摘要：随着国民经济的快速发展和新技术、新材料的不断应用，超高层住宅建筑不断涌现，它一般建设在城市的生活和经济中心，建成后往往成为一个城市的新景观，提升了城市的形象。由于超高层住宅建筑高度高，楼层多，建设资金投入大，运行设备多，安全运行标准高，设计的复杂性也大幅增加。
关键词：超高层住宅建筑；电气设计；关键技术；分析
导言：
超高层住宅建筑电气设计的特点是输电线路距离远、用电负荷大、供电安全性能要求高、疏散时间长、消防难度大。现阶段超高层建筑尚无相应国标，只是在现行的规范中增加了一些章节和条款，这些章节和条款对电气设计所必须遵循的基本原则和应达到的基本要求没有质的变化，对电气设计的计算和电气系统的组成也没有颠覆性的改变，只是在设计标准及材料使用上有更高要求。所以我们在实际工作中只要能切实遵照有关国标，按照当地消防、供电等主管部门的意见，借鉴一些其他省市的地方法规及国际标准，本着安全第一的精神，是能够完成好设计工作的。
一．供配电系统
1. 负荷等级及供电电源
按现行的国家规范，超高层住宅建筑的消防用电设备如消防水泵、消防电梯、防排烟风机、消控中心、应急照明和疏散指示灯；客梯电力，排污水泵，电话机房和保安，航空障碍灯等用电设备均应按一级负荷的要求供电。需从不同变电站或同一变电站的不同母线段分别引入一路10KV高压电源。每路电源均应承担全部一级负荷用电，二路电源同时供电，分列运行。超高层住宅对供电的要求很高，是否需要设置柴油发电机作为工程中的第三电源，以确保消防等重要负荷的供电可靠性，须提请相关部门（例如消防、地方供电部门）认可。
2. 变配电所的设置
①公用配电房
按武汉供电部门要求，公用配电房低压供电半径一般应控制在150M以内，严格要求不得超过180M。如建筑高度为180M，则将公用配电房设置在地下一层尚能满足供电部门的要求。如建筑高度超过180M，请建设单位与供电部门沟通是否要在建筑物上部设置公用配电房。如需要，可设置在避难层。考虑到变压器的垂直运输通道，设备对楼板荷重的影响，单台变压器的容量不宜超过1250KVA，且应预留好变压器运输通道的土建条件。
②专用配电房
因为住宅的专用负荷主要负荷集中在地下层及裙房，建筑高度在250M以内，由地下一层变配电所引至屋顶用电设备的供电距离也还在比较经济合理的范围内，因此设计中将专用配电房设在地下一层。
3. 高低压主结线设计
公用变配电所由附近10KV开闭所引入一路10KV电源环网式供电，高压柜采用环网负荷开关柜，低压侧均采用单母线分段，其母联开关正常为断开，变压器分列运行。
专用变配电所由不同变电站或同一变电站的不同母线段分别引入一路10KV电源供电，一用一备。在主供电源断电时，由备供电源确保消防设备等一、二级负荷用电。主备供电源主开关设电气、机械联锁。如相关主管部门要求设置第三电源，以确保消防等重要负荷的供电可靠性，则在变配电机房附近设置柴油发电机房。
专用负荷变压器分组设置，低压主结线采用单母线分段，二台变压器低压侧设母联开关，平时变电所的变压器均分列运行，当其中一台变压器故障或检修时，则可以切除非消防负荷，闭合低压母联开关，由另一台变压器负担建筑物的消防、照明等重要负荷的供电。所有消防设备、重要机房均采用双回路放射供电，并按规范要求在末端设ATS自动切换装置。
二．电缆电线选择及敷设
1．消防设备供电及控制线路电缆电线的选择
在我国发生的火灾中，因电气引起的火灾占很大的比例，其主要原因是由于电缆电线的老化和过载使用引起的。同时，因火灾时引燃电缆电线中可燃的绝缘和护套材料，致使火灾进一步扩大，绝缘和护套材料燃烧所散发的有毒气体也会导致打量的人员伤亡，并可能阻碍消防人员的灭火。
