高层建筑电气设计的体会
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摘 要：本文结合工程实例，针对某上市公司办公楼的电气设计实践，谈谈本人在这个项目设计的一些体会。供同行参考。
自上世纪90年代以来，高层建筑在全国各地如雨后春笋般大量出现。新技术、新材料也得到不断应用。高层建筑一般都建设在城市重要地段，由于楼层多，高度高，对供配电系统和火灾报警系统的可靠性及安全性等的提出较高要求，同时建设资金投入大，运行设备多，运行标准高。以下就谈谈本人在这个项目设计体会。
1、项目概况
该项目位于福建省，建筑高度为83.6米，总建筑面积约4万平方米，地上21层，为上市公司总部办公大楼；地下一层，设有变配电机房、柴油发电机房、停车库、消防水泵房等。
2、供配电系统
2.1 负荷等级及供电电源
按现行的国家规范要求，本工程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。
根据本项目所在的城市电网的实际情况，进线电源的电压等级为10kV。两路10kV分别引自不同变电站或同一变电站的不同母线段。每路电源均应承担工程中全部的消防、电梯、生活水泵、重要机房等的全部用电负荷，二路电源同时供电，分列运行。为保证一级负荷的供电可靠性，设置了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。
2.2 变配电所的设置
本工程中的主要用电负荷水泵房等均设在地下层，其他每层用电负荷相对均匀，而地上建筑高度为83.6米，由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，为使变压器尽量靠近负荷中心，因此设计中将变配电所设在一层，而将柴油发电机房设在变配电机房地下一层在变电所下方。
2. 3 高低压主结线设计
变配电所的10kV主结线，该地区的工程主要是采用该地市电力局10kV用户变电所简化结线方案，其特点是采用SM6系列环网开关柜，可以完善10KV系统的环网结线，提高10kV配电网的安全可靠性，即能改进用户变电所的高压开关柜的整体质量，提高用户变电所的安全可靠性，又能适当降低电气设备的投资及变配电所的土建面积，同时也为推广用户变电所无人值班创造条件。
根据该地电力局的有关要求，10kV用户变电所简化主结线方案采用SM6环网开关柜的适用范围是，电源进行柜可以不设保护，变压器出线开关采用熔断器-负荷开关柜或断路器柜。选用断路器柜时主要是针对单台变压器容量大于或等于1600kVA时采用，单台变压器容量小于或等于1250kVA时，10kV侧环网开关柜可以采用熔断器-负荷开关柜，熔断器作为变压器的主保护。10kV电源采用双路进行，主结线 采用单母线分段，每段10kV母线上装接的变压器容量控制在5000kVA，二段母线合计装接的变压器容量控制在10000kVA。
根据负荷计算，设计了选用2台SCB10-1600/10低损耗变频干式变压器，另设一台815KW高速柴油发动机组。变配电所中的干式变压器采用熔断器-负荷开关柜保护，10kV高压主结线采用单母线分段，中间不设母联，二路10kV电源同时供电，分列运行。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，则可以切除部分空调等非保证负荷，闭合低压母联开关，由另一台变压器负担大楼的消防、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。对于空调等季节性负荷，根据实际的设备容量，设计中将该部分负荷集中设置，在过渡季节，可以根据需要切除部分负荷，停用相应的变压器，以降低变压器损耗，达到节能的目的。
本工程的供配电主接线图如下：
（插入供配电主接线图图片处，A4规格）
3、电线电缆选择
3.1、负荷计算与导线截面选择
（1）导线不同敷设方式（如明敷和暗敷；穿难燃塑料管保护和穿镀锌钢管保护等），其散热条件也不一样，应根据具体情况修正导线的载流量。
（2）导线敷设部位的环境温度校正：导线在地上、地下或空气中敷设均应按每年最热月份平均温度增加5℃为作温度校正其允许载流量；并列敷设，允许载流量应按并列情况进行校正.
（3）选择低压配电线时同事考虑用电量不断增加的可能性，这对于住宅和办公建筑是必要的，尤其对于商业建筑（如裙楼的商场、公共场所等）更应留有足够的裕量。
3.2、线路敷设
《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008中对多种敷设方式的规定，主要原因是从防火角度出发的，建议线路敷设时尽量采用暗敷。如因需要采用明敷时，应特别注意在电线电缆的选用和敷设方式方面保证防火分区不因此而遭到破坏。封闭式母线、电缆桥架以及金属线槽在穿楼板处须采用防火隔板和防火材料隔离；穿越防火墙时，采取防火隔离措施；另外，楼层间预埋钢管在布线后两端管口作密封隔离。
3.3 电线、电缆的选型
建筑工程的防火设计中选用的电缆主要有耐火电缆包括防火电缆和阻燃电缆。对于消防设备如消防水泵、消防送风机、排烟风机、消防电梯及应急照明等，在火灾时必须继续工作，相应的供电线路应保证安全可靠。
为了尽量减少因电缆绝缘及护套的燃烧引起的烟雾及有毒气体对人员造成的伤害，本工程主要采用阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电缆、电线或无烟无卤电力电缆、电线。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。
4、火灾自动报警及控制系统
根据高层民用建筑设计防火规范(2005年版)GB50054-95规范和火灾自动报警系统设计规范GB50016-98的有关要求，本工程应按一级保护对象设置火灾自动报警系统。本工程中的火灾自动报警系统采用控制中心报警系统方式。在消防控制室设置火灾报警控制器及必要的消防控制设备、火灾事故广播等，大楼内所有火灾探测器及根据需要设置的控制模块、消火栓按钮等均为编码型。火灾时，报警控制器将根据收到的报警信号按预置的程序发出指令，启动消防设备。
本工程消防设计中，根据规范要求在地下汽车库及厨房设置感温探测器，在裙房，主入口大堂、营业用房、公共走道，除卫生间外的各种用房等处设置感烟探测器，在各防火分区设置一定数量的手动报警按钮。在消防水泵房、发电机房、变配电所、消防风机房、消防电梯机房设置消防专用电话分机，在手动报警按钮和各避难层每隔20米设置消防专用电话插口。消控中心设置可直接报警的外线电话。根据规范要求，在各层均设置一定数量的事故广播扬声器，火灾确认后，将着火层及上、下层的事故广播扬声器自动接通，指挥人员有秩序地疏散。
本工程地下层设置了消火栓和喷淋系统，在地下室设消防水泵房。消控中心能监控水位情况。
对于消火栓系统，当消火栓动作或经火灾确认后，消防系统能直接或经消控中心联动启动消火栓泵供水灭火。
对于水喷淋系统，当各层的水流指示器及设在消防水泵房的报警压力开关同时动作时，消防系统能直接或经消控中心联动启动自喷泵供水灭火，
在消防控制室，对消防水泵，防烟和排烟风机既可通过现场模块进行自动控制也可在联动控制台上通过硬线手动控制，并接收其返馈信号。
本工程的变配电所，发电机房采用气体灭火系统，当发生火灾时，直接启动灭火系统或由消控中心接受火灾信号自动启动，通过联动台也可手动控制，并接受反馈信号。
本工程的火灾报警及控制系统如下：
（插入火灾报警及联动系统图图片处，A4规格）
5、结束语
本工程建筑高度高，人员密集，对供电的可靠性以及消防等的要求必须安全可靠，对高低压配电系统要求灵活控制，如过渡季节能根据负荷的变化适当减少变压器的运行，以达到节能的目的。对消防水泵，应根据水专业的要求，，满足在不同的区域发生火灾时都能准确启动相应的利用消防控制设备进行可靠的控制消防水泵，供水灭火。
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