超高層建筑電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)解析

1、超高層建筑已成為城市現(xiàn)代化的標(biāo)志，能集中展示現(xiàn)代科技實(shí)力。但也不可否認(rèn)，超高層建 筑的性質(zhì)決定其造價(jià)高、功能復(fù)雜、容納人員眾多，對安全性、保障性的要求超過一般高層 建筑，并使建筑電氣設(shè)計(jì)的復(fù)雜性增加。高層建筑中看似一般的技術(shù)問題，在超高層建筑中 就會(huì)變成需要特殊處理。為此，特地整理了超高層建筑電氣設(shè)計(jì)需要注意的問題，供大家參 考。首先給出超高層建筑的定義：1972年8月，在美國賓夕法尼亞州的伯利恒市召開的國際高 層建筑會(huì)議上，專門討論并提出高層建筑的分類和定義。超高層建筑是指40層以上，高度 100米以上的建筑物。在超高層建筑設(shè)計(jì)中，需要電氣專業(yè)解決的問題比較多，主要包括：供電電壓等級的確立、

2、 自備應(yīng)急電源系統(tǒng)、高壓供配電系統(tǒng)、低壓供配電系統(tǒng)、變配電所選址、照明系統(tǒng)、消防系 統(tǒng)和防雷系統(tǒng)等。下面分別進(jìn)行解析。供電系統(tǒng)：超高層建筑應(yīng)進(jìn)行整體供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為保證供電的可靠性和穩(wěn)定性，至少需要兩路獨(dú)立的 市電電源。在確定電源的數(shù)量時(shí)，通常應(yīng)是在充分考慮到實(shí)際電網(wǎng)的條件和負(fù)荷的實(shí)際情況 后才能確定。兩個(gè)獨(dú)立的電源應(yīng)是互為備用，并且它們在運(yùn)行方式上應(yīng)選擇同時(shí)供電。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。電源電壓等級一般為 10kV、20kV、35kV，少數(shù)為 110kV。當(dāng)一路電源斷電時(shí)，剩余電源應(yīng)能保證二級及以上負(fù)荷的供電。負(fù)荷等級的劃分如表1所示：序號建筑物

3、名稱用電負(fù)何名稱負(fù)荷級別1國家及省部級 政FT丈，公建筑客梯、主要辦公室、會(huì)議室、總值班室，檔案室及主要通道照明用 電_緩2國家及省部級 計(jì)算中心計(jì)算機(jī)系貌用電特TK3國家及省部級 方滅1=1心、電 七調(diào)度中 交通指揮中心防災(zāi)、電力調(diào)度及交通指揮計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用電特一綴4地、市批辦公 建鞏主要辦公室，會(huì)議室、總值班室、檔案室及主要通道，照明用電二級5地、市級及以 上氣象臺(tái)氣象業(yè)務(wù)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用電特一疆氣象雷達(dá)、電報(bào)及傳晝收發(fā)設(shè)備、衛(wèi)星五圖接收機(jī)及語言廠播設(shè)備 氣象繪囹受預(yù)報(bào)照明用電序號建筑物名稱用電負(fù)荷名稱負(fù)荷級 別7商場、超市大型商場/超市的經(jīng)營管理用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用電特一綴大型商場及超市營業(yè)廳的暑

4、用照明用電_級大型商場及超市的自動(dòng)扶睇、空倜用電二級中型商場度超市營業(yè)廳的旨用照明用電二級垠行、金融中心 證父中心里空的計(jì)胃機(jī).至埃布安防.至統(tǒng)用電特一疆大型銀行營業(yè)廳及門廳照明、安全照明用電_級小型銀仃?duì)I牡廳因門廳照明用電二蛆W旅游場店四星級度以上旅游坂店的徑營及設(shè)畚管理用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用電特一綴四星級g上旅游徵低取宴會(huì)廳、餐廳、廚房、康樂設(shè)施、廳夏高級客房、 主要通道等場所的照明隹電，廚房、排污泵、生活水泉、主要客梯用電，計(jì)算 機(jī)、電話、電聲和錄像設(shè)旨、新聞攝影用電_級三星級旅非誠店的宴會(huì)廳、餐廳、廚房、康樂設(shè)施71廳夏高級客房、主要通 道等場所的照明用電，底房、排污泵、生活水泉、主要客梯用電

5、，計(jì)算機(jī).電 話、電聲利錄作話:備、耕向最忠用電，琮上桂訴話之亦的四呈蛆煎1.：!.上族沛技 店的其它隹電二級（表1用電負(fù)荷等級劃分）皿電源系統(tǒng)：超高層建筑中的應(yīng)急電源不得使用汽油、煤油、天然氣等作為動(dòng)力源 超高層建筑應(yīng)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)最大起動(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。1）當(dāng)建筑物高度低于200m時(shí)，宜選用低壓柴油發(fā)電機(jī)。2）當(dāng)建筑物高度大于400m時(shí)，應(yīng)選用高壓柴油發(fā)電機(jī)。3 ）當(dāng)建筑物高度在100400m時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行技術(shù)分析、比較，確定柴油發(fā)電機(jī)的額定電 壓。柴油發(fā)電機(jī)組在超高層建筑中

