某超高層建筑電氣設(shè)計要點(diǎn)分析

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引言隨著社會的高速發(fā)展，超高層建筑在全國各地大量涌現(xiàn)，有很多已成為地區(qū)的標(biāo)志性建筑。超高層建筑具有體量大、高度高、業(yè)態(tài)復(fù)雜、檔次高、人員和設(shè)備較多、用電負(fù)荷大及對電能質(zhì)量及用電可靠性的要求高等特點(diǎn)。筆者結(jié)合某超高層建筑電氣設(shè)計實例，對其特點(diǎn)進(jìn)行概述和分析。1

工程概況本項目位于北京市朝陽區(qū)，建筑形狀為狹長的長方形，其中南北長265.5m，東西寬45.5m。該項目功能主要包括五星級酒店、公寓以及高端商業(yè)，從布局上可分為南北兩部分。其中南區(qū)為高端商業(yè)，地上共6層，地下4層，其中地下1層為商業(yè)，地下2~4層為汽車庫及設(shè)備機(jī)房。北區(qū)為五星級酒店及公寓用房，1~5層為酒店的配套用房，6~22層為酒店客房層，其中21~22層為酒店行政樓層，23層為設(shè)備避難層，24~36層為不同戶型的公寓用房。其中，24~33層為高檔公寓，34層為豪華公寓，35~36層為豪華復(fù)式公寓。北區(qū)地下1~2層為酒店后勤服務(wù)區(qū)域，地下3~4層為設(shè)備用房。該項目總建筑面積約12.3萬m2。其中，地上建筑面積9.13萬m2，地下建筑面積3.17萬m2。按照功能統(tǒng)計，大型商業(yè)建筑面積1.66萬m2，洲際酒店建筑面積5.17萬m2，公寓面積2.3萬m2。建筑主體高度149.9m，裙房高度30.8m。結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。2

設(shè)計范圍本工程電氣設(shè)計主要包括建筑紅線內(nèi)的10/0.4kV變配電系統(tǒng)、電力配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、建筑物防雷、接地系統(tǒng)及安全措施等。3

10/0.4kV變配電系統(tǒng)3.1

負(fù)荷分級一級負(fù)荷：消防系統(tǒng)（含消防控制室內(nèi)的火災(zāi)自動報警及控制設(shè)備、消防電梯、消防泵、加壓送風(fēng)機(jī)、排煙風(fēng)機(jī)、消防補(bǔ)風(fēng)機(jī)等）、安防監(jiān)控系統(tǒng)、宴會廳、餐廳、部分廚房用電、康樂設(shè)施、門廳及高級客房、主要通道等場所的照明用電，應(yīng)急及疏散照明指示、通訊，廚房、排污泵、生活水泵、主要客梯用電，計算機(jī)、電聲、電話和錄像設(shè)備，新聞攝影用電，及其他停電后須堅持工作的設(shè)備等用電負(fù)荷。大型百貨商店、商場的營業(yè)廳、門廳、公共樓梯和主要通道的照明及應(yīng)急照明應(yīng)為一級負(fù)荷，一級負(fù)荷中的消防系統(tǒng)（含消防控制室內(nèi)的火災(zāi)自動報警及控制設(shè)備、消防電梯、消防泵、加壓送風(fēng)機(jī)、排煙風(fēng)機(jī)、消防補(bǔ)風(fēng)機(jī)等）、安防監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急及疏散照明指示、通訊、計算機(jī)機(jī)房、酒店經(jīng)營及設(shè)備管理用計算機(jī)系統(tǒng)等用電負(fù)荷為特別重要負(fù)荷。二級負(fù)荷：洲際酒店其他電力負(fù)荷及一般照明等；大型百貨商店自動扶梯和乘客電梯為二級負(fù)荷。三級負(fù)荷：公寓、地下車庫、其他電力負(fù)荷及一般照明等。3.2

供電電源本工程的兩路10kV專線電源分別引自上級兩個不同時損壞的35kV以上變電站的電源，每路均能承擔(dān)本工程全部二級以上負(fù)荷，兩路電源同時工作，互為備用，10kV電纜從建筑物西側(cè)穿管埋地引入設(shè)在地下一層的電纜分界室。高壓采用小電阻接地型式。3.3

