0 引言

　　進入21世紀(jì)以來，在許多城市都興建了不少超高層建筑。由于超高層建筑樓層多，建筑高度高，對供電可靠性和消防的要求比普通高層要高得多。筆者就參與設(shè)計的超高層辦公樓為例，談?wù)勛约旱牡囊恍┰O(shè)計體會。

　　本工程總建筑面積約為5萬平方米，地下二層，地上二十七層，建筑高度約120米。地下一、二層為車庫和設(shè)備用房;地上一~二十七層主樓部分為辦公用房，一~五層裙房部分為商業(yè)用房，十三層設(shè)置避難層。

　　1 負(fù)荷分級

　　根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50045-95(2005年版)第3.0.1條，本工程屬于一類高層;按9.1.1條要求，本工程所有消防設(shè)備包括排煙風(fēng)機，正壓風(fēng)機，火災(zāi)報警及消防聯(lián)動控制設(shè)備，防火卷簾門，應(yīng)急照明，消防電梯，消防、噴淋水泵為一級負(fù)荷，再按《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ 16-2008附表A要求，一類高層建筑的各弱電機房，主要業(yè)務(wù)和計算機系統(tǒng)用電，航空障礙燈，生活水泵，排水泵，客梯用電等也為一級負(fù)荷;其余普通照明，空調(diào)等為三級負(fù)荷。

　　2 變電站和柴油發(fā)電機機房的設(shè)置

　　變電所設(shè)在地下一層，由兩路10KV高壓電源供電，兩路電源分別引自不同變電站。變壓器低壓側(cè)0.4kV設(shè)置母聯(lián)開關(guān)，采用手動切換方式。當(dāng)一路常用電源進線電纜故障時，通過母聯(lián)開關(guān)切換，另一臺變壓器可帶全部一、二級負(fù)荷。由于本工程建筑高度滿足低壓配電供電半徑的要求，并且主要負(fù)荷集中在地下層，所以沒有在避難層設(shè)置變電站。根據(jù)負(fù)荷計算結(jié)果，變電所內(nèi)設(shè)四臺SC11-1250/10型干式變壓器，10臺高壓開關(guān)柜和29臺低壓開關(guān)柜。各開關(guān)柜均正面操作，采用上進上出方式。高壓側(cè)斷路器采用直流操作(DC110V)，電源引自變電站內(nèi)直流屏，采用三相過流及速斷保護，t=0.4s。低壓側(cè)采用接地故障保護，變壓器裝設(shè)溫度保護裝置，155度報警，170度跳閘。高壓側(cè)真空斷路器分?jǐn)嗄芰?5KA。

　　柴油發(fā)電機房設(shè)于地下一層，內(nèi)設(shè)一臺640KW/800KVA柴油發(fā)電機，作為各消防負(fù)荷和弱電機房、普通客梯的應(yīng)急電源。應(yīng)急電源自切柜設(shè)于變電站內(nèi)，實現(xiàn)柴油發(fā)電機和一路市電的自動切換，消防應(yīng)急干線采用礦物絕緣電源沿橋架敷設(shè)由柴油發(fā)電機房引至變電站內(nèi)。發(fā)電機組設(shè)有自動啟動裝置，當(dāng)兩路市電都中斷時，機組立即啟動，啟動時間為30秒。機組與市電連鎖，不與其并列運行。當(dāng)市電恢復(fù)時，機組自動退出工作，并延時停機。

　　3 供配電系統(tǒng)

　　本工程按使用功能不同，辦公和裙房部分分別設(shè)置垂直電纜管井。普通動力、照明配電采用樹干式配電，干線采用阻燃型母線槽或無鹵低煙阻燃型電纜沿線槽敷設(shè)，支線采用無鹵低煙阻燃型電纜穿金屬管暗敷或穿金屬管吊頂內(nèi)敷設(shè)，本工程電氣防火分級為特級，故電纜的阻燃等級為A級。

