厦门某大型超高层综合楼建筑电气设计的探讨

许 伟

(中元(厦门)工程设计研究院有限公司 福建厦门 361000)

厦门某大型超高层综合楼建筑电气设计的探讨

许 伟

(中元(厦门)工程设计研究院有限公司 福建厦门 361000)

以厦门海西金谷广场为例,介绍了负荷分级、10kV配电系统及电源、变配电室和柴油发电机房选址、低压配电系统、照明系统、防雷接地系统等设计，总结了大型超高层综合楼建筑电气系统设计做法和特点。该设计主要特点是：电气系统各自独立、经济合理、安全可靠、设备维护管理及能耗计量简单方便。

超高层建筑;大型综合楼;安全可靠;节能;电气设计

0 引言

厦门海西金谷广场为大型金融综合体项目，建设有4栋高层和超高层甲级写字楼，裙楼为商业和金融办公，项目的社会和经济影响力大。该工程对供电可靠性要求高、建筑智慧化要求程度高、电气系统安全性要求高。本文总结介绍了大型超高层综合楼建筑的电气设计做法和特点，与各位同行共勉。

1 工程概况

厦门海西金谷广场分为04和07地块，项目位于环岛干道东侧、塔埔路南侧，半屏山路西侧，台北路北侧。建筑用地面积：64 094.018m2，总建筑面积：409 158.254m2，地上总建筑面积：248 494.968m2，半地下总建筑面积：48 725.537m2，地下总建筑面积：111 937.749m2，建筑层数:T1#楼30层；T2#楼14层；Q1#楼3层，为T1#、T2#塔楼裙房；T3#、T4#楼32层;Q2#楼3层，为T3#、T4#塔楼裙房；半地下1层，地下2层。建筑总高度：75.00m～152.35m。半地下层功能为金融办公、停车库、发电机房、变配电室等，地下一层为停车库、设备用房；地下二层平时为停车库、设备用房，战时局部转换为人防地下室。T1塔楼一层为大堂，二层局部为物业管理用房及会议空间，三层及以上为办公标准层及避难层，屋顶层设置部分设备用房。T2塔楼1层为大堂，二层局部为会议空间，三层及以上为办公标准层，屋顶层设置部分设备用房。T3塔楼一层为大堂、二层整层和三层部分为金融办公场所，三层及以上为办公标准层及避难层，屋顶层设置部分设备用房。T4塔楼一层为大堂，二层局部为金融办公场所及物业管理用房，三层及以上为办公标准层及避难层，屋顶层设置部分设备用房。

2 负荷分级

该工程由超高层办公楼、I类车库组成的综合体，最高负荷等级为一级负荷,消防用电设备、应急照明、排水泵、生活供水泵、客梯用电、安防设备、航空障碍灯、门厅、主要通道等场所的照明、通信网络系统等弱电设备为一级负荷，其中金融计算机系统用电为一级负荷中的特别重要负荷，其余为三级负荷[1]。

3 10kV配电系统及电源

该工程用电量大且用电分散、为经济合理和高可靠性的供电，设计采用04及07地块各设一个10kV总配，从市政塔埔变和市政湖边变分别引3路(两用一备、任何一路常用失电时备电投入)10kV至总配，10kV采用单母线分段运行方式，04和07地块总配放射式供电给各变配电室的变压器，并自备柴油发电机组作为备用电源。金融计算机系统用电为特别重要负荷，增设UPS供电。

4 10/0.4kV变配电系统及应急发电机

该工程建筑规模大、塔楼和裙房的平常用电高峰的时段错开、空调负荷季节性变化大，为经济合理并可靠供电，采用对上述部分分别设变配电室供电。

(1)04地块共设7个变配电室，07地块共设4个变配电室，配置如表1：

表1 04地块和07地块变配电室配置表

该工程总装机容量37 400kVA、用电负荷指标为：91VA/m2。变配电室内变压器分列运行,进线开关和联络开关互锁,保证进线开关和联络开关不同时处于合闸位置。为满足金融办公对电源谐波的的高要求，其中D1-1变、D1-2变、D2变内设有源滤波装置。

