超高層建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計要點

1、<p>　　超高層建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計要點</p><p>　　摘 要：本文根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》，參考超高層建筑電氣設(shè)計案例，對超高層建筑電氣設(shè)計要點做一次詳細分析。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：超高層供配電設(shè)計防雷 &#160;消防報警系統(tǒng) &#160; </p><p>　　中圖分類號：F407.6 文獻標識碼：A </p&

2、gt;<p><b>　　前言 </b></p><p>　　超高層建筑一般都建設(shè)在城市的生活和經(jīng)濟中心，由于超高層建筑的樓層多，建筑高度高，對供電的可靠性以及消防等的要求也比普通的高層建筑高得多，其特點是運行設(shè)備多、安全運行標準高，因而電氣設(shè)計的復雜性增加了很多，下面就超高層建筑電氣設(shè)計的要點做些淺析。 </p><p>　　1、供配電系統(tǒng)電源 <

3、;/p><p>　　a、超高層建筑建筑體量較大，設(shè)備用電量較大，對其供配電系統(tǒng)要做整體設(shè)計，至少需要兩路獨立市電電源，還需要另設(shè)應(yīng)急電源或備用電源。 </p><p>　　b、超高層建筑的正常電源數(shù)量不應(yīng)少于兩個，各路電源應(yīng)為不同路由的線路，宜采用專線，由上級變電站或開關(guān)站放射式供電。電源電壓等級可以為10kV、20kV、35kV或110kV。 </p><p>　　當

4、一路電源斷電時，剩余電源應(yīng)能保證二級及以上負荷的供電。 </p><p>　　2、高壓供配電系統(tǒng) </p><p>　　a、超高層建筑的高壓供配電系統(tǒng)宜采用主配變電所——分配變電所結(jié)構(gòu)，主配變電所應(yīng)采用單母線分段的主接線形式，采用高壓電纜放射式引至分配變電所。 </p><p>　　b、高壓系統(tǒng)的配電級數(shù)不宜多于兩級。 </p><p>　　

5、c、應(yīng)根據(jù)當?shù)毓╇姴块T的規(guī)定，35kV電壓等級可直降到0.4kV；也可先將35kV降壓到10kV，再將10kV降到0.4kV。 </p><p>　　d、如當?shù)毓╇姴块T沒有特別要求，20kV電壓等級可直降到0.4kV。 </p><p>　　3、應(yīng)急或備用電源系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　《住宅建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ242-2011第3.2.3條規(guī)定：&

6、#160;建筑高度為100m或35層及以上住宅建筑的消防用電負荷、應(yīng)急照明、航空障礙照明、生活水泵宜設(shè)自備電源供電。 </p><p>　　超高層建筑應(yīng)急或備用電源系統(tǒng)設(shè)計原則如下： </p><p>　　a&#160;柴油發(fā)電機組在超高層建筑中既可作為應(yīng)急電源使用，也可以作為備用電源使用。當備用電源滿足應(yīng)急電源條件時，備用電源可以兼作應(yīng)急電源。 </p><p

7、>　　b&#160;超高層建筑宜設(shè)柴油發(fā)電機作為應(yīng)急電源或備用電源。設(shè)置在超高層建筑內(nèi)的柴油發(fā)電機，應(yīng)根據(jù)負荷大小、單臺電動機最大啟動容量、供電半徑等因素確定柴油發(fā)電機的額定輸出電壓： </p><p>　?。?）當建筑物高度低于200m時，宜采用低壓柴油發(fā)電機； </p><p>　?。?）當建筑物高度大于400m時，宜選用高壓柴油發(fā)電機； </p><

8、p>　?。?）當建筑物高度在100m~400m時，應(yīng)進行技術(shù)分析、比較，確定柴油發(fā)電機的額定電壓。 </p><p>　　假設(shè)負荷為三相平衡負荷，線路電壓損失可采用公式（1）計算： </p><p>　　△U%=0.173IL(R0Cosφ+X0Sinφ)/U0（1） </p><p>　　式中，△U%—線路電壓損失，一般情況下從配電變壓器二次側(cè)母線或發(fā)電機配

