超限高层的电气设计技术措施100.docx
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超限高层的电气设计技术措施100
超限高层的电气设计技术措施
术措施及设计要点加以总结。
关键词超限高层供配电系统照明电力系统防雷接地节能措施
0.简介
超限高层由若干个功能分区组成，通常从下至上的功能分区划分为：
地下室车库或设备机房、裙房商业、塔楼低区办公、塔楼中区酒店、塔楼高区公寓或酒店式公寓、顶部城市观光；本文以上海环球金融中心为例，同时结合若干个超高层、超限高层项目的电气设计，对电气设计的技术措施、负荷的用电参数指标加以提炼与总结，具体描述详见以下。
1．技术条件
1.1.相关的国家规范
Ø35～110KV变电所设计规范GB50059-92
Ø3~110KV高压配电装置设计规范GB50062-2008
Ø10KV及以下变电所设计规范GB50053-94
Ø电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB50062-2008
Ø民用建筑电气设计规范JGJ16-2008
Ø供配电系统设计规范GB50052-2009
Ø低压配电设计规范GB50045-95
Ø通用用电设备配电设计规范GB50055-93
Ø电力工程电缆设计规范GB50217-2007
Ø建筑照明设计标准GB50034-2004
Ø高层民用建筑设计防火规范GB50045-95（2005版）
Ø建筑物防雷设计规范GB50057-94（2000年版）
Ø办公建筑设计规范JGJ60-2006
Ø旅馆建筑设计规范JGJ62-90
Ø住宅设计标准（电气设计部分）GB50096-1999
Ø电力设施抗震设计规范（GB50260-96）
Ø其余未列入此的相关国家及地方贵方规范
1.2.当地的电业标准
Ø需要了解当地供电局的技术措施，技术规程等具体的要求
Ø需要收集当地的市政资料，如电气方面的供电电压等级、供电回路数、进线方向、入口端短路容量、继电保护要求等；另外是否需要设置环网开关室还是开关站等，面积大概多少等
1.3.业主的需求
Ø需要了解项目的建设周期或进度情况，如分期实施时，应做好如何应对措施
Ø需要了解业主的具体想法，对设计的要求包括智能化的要求
Ø需要了解物业管理及酒店管理的基本要求，需要甲方明确公寓或公寓式酒店的定位情况
Ø需要对业主宣传绿色低碳环保节能的好处，提出设计对本建筑的绿色节能设想
2.设计范围
2.1.设计分界面
Ø电业与设计院分界点通常定为用户变配电站的进线主开关的电缆头处，此外还需预留市政外线引入的通道
Ø大楼内有许多部位特殊装修设计或出租出售给小业主的，设计可根据功能要求或节能规定预留电源及容量
2.2.设计内容
Ø10/0.4KV变配电系统
Ø后备电源（应急发电机）系统。
Ø照明及配电系统
Ø动力配电及控制系统
Ø防雷与接地系统
3.变配电系统
3.1.容量配置
3.1.1.地下车库部分
公共部位、停车库照明及插座
4~6W/㎡
机械停车库
土建提供
公共部位、停车库应急用电
2~3W/㎡
机房电力设备
设备专业提供
3.1.2.裙房商业部分
大型综合超市用电
160W/㎡
大型餐饮业
500~1000W/㎡
大型综合百货用电
120W/㎡
重型餐饮用电
360W/㎡
小型精品百货用电
100W/㎡
轻型饮食用电
240W/㎡
电梯
土建提供
机房电力设备
设备专业提供
3.1.3.塔楼低区办公部分
办公区域租户用电
80W/㎡
办公区盘管用电
6W/㎡
办公室应急照明
2W/㎡
公共区域照明及插座
15~20W/㎡
电梯
土建提供
机房电力设备
设备专业提供
3.1.4.塔楼中区酒店部分
酒店客房用电
50~70W/㎡
高级客房用电
80~100W/㎡
酒店应急照明
3~4W/㎡
公共区域照明及插座
15~20W/㎡
电梯
土建提供
机房电力设备
设备专业提供
3.1.5.塔楼高区公寓部分
普通公寓住户用电
70~80W/㎡
高级公寓住户用电
80~100W/㎡
公寓应急照明
2~3W/㎡
公共区域照明及插座
10~15W/㎡
电梯
土建提供
机房电力设备
设备专业提供
3.1.6.塔楼城市观光部分
单位面积的用电负荷
70~80W/㎡
建筑照明（以外立面面积）