　　消防設(shè)備采用樹干式和放射式相結(jié)合的配電方式。消防泵、噴淋泵、消防電梯、消防控制室的電源由變電站直接引來，并在末端自切;排煙風(fēng)機和應(yīng)急照明均采用樹干式配電，干線采用礦物絕緣電源沿線槽在電纜管井內(nèi)敷設(shè)，支線采用無鹵低煙阻燃耐火型電纜穿金屬管暗敷，每臺排煙風(fēng)機均在末端自切，防火卷簾由本防火分區(qū)內(nèi)的排煙風(fēng)機雙電源自切箱單回路放射式供電;應(yīng)急照明除地下層和避難層外，每三層設(shè)一臺雙電源自切箱，地下層和避難層每層設(shè)置自切箱。主樓部分配電干線圖如下圖所示：

　　4 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和漏電火災(zāi)報警系統(tǒng)

　　根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50045-95(2005年版)第9.4.1條，本工程除游泳池和衛(wèi)生間外，均設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。本工程火災(zāi)自動報警系統(tǒng)保護對象等級為特級，采用控制中心控制系統(tǒng)。消防控制室設(shè)于裙房底層，有直通室外的安全出口;內(nèi)設(shè)一臺消防控制主機和一臺消防聯(lián)動控制設(shè)備，系統(tǒng)可集中顯示火災(zāi)報警部位信號和聯(lián)動控制狀態(tài)信號?？刂破鞑扇】偩€方式，報警及聯(lián)動、控制信號通過總線傳輸。火災(zāi)探測器設(shè)置采用全面保護方式，除衛(wèi)生間和游泳池外全部裝設(shè)火災(zāi)探測器，探測器以智能式探測器為主。在各防火分區(qū)疏散口處設(shè)置一定數(shù)量的手動報警按鈕。在消防控制室設(shè)置119外線電話，公共部位設(shè)置電話插孔(與手動按鈕并列)，重要房間如消防電梯機房、變配電室、排煙機房、避難層等房間設(shè)置專線電話分機。火災(zāi)報警廣播和背景音樂廣播共用一套傳輸系統(tǒng)，在火災(zāi)時能在消控室將火災(zāi)疏散層的揚聲器和公共廣播擴音機強制轉(zhuǎn)入火災(zāi)應(yīng)急廣播狀態(tài)。車庫、公共場所和走道內(nèi)布置吸頂式或掛壁式廣播揚聲器，平時可用作背景廣播，火災(zāi)時作緊急廣播之用。

　　設(shè)備的聯(lián)動都通過控制模塊來實現(xiàn)，如啟動警鈴，控制氣體滅火系統(tǒng)，非消防電源切斷，點亮應(yīng)急照明，防火閥的開閉，電梯迫降，啟動消防風(fēng)機、消防泵、噴淋泵等，對于消防泵、噴淋泵和消防風(fēng)機還可通過消防控制中心手動控制，所有設(shè)備的聯(lián)動控制都滿足《火災(zāi)自動報警設(shè)計規(guī)范》GB50116-98第6.3節(jié)的要求。

　　本工程按《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ 16-2008 和《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》GB13955-2005標(biāo)準(zhǔn)原則配置漏電火災(zāi)報警系統(tǒng)。由于本工程火災(zāi)自動報警系統(tǒng)保護對象分級為特級，因此該系統(tǒng)采用全范圍二級監(jiān)控方案，以末端監(jiān)測為基礎(chǔ)，在正常照明、應(yīng)急照明、正常電力、消防電力四類配電系統(tǒng)中二、三級配電箱均設(shè)置保護監(jiān)測點，其中二級配電箱為樓層配電箱，三級配電箱為末端配電箱，防火剩余電流動作報警值為別為500mA和100mA。本系統(tǒng)的控制器設(shè)于消防控制室內(nèi)，通過總線與消防報警主機連接。

