超高层办公建筑电气设计的探讨

[摘要] 以南昌某超高层办公建筑电气设计为例，主要介绍其供电方案，包括负荷分级及供电电源、变配电所及柴发机房的设置及容量选择、低压配电系统设计、以及照明系统、电缆、导线的选型及敷设等内容。

[关键词] 超高层办公建筑；负荷等级；低压配电系统；照明；电缆

0.引言

当前，我国经济飞速发展，城市化进程也在快速推进。越来越多的超高层建筑不断涌现，超高层建筑不仅利用率高，而且是当地经济飞速发展的的一种展示。

由于超高层建筑有着建筑高度高、面积大、功能复杂、人员密集等特点，超高层建筑中的电气设计也具有用电量大、配电距离比较长、配电结构比较复杂的特点。

本文主要介绍南昌某超高层办公建筑的电气设计内容，主要包括负荷分级及供电电源、变配电所及柴发机房的设置及容量选择、低压配电系统设计、照明系统、电缆、导线的选型及敷设等内容。

1.项目概况

本项目地上部分由1栋53层的超高层办公塔楼和1栋12层的综合楼组成，地下部分是1个3层地下车库。超高层办公楼建筑总高为248.0m，总建筑面积约为92450.5m2，地下室建筑面积约为48009.3m2，地下部分由1个3层地下车库、设备用房、局部设置夹层为非机动车库组成，配建部分人防区域，面积16460.49m2，超高层建筑的主要功能为办公。本建筑为超高层办公，耐火等级为一级，防火分类为超高层，电气防火分级为一级，结构类型为型钢混凝土框架、钢筋混凝土核心筒混合结构，根据规范《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2019要求，本办公楼按绿建三星设计。

图1  西北角透视图 

                        图2 夜景效果图

2.负荷分级及供电电源

2.1负荷分级

依据规范《民用建筑电气设计标准》 GB 51348-2019附录A，超高层办公楼和地库的消防设备用电、应急照明、安全防范系统、航空障碍照明等为特级负荷；超高层办公楼及地下室的电子信息设备机房用电，排水泵、生活水泵、客梯电力、超高层走道照明等用电，综合楼的消防用电，计算机系统用电，安防系统用电，电子信息设备机房用电，以及排水泵、生活水泵、客梯电力等用电为一级负荷；综合楼的主要通道及楼梯间照明等用电为二级负荷；其余电力及照明设备为三级负荷。

2.2负荷容量的计算

本项目一二级负荷约为1792kW，三级负荷为约10589kW，消防设备约3114kW；计算容量为11837kVA。

2.3供电电源

本项目采用双重10kV市政电源+自备柴油发动机供电，双重10kV电源分别引自附近的开关站，以电缆直埋形式进入综合楼一层10kV环网室，通过环网室配电至地下室高压配电间，通过高压配电间配电至各变电所。

3.变配电所及柴发机房的设置及容量选择

3.1 变配电所的容量选择及设置

以下为变压器的容量选择及设置:

因各省市的供电能力不同，每路10kV电源的供电容量在8000~1000kVA，本工程变压器的总装机容量为17200kVA，需要2路以上的10kV电源供电，经过与当地供电局沟通，落实了供电方案，17200kVA的容量需要设置2路双重10kV电源供电，各路电源为不同路由线路，由上级开关站放射式供电，高压采用单母线运行方式，同时供电。考虑电气设备的垂直运输和楼面荷载等因素，地上变配电室的变压器容量不超过1250kVA，故本项目在32层设置了一座10/0.4kV的变电所，内设4台1000kVA的变压器，服务于32层及以上的楼层。

3.2 柴发机房的容量选择及设置

超高层项目具有人员多、供电距离长的特点，依据规范《民用建筑电气设计标准》 GB 51348-2019第3.2.3条规定：建筑高度超过150m以上的公共建筑的消防负荷应为一级负荷中的特别重要负荷。因此需要设置柴油发电机组作为消防负荷、一级负荷、二级负荷的应急及备用电源。

