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Dans cet article, nous comparons et analysons les différentes options de configuration de la sous-station souterraine dans les immeubles de grande hauteur, et son économie technique, et considérons la perte de puissance sur la ligne principale de distribution pendant tout le cycle de vie du projet tout en tenant pleinement compte de la longueur. de la ligne principale de distribution. La capacité du transformateur souterrain unique et du transport du transformateur électrique souterrain dans les immeubles de très grande hauteur est discutée, et il est suggéré que la capacité du transformateur souterrain résidentiel unique ne dépasse pas 1 000 kVA.
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Le nombre de niveaux de distribution haute tension du même niveau de tension ne doit pas être supérieur à deux, de sorte que le système d’alimentation et de distribution d’énergie haute tension des immeubles de très grande hauteur adopte généralement la structure de la sous-station souterraine principale – sous-station souterraine de la sous-station, selon à deux niveaux. ensemble.
La pratique habituelle consiste à installer la sous-station souterraine centrale au sous-sol, à installer la sous-station souterraine conformément à l’aménagement de l’entreprise et à acheminer le câble haute tension de la station de distribution centrale à la sous-station souterraine.
Outre les exigences de base en matière de sécurité et de fiabilité, la conception des sous-stations souterraines dans les immeubles de très grande hauteur doit également tenir compte du positionnement et des caractéristiques du bâtiment lui-même, de la flexibilité de son fonctionnement et de l’économie de l’investissement du propriétaire et opération. La différence dans le nombre et l’emplacement de la sous-station aura un impact important sur le coût d’installation et d’exploitation, ce qui oblige le concepteur à accorder toute son attention à ce point.
Au stade de la conception, nous devons pleinement communiquer avec le propriétaire et déterminer l’emplacement de chaque sous-station et sa plage d’alimentation après une comparaison technique et économique rigoureuse, au lieu d’utiliser simplement un seul indicateur tel que le rayon d’alimentation basse tension comme base pour réglage de la sous-station.
Ce qui suit est un exemple pour illustrer que le podium de ce projet est un bâtiment commercial et la tour est un immeuble de bureaux avec une simple entreprise et une petite zone de podium, avec une surface totale de construction de 228 000 m2, dont le sous-sol a 4 étages et un total de 48 000 m2 et l’étage supérieur compte 75 étages, avec une hauteur de bâtiment de 350 m et une surface au sol standard d’environ 2 300 m2. Trois options ont été envisagées pour l’emplacement de la sous-station souterraine dans la zone de bureaux de la tour.
La sous-station souterraine 1 # au sous-sol est la sous-station souterraine centrale et les sous-stations souterraines 2 # ~ 4 # (la sous-station souterraine 1 # est conçue pour l’alimentation électrique du sous-sol et du podium).
Lors de la comparaison des schémas, nous comparons principalement l’investissement de la ligne principale, la perte de tension, l’investissement en équipement de la sous-station souterraine et la surface au sol de la sous-station souterraine.
Étant donné que le système d’alimentation et de distribution d’énergie n’a pas encore été conçu au stade du schéma, le modèle de calcul doit être simplifié de manière appropriée afin d’obtenir les résultats de la comparaison.
un. Seule la sous-station souterraine alimentant la partie tour est économiquement comparée, et la sous-station souterraine principale alimentant le podium et le garage souterrain n’est pas impliquée dans la comparaison.
b. En supposant que toutes les sous-stations souterraines sont proches du noyau, la distance de section de niveau d’eau n’est pas prise en compte dans le calcul du rayon d’alimentation électrique et de la longueur de la ligne principale d’alimentation électrique.
c. La surface au sol standard de la tour est de 2 300 m2, la surface centrale est de 440 m2 et la surface de bureaux après déduction du noyau est de 1 860 m2, et l’estimation de la charge du transformateur souterrain est calculée sur la base de la surface au sol standard de 2 300 m2 et 80 VA. /m2 .
d. Seul le jeu de barres dense vertical alimentant la zone de bureaux est calculé, et les autres troncs d’alimentation ne sont pas comparés pour le moment.
e. Un jeu de barres dense est considéré pour le tronc d’alimentation dans la zone de bureaux, et l’alimentation électrique est échelonnée selon des jeux de barres doubles pour les étages impairs et pairs (par exemple, deux jeux de barres sont attribués pour les étages 6 à 21, dont l’un alimente les étages impairs et l’autre alimente les étages pairs.) Après estimation, un circuit est alloué pour chaque 8 étages, un disjoncteur de 1 250 A est installé et un jeu de barres de 1 600 A est apparié.
Pour la zone court-circuit, un circuit est affecté tous les 4 étages, avec disjoncteur 630 A et jeu de barres 800 A.