應(yīng)急電源本工程選用兩臺應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組，作為第三路電源。洲際酒店、商場分別設(shè)置1500kW柴油發(fā)電機(jī)一臺。此項目功能定位較高，智能化設(shè)計對柴油發(fā)電機(jī)提供的樓宇自控BMS點(diǎn)位要求：1）柴油發(fā)電機(jī)的油溫、油壓、電流、電壓、頻率、功率因數(shù)、有功功率、無功功率；2）柴油發(fā)電機(jī)的開、關(guān)及各種故障狀態(tài)；3）斷路器的開、關(guān)及故障狀態(tài)；4）日用油箱的高/低位報警；5）地下油箱的高/低位報警；6）地下油箱油泵的開、關(guān)及故障狀態(tài)。此外，根據(jù)酒店管理公司《洲際工程設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》要求酒店柴油機(jī)在普通電源出現(xiàn)故障時，需啟動應(yīng)急電源供應(yīng)以下36項負(fù)荷，以保證重要負(fù)荷的供電：1）100%的消防樓梯和消防出口指示燈（屬于消防電源）；2）100%的變電間、發(fā)電機(jī)房的照明、工程部辦公室和電話總機(jī)房照明；3）100%的總經(jīng)理辦公室照明；4）100%的電梯轎廂信號和照明；5）50%的客房走道照明（照度11LUX）；6）50%的地下走廊照明；7）20%的服務(wù)區(qū)域（包括后臺和員工區(qū)域燈）；8）20%的主要機(jī)房照明；9）20%的電梯機(jī)房照明；10）15%的所有公共區(qū)域照明；11）各部門辦公室須供應(yīng)2盞燈；12）每間標(biāo)準(zhǔn)客房小走廊1盞燈；13）每個收銀臺1盞燈；14）醫(yī)務(wù)室照明；15）保安部經(jīng)理辦公室照明；16)冷藏/冷凍冷庫的照明；17）航空障礙燈電源；18）消防系統(tǒng)電源（屬于消防電源）；19）保安系統(tǒng)電源；20）消防水泵電源（屬于消防電源）；21）排煙風(fēng)機(jī)和樓梯正壓送風(fēng)（屬于消防電源）；22）發(fā)電機(jī)房和變配電間的插座；23）廚房排煙罩、排風(fēng)機(jī)電源；24）污水提升泵電源；25）集水井泵電源；26）污水處理機(jī)房電源；27）發(fā)電機(jī)供油泵電源；28）鍋爐和鍋爐水泵電源；29）生活水泵電源；30）計算機(jī)系統(tǒng)、終端設(shè)備、打印機(jī)和銷售網(wǎng)點(diǎn)；31）計算機(jī)的UPS系統(tǒng)電源；32）時鐘系統(tǒng)電源；33）電話系統(tǒng)；34）冷庫/冷凍冰箱等；35）在所有的電梯中必須選擇2臺電梯供停電時同時使用（必須提供應(yīng)急電源，當(dāng)正常電源斷開時，必須能自動切換到緊急電源，以保持電梯疏散系統(tǒng)的自動運(yùn)行）。其余的電梯必須返回首層。預(yù)先選定的2臺電梯（消防）將用緊急電源繼續(xù)運(yùn)行（消防電梯電源）；36）接發(fā)電機(jī)電源的插座：前臺、前臺辦公室、電腦房、收銀終端、監(jiān)控保安室、工程部、財務(wù)部。本項目柴油發(fā)電機(jī)配電系統(tǒng)圖如圖1所示。圖1

柴油發(fā)電機(jī)配電系統(tǒng)圖3.4

高、低壓供電系統(tǒng)結(jié)線型式及運(yùn)行方式高壓為單母線分段運(yùn)行方式，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。低壓為單母線分段運(yùn)行，聯(lián)絡(luò)開關(guān)設(shè)自投自復(fù)/自投不自復(fù)/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)。3.5

變配電所本工程在地下一層設(shè)一總變配電室。值班室內(nèi)設(shè)模擬顯示屏。冷凍機(jī)房及商業(yè)部分設(shè)分變配電室。本項目的供電關(guān)系圖如圖2所示。圖2

