淺析超高層建筑電氣設(shè)計(jì)策略

蘇清評(píng) （鑫杭（廈門(mén)）置業(yè)有限公司，福建 廈門(mén) 361000）

0 前言

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為我國(guó)建筑設(shè)計(jì)提供了技術(shù)支持，新材料、新技術(shù)的應(yīng)用，大大提升人們生活與工作幸福感，促使生活節(jié)奏變得更加高效。其中，建筑電氣設(shè)計(jì)成為人們居住的必要條件，其設(shè)計(jì)質(zhì)量直接決定居住體驗(yàn)的好壞。因此，有必要優(yōu)化電氣設(shè)計(jì)策略，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量，滿足人們對(duì)電氣的基本需求。

1 超高層建筑電氣設(shè)計(jì)特點(diǎn)

超高層建筑是指高度超過(guò)100m的民用建筑，與普通建筑相比，其呈現(xiàn)高度高、層數(shù)多、建筑面積大、規(guī)模大、功能多等基本特點(diǎn)。從電氣設(shè)計(jì)角度而言，超高層建筑用電量較大，供電半徑長(zhǎng)，且其大多由多個(gè)電源供應(yīng)，自配配變電所并帶有備用電源或應(yīng)急電源，用電容量在100-140VA/m2或以上，因此其電氣設(shè)計(jì)關(guān)乎建筑用電安全及生命財(cái)產(chǎn)安全。

在超高層建筑中的發(fā)電系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)以及設(shè)備運(yùn)輸系統(tǒng)中，電氣設(shè)計(jì)占據(jù)重要地位。一般而言，由于建筑使用面積較大，且功能類(lèi)型較多，其用電需求十分之高。因此，超高層建筑電氣設(shè)計(jì)中需要充分考慮用電負(fù)荷問(wèn)題。一旦用電負(fù)荷超過(guò)其電氣設(shè)計(jì)根本承受能力，將帶來(lái)較大的安全隱患。為保證超高層建筑用電安全，首先應(yīng)分析其特點(diǎn)，并嚴(yán)格遵循我國(guó)用電標(biāo)準(zhǔn)與有關(guān)規(guī)定，結(jié)合當(dāng)?shù)厥姓秒妼?shí)際情況選擇電源，針對(duì)電氣功能分析電氣設(shè)計(jì)指標(biāo)[1]。

與此同時(shí)，超高層建筑的配電距離相對(duì)較大，在一定程度上增加用電負(fù)荷，因此在設(shè)計(jì)中要密切關(guān)注用電設(shè)備的可靠性與安全性。同時(shí)，超高層建筑人員呈現(xiàn)密集特點(diǎn)，當(dāng)事故來(lái)臨時(shí)，無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)被疏散。對(duì)此，有必要采取安全措施，增加保護(hù)裝置。尤其針對(duì)消防用電設(shè)備，常采取單獨(dú)供電渠道，以滿足其在緊急時(shí)刻不受電力問(wèn)題的影響，為人員疏散提供必要條件。

2 超高層建筑電氣設(shè)計(jì)基本要求

2.1 負(fù)荷等級(jí)與電源

超高層建筑應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷用電單位設(shè)計(jì)，其消防控制室、消防水泵、消防電梯、防煙排煙設(shè)施、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警與聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)、應(yīng)急照明用電，以及安全系統(tǒng)用電、走道照明、障礙照明、生活泵、客梯等用電等負(fù)荷為一級(jí)，其他用電負(fù)荷為三級(jí)。其中，消防控制室以及防煙、排煙等機(jī)房，均應(yīng)具備完善的消防用電設(shè)備。在配電線路末端均采用自動(dòng)切換裝置，以提升電路運(yùn)行的穩(wěn)定性。與此同時(shí)，消防配電室常采用獨(dú)立的、專(zhuān)用的供電線路。主要目的為，若建筑供電系統(tǒng)發(fā)生故障，導(dǎo)致電路被切斷時(shí)，消防用電仍然能夠獨(dú)立運(yùn)行，以備建筑內(nèi)發(fā)生火災(zāi)或其他安全隱患時(shí)，能夠有效解決。

