探討高層建筑的電氣設計

1、探討高層建筑的電氣設計    摘要：結合實際工程，筆者詳細介紹了高層建筑電氣設計方面的內(nèi)容，主要包括高、低壓變配電系統(tǒng)、照明設計、防雷措施、防火和報警系統(tǒng)等幾個方面。僅供參考。 關鍵詞：高層建筑、電氣設計、配電系統(tǒng)、防雷 1工程概況 廣州市某高層綜合樓為框架剪力墻結構，局部為框支結構，屬一類高層建筑。該綜合樓地下1層為汽車庫和自行車庫，面積約8000m2。地上近50000m2，13層為商場，425層為住宅樓，分A、B兩塔樓，兩塔樓每層均有6戶。從電力系統(tǒng)取得兩路高壓10kV獨立電源至地下層變配電房。 2高、低壓變配電系統(tǒng) 2.1用電負荷統(tǒng)計 根據(jù)民用建筑

2、電氣設計規(guī)范的規(guī)定，本建筑用電負荷屬二級負荷，根據(jù)高層民用建筑設計防火規(guī)范的規(guī)定，建筑的消防控制室、消防電梯、防煙排煙設施，火災自動報若、自動滅火系統(tǒng)、應急照明、疏散指示和防火卷簾、閥門等消防用電負荷屬一級負荷。本建筑設有10kV高壓進線及柴油發(fā)電機，可滿足一、二級負荷的供電要求。 住宅用電負荷按每戶6kW設計，共264戶，總用電量為264×6=1584kw;13層空調(diào)用電力負荷統(tǒng)計為725kW；全部公共設施負荷為753kw；自備柴油發(fā)電機帶電力負荷(火災時帶電力負荷)為423.3kW，柴油發(fā)電機帶電力負荷(未發(fā)生火災時帶電力負荷)為523.3kW。 2.2配電系統(tǒng) 本工程高壓配電電

3、壓為10kV高壓配電系統(tǒng)采用單母線放射系統(tǒng)，以保證供電的可靠性。低壓供配電系統(tǒng)為： 2.2.1住宅低壓供配電系統(tǒng) 住宅部分供電在A、B兩塔樓各沒一個干線豎井，豎井內(nèi)設密集型絕緣插接母線。插接母線向各電表箱供電。各層電表箱集中沒在同層豎井內(nèi)，以便于抄表及檢修。各戶內(nèi)配電箱一個斷路器、漏電保護開關，為用戶照明、空調(diào)及用電設備供電，每戶按6kw計。 2.2.2商場空調(diào)供配電系統(tǒng) 設空調(diào)專用變壓器，這樣有利于運行和管理，可根據(jù)季節(jié)情況來決定該變壓器的投運與否?？照{(diào)專用變壓器所帶負荷包括冷水機組、冷凍水泵、冷卻塔和空調(diào)柜機。 2.2.3公用設施供配電系統(tǒng) 設公用設施供電變壓器，該變壓器所帶負荷包括排煙機

4、、加壓風機、進風機、排水泵、防火卷簾、運客電梯、貨物電梯、自動扶梯、消防水泵、地下室照明等用電設備。在地下室、商場及天面根據(jù)用電設備分布情況，在適當?shù)奈恢迷O置動力配電箱為這些用電設備配電。公用設施供電變壓器由高壓配電室供電，它又為各動力配電箱和照明供電。 2.2.4自備柴油發(fā)電機系統(tǒng) 設置一臺自備柴油發(fā)電機，作為發(fā)生火警時的應急備用電源。供消防設備用電負荷，當未發(fā)生火災而正常工作電源停電時，發(fā)電機用于帶商場的部分照明、電梯及生活水泵負荷。自備發(fā)電機采用應急自起動方式。發(fā)電機室設置于地下層，直接為低壓配電室內(nèi)的發(fā)電機母線供電，發(fā)電機母線為各用電設備供電。 2.2.5低壓供電系統(tǒng)運行方式 本工程低

