浅谈当前超高层建筑的供配电系统.docx

1、浅谈当前超高层建筑的供配电系统 摘要：经济建没的迅速发展，使高层建筑和商务住宅如雨后春笋般拔地而起，关于电力供配电系统的问题已经受到社会各方断的极大关注，由于超高层建筑结构复杂，人员密集，对于供配电的安全性以及可靠性的有着十分严格的要求，所以必须足够重视超高层建筑供配电系统的设计工作。因此除了要注重建筑物电气设备的使用功能外，还要更加重视电气配电系统质量的安全性和可靠性，同时需要相关专业的电气设计人员更加努力的学习，借鉴一些先进的设计经验提升自己的专业水平从而将建筑电气配电系统的设计做得更加科学、完善，这样才能使超高层建筑供配电系统 的设计不断优化，更好地顺应时代的发展。本文对适合现代高层建筑

2、的供配电系统设计特点，及其存在的问题作简要的陈述，与大家交流，希望以此能改善我们的生存条件，使民用电在节能的基础上给社会带来更高的效益。 关键词：超高层建筑；供配电系统；应急电源 Abstract: Rapid development of economic is built not that high-rise buildings and commercial residential popping up from the ground, about the power supply and distribution system of the problems have broken by

3、 the social parties of the great attention, because the tall building structure is complex, crowded conditions, for the safety of power supply and reliability have very strict request, so must pay adequate attention to tall building power supply system design wnction of the electrical equipment, but

4、 also pay more attention to the quality of electric power distribution system of safety and reliability, while relevant to the needs of the electrical design professional personnel more study hard and reference for the design of some advanced experience improve their professional level and building

5、electric power distribution system will design is done more scientific, perfect, such ability make tall building power supply system design of the continuous optimization and better with the development of tiower supply system design features, and the existing problems of the brief statement, and we

6、 exchaMinYongDian in energy saving brings to the society based on higher benefem; emergency power 中图分类号： U224.3+1 文献标识码： A 文章编号： 0 引言 我国自改革开放以来，高层建筑的建设数量日益增多，尤其是超高层建筑，更有竞争高度的态势，如在建的 “ 上海中心大厦 ” ，总高度 632m，建成后将是中国第一高度。这其中既有其技术、经济和社会需求快速发展方面的因素，主要也是因为城市人口密谋的增大和有效土地资源紧张而引起的。但在国际上，或仅相对于亚洲来说，我国高层建 筑的建设起步仍是

7、较晚的，对高层建筑的研究工作也是近十几年来才开展起来的，有许多需要进一步学习和研究的地方。 超高层建筑的明确定义，基本上是在经过了 1972年联合国教科文组织下属的世界高层建筑委员会的讨论后，才认定 40 层以上（高度在 100m 以上）的属于超高层建筑。但在不同的国家，仍是以各自的具体情况，如建筑类别、防火要求等，对高层及超高层建筑的定义有不同的规定，而我国的民用建筑设计通则中也已明确规定 “ 建筑高度大于 100m 的民用建筑为超高层建筑。 科学技术的发展，对城市超高层建筑或商务用 房的配电系统的设计要求越来越高，因此要求高层配电系统设计灵活、简单、运行可靠并且科技舍量要高于以往。由于高层

8、建筑有面积大、人口多的特点，因此电量负荷大，用电设备复杂，尤其在用电高峰期和用电高峰的季节，超过负荷断电跳闸的事情时有发生 ,给居民的生活带来很多的不便，因此本文通过对超高层建筑供配电系统做简要的分析，供大家参考，与大家交流。 1、超高层建筑供配电系统安装 建筑电气设备安装主要包括供配电系统、照明系统以及电力系统。如今科技的发展促使建筑物的电气设备种类不断增多，地位越来越重要，作用也 越来越大。电气化程度的提高一方面给人们提供了更人性化的服务而另一方面也增加了电气建设施工的复杂程度，所以我们不单单要注重建筑物电气设备的使用功能，更要重视电气施工质量的安全性和可靠性。 高质量的建筑电气设备安装体

9、现在电气技术人员的专业知识水准以及管理人员的工作态度。一个良好的工程质量是离不开高素质高水平的施工人员的，在一项建筑电气工程当中专业施工人员自始至终都要在现场做好质量监管工作。除此以外，要确保建筑电气施工的质量其准备工作也是非常重要的。建筑电气施工前的准备工作主要包括：在施工项目开工前对相 关电气工程施工图纸进行细致审阅；严格检查各专业配套设计是否合理以及充分做好施工前技术与材料预备工作。 必须对电气电气设备安装施工图以及相关专业施工图纸有足够的重视程度，在施工前仔细审阅电气施工图，它是电气安装的主要依据。电气安装技术人员应该与其他专业施工技术人员共同组成研讨小组，对电气设备安装施工的全过程进