另一方面，超高層建筑供電一般由柴油發(fā)電機(jī)組與市電結(jié)合組成，因此在市電與柴油發(fā)電機(jī)之間應(yīng)有電氣和機(jī)械聯(lián)鎖，確保不并列運(yùn)行。變電所變配電設(shè)備全部采用無(wú)油元件、組合形式。高壓的電氣設(shè)備、布線系統(tǒng)以及繼電保護(hù)系統(tǒng)必須交接試驗(yàn)合格。

2.2 設(shè)備安裝

超高層建筑的消防用電設(shè)備供電干線及分支干線應(yīng)采用礦物絕緣類(lèi)不燃性電纜。消防設(shè)備的分支線路和控制線路，選用與消防供電干線及分支干線耐火等級(jí)降一類(lèi)的電線或電纜。

由于超高層建筑有其自己的配電系統(tǒng)，因此所有配電柜要嚴(yán)格按照我國(guó)有關(guān)規(guī)定進(jìn)行安裝。包括所有電氣產(chǎn)品包括由設(shè)備配套提供的控制箱應(yīng)符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，凡屬于強(qiáng)制性認(rèn)證的產(chǎn)品應(yīng)得到國(guó)家認(rèn)可的有關(guān)認(rèn)證證書(shū)。供電產(chǎn)品、消防產(chǎn)品應(yīng)具有入網(wǎng)許可證。電氣裝置安裝應(yīng)按《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50303-2015進(jìn)行。

其中，對(duì)于變壓器、柴油發(fā)電機(jī)組安裝：發(fā)電機(jī)安裝做法詳15D202-2《應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組安裝》，干式變壓器安裝做法詳99D201-2《干式變壓器安裝》，變配電所常用設(shè)備安裝做法詳03D201-4《變電所常用設(shè)備構(gòu)件安裝》。

具體要求為：配電網(wǎng)絡(luò)的有關(guān)設(shè)備，如配電柜、配電控制箱等的安裝應(yīng)遵循以下規(guī)定：所有設(shè)備控制箱均應(yīng)保證落地，且配電箱底距離地面應(yīng)保持在1.2米左右的距離，其余的動(dòng)力控制箱，應(yīng)保證距離地面1.3米的距離。公共場(chǎng)所照明配電箱底距地1.6m暗裝，動(dòng)力箱靠墻落地安裝時(shí)，應(yīng)適當(dāng)將底部抬高，距離地面高出50mm所有。若該設(shè)備在室外，則應(yīng)保證底座高出地面200mm以上。切記做好封閉措施，防止鼠類(lèi)、蛇類(lèi)等動(dòng)物進(jìn)入配電箱中。配電柜（箱）不應(yīng)設(shè)置在水管的正下方。做法詳04D702-1《常用低壓配電設(shè)備安裝》，電氣豎井內(nèi)設(shè)備安裝詳04D701-1《電氣豎井設(shè)備安裝》。

防火卷簾門(mén)控制箱距頂200mm安裝，并應(yīng)做好防火保護(hù)措施，卷簾門(mén)兩側(cè)設(shè)就地控制按鈕，底距地1.3m，并設(shè)玻璃門(mén)保護(hù)。卷簾門(mén)下降時(shí)，在門(mén)兩側(cè)頂部應(yīng)有聲、光警報(bào)裝置。施工單位應(yīng)配合廠家預(yù)留管。卷簾門(mén)應(yīng)設(shè)熔片裝置及斷電后的手動(dòng)裝置。

2.3 滿足節(jié)能基本要求

超高層建筑耗能較高，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)充分考慮其節(jié)能性能?，F(xiàn)市場(chǎng)在節(jié)能需求方面，采用T5節(jié)能熒光燈，以減少燈具的耗能。在水泵以及空調(diào)風(fēng)機(jī)的設(shè)置過(guò)程中，常采用變頻空調(diào)，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)節(jié)能效果。并根據(jù)建筑實(shí)際情況，優(yōu)化門(mén)窗設(shè)計(jì)，提升建筑自身通風(fēng)性能。以滿足超高層居住或辦公的基本需求。其次，充分發(fā)揮建筑自身節(jié)能效果，利用太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化電能的基本技術(shù)，并充分結(jié)合自然光線，減少室內(nèi)電能消耗[2]。

