廈門某大型超高層綜合樓建筑電氣設計的探討

許 偉

(中元(廈門)工程設計研究院有限公司 福建廈門 361000)

廈門某大型超高層綜合樓建筑電氣設計的探討

許 偉

(中元(廈門)工程設計研究院有限公司 福建廈門 361000)

以廈門海西金谷廣場為例,介紹了負荷分級、10kV配電系統(tǒng)及電源、變配電室和柴油發(fā)電機房選址、低壓配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)等設計，總結(jié)了大型超高層綜合樓建筑電氣系統(tǒng)設計做法和特點。該設計主要特點是：電氣系統(tǒng)各自獨立、經(jīng)濟合理、安全可靠、設備維護管理及能耗計量簡單方便。

超高層建筑;大型綜合樓;安全可靠;節(jié)能;電氣設計

0 引言

廈門海西金谷廣場為大型金融綜合體項目，建設有4棟高層和超高層甲級寫字樓，裙樓為商業(yè)和金融辦公，項目的社會和經(jīng)濟影響力大。該工程對供電可靠性要求高、建筑智慧化要求程度高、電氣系統(tǒng)安全性要求高。本文總結(jié)介紹了大型超高層綜合樓建筑的電氣設計做法和特點，與各位同行共勉。

1 工程概況

廈門海西金谷廣場分為04和07地塊，項目位于環(huán)島干道東側(cè)、塔埔路南側(cè)，半屏山路西側(cè)，臺北路北側(cè)。建筑用地面積：64 094.018m2，總建筑面積：409 158.254m2，地上總建筑面積：248 494.968m2，半地下總建筑面積：48 725.537m2，地下總建筑面積：111 937.749m2，建筑層數(shù):T1#樓30層；T2#樓14層；Q1#樓3層，為T1#、T2#塔樓裙房；T3#、T4#樓32層;Q2#樓3層，為T3#、T4#塔樓裙房；半地下1層，地下2層。建筑總高度：75.00m～152.35m。半地下層功能為金融辦公、停車庫、發(fā)電機房、變配電室等，地下一層為停車庫、設備用房；地下二層平時為停車庫、設備用房，戰(zhàn)時局部轉(zhuǎn)換為人防地下室。T1塔樓一層為大堂，二層局部為物業(yè)管理用房及會議空間，三層及以上為辦公標準層及避難層，屋頂層設置部分設備用房。T2塔樓1層為大堂，二層局部為會議空間，三層及以上為辦公標準層，屋頂層設置部分設備用房。T3塔樓一層為大堂、二層整層和三層部分為金融辦公場所，三層及以上為辦公標準層及避難層，屋頂層設置部分設備用房。T4塔樓一層為大堂，二層局部為金融辦公場所及物業(yè)管理用房，三層及以上為辦公標準層及避難層，屋頂層設置部分設備用房。

2 負荷分級

該工程由超高層辦公樓、I類車庫組成的綜合體，最高負荷等級為一級負荷,消防用電設備、應急照明、排水泵、生活供水泵、客梯用電、安防設備、航空障礙燈、門廳、主要通道等場所的照明、通信網(wǎng)絡系統(tǒng)等弱電設備為一級負荷，其中金融計算機系統(tǒng)用電為一級負荷中的特別重要負荷，其余為三級負荷[1]。

3 10kV配電系統(tǒng)及電源

該工程用電量大且用電分散、為經(jīng)濟合理和高可靠性的供電，設計采用04及07地塊各設一個10kV總配，從市政塔埔變和市政湖邊變分別引3路(兩用一備、任何一路常用失電時備電投入)10kV至總配，10kV采用單母線分段運行方式，04和07地塊總配放射式供電給各變配電室的變壓器，并自備柴油發(fā)電機組作為備用電源。金融計算機系統(tǒng)用電為特別重要負荷，增設UPS供電。

4 10/0.4kV變配電系統(tǒng)及應急發(fā)電機

該工程建筑規(guī)模大、塔樓和裙房的平常用電高峰的時段錯開、空調(diào)負荷季節(jié)性變化大，為經(jīng)濟合理并可靠供電，采用對上述部分分別設變配電室供電。

(1)04地塊共設7個變配電室，07地塊共設4個變配電室，配置如表1：

表1 04地塊和07地塊變配電室配置表

該工程總裝機容量37 400kVA、用電負荷指標為：91VA/m2。變配電室內(nèi)變壓器分列運行,進線開關和聯(lián)絡開關互鎖,保證進線開關和聯(lián)絡開關不同時處于合閘位置。為滿足金融辦公對電源諧波的的高要求，其中D1-1變、D1-2變、D2變內(nèi)設有源濾波裝置。