(2)04地块设两台柴油发电机组,其中1台为1 200kW(连续)供D1-1变及供D1-2变，1台为1 500kW(连续)供T1变及供T2变；07地块设3台柴油发电机组,其中一台为1 500kW(连续)供D2变，1台为1 000kW柴油发电机组供T3-1变，1台为1 000kW柴油发电机组供T4变。

04及07地块电气主接线图见图1和图2。

图1 04地块电气主接线图

图2 07地块电气主接线图

5 变配电室和柴油发电机房选址

该工程变配电室的选址主要原则：深入负荷中心，满足供电半径及电压降要求，方便设备搬运检修，避开主要人员出入口、集中设置便于管理，设置在半地下层。

柴油发电机房的选址主要原则：避开主要人员出入口和人员密集场所、靠近各自服务的变电所位置，设置在半地下层。

04地块纵向长度约130m，横向长度约175m； 07地块纵向长度约170m，横向长度约240m。地下室的冷水机组、冷却水泵、冷冻水泵集中设在04地块T2塔楼北侧的地下二层制冷机房内。

综上原则，变配电室、柴油发电机房的设置位置需有效满足建筑功能布局，最大限度地减少供电路径、有效降低建设和运行成本。在04地块T1和T2塔楼主体投影下分设T1变、T2变；在T1塔楼附近设置D1-1变和D1-2变；在制冷机房附近设置KT1变、KT2变、KT3变；在07地块T3和T4塔楼主体投影下分设T3-1变、T3-2变、T4变；在T4塔楼附近设置D2变。发电机房在各自供电的变配电室旁设置。

塔楼用电最远距离为T4变至T4塔楼屋顶末端配电箱约180m；空调动力变压器至地下室最末端水泵配电箱最远距离约126m。变配电室、发电机房、制冷机房的设置位置见图3。

图3 变配电室、发电机房、制冷机房设置位置图

6 低压配电系统

该工程用电设备繁多，为有效地保护各类型用电设备、方便运营管理、提高供电系统的独立性和可靠性，将低压配电系统分为照明配电系统、动力配电系统、空调配电系统、消防设备配电系统。以上系统严格分开。

6.1 照明配电系统

塔楼部分做法是每个塔楼采用2条大电流密集母线直接由各自的T1变～T4变直接供电，每层设插接母线箱给楼层配电箱供电；裙房部分做法是在每个防火分区设一个总配电箱、总配电箱从D1-1变、D1-2变、D2变直接供电，总配给每个末端配电箱放射式供电；地下室部分做法是在金融办公每个房间设一个总配电箱，该总配电箱由D1-1变、D1-2变、D2变直接供电；在04和07地块车库每层各设一个车库照明总配电箱，在每个车库防火分区设一个末端照明配电箱，车库照明总配电箱给每个车库防火分区末端配电箱放射式供电，车库照明总配电箱由变配电室正常母线段直接供电。

6.2 动力配电系统

电梯动力均在电梯机房设置末端ATS配电箱、每个扶梯旁均设置末端ATS配电箱、每个水泵房内均设置末端ATS配电箱，在04和07地块地下车库每层各设一个平时污水泵用总ATS配电箱。上述ATS配电箱直接由变配电室正常和应急母线段分别供电。在04和07地块地下车库每层各设一个风机总配电箱，在地下车库平时风机房内设一个风机配电箱(供电给风机房内风机和本防火分区内诱导风机)，风机总配电箱放射式给末端风机房内空调配电箱供电。

