯运输，容量不超过1250kVA。5.设置全面和完善的供配电电力监控系统，系统需对10kV配电开关进行远程操控，因此要求系统具备高可靠性、高稳定性，通信链路和关键设备应有冗余，故障录波间隔能满足毫秒级，具备完善的故障记录和分析诊断能力。6.用户应急和备用发电机组与市电切换采用可靠的PC级双电源自动转换开关ATS，确保任何情况下发电与市电不会并列运行。7.对电气设备选型均有谐波控制要求，并在分区变电所设置调谐装置，谐波较为集中区域，如各分区10/0.4kV变电所、动力控制中心，设置有源滤波装置，所有配电干线均设置谐波监测装置。8.为防止变压器等供配电设备噪声的影响，设计均按声学评估要求设置弹簧避震装置和隔震垫。9.10kV配电至设备层分变电所电缆采用低烟无卤阻燃耐火电缆，并设置两组10kV专用电缆竖井垂直敷设，确保电源传输的高可靠性。供配电系统特点1.二线二变，任一路110kV线路或变压器故障时，仍能保障全楼的正常供电，考虑了线路和变压器冗余。2.应急电源系统独立，且线路独立竖井敷设，可靠性高，便于应急电源系统维护。3.特别重要负荷分级控制，以应对发电机运行故障。4.供配电系统实现有效监控，便于负荷调度和监管。5.10kV配电线路按全冗余设计，