某高層建筑群電氣設(shè)計解析

摘 要 通過對高層建筑電氣設(shè)計一些主要內(nèi)容的解析，如供配電設(shè)計、配變電所設(shè)置、消防火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計等，提出了高層建筑電氣設(shè)計中應(yīng)注意的問題，供讀者交流學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞 高層建筑 超高層建筑 電氣設(shè)計

近二三十年來，在中國的城建浪潮中，高層建筑越來越多地出現(xiàn)在城市的大地上，各地不斷涌現(xiàn)出一棟又一棟的地標(biāo)性建筑，展現(xiàn)了中國現(xiàn)代化建設(shè)的輝煌成果。高層建筑是多學(xué)科交織發(fā)展的產(chǎn)物，其設(shè)計需要各專業(yè)的密切配合才得已完成，而電氣專業(yè)作為其中一個重要的組成部分，其設(shè)計的好壞關(guān)乎整個建筑的質(zhì)量安全、運營成本及外觀等問題。本文就一例在建項目的電氣設(shè)計進(jìn)行多方面探討。

一、項目概況

本項目位于廣西壯族自治區(qū)玉林市，由1棟42層CBD辦公樓（以下簡稱CBD）、2棟29層住宅樓和1棟27層公寓樓組成，其中42層CBD建筑高度190.2m，為超高層建筑；住宅樓建筑高度為98.55m，公寓樓建筑高度為99.70m，均為一類高層建筑?？偨ㄖ娣e約為141158m2。4棟高層建筑共用同一地下室及地上裙房部分。

地上1～5層裙房為商場，分為商場一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)，總高度為26.10m。地下室共2層，地下1層為停車庫及主要設(shè)備用房，地下2層為平戰(zhàn)結(jié)合人防區(qū)域，平時為停車庫，戰(zhàn)時為二等人員掩蔽部及物資庫。

住宅樓和公寓樓建筑功能較為單一，均為純住宅和公寓。CBD的7～10層、12～26層、28～38層、42層為辦公，11、27層為避難層，39～41層為餐飲。

二、供配電方案

1、負(fù)荷計算及負(fù)荷等級

采用需要系數(shù)法進(jìn)行計算，其中CBD計算負(fù)荷為2575.68kW，住宅樓為1273.28kW，公寓樓為2078.36kW，商場為1540.92kW，地下室為2452.16kW，共計9920.40kW。

本項目航空障礙照明用電、商場及超市的經(jīng)營管理用計算機(jī)系統(tǒng)為一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷；消火栓泵、噴淋泵、消控室、消防電梯、應(yīng)急及疏散照明、防排煙設(shè)施、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、漏電火災(zāi)報警系統(tǒng)、防火卷簾等消防負(fù)荷及公共走道照明、值班照明、警衛(wèi)照明、商場保證照明、主要業(yè)務(wù)和計算機(jī)系統(tǒng)用電、安防系統(tǒng)用電、電子信息設(shè)備機(jī)房用電、客梯用電、排污泵、生活水泵等非消防重要負(fù)荷用電為一級負(fù)荷；商場和超市的自動扶梯、空調(diào)用電為二級負(fù)荷，其余為三級負(fù)荷。

由市電引來2路10kV高壓電源。采用單母線分段運行方式，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，平時2路電源同時分列運行，互為備用，當(dāng)1路電源故障時，通過手/自操作聯(lián)絡(luò)開關(guān)，另1路電源負(fù)擔(dān)全部一二級負(fù)荷。因含有一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷，另設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)作為自備電源。

2、配變電所

綜合考慮供電距離、負(fù)荷分布及供電部門的要求等因素，本項目設(shè)置做法如下：因供電負(fù)荷大，供電半徑較長，配變電所采用分散設(shè)置，即在CBD和公寓樓的地下一層分別設(shè)置各自的配變電所，分別為1#、3#配變電所，兩棟住宅樓在地下一層共設(shè)一個一戶一表專用配變電所，為2#配變電所。其中1#配變電所供電范圍為CBD、商場一區(qū)及部分地下室；2#配變電所供電范圍為住宅樓1、住宅樓2、商場二區(qū)及部分地下室；3#配變電所供電范圍為公寓樓、商場三區(qū)及部分地下室。另在2#配變電所附近設(shè)1座10kV開關(guān)站，用于供電部門的配網(wǎng)管理。

3、配電間或電井設(shè)置

尺寸根據(jù)實際測算，滿足電氣設(shè)備、電纜的擺放及操作距離的要求，設(shè)置位置按規(guī)范要求：宜靠近負(fù)荷中心；不應(yīng)和電梯井、管道井共用同一豎井；鄰近不應(yīng)有煙道、熱力管道及其他散熱量大或潮濕的設(shè)施。因商場二區(qū)建筑面積較大，故在商場二區(qū)一至五層各設(shè)一個配電間，尺寸為3.1m€？.6m。余下的設(shè)置電井即可，CBD電井內(nèi)壁凈尺寸2.3m€？.5m，住宅樓電井內(nèi)壁凈尺寸2.3m€？.1m，公寓樓電井內(nèi)壁凈尺寸2 m€？.55m。