(2)04地塊設兩臺柴油發(fā)電機組,其中1臺為1 200kW(連續(xù))供D1-1變及供D1-2變，1臺為1 500kW(連續(xù))供T1變及供T2變；07地塊設3臺柴油發(fā)電機組,其中一臺為1 500kW(連續(xù))供D2變，1臺為1 000kW柴油發(fā)電機組供T3-1變，1臺為1 000kW柴油發(fā)電機組供T4變。

04及07地塊電氣主接線圖見圖1和圖2。

圖1 04地塊電氣主接線圖

圖2 07地塊電氣主接線圖

5 變配電室和柴油發(fā)電機房選址

該工程變配電室的選址主要原則：深入負荷中心，滿足供電半徑及電壓降要求，方便設備搬運檢修，避開主要人員出入口、集中設置便于管理，設置在半地下層。

柴油發(fā)電機房的選址主要原則：避開主要人員出入口和人員密集場所、靠近各自服務的變電所位置，設置在半地下層。

04地塊縱向長度約130m，橫向長度約175m； 07地塊縱向長度約170m，橫向長度約240m。地下室的冷水機組、冷卻水泵、冷凍水泵集中設在04地塊T2塔樓北側(cè)的地下二層制冷機房內(nèi)。

綜上原則，變配電室、柴油發(fā)電機房的設置位置需有效滿足建筑功能布局，最大限度地減少供電路徑、有效降低建設和運行成本。在04地塊T1和T2塔樓主體投影下分設T1變、T2變；在T1塔樓附近設置D1-1變和D1-2變；在制冷機房附近設置KT1變、KT2變、KT3變；在07地塊T3和T4塔樓主體投影下分設T3-1變、T3-2變、T4變；在T4塔樓附近設置D2變。發(fā)電機房在各自供電的變配電室旁設置。

塔樓用電最遠距離為T4變至T4塔樓屋頂末端配電箱約180m；空調(diào)動力變壓器至地下室最末端水泵配電箱最遠距離約126m。變配電室、發(fā)電機房、制冷機房的設置位置見圖3。

圖3 變配電室、發(fā)電機房、制冷機房設置位置圖

6 低壓配電系統(tǒng)

該工程用電設備繁多，為有效地保護各類型用電設備、方便運營管理、提高供電系統(tǒng)的獨立性和可靠性，將低壓配電系統(tǒng)分為照明配電系統(tǒng)、動力配電系統(tǒng)、空調(diào)配電系統(tǒng)、消防設備配電系統(tǒng)。以上系統(tǒng)嚴格分開。

6.1 照明配電系統(tǒng)

塔樓部分做法是每個塔樓采用2條大電流密集母線直接由各自的T1變～T4變直接供電，每層設插接母線箱給樓層配電箱供電；裙房部分做法是在每個防火分區(qū)設一個總配電箱、總配電箱從D1-1變、D1-2變、D2變直接供電，總配給每個末端配電箱放射式供電；地下室部分做法是在金融辦公每個房間設一個總配電箱，該總配電箱由D1-1變、D1-2變、D2變直接供電；在04和07地塊車庫每層各設一個車庫照明總配電箱，在每個車庫防火分區(qū)設一個末端照明配電箱，車庫照明總配電箱給每個車庫防火分區(qū)末端配電箱放射式供電，車庫照明總配電箱由變配電室正常母線段直接供電。

6.2 動力配電系統(tǒng)

電梯動力均在電梯機房設置末端ATS配電箱、每個扶梯旁均設置末端ATS配電箱、每個水泵房內(nèi)均設置末端ATS配電箱，在04和07地塊地下車庫每層各設一個平時污水泵用總ATS配電箱。上述ATS配電箱直接由變配電室正常和應急母線段分別供電。在04和07地塊地下車庫每層各設一個風機總配電箱，在地下車庫平時風機房內(nèi)設一個風機配電箱(供電給風機房內(nèi)風機和本防火分區(qū)內(nèi)誘導風機)，風機總配電箱放射式給末端風機房內(nèi)空調(diào)配電箱供電。

6.3 空調(diào)配電系統(tǒng)