供電關(guān)系圖1）酒店1#、2#變壓器Pe=（1491+1481）kW（不含消防專用設(shè)備），Pj=（834+918）kW，Kx=0.7。選用兩臺1250kVA戶內(nèi)型干式變壓器。接線為D,Yn11。Uk=6%，負(fù)荷率為73%~75%。2）酒店3#、4#變壓器Pe=（1830+1900）kW（不含消防專用設(shè)備），Pj=（1098+1121）kW，Kx=0.6。選用兩臺1600kVA戶內(nèi)型干式變壓器。接線形式為D,Yn11。Uk=6%，負(fù)荷率為71%~76%。3）公寓5#、6#變壓器Pe=（1036+1083）kW（不含消防專用設(shè)備），Pj=（774+755）kW，Kx=0.8。選用兩臺1000kVA戶內(nèi)型干式變壓器。接線形式為D,Yn11。Uk=6%，負(fù)荷率為80%~83%。4）商業(yè)7#、8#變壓器Pe=（1815+1696）kW（不含消防專用設(shè)備），Pj=（1467+1696）kW，Kx=0.85。選用兩臺2000kVA戶內(nèi)型干式變壓器。接線形式為D,Yn11。Uk=6%，負(fù)荷率為72%~76%。5）酒店冷凍機(jī)9#、10#變壓器Pe=（693+698）kW（不含消防專用設(shè)備），Pj=（693+698）kW，Kx=1。選用兩臺1000kVA戶內(nèi)型干式變壓器。接線形式為D,Yn11。Uk=6%，負(fù)荷率為72%~73%。6）商業(yè)冷凍機(jī)11#、12#變壓器Pe=（1115+1170）kW（不含消防專用設(shè)備），Pj=（947+995）kW，Kx=0.85。選用兩臺1250kVA戶內(nèi)型干式變壓器。接線形式為D,Yn11。Uk=6%，負(fù)荷率為80%~85%。本項目主變配電室和冷凍機(jī)房變配電室平面布置圖如圖3、4所示。圖3

主變配電室平面布置圖圖4

冷凍機(jī)房配電室平面布置圖3.6

變配電所監(jiān)控系統(tǒng)本工程采用了變電所監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用分散、分層、分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)對電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控、電氣參數(shù)實時監(jiān)測、事故異常報警、事件記錄和打印、電能管理和負(fù)荷控制、故障錄波和分析、統(tǒng)計報表自動生成和打印、事故異常報警等綜合功能。4電力配電系統(tǒng)本項目電力配電系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的220/380V放射式與樹干式相結(jié)合的方式，大容量負(fù)荷或重要負(fù)荷采用放射式供電；對一般負(fù)荷及公寓層等采用樹干式與放射式相結(jié)合的供電方式。根據(jù)建筑和負(fù)荷的實際情況采用母線或電纜供電。對于一級、二級和三級負(fù)荷的供電，均采用傳統(tǒng)的末端互投、適當(dāng)位置互投或單電源供電。本項目配電系統(tǒng)設(shè)計還有一個特別之處，即為重要負(fù)荷單獨(dú)設(shè)置了一級負(fù)荷配電箱。將重要負(fù)荷、消防負(fù)荷明確分開，除滿足一級負(fù)荷的供電要求外，柴油發(fā)電機(jī)在市電故障時作為備用電源為其供電，提高了系統(tǒng)的可靠性。本項目的電力（酒店部分）和照明配電干線系統(tǒng)圖如圖5、6所示。圖5

酒店電力配電干線系統(tǒng)圖

圖6

照明配電干線系統(tǒng)圖5照明系統(tǒng)該項目在標(biāo)準(zhǔn)層采用封閉式插接母線供電。洲際酒店每層為雙插口，公寓層為單插口。銅排鍍錫，其純度為99.99%以上。銅排采用絕緣材料整塊包裹處理，絕緣材料耐熱等級B級（103℃）以上。其他場所采用電纜或?qū)Ь€供電。地下車庫場所采用照明小母線或線槽燈供電。5.1

