高層建筑電氣設(shè)計探討

馬利娜

摘要：隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，各種用電量的增大，如何進(jìn)行合理、應(yīng)用新技術(shù)，使電氣達(dá)到節(jié)能的目的，實現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展。本文根據(jù)幾年來設(shè)計經(jīng)驗，對某高層建筑電氣的設(shè)計進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：高層建筑；電氣設(shè)計

一、工程概況

某工程地下室二層，裙房三層、主樓二十二層，總建筑高度96.8m。由城市電網(wǎng)引入本工程的兩路10KV電纜線路及分界小室屬城市供電部門負(fù)責(zé)范圍，不在本設(shè)計內(nèi)；電源分界點為本工程變配電室高壓電源進(jìn)線柜進(jìn)線開關(guān)。

二、高、低壓變配電系統(tǒng)

（一）用電負(fù)荷統(tǒng)計

根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》及 《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》的規(guī)定，應(yīng)急指揮中心、消防控制中心、弱電中心、應(yīng)急照明、疏散走道和消防樓梯間等場所的疏散照明及誘導(dǎo)指示燈、樓梯間及前室照明、消防類風(fēng)機、消防電梯、客梯、生活泵、潛水泵、消防排污泵、消防類水泵等消防類負(fù)荷，屬于一級負(fù)荷，本建筑設(shè)有10kV高壓進(jìn)線及柴油發(fā)電機，可滿足一、二級負(fù)荷的供電要求。對水泵、風(fēng)機、電梯等用電設(shè)備按其設(shè)備安裝容量進(jìn)行統(tǒng)計；對照明等設(shè)備的用電負(fù)荷按單位容量法進(jìn)行統(tǒng)計；經(jīng)負(fù)荷計算一級負(fù)荷總用電量為 1231. 9kw；二級負(fù)荷總用電量為4007kW。

（二）供電電源及電壓等級

本工程采用兩路10kV電源供電。擬從不同的市政變電站各引一路10KV電纜至本工程地下一層變電所，采用電力電纜埋地人戶，進(jìn)戶處采用鍍鋅鋼管保護(hù)，保護(hù)管伸至室外電纜手孔井，室內(nèi)引至高壓開關(guān)柜。為確保一、二級負(fù)荷供電的可靠性，設(shè)一臺1000kw 應(yīng)急柴油發(fā)電機組一臺。市電與發(fā)電機的自投切換開關(guān)加機械與電氣聯(lián)鎖，防止倒供。市電失壓后，2秒內(nèi)自動啟動應(yīng)急發(fā)電機組，15秒內(nèi)自動切換。

（三）配電系統(tǒng)高壓供電系統(tǒng)

10kv 斷路器采用真空斷路器，額定短路分?jǐn)嗄芰?1. 5kA，在10kv出線開關(guān)柜內(nèi)裝設(shè)氧化鋅避雷器作為真空斷路器的操作過電壓保護(hù)。真空斷路器選用彈簧儲能操作機構(gòu)，采用直流 110v/65AH 鉛酸免維護(hù)電池柜作為操作、繼電保護(hù)及信號的電源。變電所采用兩路高壓進(jìn)線，高壓母線為分段單母線，兩段母線間設(shè)母聯(lián)開關(guān)，平時分列運行。主樓部分配電干線圖如下圖所示：

（四）低壓配電系統(tǒng)

變壓器低壓側(cè)采用單母線分段方式運行，平時兩段母線分列運行，當(dāng)其中一臺變壓器發(fā)生故障，進(jìn)線開關(guān)分向時，聯(lián)絡(luò)開關(guān)自動/手動合閘。主進(jìn)開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)設(shè)電氣聯(lián)鎖，任何情況下只能合其中的2個開關(guān)。正常工作電源和備用電源均由設(shè)于地下層的變配電所供給。380/200v系統(tǒng)采用 TN-S 制中性點固定接地系統(tǒng)，采用樹干式與放射式相結(jié)合的配電方式。對消防設(shè)備等一類負(fù)荷配電的電力線路均采用雙回路供電，在線路末端自動切換。

