超高層建筑電氣技術(shù)淺析

張紅元

摘 要：通過探討超高層建筑的高低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、防雷及保護(hù)接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)、消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)，弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題，使設(shè)計(jì)人員了解和掌握超高層建筑電氣設(shè)計(jì)的方法。

關(guān)鍵詞：超高層建筑 供配電 防雷及保護(hù)接地 弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一、應(yīng)注意的問題

1.1 負(fù)荷等級(jí)及供電電源

超高層建筑按現(xiàn)行的國家規(guī)范要求，消防用電設(shè)備如消防水泵、消火栓轉(zhuǎn)輸水泵、自噴接力泵、消防電梯、防排煙風(fēng)機(jī)、消控控制中心，應(yīng)急照明和疏散指示燈；客梯電力，生活水泵用電、排污水泵，電話機(jī)房和保安，航空障礙燈等用電設(shè)備均應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷要求供電。其余用電負(fù)荷分別為二級(jí)或三級(jí)。

超高層建筑的供電電源，應(yīng)采用10KV雙回路供電。10KV雙回路供電電源分別來自不同的變電站；也可以是來自雙回路超高壓供電的城市變電站的兩段獨(dú)立母線。

1.2 10KV供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

超高層建筑供電變電所10KV結(jié)線，宜采用單母線分段形式，當(dāng)有多臺(tái)變壓器組供電時(shí)可以分多段，一般為兩臺(tái)變壓器為一組。10KV外部接線宜考慮環(huán)網(wǎng)供電結(jié)線形式，可以完善10KV系統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)結(jié)線，提高10kV配電網(wǎng)的安全可靠性。如選用SM6環(huán)網(wǎng)配電柜，既能改進(jìn)用戶變電所的高壓開關(guān)柜的整體質(zhì)量，提高用戶變電所的安全可靠性，又能適當(dāng)降低電氣設(shè)備的投資及變配電所的土建面積，同時(shí)也為推廣用戶變電所無人值班創(chuàng)造條件。

10kV用戶變電所主結(jié)線方案采用中置式開關(guān)柜，電源進(jìn)線柜可以設(shè)置保護(hù)，變壓器出線開關(guān)采用斷路器柜。選用斷路器柜時(shí)主要是針對(duì)單臺(tái)變壓器容量大于或等于1000kVA時(shí)采用、斷路器作為變壓器的主保護(hù)。10KV結(jié)線系統(tǒng)采用微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)主機(jī)裝于值班室內(nèi)。

二、超高層建筑電氣線路防火設(shè)計(jì)

超高層建筑火災(zāi)危險(xiǎn)性大、人員密集，防止電氣線路火災(zāi)特顯重要。（GB50045～95）《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（2005年版）9.5.1條：高層建筑內(nèi)火災(zāi)危險(xiǎn)性大、人員密集等場所宜設(shè)置漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。在重要消防設(shè)備供電回路上設(shè)置用于報(bào)警不切斷電源的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器。超高層建筑消防設(shè)備供電線路的供電可靠性要求相當(dāng)高，要確?；馂?zāi)情況下的正常供電。

三、超高層建筑消防設(shè)備用的電源配電箱的安裝

超高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，引起的損失和影響是巨大的。超高層建筑緊急疏散需要的時(shí)間也大于其他建筑，各個(gè)樓層供消防設(shè)備用的電源配電箱，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)仍然需要正常持續(xù)供電，所以這類配電設(shè)施就要安裝在有一定耐火等級(jí)保護(hù)的場所里。超高層建筑避難層、樓層電氣配電間、電氣管道井耐火等級(jí)要求為一級(jí)?？梢詫⒐┫涝O(shè)備用的電源配電箱安裝在上述場所里。

四、超高層建筑消防供水配電設(shè)計(jì)

超高層的水專業(yè)消防設(shè)計(jì)與一般的高層建筑有較大的不同，由于超高層建筑的高度高，消火栓泵和自噴泵已經(jīng)不能從消防水泵房直接供水至頂層的消防滅火設(shè)備，消防部門要求在大樓中間的設(shè)備層（避難層）增設(shè)消防系統(tǒng)的加壓設(shè)備，以保證自動(dòng)滅火設(shè)備的正常運(yùn)行。對(duì)消防水泵，應(yīng)根據(jù)水專業(yè)的要求，利用消防控制設(shè)備進(jìn)行可靠的控制，滿足在不同的區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時(shí)都能準(zhǔn)確啟動(dòng)相應(yīng)的消防水泵，供水滅火。

對(duì)于消火栓系統(tǒng)，當(dāng)消火栓動(dòng)作或經(jīng)火災(zāi)確認(rèn)后，消防系統(tǒng)能直接或經(jīng)消控中心聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)消火栓泵供水滅火，當(dāng)?shù)蛥^(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，直接啟動(dòng)地下室消防水泵房的低區(qū)消火栓泵，當(dāng)高區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，直接啟動(dòng)避難層