6.3 空调配电系统

塔楼部分，每层的风机房内设置末端配电箱，每个塔楼设置一个预分支电缆给末端风机配电箱供电，屋顶冷却塔采用中央空调能源管理系统(BKS系统)，预分支电缆和冷却塔直接由KT1变～KT3变供电；裙房部分，每层设置空调总配电箱、空调总配电箱放射式给每个风机房末端配电箱供电，空调总配电箱直接由KT1变～KT3变供电；地下室空调部分，制冷机房采用中央空调能源管理系统(BKS系统)，直接由KT1变～KT3变供电。采用中央空调能源管理系统(BKS系统)进行统一能源管理；利用模糊预期算法模型控制系统水泵、冷却塔风机控制柜。利用模糊优化算法控制冷却水系统，以实现系统的最佳智能化节能控制。

6.4 消防设备配电系统

在消防电梯房、消防水泵房各设末端ATS配电箱，ATS配电箱直接由变配电室正常和应急母线段分别供电。

塔楼部分，在每个避难层和屋顶层设2个消防总配电箱(1个常用、1个备用，分别由变配电室正常和应急母线段供电)；消防总配电箱放射式给末端风机的ATS配电箱供电。在每层设一个应急照明ATS配电箱、每个塔楼设2根应急照明用电缆(1个常用、一个备用)、树干式给每层应急照明ATS配电箱供电；裙房部分，在04和07地块各设2个消防总配电箱(1个常用、1个备用，分别由变配电室正常和应急母线段分别供电)，在每个防火分区设一个应急照明ATS配电箱，在裙房屋顶风机旁就近设置ATS配电箱，消防总配电箱放射式给末端ATS配电箱供电；地下室部分，是在04和07地块每层各设两个消防总配电箱(1个常用、1个备用，分别由变配电室正常和应急母线段分别供电)，在每个消防电梯基坑旁设一个ATS配电箱，在每个防火分区设一个应急照明ATS配电箱，在消防风机旁内设置ATS配电箱，消防总配电箱放射式给末端ATS配电箱供电。

6.5 线缆的选择

该项目为大型人员密集场所，消防用电设备供电干线采用矿物绝缘不燃性电缆，支线采用WDZBN-YJY电缆或WDZBN-BYJ电线；非消防的线路采用低烟无卤阻燃电缆 WDZB-YJY(或电线 WDZB-BYJ)见图4[1]。

图4 地下室部分消防设备配电干线图

7 照明系统

该项目除地下车库和疏散楼梯外，其他区域的照明均由建设单位另行委托装修公司深化设计，各场所按《建筑照明设计标准》GB50034-2013的要求确定。

7.1 消防应急照明及疏散指示控制系统

该工程由于是超高层建筑且规模大、火灾危险性高、疏散困难，为保证用户和消防队员的安全、提高疏散的可靠性，因此采用安全电压智能型集中蓄电池供电应急疏散指示系统和自带蓄电池供电两种模式，公共场所采用智能型集中蓄电池供电应急疏散指示系统，设备用房应急灯采用自带蓄电池供电[2]。在一层消防控制室内设置组合式智能(点式)控制器主机、智能(直流)中央电池主站，在塔楼每层和裙房及地下室每个防火分区设置安全电压型智能(点式)控制器分机，智能电池分站分设在地下一层、一层、避难层的强电井内，在封闭楼梯间、防烟楼梯间及其前室、消防电梯间的前室或合用前室、疏散走道等场所设置集中电源点式监控型应急照明灯及疏散指示标志灯。 控制器主机、智能(直流)电池主站、智能电池分站、安全电压型智能(点式)控制器分机均分配唯一地址；末端灯具和疏散指示标志灯均带有独立的地址码并自带传感器，能够保证其唯一可识别性及可控性；系统通讯控制采用CAN-BUS(二线)总线方式；能够满足日常管理及火灾疏散方案的不同控制要求。

