超高層建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、<p>　　超高層建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)</p><p>　　摘 要：本文根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》，參考超高層建筑電氣設(shè)計(jì)案例，對(duì)超高層建筑電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)做一次詳細(xì)分析。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：超高層供配電設(shè)計(jì)防雷 &#160;消防報(bào)警系統(tǒng) &#160; </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：F407.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(jì)中心，由于超高層建筑的樓層多，建筑高度高，對(duì)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(diǎn)是運(yùn)行設(shè)備多、安全運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)高，因而電氣設(shè)計(jì)的復(fù)雜性增加了很多，下面就超高層建筑電氣設(shè)計(jì)的要點(diǎn)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(duì)其供配電系統(tǒng)要做整體設(shè)計(jì)，至少需要兩路獨(dú)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(gè)，各路電源應(yīng)為不同路由的線(xiàn)路，宜采用專(zhuān)線(xiàn)，由上級(jí)變電站或開(kāi)關(guān)站放射式供電。電源電壓等級(jí)可以為10kV、20kV、35kV或110kV。 </p><p>　　當(dāng)

4、一路電源斷電時(shí)，剩余電源應(yīng)能保證二級(jí)及以上負(fù)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(xiàn)分段的主接線(xiàn)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(jí)數(shù)不宜多于兩級(jí)。 </p><p>　　

5、c、應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)的規(guī)定，35kV電壓等級(jí)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(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)沒(méi)有特別要求，20kV電壓等級(jí)可直降到0.4kV。 </p><p>　　3、應(yīng)急或備用電源系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　《住宅建筑電氣設(shè)計(jì)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(fù)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(jì)原則如下： </p><p>　　a&#160;柴油發(fā)電機(jī)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(dāng)備用電源滿(mǎn)足應(yīng)急電源條件時(shí)，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(jī)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(jī)，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷大小、單臺(tái)電動(dòng)機(jī)最大啟動(dòng)容量、供電半徑等因素確定柴油發(fā)電機(jī)的額定輸出電壓： </p><p>　　（1）當(dāng)建筑物高度低于200m時(shí)，宜采用低壓柴油發(fā)電機(jī)； </p><p>　?。?）當(dāng)建筑物高度大于400m時(shí)，宜選用高壓柴油發(fā)電機(jī)； </p><

8、p>　?。?）當(dāng)建筑物高度在100m~400m時(shí)，應(yīng)進(jìn)行技術(shù)分析、比較，確定柴油發(fā)電機(jī)的額定電壓。 </p><p>　　假設(shè)負(fù)荷為三相平衡負(fù)荷，線(xiàn)路電壓損失可采用公式（1）計(jì)算： </p><p>　　△U%=0.173IL(R0Cosφ+X0Sinφ)/U0（1） </p><p>　　式中，△U%—線(xiàn)路電壓損失，一般情況下從配電變壓器二次側(cè)母線(xiàn)或發(fā)電機(jī)配

9、電柜母線(xiàn)算起的低壓動(dòng)力線(xiàn)路允許電壓損耗值為5%； </p><p>　　I—負(fù)荷計(jì)算電流，A； </p><p>　　L—線(xiàn)路長(zhǎng)度，Km； </p><p>　　R0 、X0—線(xiàn)路單位長(zhǎng)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(xiàn)截面降低線(xiàn)路電壓損失，而帶來(lái)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不合理時(shí)，應(yīng)選用高壓柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急或備用電源。 </p><p>　　c&#160;用油量應(yīng)能滿(mǎn)足人員疏散的要求。 </p><p>　　柴油發(fā)電機(jī)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(jī)組設(shè)置一個(gè)日用油箱，同時(shí)，在戶(hù)外紅線(xiàn)內(nèi)設(shè)一個(gè)能保證所有機(jī)組運(yùn)行3h以上用油量的地下油罐。 </p><p>　　d&#160;備用電源宜采用獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)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(xiě)字樓宜預(yù)留柴油發(fā)電機(jī)組房的位置及進(jìn)排風(fēng)、供油等條件。 </p><p>　　e&#160;柴油發(fā)電機(jī)房

12、宜設(shè)在地下一層、地下二層、首層，也可設(shè)置獨(dú)立的柴油發(fā)電機(jī)房，不宜在避難層和頂層設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組。&#160; </p><p>　　4、超高層建筑配變電所設(shè)計(jì) </p><p>　　a、配變電所應(yīng)設(shè)置在負(fù)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(dú)立的變電站。分配變電所應(yīng)根據(jù)負(fù)荷情況設(shè)在避難層、頂層，其變壓器容量不宜超過(guò)1000kVA，且應(yīng)考慮設(shè)備運(yùn)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(dú)設(shè)置，也可與控制室合用。值班室應(yīng)能直通或經(jīng)過(guò)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(mén)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(kāi)關(guān)柜布置型式可選擇下進(jìn)下出，下進(jìn)上處，上進(jìn)下出，上進(jìn)下出。當(dāng)有大截面電纜或電纜數(shù)量較多時(shí)，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(hù)建筑物不受雷擊，外部防雷裝置主要由接閃器、引下線(xiàn)、接地裝置組成。 </p><p>　　①接閃器包括避雷針和避雷網(wǎng)（帶），對(duì)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(xiàn)電視、航空障礙燈、節(jié)日彩燈納入接閃器保護(hù)半徑之內(nèi)。 </p&g

