超高层办公商业综合楼电气设计探讨

张 超

(太原市城市规划设计研究院，山西 太原 030001)



超高层办公商业综合楼电气设计探讨

张 超

(太原市城市规划设计研究院，山西 太原 030001)

从电气负荷种类、供电电源、配电系统设计、电缆导线选择等方面，介绍了超高层电气设计的理论知识，并结合某工程实例，探讨了超高层建筑物的电气设计方法，使电气设计达到了合理性、稳定性及经济性的效果。

超高层建筑，电气设计，配电系统，供电电源

0 引言

城市化的进程在全国发展迅速，城市化的程度也体现了一个地区，一个城市的经济发展状态，而随着城市化范围的扩大，也带来了一个问题，就是土地资源的使用情况，寸土寸金的土地的日趋减少，这样，超高层建筑物在土地占用率小等方面的优势就显现出来，特别是在土建专业已经能够实现超高层建筑物主体的情况下，设备专业可以在此基础上设立一套完整的，适合超高层建筑物的方案。而电气专业在超高层建筑物设计中存在供电半径大，负荷种类多，功率大的特点，会使电气专业工程师尽可能保证供电可靠性，设备智能化，消防联动性，而本文就电气专业的供电方案合理性结合实际项目进行重点阐述。

1 超高层建筑电气设计

1.1 超高层电气负荷的种类

电气负荷的种类划分是电气设计合理性的主要依据，特别是超高层建筑负荷种类多，负荷功率大，尤其对超高层建筑来说，合理解决各类负荷供电是判断一个超高层电气设计合理性的重要标准。按国家现行各类规范，《民用建筑电气设计规范》《超高层建筑电气设计与安装》等的要求，消防用电设备(如消防电梯、消防水泵房喷淋泵设备、消火栓泵设备、消防排烟风机、消防送风机、火灾自动报警装置、应急照明)、普通电梯、生活水泵用电、弱电机房、安防设备和航空障碍灯等负荷应按一级负荷中特别重要的负荷要求供电，其他用电负荷分别为二级或三级负荷。其中，一级负荷及特别重要负荷供电要求双电源供电，二级负荷供电要求双回路供电，三级负荷为单电源供电。项目中所有消防负荷，非消防负荷，空调系统负荷，水泵房系统负荷的总和为本项目的用电总负荷。电力用电总负荷预算是否准确，对电气设备，特别是保护开关的选型，电缆型号和种类的选择以及供电方案的制定提供了重要依据，也能为建设方有效的控制预算成本提供重要的指导意义。

超高层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。而由于超高层建筑负荷种类很多，负荷数量巨大，本项目采用负荷密度法，项目容量指标按80 VA/m2配置。

1.2 供电电源

超高层建筑电源及电压的选择至少设两个独立的10 kV电源供电，即双电源供电。10 kV双电源供电电源分别来自不同的变电站。某些超高层公共建筑也会选择三回路10 kV电源供电，采用两路为主电源，一路为备用电源的运行方式，各种供电方式不同，优缺点各异。由于超高层建筑中存在大量特别重要的一级负荷，在与建设方沟通了各种电气负荷需要的持续供电的情况后，确认了柴油发电机组的参数，包括装机容量大小，储油间的大小等，本项目的柴油发电机房作为本工程的后备电源，能承担本工程相应部分的消防负荷和特别重要用电负荷；应急电源和正常电源之间必须采取防止并列运行的措施。柴油发电机容量为500 kVA，柴油发电机应保证在市电断后15 s内启动并供电，并具有3次自启动功能，其总计启动时间不大于30 s，市电恢复后，延时停机。柴油发电机馈电线路连接后，两端的相序必须与原供电系统的相序一致。

1.3 配电系统的设计

本工程高压接线采用单母线分段形式。高压供电方案的具体形式一般由当地供电局及供电设计院提供，而高压供电系统采用放射式供电。

本工程低压配电采用以放射式供电方式为主，特别是大容量动力负荷，都采用放射式的专线供电方式，一些功能类似，负荷较小的负荷也采用树干式供电方式。照明、插座均由不同的支路供电，不得混合供电；除壁挂空调插座外，所有插座回路均设漏电断路器，保护动作时间小于0.1 s，漏电开关动作电流为30 mA。对消防风机、电梯及应急照明等负荷采用双电源末端切换的方式消防设备保护开关采用消防型，过载保护只报警，不动作。本工程不大于30 kW的非消防电动机采用全压启动方式；30 kW以上非消防电动机采用软启动方式。

配电设备中的主要部分是万能开关，塑壳开关，微断开关，电缆，导线等，其中主开关万能开关应设置瞬时、短延时、长延时的三段保护功能，以保证对线路的完整保护功能，变压器低压总开关热稳定电流为50 kA，出线万能开关热稳定电流为40 kA，二级配电进线塑壳开关热稳定电流为30 kA。电缆敷设时，当由于水平支线电缆截面积过粗时无法暗敷板内时，可以将电缆明装于吊顶内，但是要做好电气电缆和其他专业设备之间的互相配合。

