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【摘要】以上海虹桥商务区某仓储建筑为例，分析了仓储建筑的负荷级别，并在负荷估算、供电电源、变配电站选址、变压器容量、无功补偿以及谐波治理等方面给出了解决方案，探讨仓储建筑的变配电设计。
【关键词】仓储建筑；负荷分级；负荷估算；变电站设置；供电方案；无功补偿；谐波治理
1、项目概况
本项目位于虹桥正核心的虹桥商务区，处于紧靠虹桥交通枢纽、虹桥新地中心、国家会展中心的最佳位置。由10栋高层仓储（11#～20#楼）和4栋多层配套（21-1#、21-2#、22-1#、22-2#楼）建筑共14栋建筑组成。其中6层的仓储建筑有7栋，7层的仓储建筑有3栋，均为仓储（丙类二项的物品）用房。多层配套建筑为2层，包含食堂、培训厅兼篮球场等功能。2#地下车库共2层，包含停车装卸区、机动车停车库、泳池及其配套用房、厨房和设备用房。总建筑面积约为171068㎡。地上计容建筑面积为89881㎡，地下建筑面积为80260.10㎡，容积率为1.8。11#、12#、14#～17#和20#楼均为6层建筑，13#、18#和19#楼均为7层建筑，建筑高度均为43m（室外地面至女儿墙）。21-1#、21-2#、22-1#和22-2#楼均为2层建筑，建筑高度分别为18.5m、15.5m、14.0m、17.0m。项目总平面图如图1所示。
2、设计目标
立足虹桥商务区，辐射长三角经济圈，打造面向上海未来西部中心，连接苏杭宁，形成多向辐射的集商务、货运配送、电商分拨、信息服务、物流金融和配套服务功能于一体的现代综合物流港。为上海及其周边城市、园区客户、合作伙伴等提供一体功能、延伸、连续的临空立体商务物流空间。
3、负荷级别
用电负荷应根据供电可靠性及中断供电所造成的损失或影响程度，分为一级负荷、二级负荷以及三级负荷。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应为特别重要的负荷[1]。本项目物流配送以小型工艺品、电子产品、轻工产品等包裹类物品为主，无易燃、易爆危险品。地下车库为I类车库。其消防用电设备、应急照明等用电属一级负荷，走道照明、值班照明、无障碍照明用电、主要业务和计算机系统用电、安防系统用电、电子信息设备机房用电、客梯用电、排水泵、生活水泵、雨水回用提升泵用电亦按一级负荷考虑；其余为三级负荷。
4、负荷估算
负荷估算的目的是获得供配电系统设计所需的各项负荷数据，用以选择和校验导体、电器、设备、保护装置和补偿装置，计算电压降、电压偏差、电压波动等[2]。本项目主要为仓储建筑，后期特殊的动力设备较多且功能复杂，负荷估算应考虑如下因素：
1.滿足现阶段整个园区的各个时段的用电需求。
2.预留出一定的容量以满足后期改造或扩容，并考虑工程造价的因素，容量不宜过大或过小。
本项目负荷计算采用分类统计的方法，对于园区内不同功能的单体建筑，根据其自身的使用特性及用电需求，选择合适的用电指标。如对高层仓储建筑，主要负荷为照明及搬运、传送及相关的通风保暖等工艺设备，照明用电根据《建筑照明设计标准》GB50034-2013的相关要求，取目标值按单位面积法计算。工艺设备参考《工业与民用供配电设计手册》（第四版）的相关表格及负荷指标来取值，同时根据业主提供的工艺设备的资料，对负荷指标进行了修正。对多层配套建筑，主要负荷为照明和空调，单位面积负荷指标参考《工业与民用供配电设计手册》（第四版）的相关表格来取值。地下车库的主要负荷为照明、水泵、通风设备及叉车充电桩、电动汽车充电桩等，用电负荷采用综合单位指标法计算。本项目变压器的配置容量详表1。
根据建设方提资及负荷计算的结果，本项目需变压器的装机容量为16646KVA，变压器的实际装机容量为17900KVA。
5、供电电源
本项目电力的最高负荷等级为一级，无一级负荷中特别重要负荷。经与业主设计部及当地供电公司的沟通，确认本项目由市政提供两路独立的10KV电源，不设置柴油发电机组。
6、变配电站选址及变压器容量