5、壓系統(tǒng)設有A塔樓和B塔樓住宅各自變壓器低壓母線、空調(diào)用變壓器低壓母線、公用設施用變壓器低壓母線和自備柴油發(fā)電機低壓母線。上述低壓母線平時均分列運行，A塔樓低壓母線與B塔樓低壓母線設聯(lián)絡柜，空調(diào)低壓母線與公用設施低壓母線設聯(lián)絡柜，使兩條母線可進行聯(lián)絡。自備柴油發(fā)電機母線作為備用電源，當正常電源斷電時，發(fā)電機自動投人。備用電源和正常電源在設備端自動切換以滿足重要負荷供電可靠性的要求。 2.3變電所變壓器容量選擇、配電間面積及柴油發(fā)電機房 專用變電所變壓器容量的選擇要考慮三種工況：一是常時運行工況；二是某棟樓火災時工況；三是當任一臺變壓器故障時，另一臺變壓器應能滿足所有可能同時運行的一二級負荷，此時

6、同樣要考慮某棟樓火災時的情況?？紤]到干式變壓器有較強的過負荷能力，根據(jù)用電負荷統(tǒng)計的結果，A塔樓住宅用變壓器選用630kVA，負荷率為78%；空調(diào)用變壓器選用1000kVA，負荷率為72%；公用設施用變壓器選用1000kVA，負荷率為75%；柴油發(fā)電機房設有700kW發(fā)電機，可以滿足在其它負荷均投入的情況下起動量大的消防泵的要求。柴油發(fā)電機組帶有自起動控制器。對于住宅樓，建設方考慮投資的回報率，盡可能縮小設備間的尺寸，對于標準層電氣間，僅考慮計量箱、橋架及一些豎向管線的布置，此時，走道照明、應急照明配電箱只能集中設置在某一層。此時，初步設計或方案設計時住宅樓地下層或首層電氣間尺寸應加大，否則，

7、在施工圖設計時會很被動。 本工程公用變電所和專用變電所均設在地下層，地下層各個方向的橋架較多。而對于此類綜合樓，地下層往往是作為汽車庫使用的，建筑專業(yè)對于汽車庫的凈高要求是不得小于2.2m。因此，橋架與橋架間交叉布置，尤其是橋架和風管交叉布置選擇在拐彎處或角落，而不設在汽車通道的中間。 2.4漏電斷路器的選擇 每幢住宅塔樓的總電源進線斷路器，應具有漏電保護功能。根據(jù)全國民用建筑工程設計技術措施電氣規(guī)定：當住宅部分建筑面積小于1500m2(單相配電)或4500m2(三相配電)時，漏電斷路器的漏電動作電流為300mA。當住宅部分建筑面積15002000m2(單相配電)或45006000m2(三相配

8、電)時，漏電斷路器的漏電動作電流為500mA。當住宅部分建筑面積超過6000m2時，應多路配電并分別設置漏電斷路器或在總配電柜的出線回路上分別裝幾組漏電斷路器。 2.5低壓配電設計 正常工作電源和備用電源均由設于地下層的變配電所供給。380/220V系統(tǒng)采用TNS制約中性點固定接地系統(tǒng)，采用樹干式與放射式相結合的配電方式。對消防設備等一類負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。二類負荷的配電線路采用ZRVV阻燃型塑料電纜；一類負荷的配電線路采用NHVV耐火型塑料電纜。在線路鋪設方面，高壓電纜穿鋼管明敷；自低壓配電室至各力配電箱的干線路沿橋架敷設，其中消防設備等一類設備配電的線路

9、采用鋼線槽敷設；共設立2個強電電纜豎井。電纜豎井為各用電設備配電。自各動力配電箱和控制箱配出的支線路根據(jù)各處的情況分別采用橋架或穿鋼管敷設。 3照明設計 3.1光源 地下室、住宅客廳以熒光為主，設備用房、樓梯、走道和住宅(除客廳外)以白熾燈為主商場照明僅設置總電源箱，具體燈具布置由二次裝修設計。 3.2事故照明 地下室、商場、樓梯間的照明系統(tǒng)有兩個電源(備用電源由發(fā)電機供給)，另外在電梯前室、樓梯間、配電室、發(fā)電機房、水泵房及消防中心等重要場所設應急照明。電梯前室、樓梯間及走道等人員密集通道設誘導燈。 3.3導線選擇及線路敷設 住宅、商場及地下室照明線路，采用ZRBVV阻燃型塑料銅心導線。所有