2W/㎡
电梯
土建提供
机房电力设备
设备专业提供
3.2.负荷等级
3.2.1.地下室部分
Ø消防水泵、消防疏散用客梯、排烟及补风机、正压风机、防火卷帘、应急照明、机械停车库、消防电梯底坑排水泵、排污泵、生活水泵、信息中心用的空调设备等为一级负荷
Ø其余未作规定或普通负荷等均为三级负荷
3.2.2.裙房商业部分
Ø消防电梯、消防疏散用客梯、排烟及补风机、正压风机、防火卷帘、应急照明、消防控制室、BMS机房、电讯机房、信息中心用的空调设备等为一级负荷
Ø大堂、客梯、会展中心、多功能厅等为二级负荷
Ø其余未作规定或普通负荷等均为三级负荷
3.2.3.塔楼低区办公部分
Ø消防电梯、消防疏散用客梯、排烟及补风机、正压风机、防火卷帘、应急照明、电讯机房、信息中心用的空调设备等为一级负荷
Ø大堂、客梯、会议中心、多功能厅等为二级负荷
Ø其余未作规定或普通负荷等均为三级负荷
3.2.4.塔楼中区酒店部分
Ø消防分控室、消防电梯、消防疏散用客梯、排烟及补风机、正压风机、防火卷帘、应急照明、专用客梯、电讯机房、宴会厅、高级客房、餐厅、娱乐厅、康乐设施（健身中心、游泳馆及各种康乐运动室等）、门厅及主要通道照明用电等为一级负荷
Ø其余未作规定或普通负荷等均为三级负荷
3.2.5.塔楼高区公寓部分
Ø消防水泵、排烟及补风机、正压风机、防火卷帘、应急照明、电讯机房、生活水泵、专用梯等为一级负荷
Ø大堂、客梯、公共走道等为二级负荷
Ø其余未作规定或普通等负荷均为三级负荷
3.2.5.塔楼城市观光部分
Ø消防电梯、排烟及补风机、正压风机、防火卷帘、应急照明、电讯机房、航空障碍灯等设备等为一级负荷
Ø大堂、会展中心、多功能厅、公共走道等为二级负荷
Ø其余未作规定或普通负荷均为三级负荷
3.3.供电电源
3.3.1.公建部分
Ø当市政条件允许时，优先考虑三路35KV电源同时供电，采用35/10/0.4KV二次降压方案
Ø当市政只能提供多路10KV电源供电时，建议用户端设置中压开关站
Ø从35KV降压站或10KV中压开关站配出的中压线路以放射式配至各分区变配电所，并在变压器前端设置负荷隔离开关。
3.3.2.公寓部分
Ø由市政引来两路10KV电源，两路电源同时供电
Ø如公寓为非产权式住宅类建筑时，经当地电业认可，直接纳入公建供配电系统
3.4.备用电源
3.4.1.应急发电机容量估计
Ø当地下室、裙楼、办公楼部分合用备用电源时，建议发电机的容量为变压器总量的15~20%
Ø当酒店部分独立设置备用电源时，建议发电机的容量为变压器总量的20~30%
Ø当公寓部分独立设置备用电源时，建议容量按实际需求确定
Ø当城市观光部分独立设置备用电源时，建议发电机的容量为变压器总量的30~40%
Ø当酒店、公寓、观光部分合用备用电源时，建议发电机的容量为变压器总量的25~30%
Ø当整楼合用备用电源时，建议发电机的容量为变压器总量的25%左右
Ø当金融客户有特殊需求时，建议预先设置至少一台应急柴油发电机的空间，其容量在1600KVA及以上
3.4.2.应急发电机电压等级确定
Ø原则上应优先考虑采用高压10KV应急柴油发电机
Ø当在中低区的地下室、裙楼商业、办公楼部分合用发电机，其供电半径小于250米，且总容量不超出4000KVA的情况下，可采用低压0.4KV的应急柴油发电机
3.4.3.应急发电机选择原则
Ø根据消防负荷及平时确保负荷，以其中最大者选定应急发电机容量；火灾时切除平时确保负荷，以确保消防负荷的运转
Ø发电机采取自动或手动起动，且必须在市电中断后15S内起动，30秒内送电
3.4.4.其他方式
Ø除了市电及发电机组供给外，对一些负荷设置专用应急电源系统，如应急照明设置集中EPS电源，以满足瞬间不停电的需要，并配合应急发电机使用保持一段时间的持续供电
Ø数据信息机房配置UPS电源系统，保障时间由信息系统的需求确定
3.5.高/低压系统接线形式及运行方式
3.5.1.高压部分
Ø35KV高压电源由市政提供，考虑三路至少二路35kV电源同时供电，35KV侧不再设联络开关
Ø10KV中压电源采用单母线分段，分列运行；任何一路10KV电源故障，可联络开关手动投入
Ø商业、办公变压器的负荷率应在70~80%，确保一、二级负荷的电源供电
Ø酒店变压器的负荷率应在60~70%，确保一、二级负荷的电源供电的同时，还应考虑酒店管理需求