9、電柜母線算起的低壓動力線路允許電壓損耗值為5%； </p><p>　　I—負荷計算電流，A； </p><p>　　L—線路長度，Km； </p><p>　　R0 、X0—線路單位長度的電阻和電抗，單位：Ω/Km； </p><p>　　Cosφ—功率因數(shù)； </p><p>　　U0—額定電壓，KV。 </

10、p><p>　　若采用加大電纜截面或插接母線截面降低線路電壓損失，而帶來經(jīng)濟指標不合理時，應(yīng)選用高壓柴油發(fā)電機作為應(yīng)急或備用電源。 </p><p>　　c&#160;用油量應(yīng)能滿足人員疏散的要求。 </p><p>　　柴油發(fā)電機組的油箱容量應(yīng)能保證180min，即3h以上的用油量。&#160; </p><p>　　從消防角度

11、看，日用油箱暫按1m3設(shè)置，每套機組設(shè)置一個日用油箱，同時，在戶外紅線內(nèi)設(shè)一個能保證所有機組運行3h以上用油量的地下油罐。 </p><p>　　d&#160;備用電源宜采用獨立于正常電源的發(fā)電機組，不應(yīng)采用蓄電池。酒店部分的備用電源應(yīng)按酒店管理公司的要求設(shè)置，用于出租的寫字樓宜預留柴油發(fā)電機組房的位置及進排風、供油等條件。 </p><p>　　e&#160;柴油發(fā)電機房

12、宜設(shè)在地下一層、地下二層、首層，也可設(shè)置獨立的柴油發(fā)電機房，不宜在避難層和頂層設(shè)置柴油發(fā)電機組。&#160; </p><p>　　4、超高層建筑配變電所設(shè)計 </p><p>　　a、配變電所應(yīng)設(shè)置在負荷中心，主配變電所宜設(shè)在地下一層、地下二層（非最底層）和首層，也可設(shè)置獨立的變電站。分配變電所應(yīng)根據(jù)負荷情況設(shè)在避難層、頂層，其變壓器容量不宜超過1000kVA，且應(yīng)考慮設(shè)備運輸通

13、道。 </p><p>　　b、超高層建筑至少在主配變電所設(shè)值班室，值班室宜單獨設(shè)置，也可與控制室合用。值班室應(yīng)能直通或經(jīng)過走道與高壓配電裝置室和相應(yīng)的配電裝置室相通，并應(yīng)有門直接通向室外或走道。 </p><p>　　根據(jù)工程具體情況，配變電所的高低壓開關(guān)柜布置型式可選擇下進下出，下進上處，上進下出，上進下出。當有大截面電纜或電纜數(shù)量較多時，宜設(shè)電纜夾層，電纜夾層凈高不應(yīng)低于1.8m、且

14、不高于3.2m。 </p><p>　　5、超高層建筑的外部防雷 </p><p>　　主要是防直擊雷和防側(cè)擊雷，其作用是保護建筑物不受雷擊，外部防雷裝置主要由接閃器、引下線、接地裝置組成。 </p><p>　?、俳娱W器包括避雷針和避雷網(wǎng)（帶），對于超高層建筑，還應(yīng)考慮將屋頂出現(xiàn)的衛(wèi)星接收器、有線電視、航空障礙燈、節(jié)日彩燈納入接閃器保護半徑之內(nèi)。 </p&g

15、t;<p>　?、谝戮€的作用是將避雷網(wǎng)（帶）與接地裝置連接在以前，為雷電流提供通路，通常利用主題結(jié)構(gòu)的柱主筋或剪力墻鋼筋做引下線。引下線應(yīng)沿建筑物四周均勻或?qū)ΨQ布置，其間距不應(yīng)大于規(guī)范要求，應(yīng)盡可能的增加引下線數(shù)量，適當減小引下線間距。 </p><p>　?、劢拥匮b置包括接地體和接地線，防雷接地體應(yīng)盡量用自然接地體作為接地裝置。 </p><p>　　由于超高層建筑比較高