6、既可作為應(yīng)急電源使用，也可作為備用電源使用。低壓柴油發(fā) 電機(jī)組（400V ）最大單臺(tái)并機(jī)容量不得大于1600kW。如要進(jìn)行并機(jī)運(yùn)行，可采用高壓柴油發(fā)電機(jī)組。應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷率宜為75%，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。市電與應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)換用的ATSE建議采用？。級，4極，三位式的ATSE，ATSE與 其之前的保護(hù)短路電器應(yīng)有可靠的配合。超高層建筑中通常將應(yīng)急發(fā)電機(jī)組設(shè)置在地下一層或地下二層。首層也可設(shè)置獨(dú)立的柴油發(fā) 電機(jī)房。設(shè)置在地下層的發(fā)電機(jī)組除要考慮機(jī)組的運(yùn)輸、通排風(fēng)、排煙、降溫和噪聲等因素 外，對于超高層建筑還需特別考慮機(jī)組的電壓等級和電源接入方式。通常對于高度不超過150 m的高層建筑，發(fā)

7、電機(jī)組的電壓等級主要是以0.4 kV為主，雖然 受發(fā)電容量等因素影響也可能會(huì)采用高壓10（6）kV的情況，但由于此時(shí)0.4 kV發(fā)電電源 與負(fù)荷使用的0.4 kV正常電源切換相對較簡單，且無需再配置高壓保護(hù)裝置及降壓變壓器， 電源的可靠性要相對高些，即使面對供電距離偏長會(huì)造成供電壓降增大這一相對不合理的情 況，通過適當(dāng)加大配電線路截面積，往往還是能從技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上滿足要求的。但是這種情況對于300 m以上的超高層建筑來說就不同了，首先隨著發(fā)電機(jī)組供電距離的 進(jìn)一步加大，帶來的壓降也會(huì)進(jìn)一步增大。就一般0.4 kV電源的供電半徑而言一般不宜大 于250 m。如果超高層建筑的發(fā)電機(jī)組電源全部采用高

8、壓10（6）kV，對于建筑上層的負(fù) 荷來說是相對合理的，但對于下層負(fù)荷，由于也要通過配置高壓保護(hù)裝置及降壓變壓器，這 樣就造成了下層負(fù)荷運(yùn)行的欠合理性。 當(dāng)然最好的方法是能夠結(jié)合建筑的功能、樓層實(shí)際將應(yīng)急供電范圍劃分為若干個(gè)不同區(qū)域， 例如：可以將150 m以下設(shè)為低區(qū)，150250 m設(shè)為中區(qū)，250 m以上設(shè)為高區(qū)。對于 低區(qū)的應(yīng)急電源基本以0.4 kV發(fā)電機(jī)組電源為主；中區(qū)電源可根據(jù)用電負(fù)荷容量及高度來 綜合決定是否采用0.4 kV或10（6）kV發(fā)電機(jī)組；對于高區(qū)負(fù)荷則統(tǒng)一采用10（6）kV 發(fā)電機(jī)組。一般情況下，對300 m以上的超高層建筑高低區(qū)采用不同電壓等級的發(fā)電機(jī)組實(shí)行分別供

9、電，其合理性及經(jīng)濟(jì)性相對較好，因此該方案在許多超高層建筑中被采用。高壓供配電系統(tǒng)：超高層的高壓供配電系統(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放射式引至分配變電所。高壓系統(tǒng)的配點(diǎn)級數(shù)不宜多于兩級。一般將10kV、20kV、35kV電壓等級直降到0.4kV。如果供電部門有規(guī)定，也可將35kV 電壓等級降壓到10kV，再將10kV降壓到0.4kV。（4）低壓配電系統(tǒng)：低壓配電系統(tǒng)宜采用三級配電方式，即總配電（配變電室）、區(qū)域配電（配電間）和終端配電。三級配電系統(tǒng)相互之間要求保護(hù)開關(guān)動(dòng)作具有選擇性。低壓配電系統(tǒng)及其適用范圍如表2所示:系統(tǒng)煌Z系統(tǒng)說明#單母線分段+二

10、段應(yīng)急母線，兩路幣電為分居的甲駕線供電，中閆設(shè)麻絡(luò)所路器，應(yīng)急駕 辭段市電/莊急反電嘰組供電，市電與發(fā)電機(jī)電之間機(jī)械皂氣 聯(lián)鎖。宜設(shè)置兩段應(yīng)急母線，一段用于應(yīng)急負(fù)荷供電，一段用 于備月負(fù)荷供電單母線分段L段應(yīng)急母綁曲路幣電為分段的里耳殘供電，中同設(shè)脈絡(luò)所路器，且設(shè)置 一段應(yīng)急身線段.為立急負(fù)荷f口備用負(fù)、荷供電，市電與發(fā)皂機(jī) 組之間采用機(jī)械電氣聯(lián)鎖（表2 低壓配電系統(tǒng)及其適用范圍）配電線路布線系統(tǒng)成注意以下幾點(diǎn)：1 ）超高層建筑高壓宜設(shè)置獨(dú)立的豎井。2）由于需要末端雙電源切換的負(fù)荷較多，電纜數(shù)量隨之增多，可分設(shè)普通橋架和應(yīng)急橋架。應(yīng)急橋架內(nèi)設(shè)隔板，使雙電源的兩根電纜分設(shè)兩側(cè)。3）超高層建筑不宜

