超高層建筑電氣設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)分析

李 銳

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

超高層建筑電氣設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)分析

李 銳

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

闡述了超高層建筑電氣設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，從負(fù)荷分級、供電電源和電壓的選擇、變電站和配電站的設(shè)計(jì)、導(dǎo)體的選擇與敷設(shè)等方面入手，分析了超高層建筑電氣設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，以期為電氣設(shè)計(jì)人員提供有效的參考依據(jù)。

超高層建筑，電氣設(shè)計(jì)，建筑特點(diǎn)，應(yīng)急照明，配電方式

0 引言

超高層建筑的不斷增加，會增加整個建筑對機(jī)電設(shè)備的使用，隨之而來的是電力負(fù)荷的提高。因此，在超高層建筑設(shè)計(jì)的過程中要特別注意電氣設(shè)計(jì)，力求能滿足不同機(jī)電設(shè)備的用電需求[1]。國家對超高層建筑中的各項(xiàng)設(shè)計(jì)都具有明確的規(guī)定和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，電力設(shè)計(jì)也不例外，在具體的設(shè)計(jì)過程中，要積極按照國家的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，不斷完善整個超高層建筑的電力設(shè)計(jì)。

1 超高層建筑電氣設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

超高層建筑一般是指整個建筑高度大于100 m的民用建筑。在超高層建筑的設(shè)計(jì)中，電氣設(shè)計(jì)是非常重要的環(huán)節(jié)。眾所周知，超高層建筑中的供配電系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)以及設(shè)備的垂直運(yùn)輸?shù)榷家揽侩姎庠O(shè)計(jì)[2]。一般情況下，超高層建筑中的電氣設(shè)計(jì)會涉及較多的用電負(fù)荷，而且這樣的用電負(fù)荷種類較多，不同性質(zhì)的高層建筑對用電量的要求不同，存在較大的差異，因此，要根據(jù)國家頒布的關(guān)于超高層建筑的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)確定負(fù)荷供電的等級，也要結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖姓娏η闆r確定具體的電源，在不同的使用功能下確定整個電氣設(shè)計(jì)的指標(biāo)。

超高層建筑輸配電的距離大，使得用電的負(fù)荷也會增加，電力設(shè)備的安全性和可靠性是電氣設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，對其要求也相當(dāng)高。另外，由于超高層建筑的人員比較密集，如果發(fā)生事故，人員的疏散較為困難。因此，在電氣設(shè)計(jì)中，一定要保證應(yīng)急照明燈以及消防用電設(shè)備的安全可靠性。一般情況下，為了滿足超高層建筑的供電需求，在建筑內(nèi)部避難層的設(shè)計(jì)上，要根據(jù)樓層的設(shè)置設(shè)計(jì)具體的樓層變電所。

2 超高層建筑電氣設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)

超高層建筑在具體的電氣設(shè)計(jì)中，要考慮整個建筑的特點(diǎn)，結(jié)合相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，將電氣設(shè)計(jì)的可靠性和安全性作為整個設(shè)計(jì)的目標(biāo)，對設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

在具體的技術(shù)中對超高層建筑中的負(fù)荷分級、供電電源和電壓的選擇、變電站和配電站的設(shè)計(jì)、應(yīng)急電源和備用電源的設(shè)計(jì)、配電方式的設(shè)計(jì)、航空障礙燈設(shè)計(jì)，都要進(jìn)行具體的分析，對相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，為整個電氣設(shè)計(jì)提供可靠的保障。

1)負(fù)荷分級。一般情況下超高層建筑通常為酒店、寫字樓、商業(yè)及公寓等場所。在人員密集、疏散困難的情況下，超高層建筑的用戶負(fù)荷分級應(yīng)該積極考慮重要用戶的需求，主要用電設(shè)備的負(fù)荷分級不能低于國家標(biāo)準(zhǔn)(見表1)。

表1 用電負(fù)荷分級標(biāo)準(zhǔn)