16、，雷電可能從建筑物側(cè)部擊中建筑物，側(cè)擊雷的保護一般不需要專設(shè)接閃器，先判斷屬于第一類還是第二類防雷建筑物，然后在30米或45米以上規(guī)范要求設(shè)置均壓環(huán)的各層（或每三層）圈梁內(nèi)的主筋焊通，形成均壓環(huán)。 </p><p>　　6、超高層建筑火災(zāi)報警系統(tǒng) </p><p>　　超高層建筑火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)從提高火災(zāi)報警系統(tǒng)的智能化和可靠性這兩方面入手。 </p><p>

17、　　a提高火災(zāi)報警系統(tǒng)智能化程度 </p><p>　　1）對火災(zāi)報警系統(tǒng)內(nèi)部而言，超高層建筑一般采用全智能火災(zāi)報警系統(tǒng)。鑒于超高層建筑體量大，各功能場所的分割具有較大的不確定性，因此為了適應(yīng)房間形狀、面積和使用性質(zhì)的變化，每條報警回路應(yīng)留出30％左右的探測器數(shù)量裕量。 </p><p>　　2）對火災(zāi)報警系統(tǒng)外部而言，智能化的含義主要指系統(tǒng)聯(lián)動。消防系統(tǒng)是一個由建筑、設(shè)備及電氣等專業(yè)構(gòu)成

18、的整體，專業(yè)間的密切配合及統(tǒng)籌安排十分重要。采用系統(tǒng)聯(lián)動方式，就成為爭取火災(zāi)前期時間和主動權(quán)的有效手段。 </p><p>　　提高火災(zāi)報警系統(tǒng)可靠性的措施有： </p><p>　　A）采用控制中心報警系統(tǒng)； </p><p>　　B）系統(tǒng)具有完善的自檢功能； </p><p>　　C）關(guān)鍵部件冗余可采用具有雙主機熱備份的系統(tǒng)等； <

19、/p><p>　　D）報警回路采用環(huán)形總線； </p><p>　　E）探測器與模塊分開回路設(shè)置，每15~20個探測器設(shè)1個短路隔離模塊。 </p><p>　　當火災(zāi)報警系統(tǒng)與保安監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動，在火災(zāi)之初，火場的攝像機可將現(xiàn)場畫面迅速傳至中央控制室，通過實景畫面，值班人員可以立即確認是火災(zāi)還是探測器誤報，從而馬上采取廣播、排煙、正壓送風、啟動消防泵、噴淋、向消防局11

20、9臺報警、降客梯、切換消防電源等一系列應(yīng)急措施。 </p><p>　　當火災(zāi)報警系統(tǒng)與車庫管理系統(tǒng)聯(lián)動，一旦發(fā)現(xiàn)火情，便可聲光報警，強制抬起進出口欄桿，使車輛盡快逃出車庫。另外火災(zāi)報警系統(tǒng)還可與樓控、廣播音響和門禁系統(tǒng)等聯(lián)動。只要這些措施可靠得力，便可將超高層建筑火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)，將損失減至最小。 </p><p>　　b提高聯(lián)動控制系統(tǒng)的可靠性 </p><p&g

21、t;　　提高聯(lián)動控制系統(tǒng)的可靠性的措施有： </p><p>　　1）對于重要的滅火和防排煙設(shè)施，應(yīng)考慮多種、多地聯(lián)動和手動控制方式，以增加被控設(shè)備的可靠動作。盡量采用多線制的手動控制柜，并處理好接口問題； </p><p>　　2）合理設(shè)計各類管線的走向、敷設(shè)方式和敷設(shè)場所，采取必要的防火措施，避開可能對線路造成損壞的熱源，確保消防電氣線路處于安全環(huán)境中； </p><

