浅析高层建筑配电系统设计

张秋

摘 要 本文阐述了超高层电气设计的关注点，结合供电电源的设置及原则要求，我们提出了电力、照明配电系统中应考虑具备扩展的能力等。电力、照明配电系统设计中，相应的各级电力、照明配电系统必须考虑合适比例的备用容量。

关键词 高层；电气设计；照明配电系统

前言

超高层建筑（Extra-highbuilding）指建筑高度大于100m的民用建筑。超高层建筑是运用现代科学技术创造出的震撼人心的作品，通常作为展现一个城市的形象和实力的地标性风景呈现，是现代城市采用新型建材、结构方式、电梯，在采暖、空调、给排水、供电、智能控制等系统设计过程中运用一系列全新科学技术的综合产物。超高层建筑具有建筑规模大，建筑高度高的特点，这使其具有用电负荷大、输配电距离长、变配电系统复杂、供电安全性要求高、雷击风险大、若发生火灾扑救困难、人员密集疏散时间长等特点。由于其对建筑安全性、可靠性的特殊要求，给电气设计带来的变化是十分巨大的。本文将介绍超高层电气设计的关注点及电力、照明配电系统中应考虑具备扩展的能力等内容。

1 超高层电气设计的关注点

①需要科学合理地进行负荷预测，确定高压供电方案。②根据建筑功能和避难层、设备层的位置合理布置设备机房。③系统分区：尽量从节能、减少电缆长度，减少机房面积考虑。④设备选择：高质量、高性能，避免经常检修及更换。⑤设备运输：一般利用电梯井道作为运输通道[1]。

2 供电电源

（1）市政电源：由于商业综合体、超高层酒店等一二级负荷较多，要求市政提供两路独立10KV中压电源。

（2）UPS电源：消防控制中心设备、经营及设备管理用计算机系统设备等，一般由相应的设备承包商成套提供。

（3）EPS电源：应急照明灯具可设置集中型EPS应急电源，也可以在应急照明灯具内设置蓄电池组件。

（4）柴油发电机组

①为保证火灾时消防用电设备用电，以及市电故障停电时，重要保障性负荷的用电，根据业主需要设置应急（备用）柴油发电机组。柴油发电机组应采用快速启动型，断电启动时间不超过10秒。②柴油发电机组供电范围。a.消防用电设备：消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟设施、火灾自动报警、漏电火灾报警、自动灭火系统、应急照明、疏散指示标志和电动的防火门、窗、卷帘、阀门等；b.重要保障性负荷需根据业主提供需求确定[2]。

3 10kV/0.4kV变电所的设置

3.1 设置原则

①深入或接近负荷中心；②进出线方便；③设备吊装、运输方便；④有利于物业管理的需要；⑤不应设在有剧烈振动或有爆炸危险介质的场所；⑥不宜设在多尘、水雾或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源的下风侧；⑦不应设在厕所、浴室、厨房或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所贴邻。如果贴邻，相邻隔墙应做无渗漏、无结露等防水处理。

3.2 负荷计算

超高层建筑负荷计算是一个较复杂的问题，若要很好解决，需要考虑各种类型的用电负荷的运行工况、运行时间特点及建筑的使用功能等因素，并加以分析、研究、计算，从而确定最佳负荷计算方法；确定变压器投入运行的容量、台数，降低设备投资、运行费用、节约电能。

3.3 变电所的位置

超高层建筑的最大特点就是“高”，空调通风及给排水设备往往集中设在机电层，为了解决变电所深入负荷中心以及节省电缆等问题，同时也为能解决供电半径问题，采用变电所分别设置的原则，主变电所设在地下一层，制冷机房单独设置变电所，其他变电所分别设在相关的设备层或避难层。

3.4 设备运输

超高层建筑为保证供电半径，节省低压线路损耗，变配电房一般需在楼上避难层（或机电层）设置，这样就需要考虑设备运输问题。对电气专业而言主要是变压器的运输，避难层设备运输处外墙设置为可开启（向内）。在地面设置可伸出建筑的滑行导轨，在板下设置可伸缩的钢制桁架保证设备运输安装，或考虑利用消防梯井道运输[3]。

4 应急柴油发电机的设置

在超高层建筑中，设置柴油发电机组有两个目的，一是作为应急电源使用，主要为消防类负荷提供第三电源；另一目的是为用户提供备用电源。两者使用目的不同，要求也不一样由于市政提供一般两路电源（两路互为备用），所以柴油发电机的设置的目的大多仅为消防类负荷提供第三电源（酒店除外）。

通常消防负荷可分为两大类，一类是正常及火灾时均需投入运行的设备，另一类则是仅在火灾时方投入运行的消防设备。应急发电机在何时才使用呢？一是停电，另一种情况则为火灾等非常状况时。停电与火灾没有必然关系，停电时前述消防泵、喷淋泵、防火卷帘、加压风机、纯排烟风机均不投入运行，可将此部分发电机供电的容量用于部分一级负荷。这种尽可能发挥发电机能力的设计，将大大降低设置发电机的容量。

（1）柴油发电机组在超高层建筑中既可作为应急电源使用，也可以作为备用电源使用。当备用电源满足应急电源条件时，备用电源可以兼作为应急电源。

（2）超高层建筑应设柴油发电机作为应急电源或备用电源。设置在超高层建筑内的柴油发电机，应根据负荷大小、单台电动机最大启动容量、供电半径等因素确定柴油发电机的额定输出电压[4]。

5 电力、照明配电系统中应考虑具备扩展的能力

超高层建筑大多功能复杂，因此在电力、照明配电系统设计中，相应的各级电力、照明配电系统必须考虑合适比例的备用容量，以便于将来增加负荷或满足酒店等随着商务扩展需求而临时需要增加的电气负荷，避免造成改造系统所导致的额外成本和时间浪费，提升建筑的品质和形象。

参考文献

[1] GB 50052-2009.供配电系统设计规范[S].北京：中国计划出版社，2010.

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

[3] 张修远.高层建筑电气工程供配电系统设计探讨[J].中国房地產业，2017，（28）：262.

[4] 霍延明.高层建筑电气工程供配电系统设计分析[J].城市建设理论研究（电子版），2015，（7）：1033-1034.