高層建筑電氣設(shè)計(jì)探析

1、    高層建筑電氣設(shè)計(jì)探析    謝向陽(yáng)摘要：隨著高層建筑數(shù)量直線上升，對(duì)其電氣設(shè)計(jì)提出了更好的要求。筆者根據(jù)自身多年的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)高層建筑電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：高層建筑；電氣設(shè)計(jì)；供配電系統(tǒng)；電纜電線；火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)隨著地面用地越來(lái)越緊張，高層建筑越來(lái)越多，對(duì)其供電可靠性和消防等有了更高的要求，因此，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)高層建筑電氣設(shè)計(jì)。本工程地上兩座34層，其中裙樓有4層，1到3層為商用，4-34層位寫(xiě)字樓，地下有2層，建筑總高度為129.95m，總面積為16.2萬(wàn)平方米。以下是以本工程為例，對(duì)高層建筑電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。1.供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1供

2、電需求高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)從整體來(lái)進(jìn)行，至少需要兩路獨(dú)立市電電源，另外，還需應(yīng)急電源或備用電源的設(shè)置。1.2電源高層建筑正常電源數(shù)量應(yīng)至少兩個(gè)，采用專線由上級(jí)變電站或開(kāi)關(guān)站放射式供電。電源電壓等級(jí)可以是10kv、20kv、35kv或110kv。如果某路電源斷電時(shí)，必須保證剩余電源供電需在二級(jí)以上負(fù)荷。應(yīng)急電源和備用電源是高層建筑必不可少的一部分，其可以設(shè)柴油發(fā)電機(jī)來(lái)進(jìn)行，此柴油發(fā)電機(jī)確定柴油發(fā)電機(jī)的額定輸出電壓需根據(jù)負(fù)荷大小、單臺(tái)電動(dòng)機(jī)最大啟動(dòng)容量、供電半徑等因素來(lái)進(jìn)行。當(dāng)建筑物高度比200m低時(shí)，采用低壓柴油發(fā)電機(jī)；如果建筑物高度在100m400m時(shí)，應(yīng)進(jìn)行技術(shù)分析、比較，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的

3、額定電壓進(jìn)行確定；當(dāng)建筑物高度比400m大時(shí)，采用高壓柴油發(fā)電機(jī)。1.3高壓供配電系統(tǒng)主配變電所-分配變電所結(jié)構(gòu)是高層建筑的高壓供配電系統(tǒng)。主配變電所應(yīng)采用單母線分段的主接線形式放射式引至分配變電所。高壓系統(tǒng)配電級(jí)數(shù)根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)的規(guī)定，35kv電壓等級(jí)可直降到0.4kv；也可先將35kv降壓到10kv，再將10kv降到0.4kv。1.4配變電所配變電所地址的選擇嚴(yán)格根據(jù)10kv及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范gb50053、民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范jgj 16、35110kv變電所設(shè)計(jì)規(guī)范gb 50059中的有關(guān)規(guī)定。也就是說(shuō)，配變電所地址應(yīng)設(shè)在離人們遠(yuǎn)的地方，變電所、主要的配電間不應(yīng)設(shè)在伸縮縫、沉降縫及

4、存在漏水危險(xiǎn)的地方，在出入口處不宜放置發(fā)電機(jī)和變壓器。配電變壓器的長(zhǎng)期工作負(fù)載率不宜超過(guò)60%。在負(fù)荷中心設(shè)置配變電所，在地下一層和首層設(shè)置主配變所，也可設(shè)獨(dú)立的變電站。在避難層、頂層設(shè)置分配變電所，其變壓容器容量應(yīng)小于1000kva。針對(duì)高層建筑而言，在主配變電所中應(yīng)設(shè)置值班室，值班室可以獨(dú)立存在，也可以與高壓配電裝置室和相應(yīng)的配電裝置室相通。根據(jù)高層建筑的具體情況，配變電所的高低壓開(kāi)關(guān)柜可以選擇從多種形式中選擇。對(duì)于大截面電纜或電纜數(shù)量較多時(shí)，應(yīng)設(shè)電纜夾層，其高度要控制在1.8m和3.2m之間。配變電所內(nèi)應(yīng)設(shè)置低壓集中自動(dòng)電容補(bǔ)償裝置。補(bǔ)償要求按當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)的規(guī)定執(zhí)行，當(dāng)沒(méi)有明確規(guī)定時(shí)，補(bǔ)