22、;p>　　3）與建筑專業(yè)協(xié)調(diào)，合理確定消防控制中心的位置，以使其盡量靠近弱電管道井，使消防電氣管線以最短距離匯入弱電管道井； </p><p>　　緊急廣播系統(tǒng)能夠及時通知火災(zāi)建筑物內(nèi)人員發(fā)生火災(zāi)的位置,應(yīng)當朝哪個方向疏散。但普通緊急廣播系統(tǒng)存在信息單一、不能同時對不同區(qū)域播放不同內(nèi)容和智能化程度低等缺點。針對超高層建筑的更具智能的早期預警語音疏散系統(tǒng)應(yīng)運而生。該系統(tǒng)對于超高層建筑來說是至關(guān)重要的。 <

23、;/p><p><b>　　7、工程實例分析 </b></p><p>　　某工程總用地面積：26666m2，建筑面積：4395000m2，塔頂高度：358米，建筑層數(shù)：地上88層,地下3層，供酒店、辦公、商業(yè)用。電源：2路35kV，同時工作，互為備用。變壓器總?cè)萘浚?0200kVA&#160;&#160;單位容量：101.7VA/m2。 </p&g

24、t;<p>　　1）供配電系統(tǒng)電源 </p><p>　　根據(jù)本工程的負荷等級，要求供電電源為2路獨立的35kV的電源，分別引自兩個不同的220kV變電站。每路電纜均為雙根300mm2的銅芯電纜、沿不同路徑引至本工程主站高壓配電室。兩路高壓電源同時工作，互為備用，每路均能承擔本工程全部負荷。 </p><p>　　2）高壓供配電系統(tǒng) </p><p>

25、　　兩路35kV獨立電源，同時工作，互為備用。主站為35kV配電，分站電壓由35kV直降至0.4kV，在主站設(shè)置保護，在分站進線處設(shè)負荷開關(guān)。如下如所示： </p><p>　　3）應(yīng)急（備用）系統(tǒng) </p><p>　　本工程采用400V應(yīng)急柴油發(fā)電系統(tǒng)，位于地下層，系統(tǒng)簡單，供油方便，維護方便，投資低。 </p><p>　　4）變配電所設(shè)計如下表所示： <

26、;/p><p>　　變電站 供電區(qū)域 位置 變壓器容量估算（kVA） 選定變壓器容量（kVA） </p><p>　　0#配電站 主站35kV T2樓B2層 </p><p>　　2-1#配電站 辦公，塔（2）低區(qū)辦公B4-33/F T2樓B2層 4*1600/2*2000 </p><p>　　2-2#配電站 辦公，塔(2)冷凍站B4 T2樓B

27、2層 6731 4*1600 </p><p>　　2-3#配電站 辦公，塔(2)高區(qū)辦公33/F-49/F T2樓33層 3997 4*1000 </p><p>　　2-4#配電站 辦公，塔(2)高區(qū)辦公49/F-67/F T2樓49層 4094 4*1000 </p><p>　　2-5#配電站 酒店，塔(2)67/F至頂部 T2樓67層 5151 4*100

28、0 </p><p>　　1-1#配電站 酒店塔(1)酒店和公寓 T1樓B2層 2886 4*1250 </p><p>　　1-3#配電站 裙房 T1樓B2層 3134 4*1250 </p><p>　　超高層商業(yè)辦公綜合體不同于政府功能性建筑，也不是純粹的城市形象工程，其變配電所的設(shè)計，除了要以安全性、可靠性為基本要求，同時還應(yīng)該結(jié)合建筑本身的定位和特點，考慮

29、其運行的靈活性，以及業(yè)主投資、運營的經(jīng)濟性。 </p><p>　　總之，超高層電氣設(shè)計要考慮負荷等級的適用范圍、應(yīng)急供配電的容量計算、各種應(yīng)急狀態(tài)（包括一路供電斷電、兩路供電斷電、火災(zāi)等）時各類用電負荷和柴油發(fā)電機的運行策略等等。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 戴瑜興.民用建筑電氣設(shè)計手冊、中國