　　5 節(jié)能設(shè)計

　　(1)變電站的選址：在《10KV及以下變電所設(shè)計規(guī)范》GB 50053-94和《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ 16-2008中都有對變電所設(shè)置的要求，其中第一條就是接近負(fù)荷中心。這樣做既縮短的了供電半徑，減少了供電電纜的長度，同時也降低了供電線路上的損耗。

　　(2)變壓器低壓側(cè)無功功率自動補償：本工程在每臺變壓器低壓側(cè)都設(shè)置了電容補償，根據(jù)負(fù)荷計算結(jié)果，每臺補償柜內(nèi)有12組30KVar電容，總補償容量為360KVar，將低壓側(cè)功率因數(shù)補償至0.95。每臺補償柜均設(shè)置自動投切裝置，可根據(jù)實際的負(fù)載情況投切電容。

　　(3)照明節(jié)能：照明設(shè)計根據(jù)場所的性質(zhì)、規(guī)模、功能等不同要求，合理進行光源選擇。本工程根據(jù)《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50024-2004的要求，選用細(xì)管徑直管型熒光燈或緊湊型熒光燈，照明配套的鎮(zhèn)流器應(yīng)采用電子鎮(zhèn)流器，使其功率因數(shù)不小于0.90;并按照各場所照明功率密度的目標(biāo)值進行照明設(shè)計;對于二次裝修設(shè)計的場所也在說明提出了照度標(biāo)準(zhǔn)值、照明功率密度、顯色指數(shù)和燈具效率等要求。

　　(4)本工程設(shè)置能耗監(jiān)測系統(tǒng)，建筑物的分類和分項能耗計量等技術(shù)參數(shù)，通過能耗監(jiān)測系統(tǒng)統(tǒng)一納入建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)。建筑物能耗監(jiān)測系統(tǒng)的分類能耗包括：電量、水耗量、燃?xì)饬?、集中供熱耗熱量、集中供冷耗冷量和其他能源?yīng)用量。建筑物能耗監(jiān)測系統(tǒng)的電量分項能耗包括：空調(diào)用電、動力用電、照明插座用電和特殊用電四項。建筑物能耗數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括：監(jiān)測建筑物中各計量裝置、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)采集通道。對建筑物能耗監(jiān)測系統(tǒng)的自動計量裝置所采集的能耗數(shù)據(jù)，通過RS485接口，采用TCP/IP通信協(xié)議自動和實時上傳能耗數(shù)據(jù)。在變壓器低壓側(cè)總進線處，設(shè)置多功能儀表，具有監(jiān)測和計量三相電流、電壓、有功功率、功率因數(shù)、有功電能、最大需量、總諧波含量和2-21次各次諧波分量等各項參數(shù)的功能。

　　6 防雷接地

　　(1)本工程的防雷設(shè)計主要依據(jù)的是《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-1994(2000年版)和《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ 16-2008。根據(jù)民規(guī)11.2.3條第一款，本建筑物高度超過100m，劃為第二類防雷建筑物。

　　(2)防雷措施：在屋面女兒墻上設(shè)避雷帶，并在整個屋面形成避雷網(wǎng)格,網(wǎng)格尺寸不大于10mX10m或12mX8m，屋面上所有金屬構(gòu)件、金屬欄桿和設(shè)備基礎(chǔ)等均與避雷帶焊接，并利用結(jié)構(gòu)剪力墻內(nèi)二根φ≥16主鋼筋作引下線，與建筑物結(jié)構(gòu)底板處環(huán)型接地體焊接，兩根引下線間距不大于18m。由于建筑專業(yè)在屋面設(shè)計了一根圓柱型金屬構(gòu)架，直徑300mm，高16m，并且壁厚大于2.5mm，因此利用其作為避雷針，它的保護半徑根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》附4.2式計算出為34.4m，可以保護到屋面所有設(shè)備。