2)供電電源和電壓的選擇。超高層建筑中對供電電源和電壓的選擇，要根據(jù)建筑的負(fù)荷分級、用電容量以及地區(qū)供電的實(shí)際情況來確定。一般情況下，可以根據(jù)表1的負(fù)荷分級進(jìn)行對照選擇。為保證整個電氣設(shè)計(jì)的安全和可靠，要設(shè)置至少兩個電源供電，并且兩個電源要來自不同的電網(wǎng)，或者在同一個電網(wǎng)中，但具體的運(yùn)行電路之間的聯(lián)系要相對微弱一些，電力的距離也要相對較遠(yuǎn)。這樣一旦電源斷電時，另一個電源仍然可以保證2級以上的負(fù)荷供電。通常情況下，可以參考日常生活中，超高層建筑的供電電源的配置情況，進(jìn)行具體的電源設(shè)計(jì)。

在超高層建筑的電氣設(shè)計(jì)中，不同的功能用途，會決定項(xiàng)目的變壓器總裝機(jī)容量。一般情況下，超高層建筑的1，2級負(fù)荷，占總用電負(fù)荷的比例較大。超高層建筑的規(guī)模較大，對電壓的需求較高，單位合計(jì)的電壓線路的供電能力有限，一般都會選擇使用多個小型的電源進(jìn)行供電。在項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)的階段，要積極咨詢當(dāng)?shù)氐墓╇姴块T，充分了解市政電網(wǎng)能為其建筑項(xiàng)目提供什么樣等級的電源電壓，然后根據(jù)項(xiàng)目工程的具體情況進(jìn)行比較選擇。

不同電壓線路的送電能力有所不同，國家在相關(guān)規(guī)定中明確表示：當(dāng)電網(wǎng)中無32 kV等級線路時，10 kV的電壓等級線路最大的供電容量為15 MVA。在我國，不同地區(qū)的供電電壓與所承受的負(fù)荷限制各不相同，需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行選擇辨別。

3)變電站和配電站的設(shè)計(jì)。超高層建筑的高度，會對電氣設(shè)計(jì)產(chǎn)生一定的影響，在具體的變電站和配電站設(shè)計(jì)中，要考慮供電半徑，其中低壓配電線路的長度不能超過250 m。建筑高度達(dá)到200 m，這是對供電設(shè)計(jì)的一個界限。設(shè)計(jì)超過200 m高度的建筑時，要設(shè)計(jì)多個變電站和配電站，并將其設(shè)置在負(fù)荷中心，一般情況下，高壓的配電室要設(shè)置在整個建筑物的底層。另外，也可以設(shè)置獨(dú)立的變電站[4]。具體的分配變電站，要設(shè)置在避難層、頂層等附近，而且具體的設(shè)計(jì)要根據(jù)負(fù)荷的情況來進(jìn)行。

4)應(yīng)急電源和備用電源的設(shè)計(jì)。高層建筑的規(guī)模大、高度高、人員密集，疏散時所用的時間較長，因此，除了設(shè)置可靠的市電電源外，應(yīng)該設(shè)計(jì)柴油發(fā)電機(jī)組，以作為應(yīng)急的電源。在具體的應(yīng)急電源及備用電源的設(shè)計(jì)中，要注意兩個方面的問題。一方面超高層建筑中的重要負(fù)荷量較大，正常的電源在斷電后要求持續(xù)供電的時間較長，因此要配備柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急的電源。另外，整個建筑內(nèi)的消防用電、應(yīng)急照明等電源的供電也應(yīng)該采用柴油發(fā)電機(jī)組。另一方面，建筑內(nèi)電子信息系統(tǒng)的機(jī)房應(yīng)該設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)的電源，保證基本的容量可以滿足空調(diào)、制冷設(shè)備以及不間斷電源系統(tǒng)的負(fù)荷容量。在使用柴油機(jī)組時要考慮建筑物的高度，設(shè)置不同的柴油機(jī)組，具體的柴油機(jī)組的接地形式要與市電系統(tǒng)保持一致。而對于柴油機(jī)組油管的設(shè)置要考慮到油管的總?cè)萘康纫蛩?，確保其設(shè)置的合理性。

