超高層建筑電氣系統設計方案探討

1、    超高層建筑電氣系統設計方案探討    王培摘 要：把握電氣設計的要點來實施建筑電氣系統設計方案，對提高建筑電氣系統的使用性能有著重要的意義。把握以某超高層建筑電氣系統設計為例，說明了超高層建筑電氣系統設計的主要情況，分別闡述了110kv變電站、供配電系統、柴油發(fā)電機選擇、泛光照明和失電聯鎖保護方式的方面的內容。關鍵詞：超高層建筑；110kv變電站；供配電系統；柴油發(fā)電機選擇；聯鎖關系；保護方式；泛光照明；建筑物結構形式0 引言隨著我國經濟的不斷增長，城市化進程不斷加快，超高層建筑的建設項目越來越多，建筑電氣設計重要性突出。但是由于沒有做好電氣設計

2、而導致建筑性能受到影響的事情時有發(fā)生，因此，如何抓住電氣設計的要點來落實建筑電氣系統的設計和施工成為了施工人員需要解決的問題。下面就結合實例對此進行討論分析。1 110kv變電站某綜合體建筑群需設置一座110kv變電站，供電局變電站選址設置在z14地塊。110kv變電站原本按供電局要求應設置為地上建筑，但因其在cbd核心區(qū)內，故選址設于大廈b6層b4層。變電站不宜設置在建筑最底層，主要是防止變電設備因水倒灌而無法保障其供電安全性。110kv變壓器為油浸式變壓器，一般容量為50mva，需要設置主變油池，故b6層布置主變油池。在b5層主要設置110kv間隔、4臺110kv主變、10kv配電柜及站用

3、電變電設備。2 供配電系統設置超高層建筑的電氣系統設計首先要考慮供配電系統形式，中壓為10kv，考慮建筑高度及供電半徑的要求，應在建筑中間避難層設置分變配電室。因高壓開閉站設置在地下，開閉站內高壓柜均采用金屬鎧裝柜，其高壓繼電保護均設置于開閉站內。所以分變配電室內高壓進線及出線繼電保護不需重復設置，且供電局嚴禁此處重復設置高壓繼電保護。這就對分變配電室高壓柜選擇提出了要求，對于容量小于800kva的變壓器，可采用隔離開關加熔斷器保護的環(huán)網柜。對于容量大于800kva的變壓器可采用斷路器式環(huán)網柜。因超高層避難層分變配電室內所帶負荷容量較大，變壓器數量基本在6臺左右，可由開閉站采用6路放射式10k

4、v高壓電纜至每臺變壓器（見圖1）。也可由開閉站內采用放射2路10kv高壓電纜至避難層變配電室內，在變配電室內設置高壓分配站再至變壓器（見圖2）。對于超高層建筑中間避難層變配電室內變壓器的選擇也必須慎重，超高層建筑變壓器的垂直運輸和后期運營維護是其兩個重點內容。變壓器的容量直接決定了變壓器對電梯的載荷數值。項目配備了相應的重載貨梯，解決了其垂直運輸問題，所以該項目避難層變配電室內沒有留有備用變壓器。3 柴油發(fā)電機選擇根據超高層建筑負荷等級，在保障雙路供電的同時，應留有第三路獨立電源作為備用電源，而備用電源多采用柴油發(fā)電機。首先從電壓等級上對柴油發(fā)電機進行選擇。其電壓的選擇決定著整個供配電系統的形

5、式。高壓柴油發(fā)電機機組容量大，可多組并聯，供電距離長，供電線路能量損耗小，初期投資大，后期運營維護量小。低壓柴油發(fā)電機供電距離短，供電線路能量損耗大，初期投資小，后期運營維護量大?？紤]建筑高度、供電距離及綜合經濟造價后，上述兩處超高層建筑項目均采用了低壓柴油發(fā)電機供電。其次是關于柴油發(fā)電機冷卻方式與室外儲油灌和快速注油口的選擇。柴油發(fā)電機冷卻方式分為風冷式機組和水冷式機組。風冷式機組對建筑面積有一定的要求，需要設置進排風豎井；而水冷式機組則需要在室外空間設置冷卻水箱。因z14地塊室外有大面積綠化，所以采用了水冷式機組并設置了室外儲油罐，而項目因占地面積有限則采用了風冷式機組和設置快速注油口。4

6、 低壓保護及聯鎖關系圖3為該項目供電關系示意圖，其中低壓系統采用單母線分段，設一母聯開關，并設置機械聯鎖，同時設置應急母線段。系統構成簡單可靠對不同等級負荷供電清晰。由于設置了分變配電所，柴油發(fā)電機對應不同分變配電室應急母線，對聯鎖及保護都提出了更高的要求。柴油發(fā)電機應在兩路市電中任意一路市電失電后進入熱備份狀態(tài)，此時柴油發(fā)電機應急段開關與市電低壓母線段母聯開關不投入；待另一路市電失電后柴油發(fā)電機投入。而在消防等應急情況下要求柴油發(fā)電機能帶起全部一級負荷容量，切除所有非消防回路。5 泛光照明不同于其他建筑，泛光照明在超高層建筑照明設計中有著重要的地位。其與外立面緊密結合，對建筑夜間照明效果起決

7、定性作用。現代泛光照明多選用led光源，但也必須考慮建筑立面實際情況。大廈雙子塔完全采用豎線條led光源，并在豎挺中預留led光源安裝燈槽。而大廈因為其建筑立面為3d立體效果，立面無法安裝燈具，所以在地面設置多組投光燈光源和建筑物頂部設置塔冠照明相結合。為突出超高層建筑作為城市地標的效果，塔冠的照明尤為重要。塔冠照明的照度值在整個建筑的泛光照明中最大，主次分明，突出建筑所在區(qū)域的視覺效果。6 結構形式對配電設計的影響超高層建筑一般為框架核心筒混合結構，其核心筒柱為型鋼混凝土柱。大廈項目核心筒與外圍結構直接通過鋼梁連接，然后在鋼梁中間鋪設壓型鋼板，再在鋼板上鋪設混凝土，地面電氣管線可以進行預留預埋。而鋼梁中的連接則是通過鋼筋桁架板。與普通鋼筋混凝土結構不同，超高層建筑中承重墻和鋼筋桁架板內無法預埋任何電氣管線，所以其配電設計均采用明敷（相對主體結構而言）。7 結語綜上所述，上文所提及的例子通過設計施工后，建筑的電氣系統性能得到了良好地提高。我們在進行建筑電氣系統設計時，要結合建筑的特點和實際情況，綜合考慮每一個細節(jié)，制定有效的設計方案，并要不斷總結經驗，采取科學合理的技術