试论建筑的供配电系统及电气防火设计

摘要：本文结合自身工作经验，针对建筑的供配电系统及其电气的防火设计进行阐述，望同行参考指正。

关键词： 城市综合体建筑； 电气设计； 供配电系统； 火灾报警

1 工程概况

该工程位于某城市中心区，总建筑面积约为133 558 m2，建筑屋面高度99. 9 m，地下建筑2F，地上建东、西两栋塔楼，属一类高层综合楼- 2F设有配套娱乐用房、员工餐厅及其厨房、设备机房和汽车库等； - 1F为商业铺面、美食广场和配套机房等； 1F、2F 之间局部为夹层，设有汽车库和KTV 包房； 1F 为商业铺面； 东塔楼为27 层，2F ～ 4F 为商业铺面，5F ～ 27F 为酒店式公寓，建筑屋面高度99. 8 m； 西塔楼为24 层，2F ～ 5F 为酒店配套用房，包括健身房、游泳池、酒店行政办公、餐厅及厨房等，6F ～ 23F 为酒店客房，24F 为特色餐厅及厨房，建筑屋面高度99. 9 m。

2 供配电系统设计

根据综合体建筑特征，将该工程供电系统分为星级酒店、高档公寓和商业三部分，每一部分有各自相应的电气设备机房。

2.1 负荷等级

根据GB 50052―2009《供配电系统设计规范》和JGJ 16―2008《民用建筑电气设计规范》，该工程按一级负荷要求供电。负荷分级如下： 酒店的保安监控系统、酒店经营及设备管理用计算机系统用电为特别重要一级负荷，其他用电为二级负荷。

2.2 供电电源

为了保障供电的可靠性，该工程在- 1F 设置一处电业10 kV 开闭所（电业设计） ，设三处变配电所，一处供酒店用电（内设4 台变压器） 、一处供商业用电（内设4 台变压器） 、一处供酒店式公寓用电（内设2 台变压器，电业设计） 。由10 kV开闭所引来6 路10 kV 电源供电，其中2 路为一组，每组10 kV 高压电源相对独立，必须引自上级变电站不同母排上。两路电源同时工作，互为备用，每路10 kV 电源均能承担全部一、二级负荷。同时，在- 1F 设一台主用功率为1 340 kW的发电机组，提供酒店应急供电； 设置一台主用功率为800 kW 的发电机组，提供商业和酒店式公寓应急供电。发电机组自起动时间应不超过15 s。柴油发电机房设在- 1F，在其10 /0. 4 kV变电站0. 4 kV 侧，二路进线开关处取失压信号，当二路市电均失电时，自动起动柴油发电机组，供特别重要负荷用电。

2.3 接线方式

10 kV 主接线采用单母线分段运行方式，中间设母联开关用于手动/自动联络。高压采用放射式配电，高压开关采用真空断路器，直流操作系统。低压配电系统每两台变压器组成一组0. 4 /0. 23 kV 供电电源，主接线采用单母线分段运行方式，正常时变压器分列运行，两段母线间设母联开关。当其中一台变压器故障时，另一路电源能承担全部一、二级负荷。

低压配电系统采用220 /380 V 放射式与树干式相结合的方式，对于单台容量较大的负荷及重要负荷，如通信机房、消防控制室、电梯机房等采用放射式供电； 对于一般负荷采用树干式与放射式相结合的供电方式。为保证重要负荷的供电，对重要设备，如消防用电设备、信息网络设备等均采用双回路专用电缆供电，在最末一级配电箱处设双电源自切，自切方式采用双电源自投不自复。一级负荷采用双电源供电，在末端互投； 二级负荷采用市电双电源供电并在楼层配电间互投； 三级负荷采用单电源供电。

2.4 功率因数补偿

在各变配电室低压侧设功率因数集中自动补偿装置，每台变压器低压母线上装设不燃型干式补偿电容器，低压干式电容器柜带有滤波补偿装置，其电容器组采用根据负荷无功功率变化自动循环投切方式，并设有过电压自动切除保护装置，要求补偿后高压侧的功率因数大于0. 9。低压电容器柜采用智能型免维护无功自动补偿装置，选用电抗率不小于14% 的滤波电抗器。另外，该工程要求荧光灯、金卤灯就地补偿，补偿后的功率因数要分别大于0. 95 和0. 85。

2.5 配电监控和能量管理

在电能计量方面，酒店和商业变配电所采用高压集中计量，在每路10 kV 进线处设置总计量装置，计量仪表含通信端口。内部电能采用分级计量，对空调用电、动力用电、照明插座用电、特殊用电进行独立分项计量。出租商铺、餐饮等根据业主要求，在分区、楼层的总配电箱内对每户进行分表计量。公寓电业变配电所采用高供低计方式，公寓按户计量，计量表设在楼层配电间内； 公共部分用电均设表计量。

3 电气安全与其他

3.1 防火安全

火灾自动报警的保护等级设置为一级，防火设计采用火灾监控与智能报警系统设计框架。该系统主要由电气火灾监控系统、火灾自动报警系统和消防联动控制系统三部分组成。此外，为解决独立型应急标志灯无法报警和消防联动，以及独立型应急标志灯难以维护检修的缺点，采用统一的智能应急照明和疏散指示灯控制系统，进一步提升了综合体的防火标准。

3.2 防雷与接地

该工程按第二类防雷建筑物设防。防雷设计采用法拉第笼式保护，屋面设置避雷带结合避雷针的联合保护方式。采用基础联合接地，接地电阻不大于1 Ω，接地系统采用TN-S 接地方式，楼内采用三相五线或单相三线供电，自变压器后，N 线应与PE 线严格分开，不得混用。

3.3 其他

根据JGJ 16―2008、GB 50052―2009 规范，电缆、导线的选择及敷设原则如下：

（ 1） 低压电力电缆选用低烟无卤交联聚乙烯绝缘、聚氯乙烯护套铜芯电力电缆，用于一般照明及电力干线或支线中。

（2） 柴油发电机组至柴油发电机组配电屏上的电缆及10 kV 沿竖井敷设的电缆采用耐火电缆。

（3） 消防配电干线采用矿物绝缘电缆，消防应急照明及末端消防电力、控制线路采用交联聚乙烯绝缘无卤低烟阻燃耐火电线，明敷时穿金属管或在金属线槽内敷设，且线管、线槽均须涂防火涂料。

（4） 火灾自动报警系统的传输线路采用穿金属管或金属封闭式线槽保护方式布线。

4 结语

综合体建筑在电气设计时要考虑各方面需求，机房配置要考虑产权归属，管道布设要考虑各类约束条件，及指标参数要筛选和率定。城市综合体的供配电系统设计，既要考虑项目的具体情况及对供电可靠性的要求，注意关键技术细节的把握，又要结合当地电力部门的具体要求和有关规定，这样才能建立一个合理、可行的供配电系统。

参考文献

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