5)配電方式的設(shè)計(jì)。放射式和樹干式，是超高層建筑的兩種配電方式，其中放射式的配電系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可靠性。因此，在具體的設(shè)計(jì)中，要采用放射式的方式進(jìn)行供電。選擇樹干式的供電方式，要根據(jù)每一根電纜的配電層數(shù)來決定，一般不能超過8層。因此，各個避難層的直交流電源可以按照避難層進(jìn)行供給。

6)航空障礙燈設(shè)計(jì)。航空障礙燈一般要設(shè)計(jì)在建筑物的最高點(diǎn)，當(dāng)制高點(diǎn)的高度到達(dá)一定界限時，還應(yīng)該在其外側(cè)的地方分別設(shè)置航空障礙燈。其水平距離和垂直距離不能大于45 m，有停機(jī)坪的建筑物同樣要在四周設(shè)置航空障礙燈。

7)應(yīng)急照明。按照一級負(fù)荷對應(yīng)急照明進(jìn)行供電，一般情況下，大型的商業(yè)廣場，其照明也要采用一級的負(fù)荷供電，因此，不用單獨(dú)設(shè)置備用照明。而具有停機(jī)坪的建筑，應(yīng)該在停機(jī)坪的周圍設(shè)置單獨(dú)的應(yīng)急照明。

8)導(dǎo)體的選擇和敷設(shè)?？紤]建筑物的擾動來選擇具體的建筑導(dǎo)體，慎重使用可承載數(shù)千安的負(fù)荷電流。一般應(yīng)選擇電纜供電，其安全性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于密集型的母線槽。另外，對線纜的選型，要采用阻燃低煙無鹵交聯(lián)聚乙烯絕緣的電力電纜、電線[5]。選用礦物絕緣電纜作為消防設(shè)備的配電干線。建筑物內(nèi)的電纜豎井要按照避難層的上下錯位進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3 結(jié)語

對超高層建筑的電力設(shè)計(jì)要根據(jù)建筑的特點(diǎn)及相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對其關(guān)鍵技術(shù)，諸如負(fù)荷分級、供電電源和電壓的選擇、變電站和配電站的設(shè)計(jì)、應(yīng)急電源和備用電源的設(shè)計(jì)、配電方式的設(shè)計(jì)、航空障礙燈設(shè)計(jì)等，進(jìn)行詳細(xì)的分析，確保超高層建筑電氣設(shè)計(jì)的安全性和可靠性。

[1] 孔 嵩.超高層建筑電氣設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)解析.建筑電氣,2015(5):39-44.

[2] 趙 振.超高層建筑中電氣設(shè)計(jì)的一些特點(diǎn)分析.現(xiàn)代物業(yè)(上旬刊),2014(8):36-37.

[3] 高國重.超高層建筑電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)淺析.科技致富向?qū)?2015(8):192.

[4] 李炳華.超高層建筑電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn).智能建筑電氣技術(shù),2011(4):9-19.

[5] 賈春利.超高層建筑電氣設(shè)計(jì)總結(jié).中華民居,2012(3):75.

Analysis on the key technology of super-tall building electrical design

Li Rui

(ShanxiArchitecturalDesignandResearchInstitute,Taiyuan030013,China)

This paper elaborated the characteristics of super-tall building electricity design, from the load classification, power supply and voltage selection, transformer and distribution substation design, conductor selection and installation and other aspects, analyzed the key technology of super-tall building electrical design, so as to provide effective reference basis for electrical design personnel.

super-tall building, electrical design, construction characteristic, emergency lighting, distribution mode

2015-09-14

李 銳(1984- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)33-0147-03

TU855

A