3 超高層建筑電氣設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 獨(dú)立用電技術(shù)

超高層建筑電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)充分考慮其整體配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通常，至少有兩路獨(dú)立市電電源，并配備緊急的供電設(shè)備。其正常電源至少在兩個(gè)以上，且保證線路為不同路由，專(zhuān)線以上級(jí)變電站或開(kāi)關(guān)站放射式供電模式為主。電源常見(jiàn)的電壓等級(jí)為10、20、35、110kv。以該種方式進(jìn)行供電后，當(dāng)線路其中某一電源發(fā)生故障時(shí)，剩余電源也能夠保證建筑供電狀態(tài)正常。

超高層建筑的配電系統(tǒng)常采用主——分配變電所的結(jié)構(gòu)。主配變電所以放射方式，將線路引至各分配變電所，再分別為各有關(guān)建筑、設(shè)備提供電源。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，應(yīng)保證電壓在35KV電壓等級(jí)可與0.4KV電壓等級(jí)來(lái)回迅速變換，以及35KV電壓等級(jí)可降低到10KV電壓等級(jí)。

而其中的低壓配電系統(tǒng)應(yīng)采用三級(jí)配電方式。即按照配變電室，配電間、終端配電方式進(jìn)行分配。在線路布置過(guò)程中需要注意：設(shè)立獨(dú)立豎井，保證高壓線路安全；電纜數(shù)量增多時(shí)，要設(shè)立普通橋架以及應(yīng)急橋架，分設(shè)兩側(cè)；禁止采用穿刺線夾接線方式[3]。

3.2 應(yīng)急電源的設(shè)置方式

超高層建筑常采用柴油發(fā)電機(jī)組以及市電聯(lián)合供應(yīng)配電方式，因此其應(yīng)急負(fù)荷集中的變電所應(yīng)貼臨布置。機(jī)房的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮其通風(fēng)問(wèn)題，排煙管道以及儲(chǔ)油間的設(shè)置。當(dāng)建筑高度在200m以下時(shí)，建議采用0.4KV低壓機(jī)組。高度在200～350m之間時(shí)，建議在采用低壓機(jī)組時(shí)應(yīng)提前進(jìn)行障礙分析與試驗(yàn)。以及，若末端無(wú)法滿足應(yīng)急負(fù)荷基本要求時(shí)，應(yīng)采取增加線路截面或其他方式減少壓降，滿足建筑的基本用電需求。當(dāng)高度在350m以上時(shí)，供電線路的降壓無(wú)法滿足應(yīng)急負(fù)荷基本需求，此時(shí)考慮更換為中壓機(jī)組。

但，由于配電線路的限制，柴油發(fā)電機(jī)可能無(wú)法滿足超高層建筑的非動(dòng)力類(lèi)應(yīng)急符合，因此，需要結(jié)合實(shí)際情況，設(shè)置應(yīng)急電源系統(tǒng)。以EPS電源設(shè)置最為適宜，是很好的解決應(yīng)急電源的方案之一。

結(jié)論：綜上所述，本文針對(duì)超高層建筑電氣設(shè)計(jì)的基本要求進(jìn)行了闡述，并在電氣線路設(shè)計(jì)、應(yīng)急配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了研究。超高層建筑是我國(guó)未來(lái)建筑的發(fā)展方向，其電氣設(shè)計(jì)十分重要，關(guān)乎建筑整體質(zhì)量以及居民的人身安全。應(yīng)充分結(jié)合建筑自身功能需求，當(dāng)?shù)毓╇娋謱?duì)用電的基本要求等方面，合理設(shè)計(jì)電氣施工方案。在滿足建筑基本功能需求的基礎(chǔ)上，也能夠符合我國(guó)用電基本規(guī)定，并在最大程度上提升用電安全。