三、低壓供電方式

低壓干線基本采用放射式供電，樓層配電則采用混合式。配電設(shè)備中主要部分是干線。CBD和公寓樓的垂直供電干線采用封閉式母線槽供電的樹干式配電，各樓層豎井兼做配電間，層間配電箱經(jīng)插接自動空氣開關(guān)從豎井母干線取得電源。

對容量較大和較重要的用電負(fù)荷如熱泵機(jī)組、冷凍機(jī)組、冷凍泵、冷卻泵、生活泵、電梯等設(shè)備采用放射式供電；風(fēng)機(jī)、空調(diào)機(jī)等小型設(shè)備或次重要負(fù)荷可采用樹干式供電。

為保證重要負(fù)荷的供電，對重要設(shè)備如：通信機(jī)房、消防用電設(shè)備、信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、消防監(jiān)控中心等均采用雙回路供電，在最末一級配電箱處設(shè)雙電源自投。

四、消防電氣設(shè)計

1、消防配電

消防設(shè)備均由相應(yīng)配變電所采用雙電源供電方式，其配電干線一般可選擇耐火電纜或礦物絕緣電纜，按現(xiàn)行規(guī)范 JGJ 16—2008《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》的要求： 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的保護(hù)對象為特級建筑物時，其消防配電干線及分支干線應(yīng)采用礦物絕緣電纜。GB 50116—98《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，建筑高度超過100 m的高層民用建筑為特級保護(hù)對象，因此，CBD的消防配電干線及分支干線均采用礦物絕緣電纜，住宅樓和公寓樓則采用耐火電纜。

2、火災(zāi)報警系統(tǒng)

消防控制室：

本項目的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是采用控制中心報警系統(tǒng)，由報警觸發(fā)裝置、火災(zāi)報警主機(jī)、火災(zāi)警報裝置，火災(zāi)應(yīng)急廣播、消防通信設(shè)備、消防聯(lián)動控制、電梯的運行及監(jiān)視控制等幾部分內(nèi)容組成。

由于建筑面積大，為了滿足業(yè)主物業(yè)管理的要求，本項目同時設(shè)置了一處消防監(jiān)控中心、一處消防分控中心和一處消防值班室。具體設(shè)置如下：

（1）在商場首層設(shè)一處消防監(jiān)控中心，面積約50㎡，監(jiān)控范圍為整個項目。

（2）在CBD首層設(shè)一處消防分控中心，面積約40㎡，監(jiān)控范圍為CBD及其對應(yīng)的地下停車庫和設(shè)備用房。

（3）在公寓樓首層設(shè)消防值班室，面積約40㎡，監(jiān)控范圍為公寓樓及其對應(yīng)的地下停車庫和設(shè)備用房。

（4）住宅樓的火災(zāi)報警系統(tǒng)直接接入消防控制中心。

（5）當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，報警信號傳輸至消防分控中心、消防值班室及全樓消防監(jiān)控中心；負(fù)責(zé)滅火和排煙的消防設(shè)備可在消防分控中心、消防值班室通過報警總線進(jìn)行聯(lián)動控制，也可在消防監(jiān)控中心通過報警總線或手動直接控制線進(jìn)行聯(lián)動控制。

超高層消防設(shè)計特點：

GB 50116—98《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》 中將超高層建筑作為特級保護(hù)對象，其消防報警系統(tǒng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)在有些方面高于或有別于普通高層建筑，具體主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）探測器保護(hù)面積的修正系數(shù)不同。GB50116—98《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定，對于特級保護(hù)對象，其探測器保護(hù)面積的修正系數(shù)宜取0.7～0.8。

（2）各避難區(qū)應(yīng)設(shè)獨立的火災(zāi)應(yīng)急廣播系統(tǒng)。JGJ 16—2008《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定，在各消防控制室設(shè)置獨立的火警廣播設(shè)備，各避難層設(shè)獨立的火災(zāi)應(yīng)急廣播系統(tǒng)的目的是：在任何情況下都確保避難層能接收到消防控制中心發(fā)出的火災(zāi)事故廣播指令。

（3）需注意消防專用電話的距離。GB50116—98《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定， “設(shè)有手動報警按鈕、消火栓按鈕等處宜設(shè)置電話塞孔。從一個防火分區(qū)內(nèi)的任何位置到最近的一個手動火災(zāi)報警按鈕的距離不應(yīng)大于30m?！币虼艘话愎こ滔缹Ｓ秒娫捜组g的距離均按手動報警按鈕間的距離設(shè)置在60 m 以內(nèi)。特級保護(hù)對象要求“各避難層應(yīng)每隔20 m 設(shè)置一個消防專用電話分機(jī)或電話塞孔”。因此，在設(shè)計超高層避難區(qū)的消防時，應(yīng)注意該規(guī)范要求的距離。