7.2 公共平时照明系统

该工程物管工作量大，为保证物业管理的方便、高效以及照明节能，本工程在除设备房外的公共区域照明均采用智能照明系统(i-BUS系统)，在一层监控中心设置中央监控计算机，公共区域照明配电箱内照明回路均接入i-BUS控制模块，系统所有单元器件(除电源外)均内置微处理器和存储单元,采用1根信号线(5类线)连接成网络，每个单元均设置唯一的单元地址并用软件设定其功能,系统可以实现单点,双点,多点,区域,群组控制,场景设置,定时开关,亮度手自动调节,红外线探测,集中控制,遥控等多种照明控制任务。裙房部分智能照明系统示意图见图5。

图5 裙房部分智能照明系统示意图

8 防雷、接地

8.1 防雷

该工程为一类超高层综合楼、且裙房多为金融办公，对防雷的要求高，按二类防雷建筑物保护措施设计，电子信息系统的雷电防护等级为A级，电子信息系统设备配电线路设有三级浪涌保护器,进出建筑物的信号线路采用2级信号浪涌保护器。设置有防直击雷的外部防雷装置、防闪电电涌侵入装置、设有内部防雷装置、防雷击电磁脉冲保护装置，有效地保护整栋楼的防雷安全。

8.2 接地

该工程低压系统的接地型式采用TN-S系统，本工程防雷接地,保护接地,及弱电接地共用同一接地体,工频接地电阻不大于0.5Ω。由于该工程规模大、各专业进出管线多且分散，常规的等电位连接做法难以满足要求，设计采用扩大等电位连接的做法[3]，在电源进线处、 UPS电源室、发电机房、变配电室、10kV总配电室、控制室、配电间等场所均设MEB箱，各专业进出管线采用就近与总等电位箱连接，所有电气竖井、电梯井均设置接地干线，再采用40×4热镀锌扁钢将所有总等电位箱和接地干线连通形成扩大等电位系统。在风机房、消控室、弱电机房、水泵房等设备机房均设LEB箱；在电子信息系统的机房(消控中心,计算机房,弱电机房)设等电位连接网络，将电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管、金属槽、屏蔽线缆外层、信息设备防静电接地；变配电室及10kV总配内的气体灭火管网，金属箱体等设防静电接地。等电位连接及接地系统原理图见图6。

图6 等电位连接及接地系统原理图

9 结论

海西金谷广场作为两岸金融中心启动区的重点项目，该工程结合建设单位及物管公司要求进行设计。其设计的特点：照明、空调、动力各自独立；塔楼、裙房、地下室用电完全分开；供电可靠、经济、合理；变配电室设置及发电机房深入负荷中心；塔楼采用大电流密集母线供电，有效减少线路能耗及电压降；空调用电采用专用变压器，在过渡季节可停止运行，节约运行成本；空调配电系统采用BKS系统，综合运行功耗低、同时提高能源效率、降低冷冻(温)水的运载能耗、设备维护管理及能耗计量简单方便。

[1] JGJ16-2008 民用建筑电气设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[2] JGJ 48-2014 商店建筑设计规范[S].北京: 中国建筑工业出版社,2014.

[3] 胡剑辉，左锦.财富中心一期、二期工程电气设计特点分析 [J].智能建筑电气技术,2013(1)：34-40.

The discussion on electrical design of a large super high-rise complex building in Xiamen

XUWei

(IPPR engineering design & research company (xiamen) Ltd，Xiamen 361000)

Taking the Haixi Jingu square in Xiamen as an example,introduce the design of Load grading,10kV distribution system and power supply,distribution room and diesel generator room site selection,low voltage distribution system,lighting system ,lightning protection and grounding system，summarize the electrical system design and characteristics of the large super high-rise complex building.The main feature of the design is:electrical systems are independent,economical and reasonable,safe and reliable,equipment maintenance management and energy consumption measurement is simple and convenient.

Super high-rise building;Large Complex building;Safe and reliable;Energy-saving;Electrical design

许伟(1985.7- )， 男，工程师。

E-mail:7767669@qq.com

2016-09-08

TU

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