超高層辦公商業(yè)綜合樓電氣設(shè)計探討

張 超

(太原市城市規(guī)劃設(shè)計研究院，山西 太原 030001)

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超高層辦公商業(yè)綜合樓電氣設(shè)計探討

張 超

(太原市城市規(guī)劃設(shè)計研究院，山西 太原 030001)

從電氣負荷種類、供電電源、配電系統(tǒng)設(shè)計、電纜導(dǎo)線選擇等方面，介紹了超高層電氣設(shè)計的理論知識，并結(jié)合某工程實例，探討了超高層建筑物的電氣設(shè)計方法，使電氣設(shè)計達到了合理性、穩(wěn)定性及經(jīng)濟性的效果。

超高層建筑，電氣設(shè)計，配電系統(tǒng)，供電電源

0 引言

城市化的進程在全國發(fā)展迅速，城市化的程度也體現(xiàn)了一個地區(qū)，一個城市的經(jīng)濟發(fā)展狀態(tài)，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(yōu)勢就顯現(xiàn)出來，特別是在土建專業(yè)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)超高層建筑物主體的情況下，設(shè)備專業(yè)可以在此基礎(chǔ)上設(shè)立一套完整的，適合超高層建筑物的方案。而電氣專業(yè)在超高層建筑物設(shè)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(yè)工程師盡可能保證供電可靠性，設(shè)備智能化，消防聯(lián)動性，而本文就電氣專業(yè)的供電方案合理性結(jié)合實際項目進行重點闡述。

1 超高層建筑電氣設(shè)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(shè)計合理性的主要依據(jù)，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(shè)計合理性的重要標準。按國家現(xiàn)行各類規(guī)范，《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》《超高層建筑電氣設(shè)計與安裝》等的要求，消防用電設(shè)備(如消防電梯、消防水泵房噴淋泵設(shè)備、消火栓泵設(shè)備、消防排煙風機、消防送風機、火災(zāi)自動報警裝置、應(yīng)急照明)、普通電梯、生活水泵用電、弱電機房、安防設(shè)備和航空障礙燈等負荷應(yīng)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(diào)系統(tǒng)負荷，水泵房系統(tǒng)負荷的總和為本項目的用電總負荷。電力用電總負荷預(yù)算是否準確，對電氣設(shè)備，特別是保護開關(guān)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(jù)，也能為建設(shè)方有效的控制預(yù)算成本提供重要的指導(dǎo)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(shù)法。而由于超高層建筑負荷種類很多，負荷數(shù)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(shè)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(yōu)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(shè)方溝通了各種電氣負荷需要的持續(xù)供電的情況后，確認了柴油發(fā)電機組的參數(shù)，包括裝機容量大小，儲油間的大小等，本項目的柴油發(fā)電機房作為本工程的后備電源，能承擔本工程相應(yīng)部分的消防負荷和特別重要用電負荷；應(yīng)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(fā)電機容量為500 kVA，柴油發(fā)電機應(yīng)保證在市電斷后15 s內(nèi)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(fù)后，延時停機。柴油發(fā)電機饋電線路連接后，兩端的相序必須與原供電系統(tǒng)的相序一致。

1.3 配電系統(tǒng)的設(shè)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?shù)毓╇娋旨肮╇娫O(shè)計院提供，而高壓供電系統(tǒng)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(diào)插座外，所有插座回路均設(shè)漏電斷路器，保護動作時間小于0.1 s，漏電開關(guān)動作電流為30 mA。對消防風機、電梯及應(yīng)急照明等負荷采用雙電源末端切換的方式消防設(shè)備保護開關(guān)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(shè)備中的主要部分是萬能開關(guān)，塑殼開關(guān)，微斷開關(guān)，電纜，導(dǎo)線等，其中主開關(guān)萬能開關(guān)應(yīng)設(shè)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(guān)熱穩(wěn)定電流為50 kA，出線萬能開關(guān)熱穩(wěn)定電流為40 kA，二級配電進線塑殼開關(guān)熱穩(wěn)定電流為30 kA。電纜敷設(shè)時，當由于水平支線電纜截面積過粗時無法暗敷板內(nèi)時，可以將電纜明裝于吊頂內(nèi)，但是要做好電氣電纜和其他專業(yè)設(shè)備之間的互相配合。

各級自動空氣開關(guān)的保護整定，應(yīng)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(cè)的短路電流，正常時變壓器解列運行，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。普通照明用電和普通動力用電分別設(shè)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(shè)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(dǎo)線選擇及安裝

非消防設(shè)備樓內(nèi)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(shè)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(shè)于電井內(nèi)的消防設(shè)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(shè)備安裝完畢后,對電氣豎井內(nèi)的電纜孔洞,預(yù)留孔洞以及母線,電纜橋架穿防煙分區(qū),防火分區(qū),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(cè)31層綜合樓主體已于1999年封頂建成，地庫及地下設(shè)備用房，地上裙房及主樓內(nèi)部用房尚未使用，地塊南側(cè)為現(xiàn)狀6層商業(yè)建筑，預(yù)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(shè)計

1)容量指標。

按50 VA/m2配置裝設(shè)容量。

2)容量預(yù)測。

根據(jù)規(guī)劃建筑性質(zhì)及相應(yīng)的容量指標，測算總裝設(shè)容量為3 625 kVA。

3)原有區(qū)域電源。

在規(guī)劃區(qū)南側(cè)有現(xiàn)狀廣場110 kV變電站，西側(cè)有現(xiàn)狀迎澤110 kV變電站。

4)原有供電設(shè)施規(guī)劃。

規(guī)劃變電所在建筑內(nèi)設(shè)置，共設(shè)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(shè)在1層，總變電室內(nèi)設(shè)兩臺1 250 kVA干式電力變壓器，地面下總變電室內(nèi)設(shè)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?？傋兣涫译娫礊殡p電源，主電源由范圍南側(cè)廣場110 kV變電站提供，備用電源由范圍西側(cè)迎澤110 kV變電站提供。

5)規(guī)劃電源線路及敷設(shè)方式。

規(guī)劃10 kV及以下電力線路采用電纜埋地敷設(shè)，敷設(shè)方式采用穿管直埋。

2.3 改造后設(shè)計

經(jīng)過調(diào)研及14D801《超高層建筑電氣設(shè)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(shè)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(jié)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(fā)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(shè)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(huán)網(wǎng)柜2進4出，其中2出回路為市政電網(wǎng)預(yù)留，2出回路接本建筑物擬建地下1層總變配室。環(huán)網(wǎng)柜至建筑物總變配電室穿管埋地0.8 m敷設(shè)，在建筑外設(shè)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(tǒng)可靠性高，高壓開關(guān)柜，電纜數(shù)量較多，方案二，系統(tǒng)可靠性高，高壓開關(guān)柜，電纜等數(shù)量比方案一少，經(jīng)濟性優(yōu)于方案一，但繼電保護配合比較復(fù)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(jié)語

本項目作為超高層建筑設(shè)計的一個實例，為電氣設(shè)計人員在方案階段提供了必要的指導(dǎo)，要求電氣設(shè)計人員除了向建筑專業(yè)提出變配電室，低壓室的選址規(guī)劃考慮外，還需要從項目本身的業(yè)態(tài)劃分、空調(diào)系統(tǒng)特點、電氣節(jié)能、配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、物業(yè)實際運營管理、實施可行性、經(jīng)濟合理性、施工難度以及維護保養(yǎng)等各種角度來進行對比分析，以此來規(guī)劃電氣設(shè)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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