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摘要：超高层建筑一般都建设在城市的生活和经济中心，由于超高层建筑的楼层多，建筑高度高，对供电的可靠性以及消防等的要求也比普通的高层建筑高得多。笔者主要通过分析超高层建筑中的供配电系统、电缆电线的选择、应急照明系统、火灾自动报警及控制系统、漏电火灾监控报警系统，这几个方面来分析在超高层建筑中的电气设计要点，为相关电气设计人员提供参考。
关键词：超高层；供配电设计；防雷；消防报警系统
引言
超高层商业办公综合体不同于政府功能性建筑，也不是纯粹的城市形象工程，其变配电所的设计，除了要以安全性、可靠性为基本要求，同时还应该结合建筑本身的定位和特点，考虑其运行的灵活性，以及业主投资、运营的经济性。因而电气设计的复杂性增加了很多，下面就超高层建筑电气设计的要点做详细浅析。
1、供配电系统电源
根据现阶段国家的相关要求，消防用电设备均按照一级负荷要求供电，电源电压等级为10KV，对于二路10KV电源，分别引自不同区域变电站或统一变电站内的不同线路，每条电路均承担电梯、消防等重要机房的用电需求，其中二路电源能够同时完成运转、供应电能的用电需要，并进行分开供电。为满足一般超高层建筑的消防设备的用电要求，在电气设计过程中，可在原有设计项目的基础上选取一定的柴油发动机做后备电源，保证在特殊时期能够第一时间调动消防设备。
2变配电室设置
由于超高层建筑的水泵房、中央空调控制室等均建造在地表下，其余部分大型用电设备安置在1-5楼，为保证变压器能够尽可能接近负荷中心地带，可将变配电室设置在地下室，并将柴油发电机设置在变配电室周围。在高度大于等于200m的超高层建筑设计中，通常会在建筑避难层与屋顶设置一定的电气设备。在单个变配电室难以有效供电的情况下，可在避难层再增设一变配电室，可缓解其他变配电室的供电压力，提高供电性能。在确定变配电室过程中，还要综合考虑一下几点因素：1）全面考虑变压器垂直运送通道对变配电室设置的影响；2）分析设备楼板复合，单台变压器容量应小于等于800KVA。
3电线电缆的选择
在我国的供电系统中，由于电线的老化和过度使用引起的安全问题很多，而在电线电缆中使用的绝缘材料不仅只是火灾的助燃剂，同时在它燃烧以后所放出来的气体也是有毒的，这对于消防人员和周围群众的生命安全也是有影响的。在超高层的建筑中，使用的电线电缆在出现问题是要起到应急的作用，同时也要保证在出现火灾的时候也可以正常的供电，所以这对于电线电缆的要求是非常高的。这个时候要选择的主要的供电线路要使用矿物绝缘性的材料，而在消防支线中要选择低烟的，同时可以阻燃的耐火型材料的电缆，这样就保证了在火灾中可以保证正常供电的要求。而且在发生火灾的时候，由于使用的保护套装置，可以防止有毒气体的释放，保证人们群众和消防人员的安全。
4高低压主结线设计
一般情况下，10KV用户变电室简化主结线方案主要采用SM6环网开关柜，这种设计方法所适用的范围主要是不设保护的电源进行柜，变压器出线开关主要采用断路器柜或熔断器-复合开关柜等。针对单台变压器容量不小于1600KV的情况，可选择断路器柜；在单台变压器容量不大于1250KV时，可采用熔断器-负荷开关柜作为10KV侧环网开关柜，其中熔断器可对变压器起保护作用。采用双路进行10KV电源，其中主结线为单母线分段，每段10KV母线设置一变压器，该变压器容量一般不超过5000KVA；二段母线合计装结的编容器容量不超过10000KVA。根据一般超高层建筑负荷计算结果来看，可选择5-6台SG10低损耗干式变压器，另设置1-2台1000KW高速柴油发动力。分组设置变压器，低压主结线采用单母线分段，二台变压器低压侧设置母联开关，并在平时运行中采用分列运行法运行变电所的变压器。当一台变压器出现故障时，系统可自动切除部分空调设备的供电，以保证系统负荷的稳定性；同时另一台变压器承担整个建筑消防、照明的用电。对于空调等季节性负荷，可根据设备的实际容量，集中设置空调负荷，并在过渡季节适当切除部分负荷（停用部分设备）。