图3  10kV高压配电系统示意图

本项目选用2台（常载功率1250kW，备载功率1350kW）柴油发电机组作为第三路电源向消防负荷以及一级负荷、二级负荷及特级负荷供电。

柴油发电机房设置在地下一层，引出的应急电源采用耐火密集母线至各变电所，与市电在低压侧自动切换， 以保证对重要负荷及消防负荷的供电，应急负荷与备用负荷母排需严格分开供电。

4.低压配电系统设计

依据《民用建筑电气设计标准》 GB 51348-2019第3.3.12条规定：超高层建筑供配电系统宜按照超高层建筑内的不同功能分区及避难层划分设置相对独立的供配电系统。故本项目不同功能分区及避难层设置相对独立的供配电系统，办公用电采用树干式配电，分楼层及区域设置密集型母线槽配电。避难区域的用电设备应采用专用的供电回路，若单台设备负荷容量较大，或者比较重要的设备由变电所放射式配电；其他一般的动力设备采用放射式与树干式相结合的混合方式配电。

照明、插座回路由不同的回路供电，不混合供电，电源插座回路设置剩余电流动作保护功能的断路器，剩余电流不大于30mA，动作时间不大于0.1s；消防水泵、消防电梯、防排烟风机、消防控制室、火灾应急照明等消防负荷采用专用双路电源末端切换方式供电。

5.照明系统

本项目地下车库车道采用线槽灯，停车位采用吊杆灯，配置LED光源。设备机房：潮湿场所选用三防灯或者防潮灯等密闭灯具，爆炸危险场所选用防爆或者隔爆型灯具，其他采用一般灯具；变配电室照明灯具采用线槽灯，沿柜体方向布置。办公室采用节能LED灯具，照度标准值按照300LX来选择，照明功率密度目标值不大于8W/平方。

本项目消防应急照明和疏散指示系统采用集中控制型系统，应急照明集中电源采用分区式供电，智能应急照明控制主机设于地下一层的消防控制室内。出口标志灯、疏散指示灯，疏散应急照明等灯具在8m以下安装时采用A型灯具，系统应急启动后，在蓄电池电源供电时的持续工作时间应不小于120分钟。

照明控制：根据环境条件和使用特点分别采用节能自熄开关、就地控制、智能照明等控制方式；楼梯间内照明控制采用红外感应及就地控制方式,设备机房、物业办公室、卫生间等处的照明采用就地分组控制，走廊、门厅、车库采用分区、分组集中控制方式；室外景观、建筑物泛光等照明要求较高的场所根据要求采用智能照明控制系统。

6.电缆、导线的选型及敷设

本项目10kV线路选用YJV-8.7/10kV型交联电缆，电缆排管埋至各变压器。

消防电源的主干线，采用耐火温度950℃、持续供电时间180min的矿物绝缘电缆（BTTZ型）；其余至消防设备终端的支线采用无卤低烟阻燃耐火型交联电（WDZAN-YJY型）,非消防设备干线及分支干线采用无卤低烟阻燃型交联电缆（WDZA-YJY型），其他配电支线采用无卤低烟阻燃型铜芯导线（WDZC-BYJ型）。

本工程1#超高层办公楼和地下室有人长期滞留的场所消防与非消防配电线路采用燃烧性能B1级、产烟毒性t0级、燃烧滴落物/微粒等级为d0的电线电缆。避难层（间）明敷的电线和电缆选择燃烧性能不低于B1级、产烟毒性为t0级、燃烧滴落物/微粒等级为d0级的电线和A级电缆；2#综合楼消防与非消防配电线路采用燃烧性能B1级、产烟毒性t1级、燃烧滴落物/微粒等级为d1的电线电缆。

电源上下主干线采用电力电缆、母线槽，在安装结束后，需采用防火堵料将各层强电井（间）管弄的楼板预留孔和穿越楼板的桥架空隙进行防火封堵。所有电气管线穿越防火墙、防火功能的隔墙、每层楼板、设备用房包括井道隔墙处的缝隙在管线施工完毕后须采用防火封堵材料封堵。

7.结束语

本文结合具体的工程案例，详细介绍了超高层设计中需要注意的设计要点及注意事项，主要包括超高层设计中的供电的可靠及合理性、高低压供电方式、备用电源的选择等要点，希望与广大设计师一起进行交流学习。

参考文献

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