　　(3)每層建筑物外墻連續(xù)梁內(nèi)鋼筋與樓層鋼筋焊接成一體形成均壓環(huán), 并與引下線可靠連接。45米及以上外墻的金屬門窗, 金屬結(jié)構(gòu), 外墻欄桿與均壓環(huán)焊接以防側(cè)擊雷， 各種豎向金屬管道除首末端與防雷裝置連接外，每三層與結(jié)構(gòu)鋼筋引出的等電位端子板相連接。

　　(4)本工程低壓配電系統(tǒng)接地型式采用TN-S系統(tǒng)。采用聯(lián)合接地系統(tǒng)，接地電阻不大于1歐姆。強電管內(nèi)井設(shè)50X5銅排作為總PE干線，并與每層樓板鋼筋做等電位連接，管井內(nèi)箱體接地線均由PE干線引出。本工程設(shè)置總等電位聯(lián)結(jié)，進出建筑物的各種金屬管道及電纜金屬外皮等均應(yīng)在進出處與接地裝置連接;電源保護線干線、接地干線和建筑物金屬構(gòu)件等導(dǎo)電體均須做總等電位連接。所有電纜橋架及線槽的連接處采用銅編織帶可靠連接，其與接地裝置連接不少于兩處。

　　本工程在消防控制室設(shè)置消防專用接地端子箱，箱內(nèi)接地端子用導(dǎo)線BV(E25)引至環(huán)形接地聯(lián)接體;在每臺電梯的機房或自動扶梯控制箱旁設(shè)置電梯設(shè)備接地端子箱，箱內(nèi)接地端子用導(dǎo)線BV(E25)引至環(huán)形接地聯(lián)接體;在各層煤氣表間內(nèi)沿墻明敷一圈熱鍍鋅扁鋼作為防靜電措施，利用就近結(jié)構(gòu)柱內(nèi)鋼筋與接地網(wǎng)相連;在游泳池設(shè)置等電位端子箱，進行輔助等電位聯(lián)結(jié)：將0、1及2區(qū)內(nèi)所有可導(dǎo)電部分及外露可導(dǎo)電部分，用保護導(dǎo)體連接起來，并經(jīng)過總接地端子與接地網(wǎng)相連;在用戶變電站內(nèi)沿墻明敷一圈熱鍍鋅扁鋼作為接地裝置，并用扁鋼與環(huán)形接地聯(lián)接體焊接，站內(nèi)高低壓柜底座和變壓器底部槽鋼均采用熱鍍鋅扁鋼與接地裝置兩點聯(lián)結(jié)，變壓器中性點接地線采用YJV 1X185引至接地裝置。

　　(5)根據(jù)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB50343-2004表4.3.1的劃分，本工程電子信息系統(tǒng)雷電防護等級為C級，配電系統(tǒng)設(shè)置二級電涌保護器。各弱電系統(tǒng)設(shè)備及線路在各防雷區(qū)域界面處也設(shè)置相應(yīng)的信號電涌保護器。

　　7 避難層設(shè)計

　　本工程13層為避難層，主要分為避難區(qū)和設(shè)備機房區(qū)。避難區(qū)不設(shè)疏散指示標(biāo)志，設(shè)置備用照明，所有燈具電源均引自避難層照明雙切箱，照度按100lx設(shè)計，照明功率密度4w/m2，持續(xù)供電時間為60min。避難層內(nèi)設(shè)置獨立的火災(zāi)事故廣播系統(tǒng)，能接受消防控制中心的播音信號;每隔20m設(shè)置火警專線電話分機。

　　8 結(jié)語

　　超高層建筑高度高，人員密集，情況復(fù)雜，對電氣設(shè)計各個方面要求都較高，需要更多實際經(jīng)驗提高設(shè)計水平。

　　【參考文獻】

　　1 工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊[M]

　　2 全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施-電氣[M]

　　3 上海市建設(shè)和交通委員會 《關(guān)于進一步加強本市民用建筑設(shè)備專業(yè)節(jié)能設(shè)計技術(shù)管理的通知》 滬建交(2008) 828號文