按照规范，一般高层建筑属一、二级保护对象，其消防设备供电及控制线路如在敷设时保护措施符合防火要求时，可采用耐火型电缆。而超高层建筑属于特级保护对象，其消防设备供电干线及分支干线，应采用矿物绝缘电缆。而支线即使不用矿物绝缘电缆，也应该采用交联聚乙烯等不含卤素的耐火型低烟无卤电缆，而不宜选用聚氯乙烯电缆，以便在万一火灾发生时，减少烟雾及有毒气体的产生，为大楼内的人员疏散争取更多的逃生时间。
对于矿物绝缘电缆在这里特别介绍一下：矿物绝缘电缆具备完全防火、无烟无毒、载流量大、耐高温、耐腐蚀、使用寿命长、机械强度高的特点，不过比其它电缆要贵，但是综合造价不至于贵得太离谱。矿物绝缘电缆一般是用专门的附件直接敷设在墙或顶板上的，不用放在桥架内，这就省了桥架的钱，用于固定的附件厂家一般会赠送；另外就像上面说的，矿物绝缘电缆的载流量较大，同样的载流量，矿物绝缘电缆比一般电缆可以小一至两个等级；而且在地下室敷设时，矿物绝缘电缆可以尽量走最短的路由，这是因为它是直接敷设的，不用受限于桥架的路由。但是矿物绝缘电缆防水防潮性能比较差，需要施工工人正确地掌握安装方式。
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2. 非消防设备供电及控制线路电缆电线的选择
按规范对一类高层建筑（含超高层）等防火要求高的建筑物，应采用阻燃型低烟无卤交联聚乙烯电缆、电线或无烟无卤电缆电线。
3. 电缆、电线的敷设
超高层建筑竖井内布线要考虑建筑物由于地震或风压等外部力量作用而产生的顶部最大变位和层间变位的影响，这个影响对封闭式母线、金属线槽最大，金属套管次之，电缆最小。此项与武汉供电部门超过18层住宅公用负荷采用封闭式母线布线的常规做法有冲突。这个应与供电部门充分沟通，因为封闭式母线是刚性物体，超高层住宅摇摆晃动偏移较大，就很可能影响到母线的质量和安全。
三． 火灾自动报警及控制系统
1．根据规范要求，超高层住宅应设置火灾自动报警系统，且超高层住宅一般需设置机械防排烟系统，存在需要联动的自动消防设备。从住宅建筑火灾自动报警系统的分类来看，超高层住宅属于有物业集中监控管理且设有需联动控制的消防设施的住宅建筑，应选用A类系统。因为存在需要联动的自动消防设施，超高层住宅至少应采用集中报警系统，小区内至少应设置一处消防控制室。消防控制室可以与安防监控中心合用。
2. 火灾探测器的布置标准较高
一般超高层住宅中各层屋顶为平顶，层高不超过6米。在此条件下，感烟探测器保护面积一般为60平方米，保护半径为5.8米。感温探测器设于厨房及允许吸烟的场所，在平顶条件下，保护面积为20平方米，保护半径为3.6米。特别需要注意在建筑平面上的边角处，探测器的保护半径要达到规范要求。此类在一般建筑中可通融的问题在超高层中是要严格执行规定的。
3．报警手段
根据规范要求，A类住宅建筑火灾自动报警系统可由火灾报警控制器、手动火灾报警按钮、家用火灾探测器、火灾声警报器、应急广播等设备组成。在各重要机房（消防水泵房、发电机房、配变电室、防排烟机房、消防电梯机房等与消防联动控制有关的且经常有人值班的机房）需要设置消防专用电话分机。特别的，在消防控制室中，应设置可直接报警的外线电话，与市电话局119交换设备直通。超高层住宅的楼层较多，疏散相对困难，宜按避难层划分为不同的报警区域，并在首层和避难层设置区域显示器，供消防队员迅速判断火灾蔓延情况，方便火灾时施救。而报警电铃或蜂鸣器，因其制造人为恐慌与混乱，在有紧急广播的条件下，多不采用。
