超高層辦公商業綜合樓電氣設計探討

張 超

(太原市城市規劃設計研究院，山西 太原 030001)

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超高層辦公商業綜合樓電氣設計探討

張 超

(太原市城市規劃設計研究院，山西 太原 030001)

從電氣負荷種類、供電電源、配電系統設計、電纜導線選擇等方面，介紹了超高層電氣設計的理論知識，并結合某工程實例，探討了超高層建筑物的電氣設計方法，使電氣設計達到了合理性、穩定性及經濟性的效果。

超高層建筑，電氣設計，配電系統，供電電源

0 引言

城市化的進程在全國發展迅速，城市化的程度也體現了一個地區，一個城市的經濟發展狀態，而隨著城市化范圍的擴大，也帶來了一個問題，就是土地資源的使用情況，寸土寸金的土地的日趨減少，這樣，超高層建筑物在土地占用率小等方面的優勢就顯現出來，特別是在土建專業已經能夠實現超高層建筑物主體的情況下，設備專業可以在此基礎上設立一套完整的，適合超高層建筑物的方案。而電氣專業在超高層建筑物設計中存在供電半徑大，負荷種類多，功率大的特點，會使電氣專業工程師盡可能保證供電可靠性，設備智能化，消防聯動性，而本文就電氣專業的供電方案合理性結合實際項目進行重點闡述。

1 超高層建筑電氣設計

1.1 超高層電氣負荷的種類

電氣負荷的種類劃分是電氣設計合理性的主要依據，特別是超高層建筑負荷種類多，負荷功率大，尤其對超高層建筑來說，合理解決各類負荷供電是判斷一個超高層電氣設計合理性的重要標準。按國家現行各類規范，《民用建筑電氣設計規范》《超高層建筑電氣設計與安裝》等的要求，消防用電設備(如消防電梯、消防水泵房噴淋泵設備、消火栓泵設備、消防排煙風機、消防送風機、火災自動報警裝置、應急照明)、普通電梯、生活水泵用電、弱電機房、安防設備和航空障礙燈等負荷應按一級負荷中特別重要的負荷要求供電，其他用電負荷分別為二級或三級負荷。其中，一級負荷及特別重要負荷供電要求雙電源供電，二級負荷供電要求雙回路供電，三級負荷為單電源供電。項目中所有消防負荷，非消防負荷，空調系統負荷，水泵房系統負荷的總和為本項目的用電總負荷。電力用電總負荷預算是否準確，對電氣設備，特別是保護開關的選型，電纜型號和種類的選擇以及供電方案的制定提供了重要依據，也能為建設方有效的控制預算成本提供重要的指導意義。

超高層高層建筑的電力負荷計算，基本上采用負荷密度法和需要系數法。而由于超高層建筑負荷種類很多，負荷數量巨大，本項目采用負荷密度法，項目容量指標按80 VA/m2配置。

1.2 供電電源

超高層建筑電源及電壓的選擇至少設兩個獨立的10 kV電源供電，即雙電源供電。10 kV雙電源供電電源分別來自不同的變電站。某些超高層公共建筑也會選擇三回路10 kV電源供電，采用兩路為主電源，一路為備用電源的運行方式，各種供電方式不同，優缺點各異。由于超高層建筑中存在大量特別重要的一級負荷，在與建設方溝通了各種電氣負荷需要的持續供電的情況后，確認了柴油發電機組的參數，包括裝機容量大小，儲油間的大小等，本項目的柴油發電機房作為本工程的后備電源，能承擔本工程相應部分的消防負荷和特別重要用電負荷；應急電源和正常電源之間必須采取防止并列運行的措施。柴油發電機容量為500 kVA，柴油發電機應保證在市電斷后15 s內啟動并供電，并具有3次自啟動功能，其總計啟動時間不大于30 s，市電恢復后，延時停機。柴油發電機饋電線路連接后，兩端的相序必須與原供電系統的相序一致。

1.3 配電系統的設計

本工程高壓接線采用單母線分段形式。高壓供電方案的具體形式一般由當地供電局及供電設計院提供，而高壓供電系統采用放射式供電。

本工程低壓配電采用以放射式供電方式為主，特別是大容量動力負荷，都采用放射式的專線供電方式，一些功能類似，負荷較小的負荷也采用樹干式供電方式。照明、插座均由不同的支路供電，不得混合供電；除壁掛空調插座外，所有插座回路均設漏電斷路器，保護動作時間小于0.1 s，漏電開關動作電流為30 mA。對消防風機、電梯及應急照明等負荷采用雙電源末端切換的方式消防設備保護開關采用消防型，過載保護只報警，不動作。本工程不大于30 kW的非消防電動機采用全壓啟動方式；30 kW以上非消防電動機采用軟啟動方式。

配電設備中的主要部分是萬能開關，塑殼開關，微斷開關，電纜，導線等，其中主開關萬能開關應設置瞬時、短延時、長延時的三段保護功能，以保證對線路的完整保護功能，變壓器低壓總開關熱穩定電流為50 kA，出線萬能開關熱穩定電流為40 kA，二級配電進線塑殼開關熱穩定電流為30 kA。電纜敷設時，當由于水平支線電纜截面積過粗時無法暗敷板內時，可以將電纜明裝于吊頂內，但是要做好電氣電纜和其他專業設備之間的互相配合。

