某商业建筑电气系统改造实例分析

某商业建筑电气系统改造实例分析

发表时间：2018-11-12T15:14:50.217Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第16期作者：李琴[导读] 文章结合项目实例，总结在商业建筑改造中，电气系统面临的常见设计、施工问题及相应的解决方案。

李琴

上海上安机电设计事务所有限公司上海 200070

摘要：文章结合项目实例，总结在商业建筑改造中，电气系统面临的常见设计、施工问题及相应的解决方案。

关键词：商业建筑；改造；电气

随着经济的快速发展，在许多地方，一些老牌大型商场虽依然具有地段和知名度的优势，但内部的商务业态、装修和机电系统由于建筑年代较早，已不满足现今需求，需对外立面效果、内部装修、机电设备等进行升级改造。改造中不可避免会遇到各种问题。本文将结合某综合商场改造的项目实例，总结常见电气方面问题及相应的解决方案。

本次的改造项目是中国一家中外合资的大型零售商场。上世纪90年代中期营业。项目总建筑面积14.5 万平方米，由21层主楼办公、10层商业裙房及两层地下室组成。此次改造涉及空调、给排水、电气、消防、综合布线、广播、安防等全部机电系统。

项目的原供电系统采用2组（共4路）10kV独立市政电源进线，单母线分段接线，不设联络开关。10kV的用户变配电所设置于地下二层。低压配电站共四座，A站设置于地下二层，B、C站位于裙房十层屋面，D站位于十层。裙房屋面还设有0.4kV柴油发电机一台，机组容量为1000kV A，用于市电中断时接入应急供电系统，供应消防设备用电。

低压配电系统采用放射式与树干式相结合的方式，经强电竖井及配电间，送至各用电点。负荷集中或重要的用电设备如大型空调机组、水泵房、电梯等低压配电线路采用放射式供电；照明、空调垂直干线采用树干式供电。

从以下四点阐述电气方面的摸排及具体改造内容等.

一.核查调整原供电系统以满足现行规范

1.根据现行规范[1]要求，本工程的消防设备、应急照明、地下污水泵、客梯、电子信息机房及安保系统、变频调速生活给水泵、大型超市商业管理用计算机系统等负荷应为一级负荷；大型商场自动扶梯、生活水泵等应为二级负荷。都需要进行双电源供电并实现末端自切。而经过调研原始设计资料与踏勘现场发现：

1）原设计消防设备单电源供电，火灾时，仅在用户变配电所低压柜处与柴油发电机投切； 2）防火卷帘和空调设备电源混合在一个配电箱；

3）自动扶梯单电源供电；

4）应急照明配电箱电源由消防动力配电箱引出；

5）弱电系统单电源供电；

原上述供电系统对于这些负荷的处理均不满足现行要求。

为改善这些重要负荷供电的可靠性，在此次项目中对供电方式进行了改造。主要方式是通过增设低压出线柜，提供足够的备用回路，实现双电源送至各用电点。将各负荷由原来低配直接供电的动力配电箱改为双切箱，进行末端自动切换。

对于裙房屋面数量众多的消防动力配电箱，原系统采用放射式配电。改造中，初步设想是将各消防动力配电箱改为消防动力自切箱，同时新增一路电源引至此箱。但在施工过程中发现两个问题，第一各低压变配电所因空间有限不能提供出这么多出线回路仓位，第二建筑中的强电管井也没有空间安装这么多的新增干线电缆。所以调整设计方案将屋面消防负荷集中，系统调整为AB总箱，原有进线供至A总箱，备用回路供至B总箱，如图1所示。再由A，B总箱分别出一路电源至末端消防设备双电源自切。这样众多的出线电缆改为两根大的出线干线，管井内安装占用空间小，低压配电柜处只需要调整旧的出线仓位，新增仓位也少很多，以最小的改造代价确保了消防负荷双电源供电和末端自动切换的规范要求。

图1 AB总箱方案示意图

2.原供电系统存在的另一个主要问题是缺乏应急电源。原本项目的应急电源仅有为商业消防负荷提供备用供电电源的应急发电机组，本次改造新增补了a）为火灾报警系统、楼宇自动管理系统、安保系统、计算机系统、紧急广播系统等提供保障的不间断电源UPS；b）向变配电设备、发电机设备、仪表等提供电源的直流电源装置；c）以及对应急照明灯具集中供电的EPS电源装置。新增系统极大的提升了各重要负荷的供电可靠性。

