浅谈对超高层建筑电气设计主要内容的研究

王 芳中国汽车工业工程公司建筑设计一院

浅谈对超高层建筑电气设计主要内容的研究

王 芳
中国汽车工业工程公司建筑设计一院

为了提高超高层建筑电气设计质量,结合规范和工程设计经验,详细阐述了超高层建筑电气设计的主要内容,并提出了设计中应注意的有关问题。

超高层建筑；电气设计；配电；照明；火灾自动报警；节能原则

随着现代化科学技术水平的提高，现代高层建筑越来越多，也逐渐为人们所认可，但是超高层建筑电气设计质量保证是比较复杂的一个课题。作为电气设计者，首先应该熟悉和掌握的与超高层建筑电气有关的设计规范，其中包括《高层民用建筑设计防火规范》（GB 50045－95以下简称“高规”）、《火灾自动报警系统设计规范》（GB 50116－98以下简称“报警规范）、《民用建筑电气设计规范》(JGJT16－2008以下简称“民规”)以及各种技术标准等。

1 、超高层建筑供配电系统

1.1 负荷的计算 电力负荷是供电设计的依据参数。计算准确与否，对合理选择设备，安全可靠与经济运行，均起决定性作用。超高层建筑的电力负荷计算，基本上采用负荷密度法和需要系数法。

1.2 供电电源及电压的选择 根据国家规范，为了保证供电可靠性，超高层建筑至少应有两个独立电源，具体数量应视负荷大小及当地电网条件而定。两路独立电源运行方式，原则上是两路同时供电，互为备用。另外，一些特别重要建筑的一级负荷还须装设应急备用柴油发电机组，要求在15秒钟内自动恢复供电，保证事故照明、电脑设备、消防设备、电梯等设备的事故用电。国内超高层建筑的供电电压，都采用10kV标准电压等级。

1.3 高低压配电系统的设计 （1）高压配电系统：超高层建筑均是采用两路独立的10kV电源同时供电。一般高压采用单母线分段，自动切换，互为备用。（2）计费方式，采用高供高计。但在低压侧，仍装设计费电度表，以满足后期使用时计费要求的灵活性。（3）为减少变压器台数，单台变压器的容量选择一般都大于1000kVA。为限制低压侧的短路电流，正常时变压器并列运行，中间设联络开关。（4）高压系统采用放射式系统，低压采用放射式和树干式相结合的方式，一般公用站房及大型重要设备均由变电所采用放射式供电，楼层配电干线采用树干式供电，配电干线多采用插接式母线槽，每层配电则为混合式系统。

1.4 变电所位置的确定 超高层建筑的用电量相当大，在确定变电所位置时，应尽可能使高压深入负荷中心。这对节约电能，提高供电质量都有重要意义。

2 、超高层建筑照明系统

照明系统一般包括办公照明，公共照明，火灾应急照明,航空障碍照明以及泛光照明等。

办公照明一般都是三级负荷，根据国家《建筑照明设计标准》GB50034-2004中具体要求设计。

公共照明主要是每层公共走道和楼梯间照明，根据民规要求超高层公共照明应为一级负荷，根据《全国民用建筑工程设计技术措施》中2.3.1.12条规定其低压配电要求末端切换。

火灾应急照明根据高规和民规规定应为一级负荷，低压采用专用消防配电干线，且要求末端切换。火灾应急照明主要包括备用照明、疏散照明及安全照明等，其中备用照明和疏散照明应按照高规9.2条和民规13.8条执行。

航空障碍照明根据民规规定应为本建筑最高负荷一级负荷，一般宜优先考虑太阳能航空障碍灯，应装设在建筑物的最高部位，且水平及垂直距离不宜大于45米。

3 、防雷与接地设计

3.1 根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94第2.0.3条和民规第1.2.3条规定，超高层建筑应为第二类防雷建筑物。超高层建筑的防雷装置应满足防直侧击雷、防雷电感应及雷电波的入侵，并设置总等电位联结，局部等电位联结。其中避雷带除采用避雷针和避雷带的传统做法外，近年还出现有消雷器和放射性避雷针，这两种防雷技术虽然在工程上得到不少实际应用，但在理论上一直是有争议的；引下线利用柱子柱内主钢筋(不少于两根%%C16)，引下线上下焊通，向上与屋面接闪器可靠连通，向下与基础内钢筋网连接；建筑45m以下外围结构圈梁中的连通主筋应每两层连成闭合回路作为均压环，建筑高度45m以上外围结构圈梁中的连通主筋应与每层圈梁连成闭合回路作为均压环，并应同防雷(框架梁）、承台内钢筋连成一个电气通路，构成一个闭合环；接地极利用所有构造柱基础内钢筋网。

