某超高层建筑配电系统设计要点

摘要：通过工程设计实例，介绍超高层建筑的配电系统设计、负荷等级划分、电源选择、高低压配电系统、变配电所设置、柴油发电机房布置、低压配电干线设计、阐述超高层建筑配电系统设计要点及注意事项。

关键词：超高层建筑配电系统设计

中图分类号： [TU208.3]文献标识码：A

1工程概况

项目（以下简称X项目）位于广州，总建筑面积81421.5平方米，地下4层，地上41层，建筑总高167.890米，属于一类超高层建筑。主要功能：地下部分为汽车库及设备用房，1~４层为餐饮等酒店配套用房、５~7层为办公、8层为架空层、9、10、12-23层为办公、25-36、38-41为酒店客房、11、24、37层为避难层。[1]

2配电系统设计

2.1负荷等级

该工程属一类超高层建筑，根据《民用建筑电气设计规范JGJ 16-2008》要求，按一负荷供电。其中消防负荷、消防控制中心、应急照明、疏散指示、障碍标志灯、客梯、地下室排污泵、生活水泵、避难层、安防系统用电、网络中心、厨房、康乐设施、高级客房照明、宴会厅、计算机、电话、电声、和录像设备用电等为一级负荷；其中酒店经营及设备管理用计算机系统电源为一级负荷特别重要负荷；酒店的其它用电设备（厨房动力及照明、空调用电等）等用电为二级负荷供电；其它为三级负荷用电。

2.2电源选择

根据《供配电系统设计规范GB50052-2009》规定，一级负荷应由双重电源供电，当一个电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏。一级负荷别重要的负荷，除应由双重电源供电外，尚应增设应急电源。超高层建筑对供电要求比较高，为保证消防用电设备的供电可靠性，X项目采用双重10KV电源供电外，还设置柴油发电机作为第三电源，以确保消防等重要负荷的供电可靠性。

2.3高低压配电系统

该工程10KV主接线采用单母线分段的妆线方式，系统设有分段母线联络开关，两路10KW电源同时供电，互为备用，当其中一路电源因故障停电时，由另一路电源供给全部一、二级负荷。

低压主接线采用单母线分段妆线方式，每两台变压器为一级，互为备，分别设有母线联络关，低压进线开关及母联开关两通一断（三合二），采用电气、机械联锁。一级负荷别重要的负荷设有专用低压母线，除采用两路供电外，另外设有柴油发电机组作为备用电源。

所有消防负荷及重要负荷的配电，由变配电所低压系统两段母线上引来配电干线，在配电末端自动切换。

2.4变配电所设置

由于X项目中的主要用电负荷如中央空调房、水泵房等均设在地下层，其他较大用电负荷主要设置在一至五层裙楼，由于地上建筑高度为167.89米，由变配电所引至屋顶用电设备的供电距离还在比较经济合理范围内，为使变压器尽量靠近负荷中心，故本工程大楼地下一层设10KV变配电所，内设置高压中置式开关杨、低压配电柜及4台1600KVA。对于超过200米的超高层建筑，一般在建筑的上部避难层及屋顶也设置了较多的用电设置。当由单个配电所直接供电不是经济时，可考虑在上部的避难层内设置变配电所，以减少该部位用电设备的供电半径，但设置该变电所应考虑变压器的垂直通道以及设备对楼板荷重的影响。

2.5柴油发电机房布置

根据《高层民用建筑设计防火规范GB 50045-95(2005版)》要求，高层建筑自备柴油发电机房可布置在建筑物地下一、二层，不应设置在地下三层及以下。根据供电距离的合理性和经济怀，本工程在地下一层设置两台600KW风冷柴油发电机。

2.6低压配电干线系统

１.项目X超高层建筑因楼层多、功能分区比较多、配电分支点多等特点，冷冻机组、裙楼照明插座用电、厨房动力用电、9、10、12-23层办公、25以上酒店用电分别采用密集型母线槽配电、层间照明配电采用树干式或分区树干式配电，对容量较大的动力设备由变配电所放射式供电，其它采用树干式、放射式混合供电。

2.消防用电根据《民用建筑电气设计规范JGJ 16-2008》13.10.6规定：凡建筑物内火灾自动报警系统保护对象分级为特级，消防供电负荷等级为一级的消防设备供电干线及支线，宜采用矿物绝缘电缆；当线路的敷设保护措施符合防火要求时，可采用耐火类电缆。故本工程消防设备用电供电干线及支线均采用矿物绝缘电缆，其他非消防用电采用低烟无卤电缆、电线。