10、行细致的研究，对供电方案的制定，图纸会审内容的整理和细节问题的排查进行探讨通过分析可以确定在以后操作中可能存在的问题，以便在日后的实际操作中进行重点控制；目前由于工程设计的缺陷所造成的质量问题屡 见不鲜，所以电气设备安装人员除了要了解电气设备的构成和功能，还要充分考虑到线路的走向以及用户所需的设备等因素，做到合理划分，避免在施工主体完工后造成一些线路浪费或者另需重新布线进而给工程带来更多困难，所以要严格检查各专业配套设计；电气材料的质量好坏直接影响着整个建筑电气工程的质量，它是电气工程的实体，由于它性能的不同也导致了型号种类的多样性，所以在订货方面要对厂商提供的设备和材料进行严格的检查每种材料

11、及设备都要有完整的资料，杜绝使用不合格的廉价电气产品，对已经采购回来的电气设备和材料也要妥善保管，防止受潮发 霉带来不必要的损失。 施工过程是质量管理的主要环节。在施工中相关人员必须根据已会审后的电气设备安装施工图纸和有关技术文件，每道工序都要严格按照国家现行的电气工程施工及验收规范进行施工和检验，严格推行规范化操作程序，确保建筑电气设备安装符合国家的技术政策以及法规条件的要求，制定合理的建筑电气设备安装施工质量管理计划突出质量与安全并重的原则。如果一旦发现质量问题或者是设计问题，应及时提出审议并迅速制定整改方案，施工过程中不允许未经同意擅自改变设计施工。 2 超高层建筑的供配电设计特点 超高

12、层建筑和一般高层建筑相比，因为建筑体量的巨大化，使得其中的用电设备的种类更多，用电量更大，供电可靠性要求和智能化程度要求也更高，因此其电气线路和设备机房也更多更复杂。而电气设计的基本是要稳定、可靠地接受电力和信息，并在高智能化的技术支持下以达到高舒适性的目的。因此，供电电源的可靠安全是整个电气设计的基础条件，要打好基础，则必须了解超高层建筑的特点，有针对性的进行供配电设计。 超高层建筑的最大特点就是 “ 高 ” ，这点引申到供配电设计上来说就是要考虑供电半径的问题，不同容量的变压器，其远距离带负 荷能力不同，且供电距离与负荷密度大小是成反比关系的。现代的超高层建筑大多为功能多样的综合性大楼，可

13、以同时包括有商业、办公、酒店、餐厅等性质和使用功能完全不同的建筑类型，这使得整个建筑的用电设备复杂而多样，负荷密度变化较大。通常来说，电力设备中用电负荷比重最大的往往是空调通风设备，经常占到整个用电负荷的 50 60甚至以上，其设备机房经常集中设于地下室内或屋顶层，这是用电负荷较为集中的区域。 另外对超高层建筑来说，电梯的数量不仅多且通常会设置有分区电梯来适应各种不同使用功能的要求，从而使得部分电梯 机房布置在大楼的中部位置，再加上可能会有的中间泵站和分区空调设备，这使得超高层建筑的中部也会成为一个用电负荷密度较高的区域。设计的关键原则就是变压器的设置尽量靠近用电负荷中心，最大化地利用变压器的

14、带负荷能力；因此在建筑物的恰当位置设置中间机房层是非常重要的，超高层建筑的中部机房层通常会与避难层结合设置，即作为一个应急疏散的重要场所，也为各个设备系统的转换、接力提供必要的空间。 超高层建筑的另一个特点是火灾情况下火势蔓延速度快、扑救难度大且疏散困难，针对这个特点，建筑结构、给排水及通风等专业都采取了 相应措施。如设置避难层、提高建筑耐火等级，屋面设救援停机坪，设置喷淋、排烟系统等等。电气专业作为建筑中的基础服务专业，在提供安全可靠的正常电源的前提下，自备的应急电源的可靠连续运行也是非常必要的。因此自备柴油发电机的设置在超高层建筑中是非常普遍的，这是超高层建筑供配电系统的一个特点。当建筑物

15、定位在为高端客户服务的基础上时，预留自备柴油发电机的设置空间及一些纵向垂直通道的空间，对将来的招商也是非常有利的。 另外还有超高层建筑内设备的运输和安装问题，由于变压器等大型电气设备安装在大楼中部，根据超高层建 筑的规模程度不同，变压器和高低压开关设备及大型用电设备的运输和安装对施工来说也存在着一定的难度，需要在设计阶段适当的考虑合理的运输通道等以减缓施工难度。通常考虑以电梯井道作为纵向运输通道，与建筑、结构专业紧密配合，并在水平运输通道的适当位置预留部分水平牵引拉环等装置。 3 实例介绍 重庆某地块工程，基地内主要包括五栋高层建筑 D1 D5，其中 D1 建筑高度为 190m，建筑面积约 1