4．报警探测器安装场所
超高层住宅中每间卧室、起居室内应至少设置一只感烟火灾探测器。此外，住宅建筑的公共部位是火灾逃生通道，应设探测器。电气竖井不论大小，因其火灾发生可能性大，且超高层住宅内主要采用的是低烟无卤线缆或矿物绝缘电缆，火灾初期烟气小，宜选择缆式线型感温火灾探测器。当厨房设置可燃气体探测器时，可选用独立式的可燃气体探测器，可燃气体探测器不宜设置在灶具正上方，连接燃气灶具的软管及接头在橱柜内部时，探测器宜设置在橱柜内部。可燃气体探测器的选型及安装位置还需根据气源比重，燃气装设的位置来确定：使用天然气的用户应选择甲烷探测器，设置在厨房顶部；使用液化气的用户应选择丙烷探测器，设置在厨房下部；使用煤制气的用户应选择一氧化碳探测器，可设置在厨房下部，也可设置在其他部位。选用的探测器宜具有联动关断燃气关断阀功能，其联动的燃气关断阀宜为用户可以自己复位的关断阀，并应具有胶管脱落自动保护功能。
5．避难层的消防
各避难层内的交直流电源，应按避难层分别供给，并能在末端自投；各避难层内应设独立的火灾应急广播系统，宜能接收消防控制中心的有线和无线两种播音信号；各避难层与消防控制中心之间应设立独立的有线和无线呼救通信；建筑物中的电缆竖井，宜按避难层上下错位。
为了保证紧急情况下的通讯畅通，避难层应每隔20米设置一个消防专用电话分机或电话插孔。
6．火灾报警系统智能化的提高
这个问题分内外两个层次。对火灾报警系统内部而言，超高层建筑一般采用智能型地址编码探测器，而中小普通建筑多用非编码探测器，以回路区分建筑区域。
对火灾报警系统外部而言，智能化的含义主要指系统联动。超高层建筑的高度特点是带来消防弱电系统设计特点的根本原因。现实的看，机动消防车辆的消防能力不可能跟上超高层建筑的发展。因此，采用系统联动方式，就成为争取火灾前期时间和主动权的有效手段。超高层住宅除了消防报警系统外，还设置有闭路电视监控系统、地下室停车场管理系统、住户安防和对讲系统等，这些系统在设备设计、选型及安装运行时整体联动。例如，火灾报警系统与保安监控系统联动，在火灾之初，火场的摄像机可将现场画面迅速传至中央控制室，通过实景画面，值班人员可以立即确认火灾或是探测器误报，从而马上采取排烟、广播、正压送风、启动消防泵、喷淋、向消防局119台报警、降客梯、切非消防电源等一系列应急措施。又如，火灾报警系统与车库管理系统联动，一旦发现火情，便可声光报警，强制抬起进出口栏杆，使车辆尽快逃出车库。只要这些措施可靠得力，超高层住宅的火灾便可被消灭在萌芽状态，就可将损失减至最小。
四． 弱电其他系统
有线电视系统和电信综合布线系统主要考虑到建筑物高度的影响，中间的放大器箱（或配电箱）应适当均衡，满足信号入户的相关技术指标。
五．需建设单位和相关部门确定和解决的问题
1．一级负荷拟采用两路独立10KV电源供电，不设柴油发电机组，此供电方案是否可行须提请相关部门认可。
2．按武汉供电部门要求，公用配电房低压供电半径一般应控制在150M以内，严格要求不得超过180M。如建筑高度为220 M，请建设单位与供电部门沟通是否要在建筑物上部设置公用配电房。
3．超高层建筑，航空障碍标志灯的装设情况需根据本地区航空部门的要求决定，请建设单位与相关部门联系。
论文作者:陈亚兰
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第11期
论文发表时间:2019/11/7
标签：火灾论文; 电缆论文; 探测器论文; 高层住宅论文; 配电房论文; 建筑论文; 负荷论文; 《建筑细部》2019年第11期论文;