超高层建筑电气设计要点

摘 要：超高层建筑相对于普通的高层建筑而言,供应电能的可靠与否要求较高.文章主要结合某超高层建筑电气设计项目实例,剖析超高层建筑电气设计的特殊性,对超高层建筑电气的设计要点及设计经验进行总结,使设计人员能更容易了解和掌握其设计方法.

关 键 词：超高层；高低压配电；矿物绝缘；电缆应急照明；火灾自动报警；漏电监控报警

中图分类号：TM452文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）22-0052-02

随着经济的不断发展,新材料、新技术不断更新,与之相应的各地的超高层建筑也越来越多,如广州市的珠江新城就拥有多幢的超高层建筑,现已投入使用,后续也将要不断建设新增.超高层建筑相对于普通的高层建筑而言,层数较多,供应电能的可靠与否以及消防安全等要求也较高,因此,超高层建筑需要的建设用的资金投入大,需要的处于运行状态的设备也比较多,所以,其设计的复杂程度也比一般高层建筑要高很多.

1某项目工程概况

项目（以下简称A项目）地处广东省茂名市,为一座超高层综合楼,总建筑面积约17万平方米,设三层地下室,为车库及设备房；首～三层裙楼主要为商业,裙楼四层为屋顶花园及架空层；五层以上分为A、B、C、D四栋塔楼,均为超高层建筑,其中,A栋为酒店,B、C、D楼均为住宅,最高的A栋屋顶标高为129.85米.

2供配电系统

2.1负荷等级及供电电源

根据现在国家规范的要求来说,A项目中需要按一级的负荷要求供应电能的有应急照明、客梯电力、机房、保安和排污水泵等用电设备,还有其他的用电设备,如消防水泵、防排烟风机、消防电梯和消控中心等消防用电设备.

10kV的电压等级是供电电源一般采用的电压等级,并且往往由来自同一或不同变电站的两段不同母线引进10kV电源.两路电源同时供电,分列运行,每路电源均应能承担工程中全部用电负荷.为确保超高层建筑中消防等用电设备的可靠供电,A项目中以满足超高层建筑的高要求供电,为保证能对A项目超高层建筑持续、稳定、安全的供电,A项目又另外设置了一组柴油发电机以作为备用电源,增强消防等用电的可靠程度.

2.2变配电所的设置

由于A项目中的空调、水泵房等为主要的用电负载,但它们基本上都设置在地下,而另外的用电荷载比较大的用电器也都设置在离地面较近的一至三层楼中,除此之外,地上建筑物的高度最高达到129.85米,从变配电所引至屋顶需要用电的设备所需的输电费用仍是相对来说比较经济合理的,为使变压器能够足够近地靠近主要用电区域,本设计中将变配电所设在地下一层以方便运输电,同时将柴油发电机房设在变配电机房附近以方便漏电火灾时能够更好地维持供电.而对于那些高度较高的超高层建筑物,上部的避难层和屋顶相对于一般建筑物而言多了许多用电器,设置单个的变配电所不算太划算,所以可以考虑在屋顶再设置一个变配电所,与地下一层的变配电所同时运行,以达到配电要求

2.3高低压主结线设计

A项目10kV的高压主结线采用的是单母线分段的方式供电,而且不在中间部位设置母联,为达到供电要求两路的10kV电源同时供电,但不合在一起运行.

变压器分组设置,面对冬夏两季空调所占负荷较高,而春夏两季较低的问题,将设计中的部分荷载集中设置到一起,然后在春夏两季中,根据情况摘除部门负荷,以达到减少变压器损耗、节约电能的目的.低压主结线采用单母线分段的方式,在变压器低压的一边设置一个母联开关,变电所的两台变压器在平时的时候分开运行,互不干扰,当发生意外导致其中一台变压器故障时,就可摘除部分空调等季节性负载,闭合低压母联的开关,由另外一台变电器来为大楼中的一些应急消防设备提供持续供电.

3电缆电线选择

目前在我国的输电系统中,电缆电线的老化和过载使用的情况屡见不鲜,其导致的电气火灾也数不胜数.电缆电线中的可燃绝缘和护套材料不仅仅只是做火灾的助燃剂,它燃烧后所放出来的有毒气体也会危及到正在逃离火灾现场的人员或是正在阻止火势蔓延的消防人员的生命

安全.

