（北京京诚华宇建筑设计研究院有限公司 北京 100039）
摘要:超高层建筑由于建筑高度高、建筑物体量大，对机电设备的使用要求全面，因而，在超高层建筑设计的过程中要特别注意电气设计，力求满足建筑物及不同机电设备的用电需求。在具体设计过程中，要严格按照国家的相关规范、标准进行，不断完善整个超高层建筑的电气设计。本文分析了超高层建筑电气设计中的供电电源、配变电所设置、低压配电以及电气消防等要求，以期为超高层建筑电气设计提供参考。
关键词:超高层建筑;供电电源;配变电所;电气消防
1超高层建筑电气设计特点
(1)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。
(2)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，对防灾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250m。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。建筑高度为250m对供配电设计而言是个界限，中压发电机的应用就变得很有必要。
(3)GB50054—2011《低压配电设计规范》第6.2.4条规定:“当短路保护电器为断路器时，被保护线路末端的短路电流不应小于断路器瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.3倍。”表1所示为满足GB50054—2011第6.2.4条时，部分截面电缆的供电距离，即线路末端的短路电流不小于断路器瞬时脱扣器整定电流的1.3倍时，线缆的最大供电距离。
从表1可见，为满足末端线路保护要求的低压断路器灵敏度选择考虑，工程设计时，供电半径控制在150m是合理的;否则，在相同的低压断路器整定值时，随着供电距离的加大，线缆截面也相应增大，这是不经济的。
2超高层建筑电气设计关键点
2.1供电电源
(1)超高层建筑属于特别重要用户。特别重要负荷分类如下:①消防负荷指消防用电设备电源。②保证负荷指非消防紧急状态下的一般停电时，如走道照明、值班照明、警卫照明、障碍照明用电、主要业务和计算机系统用电、安防系统、电子信息设备机房、客梯、排污泵、生活水泵用电等。(2)电源基本要求为双路电源+应急电源。建筑内常用的应急电源形式有柴油发电机组、应急电源(Emergency Power Supply，EPS)、不间断电源(Uninterrupted Power Supply，UPS)等。(3)超高层建筑内，目前最常用的应急电源是柴油发电机，因为柴油发电机的容量较大，持续供电时间长，可独立运行，不受电网故障的影响，可靠性较高。对于中断供电要求毫秒级的负荷，可通过一定时间的UPS过渡使用(UPS最小时间不小于10min)。柴油发电机一般设置在地下层，有多层地下层时不放在最底层。冷却方式为闭式水循环风冷的整体机组和闭式水循环水冷机组。(4)消防负荷如何正确计算应引起重视。一般只考虑一个防火分区发生火灾。通常，消防泵作为固定负荷必须计入，而消防电梯、防排烟风机等负荷计入多少，则要视其在某防火分区火灾时投入使用的负荷大小而定。故确定柴油发电机容量，应以最不利的一个防火分区发生火灾时，同时投入运行的消防负荷为准。(5)分别计算消防负荷和保证负荷。在确定发电机组容量情况下，应首先满足消防负荷要求，再根据建设方的要求接入相应的保证负荷。(6)机房面积约按80～100m2考虑，净高4～5m，且应设置储油间。
2.2配变电所
(1)变配电所位置，考虑变电所深入负荷中心，且以供电线路长度控制在150m为原则，一般在地下层及避难层设置。(2)变压器的运输及安装，避难层变电所的变压器运输难度较大，过重的荷载对土建结构会产生不利影响。故避难层的变压器不宜过大，建议控制在1000kVA以内。目前，变压器上楼方案可有以下几种:利用封闭的建筑外墙作为第一次运输通道，利用特殊处理的玻璃幕墙作为更换设备的通道；利用楼内大吨位的货梯；利用室内电梯井道。(3)屏蔽处理，避难层的正上方或正下方通常会布置有办公等用房，为此变电所应做好防电磁辐射措施，即屏蔽处理。(4)其他，①一般而言，10kV配电所(也叫开闭所或开关站)属于当地电力部门的设计范畴，设计院仅负责由土建预留房间及线缆路由;房间要求预留在底层，面积约为60～100m2。②变电所用房的面积估算要求:一般可按60～80m2/台(变压器)，若含高配设备、值班室等，取上限值;单列布置最小宽度为4.5m(轴线)，双列布置最小宽度为7.2m(轴线)。
2.3低压配电
(1)充分考虑不同等级负荷对电源的要求，如特别重要负荷、一级负荷及消防负荷的配电要求。(2)垂直树干，对于超高层建筑采用分区干线方式供电。(3)线缆选择:消防线路采用矿物绝缘耐火电缆;非消防线路采用阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘导线和电缆及防火密集型母线槽。阻燃电缆阻燃等级(A、B、C)的确定应通过计算同一电缆通道内电缆的非金属含量，以确定电缆阻燃级别。
2.4电气消防
(1)按特级保护对象考虑，除游泳池、卫生间等少数场所外，均设置火灾自动报警系统。(2)为防范电气火灾，必须设置防火剩余电流动作报警系统。采用全范围二级监控，即在正常照明、应急照明、正常动力、消防动力四类配电系统中的一级低压柜、二级楼层配电箱设置监控点。(3)应急照明的连续供电时间规定如下:①超高层建筑的应急照明系统连续供电时间与大楼各部位所需的最长疏散时间有关。按照GB50045—95（2005年版）《高层民用建筑设计防火规范》要求的应急时间不少于30min及避难层不少于1h。②超高层建筑应根据项目的消防性能化评估报告提供的最长疏散时间充分考虑。(4)智能集中控制型应急照明系统的优点有以下几点:满足安全可靠、管理及维护方便；根据通道处烟雾的情况，变换疏散指向的方向；专用的应急灯具及安全电压供电(24V或36V)。
3结语
综合性超高层建筑，其用电负荷大大提高，建筑物内人员密集，使用功能及用电设备性质繁多。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，将为大楼资源的安全有效利用起到关键的作用。
参考文献
［1］GB50054—2011低压配电设计规范［S］
［2］GB50045—95（2005年版）高层民用建筑设计防火规范［S］
［3］JGJ16—2008民用建筑电气设计规范［S］
［4］GB50052—2009供配电系统设计规范［S］
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［8］超高层办公建筑电气设计[J].韩凤明.现代建筑电气. 2011(1)
作者简介：
孙静（1981.8-），女，北京，澳大利亚卧龙岗大学电气工程硕士，工程师，单位：北京京诚华宇建筑设计研究院有限公司，工作领域：建筑电气设计。
论文作者:孙静
论文发表刊物:《电力设备》2017年第3期
论文发表时间:2017/4/26
标签：高层建筑论文; 负荷论文; 变电所论文; 电气设计论文; 电源论文; 建筑论文; 电缆论文; 《电力设备》2017年第3期论文;