5、償后低壓側(cè)進(jìn)線處的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.90以上。電容補(bǔ)償裝置的選擇應(yīng)考慮配電系統(tǒng)中高次諧波的影響。繼電保護(hù)按電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范gb50062、電力裝置的電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范gb/t 50063、民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范jgj 16的要求執(zhí)行。并符合下列規(guī)定：(1)當(dāng)高壓系統(tǒng)采用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式時(shí)，應(yīng)設(shè)置零序速斷保護(hù)，零序保護(hù)裝置動(dòng)作于跳閘，其信號(hào)接入事故信號(hào)回路。(2)當(dāng)分變電所離總配變電所距離較遠(yuǎn)且上級(jí)保護(hù)不能滿足分變電所進(jìn)線處保護(hù)靈敏度要求時(shí)，分變電所進(jìn)線處應(yīng)設(shè)一級(jí)保護(hù)。如果必要，分變電所的變壓器可設(shè)差動(dòng)保護(hù)。(3)高層建筑宜采用綜合繼保單元，分散布置在高壓配電裝置上；

6、低壓系統(tǒng)宜采用多功能儀表。高壓、低壓、柴油發(fā)電機(jī)組成統(tǒng)一的電氣控制系統(tǒng)并接入bms系統(tǒng)。高層建筑高壓宜采用集中控制方式，對(duì)變壓器主斷路器、分段斷路器、主要饋出回路斷路器宜采用集中監(jiān)視方式。主配變電所應(yīng)采用直流操作電源，分配變電所視具體情況采用直流操作電源或交流操作電源。所用電源宜引自配電變壓器。高層建筑對(duì)備用、應(yīng)急電源有一定的要求，具體要求如下：(1)按照相關(guān)規(guī)定設(shè)置應(yīng)急電源。(2)采用獨(dú)立于正常電源的電機(jī)組設(shè)備備用電源。 (3)柴油發(fā)電機(jī)房宜設(shè)在地下一層，也可設(shè)置獨(dú)立的柴油發(fā)電機(jī)房，不宜在避難層和頂層設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組。2.電纜電線選擇和敷設(shè)在電氣設(shè)計(jì)中，比較復(fù)雜的問(wèn)題就包括高層建筑干線電力線

7、路的選型和敷設(shè)方式。針對(duì)大容量配電干線而言，由于封閉式母線具有載流量大的特點(diǎn)，因此，在本工程中普通電源、空調(diào)動(dòng)力大容量用電干線都采用這種方法。根據(jù)民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范（jj16-2008）第7.4.3條導(dǎo)體敷設(shè)的環(huán)境溫度要求，在封閉的強(qiáng)電間發(fā)熱量大，會(huì)造成導(dǎo)體載流量下降，故暖通專業(yè)應(yīng)予考慮適當(dāng)排風(fēng)。配電干線在變配電室內(nèi)段的敷設(shè)用開(kāi)敞式電纜托盤(pán)，變配電室到電氣豎井間段采用封閉式防火電纜橋架敷設(shè)，在電氣豎井內(nèi)的敷設(shè)全部采用電纜明敷固定在階梯式電纜梯架上。這樣，就將安裝施工及上述問(wèn)題有效地解決了，為日后的維修也帶來(lái)很大的便利。在樓層間的分支干線導(dǎo)線敷設(shè)根據(jù)所配設(shè)備的消防負(fù)荷等級(jí)選擇防火類型，并盡可能