（4）各避難層與消防控制中心之間應(yīng)設(shè)置獨立的呼救通信系統(tǒng)。

五、防雷設(shè)計

本項目按第二類防雷建筑物進(jìn)行防雷設(shè)計，隨著新規(guī)范GB 50057-2010《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》的發(fā)布實施，這里主要就本項目的防雷設(shè)計，分析其與舊版防雷規(guī)范GB 50057-94《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（2000年版）所要求的不同之處。

1、防雷接閃器。本項目采用熱鍍鋅圓鋼€HT12沿屋頂構(gòu)架層明敷作為接閃帶。除敷設(shè)部位和網(wǎng)格與舊版規(guī)范相同外，新版規(guī)范GB 50057-2010另明確要求“接閃器應(yīng)設(shè)在外墻外表面或屋檐邊垂直面上，也可設(shè)在外墻外表面或屋檐邊垂直面外。”。

2、防側(cè)擊雷。其對建筑物的高度要求從超過45m提高至60m，即“高于60m的建筑物，其上部占高度20%并超過60m的部位應(yīng)防側(cè)擊”，且這部位應(yīng)按與屋頂?shù)谋Ｗo(hù)措施處理。對于屋頂，可采用敷設(shè)接閃器，但對于墻面，若采用敷設(shè)接閃器時，會影響到建筑的美觀要求，若利用柱內(nèi)鋼筋作為接閃器則不符合規(guī)范GB 50057-2010第4.3.5條第1點要求“……當(dāng)其女兒墻以內(nèi)的屋頂鋼筋網(wǎng)以上的防水和混凝土層允許不保護(hù)時，宜利用屋頂鋼筋網(wǎng)作為接閃器；本規(guī)范第 3.0.3條2～4款、第9款、第10款的建筑物為多層建筑，且周圍很少有人停留時，宜利用女兒墻壓頂板內(nèi)或檐口內(nèi)的鋼筋作為接閃器?！薄Ｒ虼烁鶕?jù)規(guī)范GB 50057-2010第4.3.9條第2點“符合本規(guī)范第4.3.5條規(guī)定的鋼筋混凝土內(nèi)鋼筋和符合本規(guī)范第5.3.5條規(guī)定的建筑物金屬框架，當(dāng)作為引下線或與引下線連接時，均可利用其作為接閃器。”，本項目利用玻璃幕墻的金屬立柱與引下線連接做為其上部占高度20%并超過60m的部位的接閃器。

3、電涌保護(hù)器。新版規(guī)范對電涌保護(hù)器的設(shè)置采取了強(qiáng)制性條文。規(guī)范GB 50057-2010第4.3.8條第4點“在電氣接地裝置與防雷接地裝置共用或相連的情況下，應(yīng)在低壓電源線路引入的總配電箱、配電柜處裝設(shè)Ⅰ級試驗的電涌保護(hù)器。電涌保護(hù)器的電壓保護(hù)水平值應(yīng)小于或等于2.5kV。每一保護(hù)模式的沖擊電流值，當(dāng)無法確定時應(yīng)取等于或大于12.5kA?！?，第5點“當(dāng)Yyn0型或Dyn11型接線的配電變壓器設(shè)在本建筑物內(nèi)或附設(shè)于外墻處時，應(yīng)在變壓器高壓側(cè)裝設(shè)避雷器；在低壓側(cè)的配電屏上，當(dāng)有線路引出本建筑物至其他有獨自敷設(shè)接地裝置的配電裝置時，應(yīng)在母線上裝設(shè)Ⅰ級試驗的電涌保護(hù)器，電涌保護(hù)器每一保護(hù)模式的沖擊電流值，當(dāng)無法確定時沖擊電流應(yīng)取等于或大于12.5kA；當(dāng)無線路引出本建筑物時，應(yīng)在母線上裝設(shè)Ⅱ級試驗的電涌保護(hù)器，電涌保護(hù)器每一保護(hù)模式的標(biāo)稱放電電流值應(yīng)等于或大于5kA。電涌保護(hù)器的電壓保護(hù)水平值應(yīng)小于或等于2.5 kV?！?，因此，在設(shè)計應(yīng)引起注意。

六、結(jié)語

高層建筑的電氣設(shè)計是一項復(fù)雜的過程，其包含強(qiáng)弱電系統(tǒng)數(shù)量之多，設(shè)計者在從方案到施工圖設(shè)計的過程中應(yīng)有全局的把握，需要的電氣設(shè)備用房如配變電所、電井等應(yīng)與土建專業(yè)協(xié)調(diào)清楚，預(yù)留足夠面積的房間。電氣本身內(nèi)部的設(shè)計更需要設(shè)計者不斷提高自身的技術(shù)水平，才能從容應(yīng)對。

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（作者單位：廣西壯族自治區(qū)城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計院）