3.2 现代高层建筑的防雷接地、电气设备的保护接地和工作接地等共用接地体，接地电阻按最小的要求而定，通常是在1欧以下。 建筑物做总等电位联结，总等电位联结与防雷接地体共用接地极，所有进出建筑物的金属干管、平时不带电的供用电设备的金属外壳以及其他金属构件等，均应可靠接地，同时消防控制室、电梯机房、计算机机房、卫生间等内均设有局部等电位箱。在电源总进线设置一级过电压保护器,重要设备配电箱设有二级过电压保护器，最末级配电箱根据需要可设三级过电压保护器。

4 、火灾自动报警系统

根据报警规范中第3.1.1条规定超高层建筑火灾自动报警系统保护对象为特级，系统主要包括火灾自动报警及消防联动控制系统,火灾应急广播系统,消防直通对讲电话系统及火灾漏电报警系统。消防控制室一般设在一层，并设有直接通往室外的出口。火灾自动报警系统涉及的具体内容如下：

4.1 消火栓灭火系统 发生火灾时，打破碎玻璃按钮，由消火栓直接启动消防泵，同时通过模块把消火栓位置返回消防控制室，消防泵启动后，通过模块把运行信号反馈回消防控制室。消防泵也可由模块控制启停，必要时消防控制室也可通过手动控制盘手动控制消防泵启停。.

4.2 喷淋灭火系统 发生火灾时，报警阀动作，由报警阀直接启动喷淋泵，同时通过模块把报警阀动作信号返回消防控制室，喷淋泵启动后，通过模块把运行信号反馈回消防控制室。喷淋泵也可由模块控制启停,必要时消防控制室也可通过手动控制盘手动控制喷淋泵启停；同时将着火层的水流指示器和信号阀的动作状态返回消防控制室。

4.3 消防水炮系统 消防水炮为成套设备由水炮配置智能火灾探测器，信号阀，水流指示器等，其联动控制主机设于消防控制室，发生火灾时，系统检测到信号通过消防模块联动启动消防水炮系统加压泵，且模块把运行信号反馈回消防控制室。必要时消防控制室也可通过手动控制盘手动控制系统加压泵启停。

4.4 正压风机 发生火灾时，正压风机通过模块自动启动，并把运行信号反馈回消防控制室,必要时消防控制室亦可通过手动控制盘手动控制风机启停。

4.5 排烟风机 发生火灾时，排烟风机通过模块自动启动，同时把运行信号反馈回消防控制室, 通过模块停止排烟风机运行，必要时消防控制室亦可通过手动控制盘手动控制风机启停。当风机上的280度防火阀熔断时，模块接收其熔断信号，由消防中心停止排烟风机。

4.6 板式排烟口 平时常闭，火灾时通过消防模块自动开启，并联动开启相应排烟风机，当管道温度超过280度时，排烟口关闭当，所有排烟口都关闭时，联动关闭相应排烟风机。

4.7 正压送风口 正压送风口平时关闭,火灾时,通过控制模块打开着火层及其上下两层的送风口。

4.8 防火调节阀（平时常开） 发生火灾时，消防模块联动关闭。

4.9 电梯 消防控制室在确认火灾后，应能控制电梯全部停于一层，并接收其反馈信号，切断客梯电源，消防电梯待命。

4.10 消防广播 当发生火灾时，应先接通着火层及其相邻的上、下层，火灾应急广播与警报装置应分时播报，先鸣警报8～16s；间隔2～3s后播放应急广播20～40s；再间隔2～3s依次循环进行直至疏散结束。

4.11 应急照明 公共走道、电梯前室及楼梯间照明电源均接自应急照明配电箱，火灾时，切断相应回路电源，自动点亮带蓄电池的应急灯。

4.12 火灾漏电动作报警系统 本系统采用电气火灾监控系统，消防控制室设有其监控主机，各分区设有监控单元，每个配电回路设有探测器,任一配电回路发生火灾漏电，监控主机及其对应的监控单元都会发出警报，且显示故障地址和故障原因及发生故障的时间，也可通过消防中心确认后，联动断开相应配电回路的断路器。

5 、超建筑电气设计中的节能原则

在前面所说的供配电、照明及防雷等内容都涉及节能内容，作为设计工作者应在设计中精心考虑，选用最节能的设计方案，在选用节能的新设备上，应具体了解其原理、性能、效果，从技术、经济上进行比较后，再选定节能设备，以达到真正节能的目的。

[1]李海安,黎文安.实用建筑电气技术[M].北京:水利水电出版社.1996

[2]工业与民用配电设计手册.中国电力出版社.2005

[3]民用建筑电气设计手册.建筑工业出版社. 2007

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.14.023