超高层建筑变配电设计要点探析

孙红艳 刘道宗

摘 要： 建筑设计包括很多方面，其中电气设计是重要的关键环节之一，包括强电设计及弱点设计，以满足整个建筑的各种功能需求。随着建筑技术及经济的不断发展，我国超高层建筑越来越多，如已建成的632米上海中心大厦、592.5米深圳平安金融中心、在建的636米武汉绿地中心、468米成都绿地中心等，建筑物内的电气设备越来越多、越来越复杂， 对电气设计的要求也越来越高。本文通过超高层建筑设置高区变电站基本条件的分析、超高层建筑高区变电站系统设计要点分析、超高层建筑高区分变电站所在位置的确定等几个方面内容，介绍超高层建筑变配电设计要求。

关键词： 超高层建筑；供电距离；高区分变电站；机电设备

在超高层建筑中，人员负荷及电力负荷都比较大，并且重要负荷越来越多，这就给电气系统设计提出了新的挑战，电气设计人员不能再沿用过去的设计方式解决大规模、超高层建筑群内各机电系统设备的用电需要，在进行超高层建筑电气设计时，要用不同的设计理念、创新的思路及独特的关键技术，来解决各种复杂的新型的问题。本文从以下几分方面，探析超高层建筑变配电设计的要点。

1 超高层建筑设置高区变电站基本条件的分析

供电电缆的降压是决定变电站位置的决定因数，主要影响供电距离和供电容量，解决供电线路降压的问题首先要解决干线的降压，主要方式有以下两种：

⑴ 对于变压器和低压配电柜同时设置在建筑物的地下室或建筑物底层区域时，即使增加电缆线路的线径，供电的距离也只能达到180m以下，所以如果想达到正常供电的要求，楼层的高度不能超过150m，这就限制了建筑物的高度，不适用于超高层建筑。

⑵ 当变压器设置在地下室，而低压配电柜设置在建筑物的高层区域时，在满载额定电流的条件下，使用封闭母线供电时，当采用加大一级封闭母线规格的措施时，电压器的容量达到1000KVA以下可以满足使用要求，当变压器的容量大于1250KVA，也可以通过增加母线的形式达到使用要求，但会使造价成本大幅提供，不利于成本的控制。

所以，当建筑物的高度超过150m、用电容量超过2×1250KVA时，应该在建筑物的高区设置变电站，以满足超高层建筑的用电需求。

2 超高层建筑高区变电站系统设计要点分析

2.1 超高层建筑中压配电系统的结构

超高层建筑，一般来说，高度都非常高，并是由多座建筑群组合而成，一座低压配电系统是无法满足不同用电设备的供电降压使用要求的，通常需要很多座变电站组成的变电站群来满足整个建筑群的不同用电设备的供电使用需求，这种情况下，通常需要一套中压配电系统，如10KV或35KV，来满足使用需求。在中压配电系统中，高区变电站只是中压配电系统中的一个组成部分、一座分站。超高层中压配电系统一般分为主-分变电站结构及二级配电结构两种，前一种结构是使用最普遍的一种结构。主-分变电站结构与二级配电结构都具有各自的优点及不足。主-分变电站结构的优点是其采用一级配电，所以结构比较简单；但该系统使用的主站高压配电柜的规模比较大，同时线路较多，使用的电缆及真空开关较多，会带来设备成本及造价的提高。二级配电结构的优点是其分变电站只需要两路馈线就能够满足使用需求，节省大量的电缆、真空开关等，会节省设备成本及造价；缺点是继电保护问题，由于多了一个一级配电，使继电保护的时间没有了，从而造成继电保护配合具有一定的问题。从两种配电方式的优缺点来看，主-分变电站结构虽然造价相对较高，但系统更加可靠、简单，主-分变电站结构使用的最普遍，二级配电结构通常使用在要求不高的建筑项目中。

2.2 超高层建筑中高区变电站

高区变电站是整个建筑群的变电站群的一个分变电站，一般是0.4KV级的低壓配电系统，由两台变压器组成，这两台变压器可以互为备用，当一台变压器出现故障时，另一台变压器可以保证变电站的正常工作。

3 超高层建筑高区分变电站所在位置的确定

3.1 超高层建筑高区分变电站的供电范围

一般来说，超高层建筑高区分变电站的供电范围一般是50m或100m，如果供电区域与高区变电站之间的距离超过此距离，就应该再增加高区变电站。

3.2超高层建筑高区分变电站的位置确定

一般超高层建筑中，每隔15层会设置一个避难层，而两个避难层之间的距离与高区变电站的供电距离差不多，所以可以将高区变电站的机电设备设置在避难层，即设备层与避难层在同一高度上。一个高区分变电站，可以为其上下的供电区域进行供电，根据高区分变电站供电距离的大小，可以算出超高层建筑需要设置多少个高区分变电站，从而保证分变电站可以覆盖所有的需供电区域。

4 高区分变电站的其他设计要点

4.1 机电设备机房的设计要求

一般来说，机电设备机房都会产生巨大的噪音和震动，会对设备机房的上下楼层，甚至对整个建筑产生一定的影响，在设计设备机房时，要充分考虑这些问题。在解决机电设备震动的问题时，在建筑设计时就要充分考虑楼板及地板的减震性能，在地板上要添加减震材料，防止机电设备的震动通过地板、楼板传递到楼下或其他区域。在解决机电设备的噪音时，要从设备机房的隔墙及吊顶区域进行解决。设备机房的隔墙要使用高隔声墙系统，这种隔墙的作用是将机电设备产生的噪音阻隔在设备间内，防止噪声穿过隔墙传播到设备间外面，对大楼的其他区域造成影响。设备机房的隔墙、吊顶除了具有隔声的效果，还应该具有吸声的效果，即在隔墙、吊顶结构中使用穿孔板材+吸声棉的吸声结构，当声音传到隔墙、吊顶上时，通过吸声结构将声音尽量的消减，起到吸声降噪的目的，使设备机房的噪声降低，同时也会减小隔墙隔声的压力，减小设备机房的噪音对机房以外区域的影响。

4.2 高区变电站机电设备的吊装方式

一般机电设备都非常的重，所以机电设备如何上楼是一个非常重要的问题。一般上楼有三种方式，即通过大型货梯、电梯井道或室外特殊吊装设备上楼。机电设备通过货梯上楼的方式，适用于机电设备吨位较轻的情况，一般吨位在4.5吨以下，可以使用大吨位货梯运送。如果吨位过大，超过了货梯的载重能力，就无法用货梯运送设备了。机电设备通过电梯井道上楼的方式，可以适用于吨位较大的机电设备，该种方式是使用电动葫芦对机电设备进行吊装，但这种方式的危险性很大，可能会对电梯井道造成损坏，造成巨大的经济损失。机电设备通过室外特殊吊装设备上楼的方式，也是应用比较普遍的一种方式，但这种方式只适用于上下垂直的超高层建筑，如果建筑物的形状是上面小、下面大的形式，就无法使用这种吊装方式。

5 结束语

本文从在什么情况下要使用高区变电站、超高层建筑中压配电系统的结构、超高层建筑高区分变电站所在位置的确定、机电设备机房的设计要求、高区变电站机电设备的吊装方式等方面进行了介绍，说明了超高层建筑变配电设计的一些要点，在变配电设计时，根据建筑自身的特点综合考虑这些因素进行设计。

参考文献

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