應(yīng)急照明本項目安全出口標(biāo)志燈，疏散指示燈，疏散樓梯、走道的應(yīng)急照明燈采用層區(qū)域集中蓄電池式智能應(yīng)急照明系統(tǒng)供電，其他場所備用照明采用雙電源末端互投供電，雙電源轉(zhuǎn)換時間：疏散照明≤5s，備用照明≤5s，金融商店交易所≤1.5s；應(yīng)急照明采用電池供電，數(shù)字點(diǎn)式監(jiān)控智能消防應(yīng)急疏散照明指示燈e-bus/10系統(tǒng)。系統(tǒng)由監(jiān)控主機(jī)、電池主站、安全電壓型、安全電壓類集中電源點(diǎn)式監(jiān)控型標(biāo)志燈/照明燈及通信模塊等組成。疏散照明按下列要求設(shè)置：1）一般平面疏散區(qū)域（如疏散通道、防煙樓梯間前室、消防樓梯間前室及合用前室）地面最低照度不低于1lx，以上場所，還需設(shè)置備用照明，按照洲際酒店要求，地面最低照度不低于11lx。2）豎向疏散區(qū)域、人員密集流動及地下疏散區(qū)域（如多功能廳、餐廳、宴會廳、會議廳、避難層、地下及商業(yè)疏散場所）地面最低照度不低于5.0lx。除避難層應(yīng)急照明持續(xù)供電時間大于60min，消防控制室、消防水泵房、消防風(fēng)機(jī)房、電話總機(jī)房、變配電室大于180min外，其他場所應(yīng)急照明持續(xù)供電時間應(yīng)大于30min（初期設(shè)備安裝容量持續(xù)供電時間應(yīng)大于120min）。在開敞的大空間公共場所，在其疏散通道上設(shè)置蓄光自發(fā)型疏散導(dǎo)流標(biāo)志。在地下車庫內(nèi)可設(shè)置光導(dǎo)管。5.2

照明控制1）設(shè)備機(jī)房、庫房、辦公用房、衛(wèi)生間及各種豎井等處的照明采用就地設(shè)置照明開關(guān)控制。2）大堂、大型會議廳、宴會廳、多功能廳等照明要求較高的場所根據(jù)要求采用智能控制系統(tǒng)。3）地下汽車庫、走廊、電梯廳等公共場所的照明采用照明配電箱就地控制并納入建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一管理。4）應(yīng)急照明平時采用就地控制或由建筑設(shè)備自動監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一管理，火災(zāi)時由消防控制室自動控制點(diǎn)亮全部應(yīng)急照明燈。5）室外照明的控制可根據(jù)景觀設(shè)計的要求，分回路、分時進(jìn)行控制，可設(shè)置調(diào)光模塊、設(shè)置場景等，均納入智能照明控制或由建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理。5.3

照明其他要求本項目很多區(qū)域照明燈的設(shè)置及控制方式都需要室內(nèi)設(shè)計專業(yè)配合。在進(jìn)行裝修場所照明配電設(shè)計時，將實際采用的裝飾性燈具總功率的50%計入照明功率密度值的計算，并應(yīng)考慮15%的應(yīng)急照明。航空障礙物照明應(yīng)符合《民用機(jī)場飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（MH5001-2013）的要求，本工程分別在58m、98m高度的建筑物四周設(shè)置航空障礙標(biāo)志燈，其水平間距不大于45m。航空障礙標(biāo)志燈的控制納入建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一管理，并根據(jù)室外光照及時間自動控制。6

防雷接地系統(tǒng)和等電位聯(lián)結(jié)方式本工程防雷等級為二類。建筑物的防雷裝置滿足防直擊雷、側(cè)擊雷、防雷電感應(yīng)及雷電波的侵入；從二層開始，每層設(shè)均壓環(huán)；利用建筑物鋼筋混凝土柱子或剪力墻內(nèi)主筋通長焊接作為引下線。本工程防雷接地、變壓器中性點(diǎn)接地、電氣設(shè)備的保護(hù)接地、消防控制室、通訊機(jī)房、計算機(jī)房、電梯機(jī)房等的接地共用統(tǒng)一接地體，要求消防控制室、安防控制室、BA監(jiān)控室、通訊機(jī)房、計算機(jī)房等的接地，設(shè)獨(dú)立引下線。有線電視系統(tǒng)引入端、衛(wèi)星接收天線引入端、電信引入端、室外安防攝像機(jī)設(shè)過電壓保護(hù)裝置。工程采用總等電位聯(lián)結(jié)，帶淋浴衛(wèi)生間采