三、照明設(shè)計

（一）光源

一般場所為熒光燈或節(jié)能型光源，所有熒光燈均帶功率因數(shù)補償。

（二）應(yīng)急照明與疏散指示

變配電所、消防控制中心、弱電中心、（消防）水泵房、（消防）樓梯間、（合用）前室、大面積的辦公場所、公共走道、大堂等場所設(shè)置應(yīng)急照明，采用 220V電源供電，應(yīng)急時能迅速點亮的光源，采用現(xiàn)場控制開關(guān)。在大空間用房、走廊、安全出口、樓梯間及其前室、電梯間及其前室、主要出人口等場所設(shè)置疏散指示（采用區(qū)域集中式供電應(yīng)急照明系統(tǒng)，其連續(xù)供電時間不小于 30分鐘）；

（三）照明配電系統(tǒng)

辦公照明采用母線由配電室以樹干方式配電；應(yīng)急照明、疏散指示照明等采用一路市電和一路發(fā)電機供電，采用DDZNYJV-1kV 電纜，并在末端互投。

（四）導(dǎo)線選擇及線路敷設(shè)

照明、插座分別由不同的支路供電，除注明外照明支路導(dǎo)線為 ZRBV-3X2.5 mm2穿SC20管敷設(shè)；插座支路導(dǎo)線為ZRBV-3X2.5 mm2或ZR- BV- 3X4mm2穿SC20 管敷設(shè)；所有插座支路（空調(diào)插座除外）均設(shè)剩余電流保護(hù)器；應(yīng)急照明支路導(dǎo)線為 NH-By -2x2.5 mm2穿SC20管敷設(shè)。

四、防雷措施

一般大氣中雷云距離地面高度大約100 ～300m時，地面感應(yīng)異性電荷易于在建筑物的突出部位集中，大多數(shù)高層建筑已接近雷云之中，受雷擊的可能性大，而且雷擊也可能發(fā)生在建筑物側(cè)面樓層。采用一般建筑物的避雷措施難于起到保護(hù)作用，針對高層建筑受雷擊的特點，本工程采取了系統(tǒng)的防雷措施。

（一）安全措施

本工程低壓配電系統(tǒng)接地型式采用TN-S 系統(tǒng)；為防止過電壓，高低壓配電拒、弱電設(shè)備配電箱、有引出室外線路的配電箱，分別按所在防雷區(qū)域設(shè)置不同級別的電涌保護(hù)裝置；

其中性線和保護(hù)地線（PE）在接地點后要嚴(yán)格分開，凡正常不帶電而當(dāng)絕緣破壞有可能呈現(xiàn)電壓的一切電氣設(shè)備金屬外殼均應(yīng)可靠接地；

防雷接地、變壓器中性點接地及電氣設(shè)備保護(hù)接地等共用統(tǒng)一的接地裝置；

在變配電室、水泵房、衛(wèi)生問等處設(shè)局部等電位聯(lián)結(jié)；

本工程采用總等電位聯(lián)結(jié)，將建筑物內(nèi)保護(hù)干線、設(shè)備進(jìn)線總管、建筑物金屬構(gòu)件進(jìn)行聯(lián)結(jié)；

（二）接地系統(tǒng)

（l）強弱電共用聯(lián)合接地裝置，要求接地電阻應(yīng)小于l歐姆；

（2）電梯機房、消防控制中心、弱電中心等弱電設(shè)備用房的接地利用大樓統(tǒng)一接地裝置。

（3）各類接地分別設(shè)專用接地干線。電氣豎井的重復(fù)接地端子除同本層均壓網(wǎng)相連接外，還采用40x4的鍍鋅扁鋼分別與共用接地裝置連接。

五、防火和報警系統(tǒng)