10、由照明配電箱配出的線路均采用金屬線槽明敷。 4防雷措施 一般大氣中雷云距離地面高度大約100300m時，地面感應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)生在建筑物側面樓層。采用一般建筑物的避雷措施難于起到保護作用，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。 4.1防直擊雷 本大樓按一類防雷設計。天面避雷裝置采用傳統(tǒng)的避雷裝置即在天面四周敷設避雷帶，中間敷設不大于5m×5m的網(wǎng)絡。同時要將天面所有突出的金屬部件均應與附近的避雷帶可靠連接。接地裝置距離被保護建筑物及其聯(lián)系的金屬物(如管道、電纜等)之間的距離大于3m。

11、 4.2防側擊雷 根據(jù)民用建筑電氣規(guī)范要求，本大樓必須采用防側擊雷措施。建筑層間設置避雷帶、均壓環(huán)，并與屋頂避雷網(wǎng)相連，通過引下線與接地裝置連接。從距地30m高度起，每向上三層，再利用結構圈梁外側兩條主筋或在圈梁內(nèi)敷設一條25mm×4mm的扁鋼與引下線焊成一環(huán)形水平避雷帶，以防止側向雷擊，并將金屬欄桿及金屬門窗等較大的金屬物體與防雷裝置連接。 4.3關于均壓和等電位體的連接 為了保證高層建筑物內(nèi)部不產(chǎn)生反擊和危險的接觸電壓和跨步電壓，應當使建筑物的地面、墻板和金屬管、線路都處于同一個電位。因此，本大樓在各層的適當位置預埋與房屋結構內(nèi)防雷導體相連的總等電位MEB連接板，以便于和接地主干

12、線相連接。這有利于微電子設備防止雷電波的電磁脈沖干擾。防雷施工中，在建筑物伸縮縫、沉降縫和抗震縫等處做了防雷跨越導線，使整個高層建筑的金屬部分形成一個等電位籠。 4.4接地 變配電所內(nèi)高低壓系統(tǒng)按地，消防控制室的接地和建筑物的防雷接地采用共用接地裝置。采用結構樁主筋、承臺底板，地梁主筋經(jīng)可靠焊接做自然接地裝置，接地電阻不大于1n，正常情況下不帶電的一切電氣設備的金屬外殼均應接地，要充分利用建筑物的結構鋼筋和水管等金屬管道進行等電位連接。 5防火和報警系統(tǒng) 由于高層建筑面積大、人員復雜，引起火災的可能性很大，加之豎向孔洞多、現(xiàn)代化的塑料貼面材料、全部窗戶密封、設備龐雜、人員和物質(zhì)等都很集中，發(fā)生

13、火災時火勢容易蔓延，疏散人員和撲滅火災也很困難，所以現(xiàn)代化的高層建筑除了在建筑設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，還應設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、確認判斷和初期滅火設備、疏散誘導系統(tǒng)、排煙滅火系統(tǒng)組成。 根據(jù)高層民用建筑設計防火規(guī)范及火災自動報警規(guī)范的要求，在首層設置消防控制中心一處，消防控制中心設消防自動報警系統(tǒng)一套。為了便于安全疏散和火災撲救，本大樓在有眾多人員密集的大廳及疏散出口處、疏散走道和出口處、建筑物內(nèi)封閉樓梯問、防煙樓梯問、前室以及消防控制室、消防水泵房等處設置了事故照明燈。在大樓的太平門頂部、疏散走道、轉(zhuǎn)角處以及公共出口處距地不足lm的墻面上設置了疏散指示標志。過道上的疏散指示標志間距不大于20m?；馂氖鹿收彰骷笆枭⒅甘緲酥径加胁ＡЩ蚱渌侨紵牧现瞥傻牟Ａд?。 6結束語 隨著經(jīng)濟的發(fā)展