15、t;<p>　　②引下線(xiàn)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(xiàn)。引下線(xiàn)應(yīng)沿建筑物四周均勻或?qū)ΨQ(chēng)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(xiàn)數(shù)量，適當(dāng)減小引下線(xiàn)間距。 </p><p>　?、劢拥匮b置包括接地體和接地線(xiàn)，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(hù)一般不需要專(zhuān)設(shè)接閃器，先判斷屬于第一類(lèi)還是第二類(lèi)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(bào)警系統(tǒng) </p><p>　　超高層建筑火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)從提高火災(zāi)報(bào)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(bào)警系統(tǒng)智能化程度 </p><p>　　1）對(duì)火災(zāi)報(bào)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(bào)警系統(tǒng)。鑒于超高層建筑體量大，各功能場(chǎng)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(bào)警回路應(yīng)留出30％左右的探測(cè)器數(shù)量裕量。 </p><p>　　2）對(duì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)外部而言，智能化的含義主要指系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。消防系統(tǒng)是一個(gè)由建筑、設(shè)備及電氣等專(zhuān)業(yè)構(gòu)成

18、的整體，專(zhuān)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(dòng)方式，就成為爭(zhēng)取火災(zāi)前期時(shí)間和主動(dòng)權(quán)的有效手段。 </p><p>　　提高火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)可靠性的措施有： </p><p>　　A）采用控制中心報(bào)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(jī)熱備份的系統(tǒng)等； <

19、/p><p>　　D）報(bào)警回路采用環(huán)形總線(xiàn)； </p><p>　　E）探測(cè)器與模塊分開(kāi)回路設(shè)置，每15~20個(gè)探測(cè)器設(shè)1個(gè)短路隔離模塊。 </p><p>　　當(dāng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)與保安監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，在火災(zāi)之初，火場(chǎng)的攝像機(jī)可將現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面迅速傳至中央控制室，通過(guò)實(shí)景畫(huà)面，值班人員可以立即確認(rèn)是火災(zāi)還是探測(cè)器誤報(bào)，從而馬上采取廣播、排煙、正壓送風(fēng)、啟動(dòng)消防泵、噴淋、向消防局11

20、9臺(tái)報(bào)警、降客梯、切換消防電源等一系列應(yīng)急措施。 </p><p>　　當(dāng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)與車(chē)庫(kù)管理系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，一旦發(fā)現(xiàn)火情，便可聲光報(bào)警，強(qiáng)制抬起進(jìn)出口欄桿，使車(chē)輛盡快逃出車(chē)庫(kù)。另外火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)還可與樓控、廣播音響和門(mén)禁系統(tǒng)等聯(lián)動(dòng)。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(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性 </p><p&g

21、t;　　提高聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性的措施有： </p><p>　　1）對(duì)于重要的滅火和防排煙設(shè)施，應(yīng)考慮多種、多地聯(lián)動(dòng)和手動(dòng)控制方式，以增加被控設(shè)備的可靠動(dòng)作。盡量采用多線(xiàn)制的手動(dòng)控制柜，并處理好接口問(wèn)題； </p><p>　　2）合理設(shè)計(jì)各類(lèi)管線(xiàn)的走向、敷設(shè)方式和敷設(shè)場(chǎng)所，采取必要的防火措施，避開(kāi)可能對(duì)線(xiàn)路造成損壞的熱源，確保消防電氣線(xiàn)路處于安全環(huán)境中； </p><

22、;p>　　3）與建筑專(zhuān)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(xiàn)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(shí)通知火災(zāi)建筑物內(nèi)人員發(fā)生火災(zāi)的位置,應(yīng)當(dāng)朝哪個(gè)方向疏散。但普通緊急廣播系統(tǒng)存在信息單一、不能同時(shí)對(duì)不同區(qū)域播放不同內(nèi)容和智能化程度低等缺點(diǎn)。針對(duì)超高層建筑的更具智能的早期預(yù)警語(yǔ)音疏散系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。該系統(tǒng)對(duì)于超高層建筑來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。 <

23、;/p><p><b>　　7、工程實(shí)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(shí)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(fù)荷等級(jí)，要求供電電源為2路獨(dú)立的35kV的電源，分別引自?xún)蓚€(gè)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(shí)工作，互為備用，每路均能承擔(dān)本工程全部負(fù)荷。 </p><p>　　2）高壓供配電系統(tǒng) </p><p>

25、　　兩路35kV獨(dú)立電源，同時(shí)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(hù)，在分站進(jìn)線(xiàn)處設(shè)負(fù)荷開(kāi)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(jiǎn)單，供油方便，維護(hù)方便，投資低。 </p><p>　　4）變配電所設(shè)計(jì)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(jì)，除了要以安全性、可靠性為基本要求，同時(shí)還應(yīng)該結(jié)合建筑本身的定位和特點(diǎn)，考慮

29、其運(yùn)行的靈活性，以及業(yè)主投資、運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)性。 </p><p>　　總之，超高層電氣設(shè)計(jì)要考慮負(fù)荷等級(jí)的適用范圍、應(yīng)急供配電的容量計(jì)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(shí)各類(lèi)用電負(fù)荷和柴油發(fā)電機(jī)的運(yùn)行策略等等。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 戴瑜興.民用建筑電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)、中國(guó)