变配电站的设置原则为：1.应深入或接近负荷中心；2.进出线方便；3.设备吊装、运输方便；4.不应设在有剧烈震动或有爆炸危险介质的场所；5.变配电站可设置在建筑物的地下层，但不宜设置在最底层等。根据对本项目建筑的分布特点及对各建筑的用电情况分析，确定10KV开关站，变配电站的布置位置如下：1.10KV开关站设置在16#楼一层。2.10KV变配电站共3个，均设在地下一层，位置如图2所示。01#变电站内设2台1600KVA及2台1250KVA变压器，供11#楼，12#楼，16#楼及就近的地下车库。02#变电站内设4台1250KVA变压器，供13#楼，17#楼，18#楼，21-1#楼，21-2#楼及就近的地下车库。03#变电站内设2台1600KVA及2台2000KVA变压器，供14#楼，15#楼，19#楼，20#楼，22-1#楼，22-2#楼及就近的地下车库。
7、供电方案
本项目在16#楼一层设2进10出10KV开关站一座，开关站的2路10KV电源为独立电源，可满足一级负荷的供电要求。各变电站均采用二路10kV电源供电，电源由开关站引来，10KV侧两路电源同时供电，互为备用。高压柜采用中置式金属铠装开关柜，低压柜采用抽屉式配电柜、模块化结构。通过高低压柜的三遥系统和变压器检测系统及直流屏的通讯接口构成一套完整的变电室计算机能量管理系统。0.4KV低压主接线采用单母线分段，每两台分别由两个电源供电的变压器低压侧设母联开关，采用手动联络方式。在正常情况下，变压器均同时供电，每两台变压器组成一组0.4kV/0.23kV供电电源，中间设联络开关。故障时，部分非重要负荷自动失压跳闸，经手动合上低压母联开关以保证重要负荷的供电；待故障消除后，断开母联开关，恢复两路电源同时供电方式。具体如图3所示。 8、无功功率补偿
10（6）KV及以下无功补偿宜在配电变压器低压侧集中补偿，且功率因素不宜低于0.9[1]。供电公司对本项目方案批复的要求为电网高峰负荷时用电设备功率因素应不小于0.95。因此本项目采用低压集中補偿的方案，在低压侧设功率因素自动补偿装置，该装置可按无功需要自动投切，确保补偿后的功率因素不小于0.95。各变压器具体的无功补偿容量详表2。
9、谐波治理
交流电网中，由于许多非线性电气设备的投入运行，其电压、电流波形实际上不是完全的正弦波形，而是不同程度畸变的非正弦波。对周期性交流量进行傅里叶级数分解，得到的频率与工频相同的分量称为基波，得到的频率为基波频率大于1整数倍的分量称为谐波[2]。当系统中的谐波过大时，会造成危险的过电压或过电流，还会对电机、变压器、电容、输配电线及用电设备等产生不利的影响。供电公司对该项目的批复要求为，当客户有非线性负荷设备接入电网时，电能质量须达到要求。本项目包含电梯，变频风机、水泵，UPS，电动汽车充电桩以及搬运、传送等工艺设备，必须采用合理的谐波治理方案。针对本项目非线性设备电气设备的运行特点，采用如下方式治理谐波：1.采用在变电站低压柜总线处设置合适规格的有源滤波柜APF。2.在含谐波源设备的末端配电柜/箱安装有源滤波装置APF。3.在各二级配电间内预留有源滤波装置APF安装位置，以便业主在招商后根据设备的运行情况按需设置APF。
结语：
以上是笔者在上海虹桥商务区某仓储项目变配电设计上的一些体会。该项目建筑体量大，功能多，且需要预留工艺设备的安装容量。建设方对同类项目的操作经验非常丰富，对建筑的层高等有着较为详细的设计要求。因此本项目对于变电站的选址、设备布置以及线路敷设等都带来了极大的挑战。希望本案例能抛砖引玉，为广大同行提供设计思路，考虑欠妥之处还望同行批评指正。
参考文献：
[1]中国建筑东北设计研究院.JGJ16-2008民用建筑电气设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[2] 中国航空规划设计研究总院有限公司.工业与民用供配电设计手册（第四版）[M].北京：中国电力出版社，2016.
[3]中机中电设计研究院有限公司.GB50053-201320KV及以下变电所设计规范[S].北京：中国计划出版社，2014.
[4]中国联合工程公司.GB50052-2009供配电系统设计规范[S].北京：中国计划出版社，2010.