各级自动空气开关的保护整定，应注意选择性，灵敏度校验，如果达不到要求，需要适当增加供电电缆截面积，以防止越级跳闸。为限制低压侧的短路电流，正常时变压器解列运行，中间设联络开关。普通照明用电和普通动力用电分别设置变压器供电，由于超高层建筑物的非消防动力负荷用电比较大，一般都单独变压器供电，普通照明负荷也比较大，也是单独设置变压器供电，所以在计量上采用高供高计的方式更加合理。

1.4 电缆导线选择及安装

非消防设备楼内配电干线采用无卤低烟阻燃型WDZC-YJ(F)Y-0.6/1 kV电缆,支线采用无卤低烟阻燃型WDZC-BYJ(F)-450/750 V铜芯电线;消防设备配电干线采用无卤低烟阻燃耐火型WDZN-YJ(F)Y-0.6/1 kV铜芯电缆,敷设于电井内的消防设备配电干线采用BTTQ-0.6/1 kV矿物绝缘电缆,分支线采用无卤低烟阻燃耐火型WDZN-BYJ(F)-450/750 V铜芯电线。

电气设备安装完毕后,对电气竖井内的电缆孔洞,预留孔洞以及母线,电缆桥架穿防烟分区,防火分区,楼层处孔洞,均须采用防火材料作好密封处理,以满足防火要求。

2 工程实例

2.1 工程概况

本项目为改造项目，位于城市主干路旁，用地北侧31层综合楼主体已于1999年封顶建成，地库及地下设备用房，地上裙房及主楼内部用房尚未使用，地块南侧为现状6层商业建筑，预作为酒店使用。建筑综合体总建筑面积为7.65万m2，建筑高度为113 m。

2.2 电力工程原有设计

1)容量指标。

按50 VA/m2配置装设容量。

2)容量预测。

根据规划建筑性质及相应的容量指标，测算总装设容量为3 625 kVA。

3)原有区域电源。

在规划区南侧有现状广场110 kV变电站，西侧有现状迎泽110 kV变电站。

4)原有供电设施规划。

规划变电所在建筑内设置，共设有两处，分别为地下2层的总变配室和1层分变配电室。地面上用电负荷变配电室设在1层，总变电室内设两台1 250 kVA干式电力变压器，地面下总变电室内设两台1 250 kVA干式电力变压器，正常时间分列运行，事故或检修时，两段低压母线间自动和手动切换，一台400 kVA干式电力变压器，其中400 kVA干式电力变压器专供地下工程用电。总变配室电源为双电源，主电源由范围南侧广场110 kV变电站提供，备用电源由范围西侧迎泽110 kV变电站提供。

5)规划电源线路及敷设方式。

规划10 kV及以下电力线路采用电缆埋地敷设，敷设方式采用穿管直埋。

2.3 改造后设计

经过调研及14D801《超高层建筑电气设计与安装》图集的要求，建议超高层建筑的变压器容量指标为80 VA/m2～140 VA/m2，本项目容量指标按80 VA/m2配置，测算总装设容量6 120 kVA，其中增加1台1 250 kVA干式变压器，将原有地下工程用电400 kVA干式变压器增容为1 000 kVA，但考虑到项目所在地理位置及1层建筑的黄金价值，故将原有1层变配电室的2台变压器改至地下1层，而结合城市供电局的要求，将原来地下2层变配电室的3台变压器及柴油发电机房也移置地下1层改造后，本项目变配电室改造成1座，共设干式变压器6台，其中5台1 250 kVA干式变压器，1台1 000 kVA干式变压器，室外电源改由市政室外环网柜2进4出，其中2出回路为市政电网预留，2出回路接本建筑物拟建地下1层总变配室。环网柜至建筑物总变配电室穿管埋地0.8 m敷设，在建筑外设直通检查井接线以及检修。

2.4 供电方案

电源供电方案对比了两种方案，分别是电源方案一，两路电源同时工作，互为备用，电源方案二，三路电源，两路工作电源，一路电源备用，由于多一路备用电源，供电可靠性提高，对比后，方案一，系统可靠性高，高压开关柜，电缆数量较多，方案二，系统可靠性高，高压开关柜，电缆等数量比方案一少，经济性优于方案一，但继电保护配合比较复杂，所需电源第三路电源还需向供电局申请，故决定使用供电方案一为本项目的最终供电方案。

3 结语

本项目作为超高层建筑设计的一个实例，为电气设计人员在方案阶段提供了必要的指导，要求电气设计人员除了向建筑专业提出变配电室，低压室的选址规划考虑外，还需要从项目本身的业态划分、空调系统特点、电气节能、配电系统的稳定性、物业实际运营管理、实施可行性、经济合理性、施工难度以及维护保养等各种角度来进行对比分析，以此来规划电气设计的整体布局，最终确定最适合项目的供电方案和配电方式。

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

张 超(1984- ),男，工程师

1009-6825(2017)04-0149-02

TU976.1

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