各級自動空氣開關的保護整定，應注意選擇性，靈敏度校驗，如果達不到要求，需要適當增加供電電纜截面積，以防止越級跳閘。為限制低壓側的短路電流，正常時變壓器解列運行，中間設聯絡開關。普通照明用電和普通動力用電分別設置變壓器供電，由于超高層建筑物的非消防動力負荷用電比較大，一般都單獨變壓器供電，普通照明負荷也比較大，也是單獨設置變壓器供電，所以在計量上采用高供高計的方式更加合理。

1.4 電纜導線選擇及安裝

非消防設備樓內配電干線采用無鹵低煙阻燃型WDZC-YJ(F)Y-0.6/1 kV電纜,支線采用無鹵低煙阻燃型WDZC-BYJ(F)-450/750 V銅芯電線;消防設備配電干線采用無鹵低煙阻燃耐火型WDZN-YJ(F)Y-0.6/1 kV銅芯電纜,敷設于電井內的消防設備配電干線采用BTTQ-0.6/1 kV礦物絕緣電纜,分支線采用無鹵低煙阻燃耐火型WDZN-BYJ(F)-450/750 V銅芯電線。

電氣設備安裝完畢后,對電氣豎井內的電纜孔洞,預留孔洞以及母線,電纜橋架穿防煙分區,防火分區,樓層處孔洞,均須采用防火材料作好密封處理,以滿足防火要求。

2 工程實例

2.1 工程概況

本項目為改造項目，位于城市主干路旁，用地北側31層綜合樓主體已于1999年封頂建成，地庫及地下設備用房，地上裙房及主樓內部用房尚未使用，地塊南側為現狀6層商業建筑，預作為酒店使用。建筑綜合體總建筑面積為7.65萬m2，建筑高度為113 m。

2.2 電力工程原有設計

1)容量指標。

按50 VA/m2配置裝設容量。

2)容量預測。

根據規劃建筑性質及相應的容量指標，測算總裝設容量為3 625 kVA。

3)原有區域電源。

在規劃區南側有現狀廣場110 kV變電站，西側有現狀迎澤110 kV變電站。

4)原有供電設施規劃。

規劃變電所在建筑內設置，共設有兩處，分別為地下2層的總變配室和1層分變配電室。地面上用電負荷變配電室設在1層，總變電室內設兩臺1 250 kVA干式電力變壓器，地面下總變電室內設兩臺1 250 kVA干式電力變壓器，正常時間分列運行，事故或檢修時，兩段低壓母線間自動和手動切換，一臺400 kVA干式電力變壓器，其中400 kVA干式電力變壓器專供地下工程用電。總變配室電源為雙電源，主電源由范圍南側廣場110 kV變電站提供，備用電源由范圍西側迎澤110 kV變電站提供。

5)規劃電源線路及敷設方式。

規劃10 kV及以下電力線路采用電纜埋地敷設，敷設方式采用穿管直埋。

2.3 改造后設計

經過調研及14D801《超高層建筑電氣設計與安裝》圖集的要求，建議超高層建筑的變壓器容量指標為80 VA/m2～140 VA/m2，本項目容量指標按80 VA/m2配置，測算總裝設容量6 120 kVA，其中增加1臺1 250 kVA干式變壓器，將原有地下工程用電400 kVA干式變壓器增容為1 000 kVA，但考慮到項目所在地理位置及1層建筑的黃金價值，故將原有1層變配電室的2臺變壓器改至地下1層，而結合城市供電局的要求，將原來地下2層變配電室的3臺變壓器及柴油發電機房也移置地下1層改造后，本項目變配電室改造成1座，共設干式變壓器6臺，其中5臺1 250 kVA干式變壓器，1臺1 000 kVA干式變壓器，室外電源改由市政室外環網柜2進4出，其中2出回路為市政電網預留，2出回路接本建筑物擬建地下1層總變配室。環網柜至建筑物總變配電室穿管埋地0.8 m敷設，在建筑外設直通檢查井接線以及檢修。

2.4 供電方案

電源供電方案對比了兩種方案，分別是電源方案一，兩路電源同時工作，互為備用，電源方案二，三路電源，兩路工作電源，一路電源備用，由于多一路備用電源，供電可靠性提高，對比后，方案一，系統可靠性高，高壓開關柜，電纜數量較多，方案二，系統可靠性高，高壓開關柜，電纜等數量比方案一少，經濟性優于方案一，但繼電保護配合比較復雜，所需電源第三路電源還需向供電局申請，故決定使用供電方案一為本項目的最終供電方案。

3 結語

本項目作為超高層建筑設計的一個實例，為電氣設計人員在方案階段提供了必要的指導，要求電氣設計人員除了向建筑專業提出變配電室，低壓室的選址規劃考慮外，還需要從項目本身的業態劃分、空調系統特點、電氣節能、配電系統的穩定性、物業實際運營管理、實施可行性、經濟合理性、施工難度以及維護保養等各種角度來進行對比分析，以此來規劃電氣設計的整體布局，最終確定最適合項目的供電方案和配電方式。

Discussion on electrical design of super high-rise office commercial building

Zhang Chao

(TaiyuanUrbanPlanning&DesignInstitute,Taiyuan030001,China)

From the electrical load type, power supply, distribution system design, cable conductor selection and other aspects, this paper introduced the theoretical knowledge of super high-rise electrical design, and combining with an engineering example, discussed the electrical design method of super high-rise building, made the electrical design to reasonably, stability and economic effect.

super high-rise building, electrical design, distribution system, power supply

2016-11-28

張 超(1984- ),男，工程師

1009-6825(2017)04-0149-02

TU976.1

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