超高层建筑电气设计要点

王海静　杨子懿

【摘要】随着我国各地超高层建筑的发展，对其电气的设计要求也越来越高，超高层建筑一般比较集中于居民区和经济发达地段，由于超高层建筑物比一般的建筑要高很多，因此对电气设计的要求也更加严格。本文阐述了超高层建筑电气的设计要点，以供同仁参考借鉴。

【关键词】超高层建筑；电气；设计要点

引文：超高层建筑相对于普通的高层建筑而言，层数较多，高度很高，供应电能的可靠与否以及消防安全等要求也较高，因此，超高层建筑需要的建设资金投入大，需要的处于运行状态的设备也比较多，所以，其设计的复杂程度也比一般高层建筑要高很多。

一、超高层建筑电气设计特点

超高层建筑规模大，建筑高度高，具有用电负荷大、输配电距离长、变配电系统结构复杂、供电安全性要求高的电气特点； 超高层建筑内人员密集，疏散距离长，事故发生时人员疏散困难，因此，对消防用电设备及应急照明等的供电安全性、可靠性要求很高。另外，低压配电线路的长度一般不宜超过250 m。当不能满足供电半径要求时，在超高层建筑的避难层应设置楼层变电所。

二、超高层建筑电气设计要点

（1）由于水泵房、中央空调控制房等全是建造于地表的下层，其余的一些比较大的用电设备主要建造在一楼至五楼，为了让变压器尽可能的接近负荷的中心地带，因此设计的过程中我们将变配电所设在地下，将柴油发电机房建造在变配电机房的周边地带。对于 高度200m 以上的超高层式建筑，通常在建筑的屋顶及避难层也会设置较多设备，在单个变配电所直接供应电能不是很经济的情况下，可以在避难层再设置一个变配电所。

（2）按现行的国家规范要求，消防用电设备均应按一级负荷的要求供电。国家根据现阶段目前城市电网的实际情况，电源的电压等级一般采用10kV。二路10kV分别引自不同区域的变电站或同一变电站的不同母线段。每路电源均能承担本工程全部负荷。负荷等级：所有的消防用电负荷（包括消防风机、消防应急照明、火灾报警系统、消防电梯等）均为一级负荷，其中两路电源同时工作，互为备用。超高层建筑对供电的要求是非常高的，为了确保消防等重要用电设备的稳定性，在供电项目上我们把柴油发电机用作工程中的后备电源，也就是第三方电源，用以保证消防等重要设备的供电可靠性，稳定性。

（3）10kV 用户变电所简化主结线方案一般采用 SM6 环网开关柜，其适用范围是电源进行柜可以不设保护，变压器出线开关采用熔断器-负荷开关柜或断路器柜。选用断路器柜时主要是针对单台变压器容量大于或等于 1600kVA 时采用；单台变压器容量小于或等于 1250kVA 时，10kV侧环网开关柜可以采用熔断器-负荷开关柜，熔断器作为变压器的主保护。10kV电源采用双路进行，主结线采用单母线分段，每段10kV母线上装接的变压器容量控制在 5000kVA，二段母线合计装接的变压器容量控制在10000kVA。根据负荷计算，项目中设计选用六台 SG10 低损耗干式变压器，另设一台1000kW高速柴油发动机组。变配电所中的干式变压器采用SM6 负荷开关柜保护，10kV 高压主结线采用单母线分段，中间不設母联，二路10kV 电源同时供电，分列运行。变压器分组设置，低压主结线采用单母线分段，二台变压器低压侧设母联开关，平时变电所的变压器均分列运行，当其中一台变压器故障或检修时，则可以切除部分空调等非保证负荷，闭合低压母联开关，由另一台变压器负担大楼的消防设备、应急照明等重要负荷的供电。所有消防设备、重要机房等均采用双回路放射供电，并按规范要求在末端设ATS自动切换装置。

（4）根据超高层建筑特有的特点，一般情况下都应该设置火灾自动报警及消防联动系统，并采用集中报警系统。①消防联动控制器应能按设定的控制逻辑向各相关的受控设备发出联动控制信号，并接受相关设备的联动反馈信号；消防联动控制器的电压控制输出应采用直流24V，其电源容量应满足受控消防设备同时启动且维持工作的控制容量要求；各受控设备接口的特性参数应与消防联动控制器发出的联动控制信号相匹配；消防水泵、防烟和排烟风机的控制设备，除应采用联动控制方式外，还应在消防控制室设置手动直接控制装置；启动电流较大的消防设备宜分时启动；需要火灾自动报警系统联动控制的消防设备，其联动触发信号应采用两个报警触发装置报警信号的“与”逻辑组合。②细化各消防联动系统的控制要求的详细规定；细化火灾警报和消防应急广播系统的联动控制设计规定；细化各消防联动系统的控制要求的详细规定。

（5）目前超高层建筑中另一个引人关注的问题就是———电气设计的施工，由于超高层建筑的复杂性，常会出现施工的工期问题，比如施工的工期紧，同时要配合其它设计单位的优化考虑，解决施工单位相互的协调问题等。值得一提的是，一般低层的商场变化性比较大，比如昨天还是一个大商铺，但是今天就可能分成三个小的店面；还有的一些可能直接作为一个大的开放性场所，这就要求在其建筑改变使用功能的同时，其电气方面的设计也要做出一定的调整，面对这种情况，设计单位必须迅速做出反应，在配电设计上做出相应的调整，以满足业主的使用需求。在强电方面，主要利用母线槽来配合不同楼层住户里多变的用电负荷，灵活的调整，来解决这个难题。

（6）目前我国建筑物发展方向已趋向于节能建筑的发展，节能建筑表面上是可以减少电压，但是实际上是为了降低用电损耗，因此在进行电气设计时，采用高效能的T5 直管荧光灯比较理想的，配电子镇流器，以降低镇流器自身的功耗，提高了灯具的发光稳定性，消除频闪和燥声，延长了灯具寿命并具有把电能转化为光能的优点。与 T8、T10 的荧光管相比，T5 荧光管在使用过程当中能够发挥节能效果；目前我国水泵和空调风机马达大部分采用变频控制设计，其具有可以根据实际系统需求来调节马达的用电量的优点，这种设计防止以前普通马达长时间持续定量工作而导致的不必要的用电浪费，从而可以达到节能的目的。

（7）电气设备的固定，如桥架方面，可考虑多使用弹簧支架，这样一旦出现地震情况，这些电气设备虽然会随着建筑物本身震动，但是因为用了弹簧支架，就会有一个缓冲过程，减少地震及松脱而引至下坠的机会，也不至于造成严重的损坏，以致破坏整个大楼的配电功能。如果大楼突然遭遇地震或者强风，大楼的电梯系统会自动停止运行，所有的电梯会立即自动回降到最近的一层，开门，以便里面的乘客跑出来逃生。

结束语：

综合性超高层建筑，其供电范围及用电负荷大大提高，建筑物内人员密集，使用功能及用电设备种类繁多，因此可靠、安全的供配电系统设计、完善的消防应急照明及疏散指示标志、电气节能设计，将为大楼的有效利用起到关键的作用。

参考文献：

【1】供配电系统设计规范（GB50052-2009）[S].北京：中国计划出版社，2010.

【2】民用建筑电气设计规范（JGJ/16-2008）[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

【3】建筑设计防火规范（GB50016-2014）[S].北京：中国计划出版社，2014.

【4】火灾自动报警系统设计规范（GB50116-2013）[S].北京：中国计划出版社，2013.

【5】低压配电设计规范（GB50054-2011）[S].北京：中国计划出版社，2011.