塔樓部分，每層的風機房內(nèi)設置末端配電箱，每個塔樓設置一個預分支電纜給末端風機配電箱供電，屋頂冷卻塔采用中央空調(diào)能源管理系統(tǒng)(BKS系統(tǒng))，預分支電纜和冷卻塔直接由KT1變～KT3變供電；裙房部分，每層設置空調(diào)總配電箱、空調(diào)總配電箱放射式給每個風機房末端配電箱供電，空調(diào)總配電箱直接由KT1變～KT3變供電；地下室空調(diào)部分，制冷機房采用中央空調(diào)能源管理系統(tǒng)(BKS系統(tǒng))，直接由KT1變～KT3變供電。采用中央空調(diào)能源管理系統(tǒng)(BKS系統(tǒng))進行統(tǒng)一能源管理；利用模糊預期算法模型控制系統(tǒng)水泵、冷卻塔風機控制柜。利用模糊優(yōu)化算法控制冷卻水系統(tǒng)，以實現(xiàn)系統(tǒng)的最佳智能化節(jié)能控制。

6.4 消防設備配電系統(tǒng)

在消防電梯房、消防水泵房各設末端ATS配電箱，ATS配電箱直接由變配電室正常和應急母線段分別供電。

塔樓部分，在每個避難層和屋頂層設2個消防總配電箱(1個常用、1個備用，分別由變配電室正常和應急母線段供電)；消防總配電箱放射式給末端風機的ATS配電箱供電。在每層設一個應急照明ATS配電箱、每個塔樓設2根應急照明用電纜(1個常用、一個備用)、樹干式給每層應急照明ATS配電箱供電；裙房部分，在04和07地塊各設2個消防總配電箱(1個常用、1個備用，分別由變配電室正常和應急母線段分別供電)，在每個防火分區(qū)設一個應急照明ATS配電箱，在裙房屋頂風機旁就近設置ATS配電箱，消防總配電箱放射式給末端ATS配電箱供電；地下室部分，是在04和07地塊每層各設兩個消防總配電箱(1個常用、1個備用，分別由變配電室正常和應急母線段分別供電)，在每個消防電梯基坑旁設一個ATS配電箱，在每個防火分區(qū)設一個應急照明ATS配電箱，在消防風機旁內(nèi)設置ATS配電箱，消防總配電箱放射式給末端ATS配電箱供電。

6.5 線纜的選擇

該項目為大型人員密集場所，消防用電設備供電干線采用礦物絕緣不燃性電纜，支線采用WDZBN-YJY電纜或WDZBN-BYJ電線；非消防的線路采用低煙無鹵阻燃電纜 WDZB-YJY(或電線 WDZB-BYJ)見圖4[1]。

圖4 地下室部分消防設備配電干線圖

7 照明系統(tǒng)

該項目除地下車庫和疏散樓梯外，其他區(qū)域的照明均由建設單位另行委托裝修公司深化設計，各場所按《建筑照明設計標準》GB50034-2013的要求確定。

7.1 消防應急照明及疏散指示控制系統(tǒng)

該工程由于是超高層建筑且規(guī)模大、火災危險性高、疏散困難，為保證用戶和消防隊員的安全、提高疏散的可靠性，因此采用安全電壓智能型集中蓄電池供電應急疏散指示系統(tǒng)和自帶蓄電池供電兩種模式，公共場所采用智能型集中蓄電池供電應急疏散指示系統(tǒng)，設備用房應急燈采用自帶蓄電池供電[2]。在一層消防控制室內(nèi)設置組合式智能(點式)控制器主機、智能(直流)中央電池主站，在塔樓每層和裙房及地下室每個防火分區(qū)設置安全電壓型智能(點式)控制器分機，智能電池分站分設在地下一層、一層、避難層的強電井內(nèi)，在封閉樓梯間、防煙樓梯間及其前室、消防電梯間的前室或合用前室、疏散走道等場所設置集中電源點式監(jiān)控型應急照明燈及疏散指示標志燈。 控制器主機、智能(直流)電池主站、智能電池分站、安全電壓型智能(點式)控制器分機均分配唯一地址；末端燈具和疏散指示標志燈均帶有獨立的地址碼并自帶傳感器，能夠保證其唯一可識別性及可控性；系統(tǒng)通訊控制采用CAN-BUS(二線)總線方式；能夠滿足日常管理及火災疏散方案的不同控制要求。

7.2 公共平時照明系統(tǒng)

