超高层办公综合楼建筑电气设计要点解析

http://www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网2021/7/27来源:《基层建设》2021年第13期文/张晶宇
[导读]摘要:结合现行国家规范给出建筑电气主要强电系统设计,包括用电负荷具体分级、市政10KV电源进线及供配电方案、设置柴油发电机组作为消防设备的应急备用电源和重要负荷的备用电源。

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        摘要:结合现行国家规范给出建筑电气主要强电系统设计,包括用电负荷具体分级、市政10KV电源进线及供配电方案、设置柴油发电机组作为消防设备的应急备用电源和重要负荷的备用电源。防雷、接地系统采用的措施及具体做法要求。
        关键词:用电负荷等级、变配电系统、柴油发电机组、浪涌保护器
        引言:超高层建筑电气工程在建筑物中具有举足轻重的作用,关系到人民群众的生命财产安全,建筑电气设计是整体设计中的重要部分,需要设计人员加强重视。本文以某超高层办公综合楼建筑为例,对电气专业主要系统设计要点进行系统论述,供电气专业设计人员参考和借鉴。
        假定建筑物主要技术指标:建筑面积约27万平方米,高度390米,层数74层,地下5层。电气设计主要有如下系统:
        高低压变配电站及变配电系统(10kV/O.4kV);
        照明系统;
        建筑物防雷、接地系统。
        一、高低压变配电站及变配电系统(10kV/O.4kV)
        1、用电负荷等级应满足现行国家规范,具体分级如下:
        一级负荷包括:火灾自动报警及联动控制装置、消防应急照明和疏散指示系统、防烟及排烟设施、自动灭火系统、消防水泵、消防电梯及其排水泵等消防用电;航空障碍照明用电、安防系统用电、电子信息设备机房用电、客梯用电、扶梯用电、排污泵、生活水泵用电、屋顶停机坪用电、重要办公用电;其中火灾自动报警及联动控制装置、消防应急照明和疏散指示系统、防烟及排烟设施、自动灭火系统、消防水泵、人员疏散辅助电梯、消防电梯及其排水泵等消防用电、航空障碍照明用电、安防系统用电属于一级负荷中特别重要负荷。
        二级负荷包括:走道照明及楼梯间普通照明、展览用电。
        三级负荷包括:一般办公用电、一般动力、空调系统用电、立面泛光、擦窗机用电、广告及景观照明等其他负荷。
        2、由市政提供6路独立双重10kV高压电源,分2组,每组2用1备。
        在B1F设置10KV高压用户总配电室,电源电缆通过桥架敷设方式进入建筑物地下一层10kV用户高压配电室。在地上避难层设置10KV高压用户分配电室。
        变电所的位置要深入负荷中心,同时做好防水措施。在B1、B2F、地上各避难层设置变配电房。
        3、本项目另设置柴油发电机组,作为消防设备的应急备用电源和重要负荷的备用电源。在B1F设置一个柴油发电机房,内设4台800kW的O.4kV低压柴油发电机,分2组两两并机。
        a.柴油发电机组作为特别重要负荷的后备电源;
        b.当两路电源失电时,柴油发电机组应在30秒内起动,柴油发电机组起动控制柜内的电源总开关投入运行,由柴油发电机组提供第三路供电电源;
        c.当市电恢复时,柴油发电机组退出运行,延时自动停机。
        4、变配电系统主接线 10kV配电系统
        (1)10kV配电系统
        10kV采用单母线分段接线。在10kV母线上设有电压互感器、避雷器等设备。10kv采用中置式金属铠装高压开关柜。10KV断路器采用真空断路器,高压总进线断路器分断能力为31.5kA,馈线断路器分断能力为25kA;在进线开关柜内装设氧化锌避雷器作雷电过电压保护﹔真空断路器选用弹簧储能操作机构。供电系统操作电源采用直流110V系统。操作电源应能满足正常运行时断路器的合闸与跳闸,事故状态下应能保证继电保护系统可靠工作。
        (2)10/0.4kV配电系统
        变压器组低压侧采用单母线分段结线型式,两台变压器为一组,平时分列运行,当一台变压器发生故障时,切除三级负荷,由另一台负担全部一、二级负荷供电,故障排除后恢复常态。两主进线开关与联络开关采用手动操作切换,电气和机械联锁,任何情况下只能接通其中的两个开关。切除三级负荷及母联切除采用手动操作。