F. La capacité d’un seul transformateur est temporairement considérée à un maximum de 1 600 kVA.
L’option Ⅲsous-station souterraine est plus dispersée, de sorte que la capacité totale installée du transformateur souterrain est supérieure à celle des deux autres options. Dans cette section de la comparaison économique, la capacité d’un seul transformateur souterrain est temporairement considérée comme ne dépassant pas 1 600 kVA, et le nombre de transformateurs souterrains utilisés dans les schémas Ⅰ, Ⅱ et Ⅲ sont tous de 10, seul le lieu de distribution est différent .
Selon l’analyse du chapitre 2 plus loin dans ce document, la conception réelle contrôlera la capacité unitaire du transformateur souterrain dans la partie aérienne, c’est-à-dire que si la capacité du transformateur souterrain est limitée à 1 000 kVA, le nombre de transformateurs souterrains dans la partie aérienne des schémas Ⅱ et Ⅲ atteindra 14, et le nombre de sous-stations souterraines sera de 14. Si la capacité du transformateur souterrain est limitée à 1 000 kVA, le nombre de transformateurs souterrains dans la partie aérienne une partie des schémas Ⅱ et Ⅲ atteindra 14, la superficie de la sous-station souterraine sera augmentée d’environ 40 % et l’investissement dans l’équipement primaire de la sous-station souterraine sera augmenté, mais la ligne principale verticale ne sera pas affectée. Comme l’alimentation électrique dans la zone moyenne et basse est assurée par la sous-station souterraine au sous-sol, il est prévu que 2 transformateurs souterrains soient ajoutés.
Chacune des trois options a ses propres avantages et inconvénients, grâce à une comparaison complète, le choix final de l’option Ⅲ. Bien que l’option III n’occupe pas le moins d’espace au sol, elle a le coût global le plus bas compte tenu de l’investissement ponctuel et du coût d’exploitation sur 50 ans. Par conséquent, la disposition de la sous-station souterraine nécessite une attention particulière à l’investissement ponctuel dans la ligne principale de distribution et aux pertes lors de l’exploitation ultérieure.
De plus, l’option Ⅲ présente un autre avantage, car la sous-station souterraine est plus décentralisée, il n’y a que deux jeux de barres verticaux denses dans chaque zone d’alimentation (les autres troncs de câbles verticaux sont également inférieurs aux deux autres options), et la zone requise pour les puits de canalisation électriques est plus petit, ce qui peut économiser une certaine surface de puits de canalisation par rapport aux deux autres options, ce qui peut jouer un certain rôle dans l’économie de l’investissement du propriétaire.
L’une des caractéristiques des immeubles de grande hauteur est que la plupart d’entre eux ont une sous-station souterraine au-dessus du niveau du sol, généralement au niveau du refuge ou de l’étage électromécanique. Étant donné que la durée de vie d’un transformateur souterrain est peu susceptible d’être supérieure à la durée de vie du bâtiment et qu’il n’y a aucune garantie que le produit électrique ne sera pas endommagé pendant sa durée de vie normale, cela soulève la question de savoir comment réparer ou remplacer un transformateur électrique souterrain. .
La masse du transformateur souterrain résidentiel est généralement beaucoup plus grande que la capacité de charge de l’ascenseur, mais sa taille est généralement inférieure à la taille de la cabine d’ascenseur. À l’heure actuelle, les méthodes suivantes sont généralement adoptées dans les immeubles de grande hauteur pour résoudre le problème de transport vertical du transformateur souterrain après l’achèvement.
De cette manière, un monte-charge doit être installé et s’arrêter à l’étage où se trouve chaque sous-station souterraine, et un ascenseur de service séparé est généralement installé au cœur des immeubles de grande hauteur. Sous cette prémisse, il peut être divisé en deux approches
un. Un transformateur de distribution souterrain de moins de 400 kVA est installé dans la sous-station souterraine, qui peut être transportée directement par le monte-charge d’une capacité de 1 800 kg en raison de sa petite taille et de son poids léger. Du point de vue des immeubles de grande hauteur existants, l’installation d’un monte-charge d’une capacité de 1 800 kg est parfaitement acceptable pour la plupart des promoteurs. Dans le projet de Changsha Kaifu Wanda Plaza auquel j’ai participé, le siège social de Wanda a explicitement demandé que le transformateur à l’étage supérieur ne dépasse pas 400 kVA et que le monte-charge soit utilisé pour le transport direct.
L’avantage de cette solution est que le transformateur électrique souterrain peut être transporté directement par un ascenseur ordinaire, facile à remplacer. L’inconvénient est que la capacité du transformateur de puissance souterrain est trop petite et que la ligne principale de distribution ne peut pas être agrandie, de sorte que la différence de temps de pointe entre les charges ne peut pas être pleinement utilisée, ce qui entraîne une augmentation de la capacité d’installation globale du métro. transformateur; de plus, s’il y a une plus grande capacité de charge des équipements dans la partie supérieure du bâtiment, il sera également très difficile d’installer le transformateur électrique souterrain en raison de sa faible capacité. la capacité du transformateur électrique est trop petite et difficile à concevoir.