該工程物管工作量大，為保證物業(yè)管理的方便、高效以及照明節(jié)能，本工程在除設備房外的公共區(qū)域照明均采用智能照明系統(tǒng)(i-BUS系統(tǒng))，在一層監(jiān)控中心設置中央監(jiān)控計算機，公共區(qū)域照明配電箱內(nèi)照明回路均接入i-BUS控制模塊，系統(tǒng)所有單元器件(除電源外)均內(nèi)置微處理器和存儲單元,采用1根信號線(5類線)連接成網(wǎng)絡，每個單元均設置唯一的單元地址并用軟件設定其功能,系統(tǒng)可以實現(xiàn)單點,雙點,多點,區(qū)域,群組控制,場景設置,定時開關,亮度手自動調(diào)節(jié),紅外線探測,集中控制,遙控等多種照明控制任務。裙房部分智能照明系統(tǒng)示意圖見圖5。

圖5 裙房部分智能照明系統(tǒng)示意圖

8 防雷、接地

8.1 防雷

該工程為一類超高層綜合樓、且裙房多為金融辦公，對防雷的要求高，按二類防雷建筑物保護措施設計，電子信息系統(tǒng)的雷電防護等級為A級，電子信息系統(tǒng)設備配電線路設有三級浪涌保護器,進出建筑物的信號線路采用2級信號浪涌保護器。設置有防直擊雷的外部防雷裝置、防閃電電涌侵入裝置、設有內(nèi)部防雷裝置、防雷擊電磁脈沖保護裝置，有效地保護整棟樓的防雷安全。

8.2 接地

該工程低壓系統(tǒng)的接地型式采用TN-S系統(tǒng)，本工程防雷接地,保護接地,及弱電接地共用同一接地體,工頻接地電阻不大于0.5Ω。由于該工程規(guī)模大、各專業(yè)進出管線多且分散，常規(guī)的等電位連接做法難以滿足要求，設計采用擴大等電位連接的做法[3]，在電源進線處、 UPS電源室、發(fā)電機房、變配電室、10kV總配電室、控制室、配電間等場所均設MEB箱，各專業(yè)進出管線采用就近與總等電位箱連接，所有電氣豎井、電梯井均設置接地干線，再采用40×4熱鍍鋅扁鋼將所有總等電位箱和接地干線連通形成擴大等電位系統(tǒng)。在風機房、消控室、弱電機房、水泵房等設備機房均設LEB箱；在電子信息系統(tǒng)的機房(消控中心,計算機房,弱電機房)設等電位連接網(wǎng)絡，將電氣和電子設備的金屬外殼、機柜、機架、金屬管、金屬槽、屏蔽線纜外層、信息設備防靜電接地；變配電室及10kV總配內(nèi)的氣體滅火管網(wǎng)，金屬箱體等設防靜電接地。等電位連接及接地系統(tǒng)原理圖見圖6。

圖6 等電位連接及接地系統(tǒng)原理圖

9 結(jié)論

海西金谷廣場作為兩岸金融中心啟動區(qū)的重點項目，該工程結(jié)合建設單位及物管公司要求進行設計。其設計的特點：照明、空調(diào)、動力各自獨立；塔樓、裙房、地下室用電完全分開；供電可靠、經(jīng)濟、合理；變配電室設置及發(fā)電機房深入負荷中心；塔樓采用大電流密集母線供電，有效減少線路能耗及電壓降；空調(diào)用電采用專用變壓器，在過渡季節(jié)可停止運行，節(jié)約運行成本；空調(diào)配電系統(tǒng)采用BKS系統(tǒng)，綜合運行功耗低、同時提高能源效率、降低冷凍(溫)水的運載能耗、設備維護管理及能耗計量簡單方便。

[1] JGJ16-2008 民用建筑電氣設計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.

[2] JGJ 48-2014 商店建筑設計規(guī)范[S].北京: 中國建筑工業(yè)出版社,2014.

[3] 胡劍輝，左錦.財富中心一期、二期工程電氣設計特點分析 [J].智能建筑電氣技術,2013(1)：34-40.

The discussion on electrical design of a large super high-rise complex building in Xiamen

XUWei

(IPPR engineering design & research company (xiamen) Ltd，Xiamen 361000)

Taking the Haixi Jingu square in Xiamen as an example,introduce the design of Load grading,10kV distribution system and power supply,distribution room and diesel generator room site selection,low voltage distribution system,lighting system ,lightning protection and grounding system，summarize the electrical system design and characteristics of the large super high-rise complex building.The main feature of the design is:electrical systems are independent,economical and reasonable,safe and reliable,equipment maintenance management and energy consumption measurement is simple and convenient.

Super high-rise building;Large Complex building;Safe and reliable;Energy-saving;Electrical design

許偉(1985.7- )， 男，工程師。

E-mail:7767669@qq.com

2016-09-08

TU

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