３.各避难层为消防安全专门设置的供人们疏散避难的楼层，故采用从变配电所放射式供电，再由电缆T接端子方式引至各避难层配电箱。[2]

3.防雷接地及安全

３.1根据《建筑物防雷设计规范GB50057-2010》相关要求，X项目按二类防雷设计，用45米的滚球半径法进行验算，采用法拉第笼式建筑结合弗兰克林避雷法实施。具体实施如下：在整个屋面组成不大于10米x10米或12米x8米的金属避雷网格，并在屋顶四周设置避雷针作为避雷接闪器；地上部分每隔两层设置均环。

３.2 防雷电磁脉冲措施

共用接地，利用大楼基础桩基及承台内的钢结件作为接地极，接地电阻不大于1欧。

等电位连接，所有进出大楼的各种金属管道均与此基础联合接地可靠连接。在高低压系统线路设置三级电涌保护器保护。

３.3接地安全

采用总等电位联结，有洗浴设备的卫生间、沐浴室、游泳池等做局部等电位。要求接地电阻不大于1欧姆。[3]

4.电气节能

1)变电所配电深入负荷中心，减少损耗。由于本工程主要设备在裙楼和地下室，故变配电所设置在地下一层，既能满足低损耗和提高经济性。

2)柴油发电机组并机供电，当非火灾或负荷较低时，由单机供电；当重载时，2台机组并机供电，使机组始终工作在节能状态下。

3)照明功率严格按现行《建筑照明设计标准(GB50034-2004》执行；荧光灯均采用T5或LED灯，射灯、筒灯除裙楼对显色指数有特别要求的特色餐厅、宴会厅等外均采用LED灯。

4)公众区域照明实施智能可调光控制，对不同功能、区域按时间表有系统地投入切出照明、以节省电能；

5)建筑设备监控系统：采用建筑设备监控系统（BAS）对大厦内空调设备、给排水设备、电气设备及其他用电设备过行有效的监视和管理，使受控设备运行在用户所定的要求和波动范围内，将能量负荷保持在最佳的成本状态下。

6)大厦内的空调机、水泵、电梯等动力设备均采用节能型电动机，提高电动机的能效。其中3台以上电梯具备按程序集中调控和群控的功能。[4]

５.火灾自动报警与联动控制

５.1根据规范GB50016-98和GB50054-95的有关要求，超高层建筑应按特级保护对象设置火灾自动报警系统，除游泳池、溜冰场、卫生间外，均应设火灾自动报警系统。X项目中的火灾自动报警系统采用控制中心报警系统方。在消防控制室设置火灾报警器、消防控制设备、火灾事故广播、火灾报警装置、消防专用电话等。超高层特别须注意

５.2.各避难层内应设独立的火灾事故广播系统，该系统宜能接收消防控制中心的有线和无线两种播音信号；应与消防控制中心之间设独立的有线和无线呼救通讯。 在避难层应每隔一定距离，设置火警及专用电话分机或电话塞孔。

5.3.根据水专业设计要求：2.1消火栓系统：高区防消水池转输水泵与避难层内消火栓泵能直接或经消防中心联动启动消火栓泵供水灭火。当低区发生火灾时，直接启动地下室低区消火栓泵，当高区发生火灾时，直接启动避难层高区消火栓，并应同时启动设在地下室消火栓转输泵。2.2喷淋系统：高区防消水池转输水泵与避难层内喷淋泵能根据湿式报警压力开关同时动作或经消防中心联动启动喷淋泵供水灭火。当低区发生火灾时，直接启动地下室低区消火栓泵，当高区发生火灾时，直接启动避难层高区喷淋泵，并应同时启动设在地下室喷淋转输泵。

6结束语：

超高层建筑高度高，人员密集，对供电的可靠性以及消防等要求必须安全可靠，对高低压配电系统应能灵活设计，如过渡季节、商业、办公等能根据负荷的变化适当减少变压器的运行，对灯具、设备选型应以节能为原则。

参考文献

（1）高层民用建筑设计防火规范GB50045-95(2005年版)

（2）火灾自动报警系统设计规范GB50116－98

（3）民用建筑电气设计规范JGJ 16-2008

（4）建筑物防雷设计规范GB50057-2010