Ce type de solution n’est généralement applicable qu’aux immeubles de grande hauteur simples de moins de 200 m de hauteur, comme les immeubles de bureaux.
b. Adoptez le monte-charge de grande capacité, tel que le monte-charge de 3 t/4 t. Plus la capacité de charge est grande, plus la taille de la voiture est grande, et donc plus la surface du cylindre central est grande, ce qui aura un impact plus important sur l’efficacité économique du développeur.
D’autre part, notre objectif est de transporter un transformateur souterrain résidentiel, et la taille de l’avion du transformateur souterrain n’est pas grande, donc la taille générale de la voiture peut y répondre, mais le poids par unité de surface est plus grand, donc ce dont nous avons vraiment besoin est un type d’ascenseur avec une taille de cabine normale mais une plus grande capacité de charge. Par conséquent, ce dont nous avons vraiment besoin, c’est d’un ascenseur avec une taille de cabine normale mais une plus grande capacité de charge, qui doit généralement être personnalisé par le fabricant de l’ascenseur. Et parce que la distance de levage verticale du monte-charge est grande, l’exigence de vitesse est également élevée.
Avec une grande capacité de charge et une vitesse élevée, le choix de l’ascenseur sera plus étroit, et le développeur ne fait généralement pas d’appel d’offres d’équipement au stade de la planification, il est donc impossible d’approfondir les exigences de l’ascenseur, donc dans de nombreux cas, il est impossible de déterminer l’adoption de cette solution à un stade précoce. Cependant, si le propriétaire accepte le projet d’installer un monte-charge de grande capacité, il peut envisager d’assouplir la capacité du transformateur de distribution souterrain à l’étage supérieur à 1 000 kVA, ce qui sera beaucoup plus flexible dans la conception de l’alimentation et de la distribution électrique. système et éviter les inconvénients du plan a.
Avant de remplacer le transformateur électrique souterrain, la cabine d’ascenseur est abaissée vers le bas, les câbles de traction d’origine de l’ascenseur sont retirés et un ensemble d’équipements de levage et de poulies est installé dans le puits pour soulever le transformateur souterrain à travers le puits. Cette solution a un processus de construction compliqué et une longue période de construction, ce qui aura un impact important sur le fonctionnement normal du bâtiment.
Cette solution nécessite que la taille du transformateur souterrain ne soit pas supérieure aux dimensions internes de la cage d’ascenseur, mais l’impact potentiel sur les opérations futures doit être expliqué au futur exploitant lors de la phase de planification du projet.
Certains opérateurs (par exemple, les hôtels de luxe, etc.) peuvent ne pas être en mesure d’accepter l’impact à long terme sur leurs activités commerciales normales.
Dans le cas discuté au chapitre 1 de cet article, le transport à travers la cage d’ascenseur a été utilisé.
Le système complexe d’alimentation et de distribution d’énergie d’un immeuble de très grande hauteur est difficile à entretenir, il doit donc être discuté à plusieurs reprises et comparé à plusieurs solutions pour le rendre sûr, économique et fiable lors de la conception. Grâce à l’analyse ci-dessus, les conclusions suivantes peuvent être tirées.
un. capacité électrique souterraine d’un seul transformateur, peut réduire efficacement la capacité totale installée du transformateur de distribution souterrain, mais le transport du transformateur souterrain est un gros problème, le concepteur doit être pleinement pris en compte au stade de la proposition de projet Le concepteur doit pleinement tenir compte de ce problème dans le projet stade de la proposition, et ne devrait pas simplement augmenter la capacité du transformateur souterrain.
b. L’emplacement du transformateur souterrain doit tenir compte de la longueur de la ligne principale de distribution, et la chute de tension ne doit pas être la seule considération pour la disposition de la sous-station souterraine. En raison du grand nombre de sous-stations souterraines dans les immeubles de grande hauteur, la longueur de la ligne principale de distribution est très considérable et la perte de puissance consommée dans la ligne principale de distribution pendant tout le cycle de vie du projet doit être pleinement prise en compte.
c. En combinant le transport du transformateur souterrain et la longueur de la ligne principale de distribution, il est recommandé que la capacité unitaire du transformateur aérien ne dépasse pas 1 000 kVA ; le transformateur souterrain est relativement centralisé, et on considère que la sous-station souterraine aux tronçons supérieur et inférieur respectivement (il convient de ne pas traverser un autre niveau de refuge).
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