        5、配电干线系统
        (1)、采用放射式―树于式相结合的供电方式。对重要用电设备和大容量用电设备(如水泵房及电梯等)采用放射式供电方式,至一般设备的配电方式采用放射与树干混合方式配电。
        (2)、防排烟风机、应急照明等消防设备及重要设备采用两路电源供电,并在最末一级配电箱处设置自动切换装置。消防设备配电装置均设置明显的消防标志。
        6、功率因数补偿方式
        在变压器低压侧(0.4kV)设置低压无功自动补偿装置﹐装置内加设电抗器抑制谐波,以集中补偿形式使高压侧(10kV)功率因数提高至0.9以上。低压侧功率因数至少补偿到0.9以上。
        7、电费计量
        满足供电部门电业计费总电能计量要求:变电所10kV进线端高供高量,表计设在计量柜内。低压配电柜的出线回路设置多功能电力监测仪表,分别计量供物业核算运营成本。根据需要在楼层配电间配电箱内设电度表作为内部用电计量核算的依据。
        二、照明系统
        1、本建筑设置的照明系统有一般照明、应急照明、景观照明等。
        2、火灾应急照明:包括疏散照明和备用照明
        3、应急照明及疏散指示照明回路按防火分区划分,火灾时由火灾报警系统联动自动点亮应急照明。
        4、本项目采用集中电源集中控制型消防应急照明和疏散指示系统。
        三、防雷系统及措施
        1、项目假定按地处深圳市,假设平均雪暴日按63.1d/a计算,年预计雷击次数3.841,防雷等级为第二类。
        接闪带:采用25X4热镀锌扁钢作为接闪带,沿屋顶女儿墙四周敷设。
        接闪网:屋面采用25X4热镀锌扁钢组成不大于5米X5米(6米X4米)接闪网格,明敷于屋脊和屋檐。所有高出屋面的各种金属构件均须与接闪带焊接连通。
        引下线:利用结构钢柱、柱内主钢筋,钢筋与钢筋采用土建施工的绑扎法、螺丝、对焊或搭焊连接。
        防侧击雷措施:从首层起每层建筑物外墙连续粱内钢筋与楼层钢筋焊接成一体形成均压环,并与引下线可靠连接。每层建筑外墙的金属门窗、金属结构、外墙栏杆与均压环焊接以防侧击雷。
        2、本工程建筑设内部防雷装置,在建筑物的地下室建筑物金属体、金属装置、建筑物内系统、进出建筑物的金属管线均与建筑防雷装置做防雷等电位连接。
        3、防雷击电磁脉冲:在变电所低压侧主开关、楼层配电箱及计算机设备分别设置不同等级的浪涌保护器,使其保护电压水平小于被保护设备的冲击耐受电压。浪涌保护器的选择按照雷电防护等级A级设置。
        5、航空障碍灯防雷做法应根据国家标准图集15D501《建筑物防雷设施安装》。
        6、幕墙的防雷由幕墙设计公司负责,且应与大楼的防雷体系可靠电气联结。
        四、接地系统及措施
        1、本项目低压配电的接地型式采用TN-S系统。
        2、在每层强电间(电气垂直竖井)内接地干线采用2根-4Ox4热镀锌扁钢垂直敷设,并在每层强电间(电气垂直竖井)内均设置等电位接地端子板(箱),在正常情况下(特低电压供电的设备除外)不带电的金属器件均须与等电位接地端子箱可靠相连。
        3、本项目采用共用接地方式,利用大楼基础桩基及承台内主钢筋作接地极,将基础底板上下两层主筋沿建筑物外圈焊接成环形,并将主轴线上的基础粱及结构地板上下两层主筋相互焊接成网作接地体。要求接地电阻不大于1欧姆。变压器中性点工作接地、防雷接地、电气设备保护接地、电梯控制系统的功能接地,、计算机功能接地、等电位联结接地,及其他电子设备的功能接地合用同一接地体。
        结束语:
        本文作者对建筑电气设计中的高低压变配电站及变配电系统(10kV/O.4kV)、照明系统、建筑物防雷、接地系统的设计要点做了较为详细的论述。作者认为建筑电气设计应做到安全可靠、经济合理、技术先进。建筑电气设计的系统配置水平应与工程的功能要求和使用性质相一致。
        参考文献:
        [1]北京市建筑设计研究院有限公司.建筑电气专业技术措施(第二版)
        [2]刘屏周.工业与民用配电设计手册第四版
        [3]中国建筑标准设计研究院.超高层建筑电气设计与安装14D801
        [4]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB51348-2019民用建筑电气设计标准