作者简介：
张杰，上海瀚联建筑设计咨询有限公司，上海。
【关键词】仓储建筑；负荷分级；负荷估算；变电站设置；供电方案；无功补偿；谐波治理
1、项目概况
本项目位于虹桥正核心的虹桥商务区，处于紧靠虹桥交通枢纽、虹桥新地中心、国家会展中心的最佳位置。由10栋高层仓储（11#～20#楼）和4栋多层配套（21-1#、21-2#、22-1#、22-2#楼）建筑共14栋建筑组成。其中6层的仓储建筑有7栋，7层的仓储建筑有3栋，均为仓储（丙类二项的物品）用房。多层配套建筑为2层，包含食堂、培训厅兼篮球场等功能。2#地下车库共2层，包含停车装卸区、机动车停车库、泳池及其配套用房、厨房和设备用房。总建筑面积约为171068㎡。地上计容建筑面积为89881㎡，地下建筑面积为80260.10㎡，容积率为1.8。11#、12#、14#～17#和20#楼均为6层建筑，13#、18#和19#楼均为7层建筑，建筑高度均为43m（室外地面至女儿墙）。21-1#、21-2#、22-1#和22-2#楼均为2层建筑，建筑高度分别为18.5m、15.5m、14.0m、17.0m。项目总平面图如图1所示。
2、设计目标
立足虹桥商务区，辐射长三角经济圈，打造面向上海未来西部中心，连接苏杭宁，形成多向辐射的集商务、货运配送、电商分拨、信息服务、物流金融和配套服务功能于一体的现代综合物流港。为上海及其周边城市、园区客户、合作伙伴等提供一体功能、延伸、连续的临空立体商务物流空间。
3、负荷级别
用电负荷应根据供电可靠性及中断供电所造成的损失或影响程度，分为一级负荷、二级负荷以及三级负荷。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应为特别重要的负荷[1]。本项目物流配送以小型工艺品、电子产品、轻工产品等包裹类物品为主，无易燃、易爆危险品。地下车库为I类车库。其消防用电设备、应急照明等用电属一级负荷，走道照明、值班照明、无障碍照明用电、主要业务和计算机系统用电、安防系统用电、电子信息设备机房用电、客梯用电、排水泵、生活水泵、雨水回用提升泵用电亦按一级负荷考虑；其余为三级负荷。
4、负荷估算
负荷估算的目的是获得供配电系统设计所需的各项负荷数据，用以选择和校验导体、电器、设备、保护装置和补偿装置，计算电压降、电压偏差、电压波动等[2]。本项目主要为仓储建筑，后期特殊的动力设备较多且功能复杂，负荷估算应考虑如下因素：
1.滿足现阶段整个园区的各个时段的用电需求。
2.预留出一定的容量以满足后期改造或扩容，并考虑工程造价的因素，容量不宜过大或过小。
本项目负荷计算采用分类统计的方法，对于园区内不同功能的单体建筑，根据其自身的使用特性及用电需求，选择合适的用电指标。如对高层仓储建筑，主要负荷为照明及搬运、传送及相关的通风保暖等工艺设备，照明用电根据《建筑照明设计标准》GB50034-2013的相关要求，取目标值按单位面积法计算。工艺设备参考《工业与民用供配电设计手册》（第四版）的相关表格及负荷指标来取值，同时根据业主提供的工艺设备的资料，对负荷指标进行了修正。对多层配套建筑，主要负荷为照明和空调，单位面积负荷指标参考《工业与民用供配电设计手册》（第四版）的相关表格来取值。地下车库的主要负荷为照明、水泵、通风设备及叉车充电桩、电动汽车充电桩等，用电负荷采用综合单位指标法计算。本项目变压器的配置容量详表1。
根据建设方提资及负荷计算的结果，本项目需变压器的装机容量为16646KVA，变压器的实际装机容量为17900KVA。
5、供电电源
本项目电力的最高负荷等级为一级，无一级负荷中特别重要负荷。经与业主设计部及当地供电公司的沟通，确认本项目由市政提供两路独立的10KV电源，不设置柴油发电机组。
6、变配电站选址及变压器容量