消防加壓水泵房的高區(qū)消火栓泵，并同時(shí)啟動(dòng)地下室消防水泵房的消火栓轉(zhuǎn)輸水泵。

對(duì)于水噴淋系統(tǒng)，當(dāng)各層的水流指示器及設(shè)在消防水泵房的報(bào)警壓力開關(guān)同時(shí)動(dòng)作時(shí)，消防系統(tǒng)能直接或經(jīng)消控中心聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)自噴泵供水滅火，當(dāng)?shù)蛥^(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，直接啟動(dòng)地下室消防水泵房的低區(qū)自噴泵。當(dāng)高區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，直接啟動(dòng)避難層消防加壓水泵房的高區(qū)自噴泵，并同時(shí)啟動(dòng)地下室消防水泵房的自噴轉(zhuǎn)輸水泵。在火災(zāi)延續(xù)時(shí)間內(nèi)，當(dāng)由消防車通過水泵結(jié)合器供水的情況下，對(duì)高區(qū)發(fā)生的火災(zāi)，可通過消防加壓水泵房的自噴接力泵向高區(qū)的消防滅火設(shè)備供水。

五、超高層建筑防雷及接地保護(hù)設(shè)計(jì)中的問題

超高層建筑防雷等級(jí)的定性，按照（GB50057―94）《建筑物防雷沒計(jì)規(guī)范》2.0.2第八，九條復(fù)核計(jì)算。在計(jì)算建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)時(shí)，其每邊的擴(kuò)大寬度應(yīng)按等于建筑物的高度H計(jì)算。建筑物的等效面積應(yīng)按下式確定：Ae=[LW+2H（L+W）+丌H2]Xl0由于現(xiàn)有專業(yè)電氣設(shè)計(jì)軟件，有的計(jì)算建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)是按建筑物高度為100m以下來編制的，在做超高層建筑防雷計(jì)算時(shí)應(yīng)注意。

經(jīng)過計(jì)算超高層建筑大多為二級(jí)以上防雷建筑，防直擊雷措施應(yīng)按GB50057―94）《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求設(shè)置。屋頂應(yīng)設(shè)置防直擊雷的避雷針和避雷帶相結(jié)合防雷網(wǎng)，屋頂所有金屬管道設(shè)備外殼均應(yīng)可靠接地。在做接地時(shí)不應(yīng)該忘記航空障礙燈等設(shè)施。

防側(cè)擊雷措施，每三層的均壓環(huán)要確保與建筑物主體鋼筋的連通性，在預(yù)計(jì)雷擊活動(dòng)頻繁的地區(qū)，還應(yīng)考慮在樓層區(qū)域均壓環(huán)處設(shè)置浪涌保護(hù)器，以解決局部泄放雷電流引起的過電壓問題超高層建筑的接地保護(hù)應(yīng)該采用防雷接地與弱電系統(tǒng)共用接地極的共用接地方式。電源系統(tǒng)應(yīng)該考慮設(shè)置三級(jí)浪涌保護(hù)裝置，弱電信號(hào)線纜系統(tǒng)在引入建筑處設(shè)置浪涌保護(hù)器。

六、超高層建筑弱電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是超高層建筑的神經(jīng)系統(tǒng)，其規(guī)模大、節(jié)點(diǎn)多，各類建筑智能化系統(tǒng)配置應(yīng)按照（GB/T50314―2006）《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》附錄A～J的要求配置。

智能建筑的智能化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)主要由智能化集成系統(tǒng)、信息設(shè)施系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)、機(jī)房工程和建筑環(huán)境等設(shè)計(jì)要素構(gòu)成。信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要滿足各類網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)信息傳輸與交換的高速、穩(wěn)定、實(shí)用和安全為原則，來設(shè)計(jì)。采用以太網(wǎng)等交換技術(shù)和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)方式，設(shè)計(jì)可采用二層或三層的網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)。系統(tǒng)桌面用戶接人可根據(jù)需要選擇配置l0/l00/1000Mbit信息端口。主干網(wǎng)絡(luò)根據(jù)需要采用樹干光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)工作業(yè)務(wù)需求配置服務(wù)器和信息端口。

超高層建筑機(jī)房工程在設(shè)計(jì)中應(yīng)滿足（GB/T50314―2006）《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》3.7.3條的要求。有大量引出電纜的通信接入設(shè)備機(jī)房應(yīng)設(shè)在建筑物底層或地下一層。對(duì)于群體建筑，通信系統(tǒng)總配線設(shè)備機(jī)房宜設(shè)置在中心位置。樓層弱電間應(yīng)獨(dú)立設(shè)置，上下位置宜垂直對(duì)齊，弱電管道井在穿越樓板的位置應(yīng)做防火封堵，樓層弱電間和弱電管道井均應(yīng)按耐火等級(jí)為一級(jí)考慮，各工作區(qū)的凈高不低于2.5m。

結(jié)束語

超高層建筑高度高，人員密集，對(duì)供電的可靠性以及消防等的要求必須安全可靠，一旦發(fā)生火災(zāi)，消防及重要設(shè)備供電應(yīng)能正常工作，確保有足夠的時(shí)間滿足人員安全疏散。對(duì)高低壓配電系統(tǒng)應(yīng)能靈活控制。變壓器供電負(fù)荷容量較大，應(yīng)合理劃分供電區(qū)域，根據(jù)季性負(fù)荷的變化適時(shí)切除相關(guān)供電變壓器的運(yùn)行，以達(dá)到節(jié)能的目的。對(duì)消防水泵，應(yīng)根據(jù)水專業(yè)的要求，利用消防控制設(shè)備進(jìn)行可靠的控制，滿足在不同的區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時(shí)都能準(zhǔn)確啟動(dòng)相應(yīng)的消防水泵，供水滅火。