3.在深入研究了原供电系统后进一步发现，大量动力设备均采用链式供电，这是一种安全冗余度较低的供电方式，容易因局部故障造成多个设备甚至整条回路失电。但考虑到成本和可实现性，并未将其全部改为放射式或树干式供电，而是采用了链式和放射式相结合的供电方式，以较低的成本实现了供电安全度的大幅提升。

4.原系统还存在着应急照明和部分消防动力设备混用同一配电箱的问题。由于动力设备的起停会引起回路电压的剧烈变化，影响照明供电的效果。本次改造时将两者分开，应急照明系统单独设置。采用双回路供电并设置集中EPS装置，大大提高了供电的可靠性和稳定性。同时，将应急照明剥离，不改变原有照明系统的方式还为物业方的后续管理提供了很大的便利。

二.用电量的增加和重新分配。

本次改造商场业态做出很大调整，如仓库改造为店铺、B1车库改为超市、店铺改为餐饮等等，再加上商场的外立面进行升级，屋面增加若干大尺寸LED广告屏和泛光照明灯具，造成了用电量的大幅提升；暖通专业根据以往商场的运行状况，为了改善商场一层的冬季过冷及塔楼办公区的空调舒适度不够的情况新增四台风冷热泵，机组总功率逾1000kW。新增电量已经超出屋面变电站的承受范围，即使从其他变电所平衡出的剩余可用电量也无法满足需求。最终在经过与暖通专业数次讨论比对后，确认新增四台风冷热泵机组中两台用于一层制热，只在冬季投入使用，可与原系统中地下变电所A站出线的冷冻机实现错峰运行，在不增加新的供电电源的情况下解决了新增电量的出线问题，避免了变电站做更大幅度改造，节约了造价。

三.新增系统

近年来，随着技术的发展，供电系统的可靠性和管理的方便性有了进一步的提高。为更好地满足高档商业场所的实际需求，在本次改造中，结合项目原供电系统的实际情况，增设了电气火灾监控系统、消防电源监控系统、变配电所电能管理系统和浪涌保护系统。

电气火灾监控系统主要是通过在区域的照明总箱、电力总箱、双电源切换箱的总断路器上，设置漏电电流、过电流等信号的检测装置，用于监控各级低压配电设备的漏电电流，防止其引起电气火灾。增强系统安全性。

消防电源监控系统通过设置在消防控制室的消防设备电源状态监控器，接收并显示其监控的所有消防设备的主电源和备用电源的实时工作状态信息，方便值班人员对消防报警信号进行集中处理。

变配电所电能管理系统，借助计算机、通信设备、计量保护装置等，实时采集系统数据，实现对供电系统的遥测和遥控，可以合理调配负荷，优化运行，有效节约电能。

浪涌保护系统，在消防控制中心、电梯机房、各类重要的弱电机房的配电系统中设置浪涌保护器，在进出建筑物的通讯/信号线上设信号浪涌保护器，提高整个系统的雷电防护等级和防电磁脉冲的能力。

四.具体改造过程中的难点问题

本工程需采用不停业施工的模式，为了保证施工不影响商场的正常营业，电气专业在施工过程中需确保：（1）.确保营运楼层在营运时间内原空调、电气、给排水系统均能够正常用电。

（2）.降低系统改造过程中对原系统的影响，做到无缝切换。

由于项目已经使用多年，现场实际情况与图纸资料存在很多不符之处，桥架内电缆存在交叉、重叠，因此在施工前需要仔细排摸清楚配电系统的结构，对于需要拆除或更换的配电箱，必须搞清进线电缆来源，以及出线回路覆盖哪些功能区，核查无误后做好标记再施工。

变电所的改造，需要停止整台低压柜及相应变压器，低压柜所带负载必须全面停电，因此为保证电梯、餐饮和影院等娱乐场所的用电、照明不受影响，停电时间均限定在夜间12：00至次日清晨7：00。显然就无法采用现场加工材料、随后跟进施工的传统改造施工方式。实际施工中采取先提前排摸清楚低压柜的结构，再通过精密的计算，将铜排和面板等器件加工成直接安装件，在7个小时内进行模块化的拼装，从而保证施工不影响商场的正常营业，节约了商场的改造成本。

在经历了6个月不停业施工后，成功改造后的商场焕发出精致、优雅、大气的新生模样。建筑本身被赋予新的生命力，公共体验、艺术形式、使用功能得到了多维度的生长。

参考文献

[1] JGJ 16-2008 民用建筑电气设计规范[S].

[2] 胡忠魁.商业建筑电气系统设计[J].现代建筑电气，2010，1（10）：59-63.