16、1 万 m ； D2 和 D3(互为镜向 )建筑高度为 130m，建筑面积分别约 9.3 万 m2； D4 和 D5(互为镜向 )建筑高度为 80m，建筑面积分别约 6 8 万 m2。五栋楼均为办公楼性质，其建筑结构及使用功能相似，都是地下 3层车库加设备用房，地上 1 2层商业及物业管理用房， 3层以上均为标准层办公，屋顶 l 2 层的机房层，其中三栋超高层建筑的中段部位均设有避难层加设备用房。由于超高层建筑通常体量都较大，其供电电压等级有一定的选择性，在设计初期合理地确定其供电电压等级是非常重要的。电力供电营业细则有相关的规定， “ 客户受电变压器总容量在 6300kVA以上至 4万 kV

17、A，采用 35kV电压供电 ” 。但是 “ 根据电网情况或客户用电特殊要求，经过经济、技术比较 后，供电电压的界限可作适当变动 ” 。本项目中业主要求 D1 D5 均能独立运营且产权独立，各楼的变压器装接容量可详见表 1。 表 1 变压器容量 可以看出 D1 D3 按规定都需要以 35kV 电压供电，但显然这样的做法从经济技术等各方面来说都不合理，最终与当地供电部门进行多次的协商讨论后，决定在基地内建设一座 35kV 10kV的电业变电站 (由供电部门负责建设和运营管理 )，再从站内向各栋楼分别送专用的 10kV 电源至楼内 100.4kV 用户变电站， 10kV 电源进线侧设电业计量表计。

18、以下主要介绍超高 层建筑 D1 D3 的供配电方案：根据业主的要求， D1建筑的高度最高，其整体定位要求也最高，不管是从体形还是使用功能上都必须在地块内起到龙头的作用。因此设计时考虑的其电源可靠性要求也最高；设计采用了三路 10kV 电源引入，二用一备，之间设手动联络开关，每路电源均可带全部一、二级负荷正常运行；另外在地下 1 层设 2 组 1250kVA 柴油发电机组作为应急电源，直接供至低压应急母线，并在机房内预留高端客户自备柴油发电机的安装空间；。 D2 和 D3 互为镜关系，以D2 为例，采用两路 10kV 电源引入，同时供电，之间不设联络 开关，每路电源均可带全部一、二级负荷正常运行

19、；另外在地下 1层设 2组 1000kVA柴油发电机组作为应急电源，直接供至低压应急母线；大楼的 10kV 高压配电系统详见图 2。以上两种供电方案均为放射式配电，由地下 1 层主变配电室放射式配出专路 10kV电缆至避难层副变配电室内的变压器。其中 Dl采用了三路 10kV 电源进线，二用一备。当其中一路常用电源故障或检修时，备用电源可代替其 100 的全部用电负荷正常运行，而无需切除任何负荷。三个电源间联络开关均设置为手动操作方式，以防止误动作；从主变配电室不同的母线上分别引出一路 10kV 专路电源送至避难层副变配电室分段母线，母线之间同样设置手动联络开关，当其中一路电源故障或检修时，另

20、一路可带其中一、二级负荷正常运行。可以说 D1 的整个电源系统的供电可靠性在满足规范的要求之上是有进一步提高的，这种方式比较适合于对电源有特殊要求或有较多特别重要用电负荷的情况，但也考虑到建设费用相对较高，因此对 D2、 D3 建筑仍采用了常规的两路独立电源供电外加应急柴油发电机的配电模式。 当超高层建筑的高度继续向上发展或者建筑的使用功能发生变化，如从办公转换为酒店，建筑内可能会在中部设有多个避难层 (机 房层 )，用电负荷密度也同样随之分散发展。除了仍可采用放射方式向各个避难层的分变配电室分别配电外，也可选择采用环网方式进行配电，将各个分变配电室以开环连接，形成纵向网络，这种配电方式在横向的城市供电网络中应用非常广泛。其特点是网络中任一变压器的故障和检修都可不影响其他变压器的正常运行，同样也具有较高的供电可靠性。具体可结合工程的具体性质和要求以及投资费用等各方面综合考虑，选择适当的安全可靠的供电方案。 4 结束语 超高层建筑的建设正在快速发展，其安全性、耐久性和舒适性都将有进一步的发展，但仅 上海地区，超高层建筑有近 1 3 以上是由境外设计公司负责设计建设的，国内的设计研究工作仍不能完全满足要求，希望通过不断的学习、交流和研究能使我们的设计技术发展与建设同步。