8、地采用鋼管暗敷在墻壁和樓板內(nèi)，明敷防火線路在外套保護(hù)鋼管上噴涂防火涂料。各層電氣豎井內(nèi)的樓板孔洞和各處墻壁上的電氣安裝孔洞，在設(shè)備安裝施工的后期一定要用防火膠泥等防火材料嚴(yán)實(shí)封堵，這是相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范明確要求需設(shè)計(jì)時(shí)留意的。3.火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)根據(jù)規(guī)范建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范gb50016-2006和高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（gb50045-95 2005年版）的有關(guān)要求，高層建筑應(yīng)按特級(jí)保護(hù)對(duì)象設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，除游泳池、溜冰場(chǎng)、衛(wèi)生間外，均應(yīng)設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。本工程火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)采用控制中心報(bào)警系統(tǒng)方式。在消防控制室設(shè)置有火災(zāi)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制器、消防聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備、消防警報(bào)及通訊設(shè)備、彩色crt

9、、打印機(jī)等設(shè)備及可直撥城市“119”火警電話的外線電話?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)除由消防電源作主要電源外，另設(shè)直流備用電源。crt顯示器、消防通訊設(shè)備等的電源，另設(shè)裝置供電。本工程報(bào)警設(shè)備按照全面保護(hù)方式進(jìn)行設(shè)置，在高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（gb50045-95 2005年版）及汽車庫(kù)、修車庫(kù)、停車場(chǎng)設(shè)計(jì)防火規(guī)范（gb50067-97）等規(guī)范規(guī)定的場(chǎng)所及根據(jù)火災(zāi)危險(xiǎn)程度、消防功能要求需要的各有關(guān)場(chǎng)所設(shè)置火災(zāi)探測(cè)器。值得注意的是本工程13層商業(yè)的中庭高度超過(guò)12，配置自動(dòng)尋的消防炮系統(tǒng)。每個(gè)防火分區(qū)均設(shè)置手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕，從一個(gè)防火分區(qū)內(nèi)的任何位置到最鄰近的一個(gè)手動(dòng)按鈕距離均不大于30；系統(tǒng)還可接受水流

10、指示器、壓力開(kāi)關(guān)、信號(hào)閥、消火栓啟泵按鈕、防火閥等設(shè)備的報(bào)警信號(hào)，并可監(jiān)視防排煙閥、消防水泵、消防風(fēng)機(jī)的狀態(tài)信號(hào)、地下水池或屋面水箱消防水位狀態(tài)信號(hào)、市電與自備電及消防水泵主備用電源的工作狀態(tài)、消防電梯的故障狀態(tài)和停用狀態(tài)。消控室內(nèi)彩色crt應(yīng)能顯示保護(hù)對(duì)象的重點(diǎn)部位、疏散通道及消防設(shè)備所在位置的平面圖等。在消防水泵房、備用發(fā)電機(jī)房、變配電所、消防風(fēng)機(jī)房、消防電梯機(jī)房設(shè)置消防專用電話分機(jī)，在手動(dòng)報(bào)警按鈕和各避難層每隔20設(shè)置消防專用電話插口。消控中心設(shè)置可直接報(bào)警的外線電話。根據(jù)規(guī)范要求，在各層均設(shè)置一定數(shù)量的事故廣播揚(yáng)聲器，火災(zāi)事故確認(rèn)后，將著火層及上、下層的事故廣播揚(yáng)聲器自動(dòng)接通，指揮人員

11、有秩序地疏散。消防設(shè)備的控制與顯示等功能應(yīng)按消防控制室通用技術(shù)要求ga767-2008的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)現(xiàn)象，那么將會(huì)造成無(wú)可估計(jì)的損失，首先的樓層高，其次是人員密集，因此，電氣線路火災(zāi)的防止必須提起重視。高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（gb50045-95 2005年版）9.5.1條規(guī)定：高層建筑內(nèi)火災(zāi)危險(xiǎn)性大、人員密集等場(chǎng)所宜設(shè)置漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。將用于報(bào)警切斷的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器設(shè)置在重要消防設(shè)備供電回路上。總而言之，防止高層建筑發(fā)生火災(zāi)是高層建筑電氣設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置需要根據(jù)相關(guān)規(guī)定來(lái)進(jìn)行，使其能夠最大限度發(fā)揮其功能和作用。參考文獻(xiàn)：1 趙國(guó)富.超高層建筑配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介j. 建筑電氣