超高层建筑(建筑高度大于250 m)电气设计关键技术

2019-01-15胡莹坚

现代建筑电气 2018年12期

关键词：竖井发电机组电气设计

胡莹坚

(宁波华聪建筑节能科技有限公司, 浙江宁波 315040)

0 引言

结合近期公安部印发的《建筑高度大于250 m民用建筑防火设计加强性技术要求(试行)》(以下简称《250 m技术要求》)通知的要求,对宁波某超高层建筑(建筑高度为433.6 m)的电气设计关键技术进行介绍。

1 工程概况

某项目拟建一栋集精品办公、酒店、商业为主的超大型城市综合体,地上塔楼88层,地下4层,建筑高度为433.6 m,塔冠最高点为450 m,裙房建筑高度为23.8 m,总建筑面积为306 219 m2。

2 负荷等级

超高层建筑的负荷等级主要依据国标图集14D801《超高层建筑电气设计与安装》[1]中的超高层建筑负荷分级来确定该项目的负荷等级。超高层负荷等级如表1所示。

表1 超高层负荷等级

注:根据《250 m技术要求》第24条,消防用电应按一级负荷中特别重要的负荷供电,应急电源应采用柴油发电机组。

3 负荷计算

该项目建筑业态丰富,且一、二级负荷占总负荷比例较高;负荷计算中,需考虑不同业态的负荷需求。目前,国内超高层建筑的供电电源配置情况如表2所示,其变压器单位容量多在100～130 VA/m2之间[2]。

该项目变压器装机容量为28 600 kVA,各功能区负荷容量及变压器装机容量如表3所示。

表2 国内超高层建筑的供电电源配置情况

表3 各功能区负荷容量及变压器装机容量

该项目变压器总负荷率为78%,设计负荷密度为93.4 VA/m2,略低于以上超高层建筑。根据目前已运行的超高层项目实际测量数据,上海环球金融中心最大运行指标仅为53.76 VA/m2,变压器总负荷率为54.6%;南京紫峰大厦最大运行指标仅为46.7 VA/m2,变压器总负荷率为40%。综上,该项目变压器容量在满足实际需要外,适当预留有远期发展的裕量,不盲目增加负荷密度和装机容量。

4 供电电源

由于超高层建筑动辄数十万m2的建筑规模,数万kVA的用电需求,单路各级电压线路供电能力有限;供电电源和供电电压的选择主要根据建筑物用电设备的负荷等级、用电量和当地城市的电网情况而确定。该工程电源由市政变电站提供4组(共8条)独立10 kV电源供电。每两路10 kV电源采用单母线分段方式运行,设母联开关;平时两段母线互为备用,分列运行,当一路电源故障时,通过手动操作母联开关,由另一路电源负担全部负荷。2路进线、母联开关之间设电气及钥匙联锁,任何情况下最多只能有2个开关处于闭合状态。

供配电室分布如表4所示。

表4 供配电室分布

5 应急电源和备用电源

根据《250 m技术要求》第24条,应急电源应采用柴油发电机组,柴油发电机组的消防供电回路应采用专用线路连接至专用母线段,连续供电时间不应小于3.0 h。

依据国标图集14D801《超高层建筑电气设计与安装》,柴油发电机房设在地下室且建筑物高度大于400 m时,宜采用10 kV柴油发电机组;当采用400 V柴油发电机组时,高区宜采用升压变压器升至10 kV供电至高区配变电所,然后在配变电所内经降压变压器降压至230/400 V。

该项目由于建筑高度大于400 m,采用400 V柴油发电机组,对于酒店高区部分按以上原则配置相应的升降压变压器。

该项目的备用发电机组分别提供应急电源给消防设施及租户重要设备。选用400 V低压发电机,发电机房位置位于-1F。考虑到不同业态间一、二级负荷和重要三级负荷的差异,不同业态所占百分比略有不同。柴油发电机组分布如表5所示。

表5 柴油发电机组分布

该项目应急电源和备用电源共用柴油发电机组,柴油发电机组的容量选择既要满足消防要求,又要满足备用要求,但容量不叠加。

根据GB 50052—2009《供配电系统设计规范》第3.0.3条,严禁将其他负荷接入应急供电系统[3]。

局部变配电的关系示意图如图1所示,低压系统采用单母线分段,设一母联开关,并设置机械联锁,同时设置应急母线段及重要负荷母线段,分别由柴油发电机0.4 kV母线放射式供电;系统构成简单、可靠,对不同等级负荷供电清晰,满足规范的要求[4-5]。

图1 局部变配电的关系示意图

6 变配电房上楼

超高层建筑对于电气专业最大的影响就是供电半径,一般低压配电线路的长度不超过250 m。超高层建筑一般将变配电房设置于地下室及避难层。变配电房的设置如图2所示。

避难层变配电房最大的问题是运输,目前通常采用的方法是大吨位货梯运输或在电梯井道内吊装运输两种方式。值得注意的是,变配电房上楼变压器容量的选择要考虑运输通道的影响,不宜选用体积或质量大的变压器,三相变压器容量建议不超过1 250 kVA。上楼变压器运输通道示意如图3所示,采用大吨位货梯做为变压器的垂直运输通道,最大上楼变压器容量为1 250 kVA。

图2 变配电房的设置

图3 上楼变压器运输通道示意

7 楼层配电竖井

超高层建筑配电竖井主要敷设高低压电缆、母线槽以及楼层配电箱的布置,超高层建筑的楼层配电竖井一般情况下设置高压电缆竖井和低压配电竖井。根据《250 m技术要求》第25条,消防用电应采用双路由供电方式,其供配电干线应设置在不同的竖井内。该项目在核心筒分别设置10 kV竖井、两个强电井及一个弱电井,满足技术要求。楼层配电竖井示意如图4所示。