变配电站的设置原则为：1.应深入或接近负荷中心；2.进出线方便；3.设备吊装、运输方便；4.不应设在有剧烈震动或有爆炸危险介质的场所；5.变配电站可设置在建筑物的地下层，但不宜设置在最底层等。根据对本项目建筑的分布特点及对各建筑的用电情况分析，确定10KV开关站，变配电站的布置位置如下：1.10KV开关站设置在16#楼一层。2.10KV变配电站共3个，均设在地下一层，位置如图2所示。01#变电站内设2台1600KVA及2台1250KVA变压器，供11#楼，12#楼，16#楼及就近的地下车库。02#变电站内设4台1250KVA变压器，供13#楼，17#楼，18#楼，21-1#楼，21-2#楼及就近的地下车库。03#变电站内设2台1600KVA及2台2000KVA变压器，供14#楼，15#楼，19#楼，20#楼，22-1#楼，22-2#楼及就近的地下车库。
7、供电方案
本项目在16#楼一层设2进10出10KV开关站一座，开关站的2路10KV电源为独立电源，可满足一级负荷的供电要求。各变电站均采用二路10kV电源供电，电源由开关站引来，10KV侧两路电源同时供电，互为备用。高压柜采用中置式金属铠装开关柜，低压柜采用抽屉式配电柜、模块化结构。通过高低压柜的三遥系统和变压器检测系统及直流屏的通讯接口构成一套完整的变电室计算机能量管理系统。0.4KV低压主接线采用单母线分段，每两台分别由两个电源供电的变压器低压侧设母联开关，采用手动联络方式。在正常情况下，变压器均同时供电，每两台变压器组成一组0.4kV/0.23kV供电电源，中间设联络开关。故障时，部分非重要负荷自动失压跳闸，经手动合上低压母联开关以保证重要负荷的供电；待故障消除后，断开母联开关，恢复两路电源同时供电方式。具体如图3所示。 8、无功功率补偿
10（6）KV及以下无功补偿宜在配电变压器低压侧集中补偿，且功率因素不宜低于0.9[1]。供电公司对本项目方案批复的要求为电网高峰负荷时用电设备功率因素应不小于0.95。因此本项目采用低压集中補偿的方案，在低压侧设功率因素自动补偿装置，该装置可按无功需要自动投切，确保补偿后的功率因素不小于0.95。各变压器具体的无功补偿容量详表2。
9、谐波治理
交流电网中，由于许多非线性电气设备的投入运行，其电压、电流波形实际上不是完全的正弦波形，而是不同程度畸变的非正弦波。对周期性交流量进行傅里叶级数分解，得到的频率与工频相同的分量称为基波，得到的频率为基波频率大于1整数倍的分量称为谐波[2]。当系统中的谐波过大时，会造成危险的过电压或过电流，还会对电机、变压器、电容、输配电线及用电设备等产生不利的影响。供电公司对该项目的批复要求为，当客户有非线性负荷设备接入电网时，电能质量须达到要求。本项目包含电梯，变频风机、水泵，UPS，电动汽车充电桩以及搬运、传送等工艺设备，必须采用合理的谐波治理方案。针对本项目非线性设备电气设备的运行特点，采用如下方式治理谐波：1.采用在变电站低压柜总线处设置合适规格的有源滤波柜APF。2.在含谐波源设备的末端配电柜/箱安装有源滤波装置APF。3.在各二级配电间内预留有源滤波装置APF安装位置，以便业主在招商后根据设备的运行情况按需设置APF。
结语：
以上是笔者在上海虹桥商务区某仓储项目变配电设计上的一些体会。该项目建筑体量大，功能多，且需要预留工艺设备的安装容量。建设方对同类项目的操作经验非常丰富，对建筑的层高等有着较为详细的设计要求。因此本项目对于变电站的选址、设备布置以及线路敷设等都带来了极大的挑战。希望本案例能抛砖引玉，为广大同行提供设计思路，考虑欠妥之处还望同行批评指正。
参考文献：
[1]中国建筑东北设计研究院.JGJ16-2008民用建筑电气设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[2] 中国航空规划设计研究总院有限公司.工业与民用供配电设计手册（第四版）[M].北京：中国电力出版社，2016.
[3]中机中电设计研究院有限公司.GB50053-201320KV及以下变电所设计规范[S].北京：中国计划出版社，2014.
[4]中国联合工程公司.GB50052-2009供配电系统设计规范[S].北京：中国计划出版社，2010.
作者简介：
张杰，上海瀚联建筑设计咨询有限公司，上海。