現(xiàn)代化的高層建筑除了在建筑設(shè)計方面采取很多措施（如合理布局、采用耐火材料、劃分若干防火區(qū)等）外，還應(yīng)設(shè)置完善的自動消防系統(tǒng)和防火報警系統(tǒng)。自動消防和防火報警系統(tǒng)一般由檢測、報警、確認(rèn)判斷和初期滅火設(shè)備、疏散誘導(dǎo)系統(tǒng)、排煙滅火系統(tǒng)組成。消防控制中心報警系統(tǒng)，由智能型的集中報誓控制器和必要的消防控制設(shè)備組成。包括火災(zāi)報警控制器，自動滅火系統(tǒng)的控制裝置，室內(nèi)消防栓系統(tǒng)的控制裝置，常開防火門、防火卷簾的控制裝置，防排煙系統(tǒng)及空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的控制裝置，電梯回降控制裝置，火災(zāi)應(yīng)急廣播的控制裝置，火災(zāi)警報裝置的控制裝置，火災(zāi)應(yīng)急照明與疏散指示標(biāo)志的控制裝置。本建筑選用多回路、多地址的聯(lián)動控制柜有聯(lián)動接口的智能型報誓控制器。每個防火分區(qū)至少設(shè)置一個手動火災(zāi)報普按鈕。從一個防火分區(qū)內(nèi)的任何位置到最鄰近的一個手動火災(zāi)報警按鈕的距離不大于30m。手動火災(zāi)報警按鈕設(shè)置在公共活動場聽的出人口處。手動火災(zāi)報警按鈕的安裝高度為1. 3～1.5m，且有明顯的標(biāo)志。

六 節(jié)約用電措施

（一）用電計量及無功補償

在變配電站10kV進(jìn)線母線的專用計量柜上設(shè)有功和無功計量總表，在高壓計量柜中設(shè)置專用計量用的計度表及C.T小室；在低壓側(cè)裝設(shè)用電計量用計量表，在其低壓柜中設(shè)置專用計量用的計度表及C.T小室。

無功補償采用低壓集中補償?shù)姆绞剑诟髯儔浩鞯蛪簜?cè)采用帶自動投切功能的無功功率補償裝置，補償后變壓器高壓側(cè)平均功率因數(shù)達(dá)0.9以上。

（二）照明節(jié)能

根據(jù)不同使用場合設(shè)計與之相適應(yīng)的合理照度，并分別采用金屬鹵化物燈、T5熒光燈、電子節(jié)能燈等高光效節(jié)能燈具，并選用高效率的品牌燈具和光源；所有氣體放電燈具加補償電容，使功率因數(shù)達(dá)0.9以上。

根據(jù)不同功能區(qū)劃分，照明控制采用集中與分散相結(jié)合控制方式。

嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)定的照明功率密度值（LPD）設(shè)計，使LPD小于或等于規(guī)范的許可值。

（三）設(shè)備節(jié)能

生產(chǎn)上采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，以更多的節(jié)省單位產(chǎn)品能耗。。

配電變壓器均采用低損耗節(jié)能型。

冷凍機、水泵、空壓機等動力設(shè)備選用國家推薦的高效節(jié)能型產(chǎn)品，并按國家有關(guān)規(guī)范和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計、安裝；

為達(dá)到節(jié)能及滿足生產(chǎn)工藝要求的目的，部分動力設(shè)施的電機采用變頻器（VSD）控制。

七、結(jié)語

高層辦公樓建筑的具有多功能化等復(fù)雜性，給做好電氣設(shè)計工作帶了一定困難。同時，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人民生活水平的提高，必然對電氣設(shè)計有許多新的要求。為了適應(yīng)形勢不斷發(fā)展的需要，因此電氣設(shè)計工作者只有不斷總結(jié)經(jīng)驗、不斷的深入研究，才能不斷提高電氣設(shè)才的技術(shù)水平。

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