11、采用穿刺線夾接線方式。（5）配變電所選址：配變電所選址應(yīng)滿足GB5005310kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范、JGJ16民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范和GB5005935110kV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定，主要配變電所嚴(yán)禁設(shè)置于大量人員能到達(dá)的場所。變電所、主要的配電間不應(yīng)設(shè)在伸縮縫、沉降縫及存在漏水危 險(xiǎn)的地方。備用發(fā)電機(jī)、變壓器不宜靠近主出入口。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1000kVA。配電變壓器的長期工作負(fù)載率不宜超過60%。超高層建筑至少在主配變電所設(shè)值班室，

12、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)過走道與高壓配電裝置室相通， 并應(yīng)有門直接通向室外或走道。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(jìn)下出、下進(jìn)上出、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L.8m,且不 高于3.2m。配變電所內(nèi)應(yīng)設(shè)置低壓集中自動(dòng)電容補(bǔ)償裝置。補(bǔ)償要求按當(dāng)?shù)毓╇姴块T的規(guī)定執(zhí)行，當(dāng)沒 有明確規(guī)定時(shí)，補(bǔ)償后低壓側(cè)進(jìn)線處的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.9以上。主配變電所應(yīng)采用直流操作電源，分配變電所視具體情況采用直流操作電源或交流操作電 源。所用電源宜引自配電變壓器。（6）照明系統(tǒng)：超高層建筑應(yīng)設(shè)置航空障礙燈，并應(yīng)符合

13、下列規(guī)定：1）障礙標(biāo)志燈應(yīng)裝設(shè)在建筑物或構(gòu)筑物的最高部位。當(dāng)制高點(diǎn)平面面積較大或?yàn)榻ㄖ簳r(shí)， 除在最高端裝設(shè)障礙標(biāo)志燈外，還應(yīng)在其外側(cè)轉(zhuǎn)角的頂端分別設(shè)置。2 ）障礙標(biāo)志燈的水平、垂直距離不宜大于45 m。3）障礙標(biāo)志燈宜采用自動(dòng)通斷電源的控制裝置，并宜設(shè)有變化光強(qiáng)的措施。4）障礙標(biāo)志燈的設(shè)置應(yīng)便于更換光源。5）障礙標(biāo)志燈電源應(yīng)按主體建筑中最高負(fù)荷等級要求供電。照明應(yīng)符合MH50132008民用直升機(jī)場飛行場地技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。(7)消防系統(tǒng)：根據(jù)GB50116-98火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范，超高層建筑高度超過100m，應(yīng)定為 特級保護(hù)對象。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，為了保證人員的安全疏散，對疏散樓梯間和消防電梯井

14、以及高度超過100m 的電梯井進(jìn)行機(jī)械加壓送風(fēng)，使該部分保持正壓防止煙氣侵入并與建筑的避難計(jì)劃相匹配。 避難區(qū)的加壓風(fēng)機(jī)與其換氣送風(fēng)機(jī)兼用。超高層建筑排煙應(yīng)分段計(jì)算并分段設(shè)置排煙系統(tǒng)。補(bǔ)風(fēng)口與排煙口的距離應(yīng)大于5m。整個(gè)消防應(yīng)急系統(tǒng)的供電必須做到安全、可靠和完善。因此，消防應(yīng)急供電系統(tǒng)首先必須是一個(gè)完全獨(dú)立的系統(tǒng)；其次，高低壓配電系統(tǒng)應(yīng)能靈活設(shè)置，以滿足不同區(qū)域消防用電的要 求。高大空間感煙感溫探測器無法保護(hù)時(shí)，可在不同高度分別設(shè)置紅外光束感煙探測器，滿足設(shè)置規(guī)范要求。在需要進(jìn)行火災(zāi)早期探測的關(guān)鍵場所，宜采用吸氣式煙霧探測火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。消防系統(tǒng)應(yīng)選擇控制中心報(bào)警系統(tǒng)。根據(jù)超高層建筑的使用功能不同，設(shè)置分控中心。報(bào)警 信號或聯(lián)動(dòng)信號在控制中心和分控中心顯示。（8）防系統(tǒng)：由于超高層建筑高度較高，所以遭受雷擊的概率大。因此，必須切實(shí)做好防雷接地設(shè)計(jì)。避 雷系統(tǒng)應(yīng)考慮預(yù)防直擊雷、感應(yīng)雷和高電位入侵。根據(jù)GB50057-2010建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范，超高層建筑防雷等級應(yīng)按二類防雷建筑設(shè) 計(jì)。電子信息系統(tǒng)防雷擊電磁脈沖防護(hù)等級宜按A級設(shè)計(jì)。