淺析高層建筑配電系統(tǒng)設計

張秋

摘 要 本文闡述了超高層電氣設計的關注點，結合供電電源的設置及原則要求，我們提出了電力、照明配電系統(tǒng)中應考慮具備擴展的能力等。電力、照明配電系統(tǒng)設計中，相應的各級電力、照明配電系統(tǒng)必須考慮合適比例的備用容量。

關鍵詞 高層；電氣設計；照明配電系統(tǒng)

前言

超高層建筑（Extra-highbuilding）指建筑高度大于100m的民用建筑。超高層建筑是運用現(xiàn)代科學技術創(chuàng)造出的震撼人心的作品，通常作為展現(xiàn)一個城市的形象和實力的地標性風景呈現(xiàn)，是現(xiàn)代城市采用新型建材、結構方式、電梯，在采暖、空調(diào)、給排水、供電、智能控制等系統(tǒng)設計過程中運用一系列全新科學技術的綜合產(chǎn)物。超高層建筑具有建筑規(guī)模大，建筑高度高的特點，這使其具有用電負荷大、輸配電距離長、變配電系統(tǒng)復雜、供電安全性要求高、雷擊風險大、若發(fā)生火災撲救困難、人員密集疏散時間長等特點。由于其對建筑安全性、可靠性的特殊要求，給電氣設計帶來的變化是十分巨大的。本文將介紹超高層電氣設計的關注點及電力、照明配電系統(tǒng)中應考慮具備擴展的能力等內(nèi)容。

1 超高層電氣設計的關注點

①需要科學合理地進行負荷預測，確定高壓供電方案。②根據(jù)建筑功能和避難層、設備層的位置合理布置設備機房。③系統(tǒng)分區(qū)：盡量從節(jié)能、減少電纜長度，減少機房面積考慮。④設備選擇：高質(zhì)量、高性能，避免經(jīng)常檢修及更換。⑤設備運輸：一般利用電梯井道作為運輸通道[1]。

2 供電電源

（1）市政電源：由于商業(yè)綜合體、超高層酒店等一二級負荷較多，要求市政提供兩路獨立10KV中壓電源。

（2）UPS電源：消防控制中心設備、經(jīng)營及設備管理用計算機系統(tǒng)設備等，一般由相應的設備承包商成套提供。

（3）EPS電源：應急照明燈具可設置集中型EPS應急電源，也可以在應急照明燈具內(nèi)設置蓄電池組件。

（4）柴油發(fā)電機組

①為保證火災時消防用電設備用電，以及市電故障停電時，重要保障性負荷的用電，根據(jù)業(yè)主需要設置應急（備用）柴油發(fā)電機組。柴油發(fā)電機組應采用快速啟動型，斷電啟動時間不超過10秒。②柴油發(fā)電機組供電范圍。a.消防用電設備：消防控制室、消防水泵、消防電梯、防煙排煙設施、火災自動報警、漏電火災報警、自動滅火系統(tǒng)、應急照明、疏散指示標志和電動的防火門、窗、卷簾、閥門等；b.重要保障性負荷需根據(jù)業(yè)主提供需求確定[2]。

3 10kV/0.4kV變電所的設置

3.1 設置原則

①深入或接近負荷中心；②進出線方便；③設備吊裝、運輸方便；④有利于物業(yè)管理的需要；⑤不應設在有劇烈振動或有爆炸危險介質(zhì)的場所；⑥不宜設在多塵、水霧或有腐蝕性氣體的場所，當無法遠離時，不應設在污染源的下風側(cè)；⑦不應設在廁所、浴室、廚房或其他經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所貼鄰。如果貼鄰，相鄰隔墻應做無滲漏、無結露等防水處理。

3.2 負荷計算

超高層建筑負荷計算是一個較復雜的問題，若要很好解決，需要考慮各種類型的用電負荷的運行工況、運行時間特點及建筑的使用功能等因素，并加以分析、研究、計算，從而確定最佳負荷計算方法；確定變壓器投入運行的容量、臺數(shù)，降低設備投資、運行費用、節(jié)約電能。

3.3 變電所的位置

超高層建筑的最大特點就是“高”，空調(diào)通風及給排水設備往往集中設在機電層，為了解決變電所深入負荷中心以及節(jié)省電纜等問題，同時也為能解決供電半徑問題，采用變電所分別設置的原則，主變電所設在地下一層，制冷機房單獨設置變電所，其他變電所分別設在相關的設備層或避難層。

3.4 設備運輸

超高層建筑為保證供電半徑，節(jié)省低壓線路損耗，變配電房一般需在樓上避難層（或機電層）設置，這樣就需要考慮設備運輸問題。對電氣專業(yè)而言主要是變壓器的運輸，避難層設備運輸處外墻設置為可開啟（向內(nèi)）。在地面設置可伸出建筑的滑行導軌，在板下設置可伸縮的鋼制桁架保證設備運輸安裝，或考慮利用消防梯井道運輸[3]。

4 應急柴油發(fā)電機的設置

在超高層建筑中，設置柴油發(fā)電機組有兩個目的，一是作為應急電源使用，主要為消防類負荷提供第三電源；另一目的是為用戶提供備用電源。兩者使用目的不同，要求也不一樣由于市政提供一般兩路電源（兩路互為備用），所以柴油發(fā)電機的設置的目的大多僅為消防類負荷提供第三電源（酒店除外）。

通常消防負荷可分為兩大類，一類是正常及火災時均需投入運行的設備，另一類則是僅在火災時方投入運行的消防設備。應急發(fā)電機在何時才使用呢？一是停電，另一種情況則為火災等非常狀況時。停電與火災沒有必然關系，停電時前述消防泵、噴淋泵、防火卷簾、加壓風機、純排煙風機均不投入運行，可將此部分發(fā)電機供電的容量用于部分一級負荷。這種盡可能發(fā)揮發(fā)電機能力的設計，將大大降低設置發(fā)電機的容量。

（1）柴油發(fā)電機組在超高層建筑中既可作為應急電源使用，也可以作為備用電源使用。當備用電源滿足應急電源條件時，備用電源可以兼作為應急電源。

（2）超高層建筑應設柴油發(fā)電機作為應急電源或備用電源。設置在超高層建筑內(nèi)的柴油發(fā)電機，應根據(jù)負荷大小、單臺電動機最大啟動容量、供電半徑等因素確定柴油發(fā)電機的額定輸出電壓[4]。

5 電力、照明配電系統(tǒng)中應考慮具備擴展的能力

超高層建筑大多功能復雜，因此在電力、照明配電系統(tǒng)設計中，相應的各級電力、照明配電系統(tǒng)必須考慮合適比例的備用容量，以便于將來增加負荷或滿足酒店等隨著商務擴展需求而臨時需要增加的電氣負荷，避免造成改造系統(tǒng)所導致的額外成本和時間浪費，提升建筑的品質(zhì)和形象。

參考文獻

[1] GB 50052-2009.供配電系統(tǒng)設計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2010.

[2] JGJ 16-2008.民用建筑電氣設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[3] 張修遠.高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設計探討[J].中國房地產(chǎn)業(yè)，2017，（28）：262.

[4] 霍延明.高層建筑電氣工程供配電系統(tǒng)設計分析[J].城市建設理論研究（電子版），2015，（7）：1033-1034.