对于一些重要的消防设施如消防水泵、消防电梯以及应急照明等在发生火灾时的应急设备,需要在火灾时持续稳定地工作,所以对这些设备供电的线路,必须足够安全以能够经受住火灾的考验.在超高层建筑中,消防主干线供电回路应选用矿物绝缘的防火电缆,消防支线则应选用低烟无卤阻燃耐火型电缆做成的电线,以消除在火灾是用电线路被烧坏而无法持续供电的问题.另外,一般的动力设备和普通照明回路都套有电缆绝缘及护套,当发生火灾时,这些护套就会烧着,放出烟雾和有毒气体,因此在超高层建筑中应选用低烟无卤的环保电缆,以减少这些护套在火灾中被烧着而放出有毒气体,致使在火灾中逃离的人们难以逃出火灾现场.

4应急照明系统

消防控制中心、变配电所等重要机房在火灾发生时起着无比重要的作用,因此这些重要场所的值班照明应能在火灾发生时有至少能够达到3个小时的供电时间的电量；对于避难层中的应急照明来说,应急电源的供电时间显得尤为重要,所以火灾时应保持不少于1个小时的持续供电；疏散走道的地面水平照度按最低的1.0lx来考虑,也至少有不少于30分钟的供电时间；人员密集场所及楼梯间内的地面最低水平照度按最低的5.0lx来考虑,也至少有不少于30分钟的供电时间；其他的场所就按照平时供电的10%考虑.

各楼层的人流量较多的走道、拐角及出入口处均应设置火灾断电时的应急照明灯,并且这些应急照明灯均自带蓄电池,且不与普通照明线路共用一个线路,以防止火灾断电时不能及时发挥作用.应急照明电源一律采用双回路供电,并在最末一级配电箱处切换,双回路电源中的第二电源取自由柴油发电机组供电的应急用母线.应急用照明灯在无危险情况时采取就近控制,当火灾发生时,转到消防控制中心自动控制并点亮.5火灾自动报警及控制系统

根据规范GB50016-98和GB50054-95（2005年版）的有关要求,超高层建筑属于特级保护对象,应按照特级保护对象的要求在除泳池、溜冰场及卫生间外的场所设置火灾自动报警系统.对于A项目中的火灾自动报警系统,建议应采取在控制中心报警的方式.在消防控制室内设置火灾时必要的消防控制设备以及火灾事故广播预警设备,根据需要,将火灾时所要用到的消防控制模块、消火栓按钮等设置为编码型,以方便在发生火灾时,报警控制器能够根据接收到的报警信号来程序性地发出指令,启动应急消防设备.

A项目消防设计中,根据A项目所特有的消防特点,在地下停车场、厨房等地设置感温探测器,以及时消除明火火灾,在主要的出入口以及人流量大的各种用房和走道等处设置感烟探测器,同样也为防止明火火灾发生,除此之外,在各个预防火灾的分区里,都设置一定数量的手动报警器按钮,并在手动报警器按钮和各避难层每隔20米设置转为消防使用的专用插口.根据防灾规范的要求,在防灾控制中心,应设置外线报警,方便与外界联系,同时,在每层楼中,设置相当数量的广播喇叭,当发生火灾时,指挥人员便可借用这些广播喇叭来指导被困人员有秩序地逃离火灾现场.需注意的是：在消防控制室,必须能接收消防水泵、防烟和排烟风机等的反馈信息,并对其进行现场控制,以在保证控制人员自身安全的情况下维持其正常运行.

6漏电火灾监控报警系统

漏电火灾监控报警系统是一种能在电气火灾发生之前将其探测出来的非常重要的设备.根据《高层民用建筑设计防火规范》规定,漏电火灾监控报警系统应设置在高层建筑物内火灾危险性较大、人员密集的场所处,以此来防护电气火灾.故根据A项目在用电荷载以及用电线路的具体使用情况,应采用具有漏电火灾监控报警系统的二级保护模式,漏电火灾报警控制器应安装到每一个二级开关处.漏电火灾报警控制器设定漏电报警动作电流为300mA,切断漏电回路的时间不大于0.3秒.但对于类似消防、应急用电源、安全防控及不能够停电的场所等重要线路,应安装有纯报警式漏电报警器,具有采集漏电电流、过电流等信号超过设定值时,只发出声光报警信号,在保证供电的持续性的同时,又不控制脱扣（不切断电源）.

7结语

超高层建筑所承载的人员量较大、楼层较高,因此对火灾等危急情况时消防等设施的持续供电要求较高,漏电火灾时需要有足够的时间来疏散人群.由于超高层建筑电气设计和普通建筑有着不同的设计理念和特殊的关键性设计处理,电气设计师在工程设计中会面临许多新情况、新问题.准确地掌握这些新情况,并及时地解决这些新问题,对建筑电气设计行业的发展具有重要的意义.