5应急系统
在超高层发生火灾的时候，变电所和消防控制中心起到的作用是非常重要的，所以就要求这些重要场所的照明设备在发生火灾的时候可以保证3个小时的正常供电量；对于某些避难场所中的照明设备而言，供电的时间也要至少保证在1个小时；在通常情况下的应急通道中的的照明设备要保证最低也要保证在30分钟。在各个楼层人流量比较大的通道中，使用的照明设备也要保证具有备用电池，这样在发生火灾的时候也不会发生断电的情况，同时在应急照明灯没有危险事故的时候要以就近控制为原则，这样在发生火灾的时候，可以转到消防控制中心进行自动控制点亮应急照明灯。
6火警系统
根据相关的规定要求，在超高层建筑是一个需要特殊保护的对象，要按照特殊保护对象的要求在固定位置设置防火控制系统及自动报警系统，这样才能保证可以采取有效的措施对发生火灾进行控制。在相关的消防控制室内必须要设置相仿设备及报警设备，按照要求和实际需要，将消防控制及报警系统设置为编码，这样在发生火灾的时候可以有效的接收火警，并且按照系统设置好的指令，自动报警，并启动消防措施和消防设备。
7漏电及火灾报警系统
漏电及火灾监控报警系统主要是可以在电气发生火灾之前可以进行探测的设备，按照相关的规定要求，漏电火灾的监控报警系统要在人员密集、火灾危险性大的高层建筑中设置，这样可以在保护和防范电气火灾的发生。在超高层建筑中由于高度比较高，所以一定要设置漏电及火灾报警监控系统。在漏电火灾报警系统中，将控制器的漏电报警动作电流设置为300mA，切断回路的时间要小于0.3s。同时在其他性的重要场所内，对于重要性的线路，都要安装漏电报警器，这种报警装置可以能够采集漏电电流及过电流，如果相应的信号超过了预先的设定值，那么就会发出报警信号，这样及可以保持供电的可持续性，同时也不需要切断电源就可以达到报警的目的。
8工程实例分析
某工程总用地面积：26666m2，建筑面积：4395000m2，塔顶高度：358米，建筑层数：地上88层，地下3层，供酒店、办公、商业用。电源：2路35kV，同时工作，互为备用。变压器总容量：40200kVA 单位容量：101.7VA/m2。
1）供配电系统电源
根据本工程的负荷等级，要求供电电源为2路独立的35kV的电源，分别引自两个不同的220kV变电站。每路电缆均为双根300mm2的铜芯电缆、沿不同路径引至本工程主站高压配电室。两路高压电源同时工作，互为备用，每路均能承担本工程全部负荷。
2）高压供配电系统
两路35kV独立电源，同时工作，互为备用。主站为35kV配电，分站电压由35kV直降至0.4kV，在主站设置保护，在分站进线处设负荷开关。
3）应急（备用）系统
本工程采用400V应急柴油发电系统，位于地下层，系统简单，供油方便，维护方便，投资低。
4）变配电所设计如下表所示：
总之，超高层电气设计要考虑负荷等级的适用范围、应急供配电的容量计算、各种应急状态（包括一路供电断电、两路供电断电、火灾等）时各类用电负荷和柴油发电机的运行策略等等。
结语
超高层建筑的消防设计除满足基本的消防电源负荷等级的要求，在消防电缆选择上采用上文提及的矿物绝缘电缆外，应急照明系统也显得尤为重要，按照消防部门要求，一般采用智能照明疏散系统，包括地面疏散指示、空间疏散指示、通道疏散照明等，这样有利于提高疏散的智能性，能适应更复杂的火灾情况，当出现火灾时能更有效的疏散，更大程度的保证人民财产的安全。
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论文作者:李传军
论文发表刊物:《基层建设》2015年28期供稿
论文发表时间:2016/4/1
标签：高层建筑论文; 火灾论文; 变压器论文; 负荷论文; 电源论文; 系统论文; 报警系统论文; 《基层建设》2015年28期供稿论文;