3.5.2.低压部分
Ø变压器的低压侧设母联开关，手\自投方式；自投时设置一定的延时，当变压器低压侧总开关因过负荷或短路而分闸时，不允许合上母联开关。
Ø低压配出干线采用放射式为主，放射-干线式相结合方式配电
3,.6.&,amp;,amp;,amp;,lt;,/SPAN>变配电所位置/数量/容量
Ø主35KV降压站可设在地下室一层，层高不低于6.5米或净高不低于5.8米
Ø应考虑防水、防潮、防震、防噪声等技术措施，要保证良好的通风散热、应急照明等运行要求
Ø根据楼宇的功能分区或使用要求，分别设置10KV变电所，通常设置在设备层内，同时做到深入负荷中心
Ø变压器上楼应考虑变压器的吊装运输通道，及动负载的影响，建议单台变压器容量不宜超出1250KVA
Ø台数及容量选择应按工程实际需求确定
3.7.变配电所布置要求
Ø35KV主降压站设置在靠外墙，外线进出方便，有利于设备的更换的场所
Ø10KV变配电所尽可能靠近负荷中心，避免电源倒送；动力中心可设专用变电所
Ø10KV变配电所布置合理，能充分利用结构空间，线路进出方便，优先考虑上进上出方案
3.8.继电保护
Ø35KV高压主进保护采用定时限速断,定时限过流，零序，低电压保护
Ø35KV主变压器设置差动保护
Ø10KV中压保护采用速断，定时限过流,零序，温度报警、超高温跳闸保护
Ø0.4KV低压主进线开关：
长延时、短延时、瞬时保护并具有单相接地保护功能
Ø0.4KV低压馈出支路框架开关：
长延时、短延时、瞬时保护
Ø0.4KV低压馈出支路塑壳开关：
分励/失压脱扣器，这些回路既可以在自动互投时卸载部分负荷，防止变压器过载，又可以在火灾时切断火灾场所相关非消防设备电源
3.9.电能计量
3.9.1.公建部分
Ø在供电局总表装设于35KV侧，采用高压计量方式；对冰蓄冷设备和酒店用电量，在变压器低压侧装设计量分表
Ø在变压器二次侧所有馈线回路均设综合数字表，作为电能管理使用
Ø在出租办公楼层及商业租户处设置内部综合数字计量表，其精度满足计费要求，作为业主收租核算之用
Ø对水泵房、电梯机房等等大型耗电设备进行能耗测量，以提供数据给能耗管理系统，作为能耗分析之用
3.9.2.公寓部分
Ø公寓的住户部分设置低压计量，计量表分层分区集中安装在每层强电井内，采用自动远传抄送系统
Ø公寓的公共部位设置低压表计，采用自动远传抄送系统
3.10.功率补偿
Ø采用中低压分级补偿或低压集中补偿方式，确保整个高压35KV侧的功率因数在任何时间不可少于0.9
3.11.谐波治理
Ø低压电容柜内带电抗器，具有谐波抑制作用；以单相照明插座负荷为主的变压器，选用电抗值为14%左右，以抑制5.次谐波为主，以三相负荷为主的变压器，选用电抗值为6％左右，以抑制5次谐波为主
Ø对所有风机、水泵类的电动机设备，带有变频器控制器的控制箱等须自带谐波抑制装置
Ø对UPS电源装置应配置有源滤波装置，EPS须自带谐波抑制装置
4.配电系统
4.1.配电方式
Ø每个防火分区或楼层至少应设置一个配电间，如防火分区与人防区域交错时可适当增加
Ø使用电压为230/400V，50Hz，在未指定的条件下每个插座按100W计
Ø一级负荷采用双回路供电，在末级配电箱处设自动切换装置；末端切换装置设置在消防水泵房、消防电梯房、防排烟机房，应急照明配电箱、消防保安控制室、防火卷帘区域配电箱、电梯机房、生活水泵房、排水泵区域配电箱、弱电机房、一级确保负荷层面配电箱等处
Ø对重要设备机房比如冷冻机房、水泵房、电梯机房等采用放射式供电
Ø办公楼、酒店、公寓住户采用放射式供电为主，放射--树干相结合方式供电
4.2.设备安装
Ø楼梯间可采用红外感应延时开关，在消防时联动控制强制点亮，其它场所照明采用平开关控制，开关带指示灯，在墙内暗装距地1.3米
Ø一般场所插座采用安全型，安装高度为距地0.3米，地下室的安装高度1.5米，设置在特殊场所或有工艺要求的部位，可视具体情况定
Ø配电间、设备机房及地下室车库的配电箱采用明装，其余有装修场所的配电箱采用暗装，安装高度根据施工验收规定执行；如为落地式安装配电箱，下设100mm基座
4.3.电机起动及控制方式（非消防设备）
Ø功率在22kW与55KW之间的电动机均采用星三角降压起动，55KW以上采用软启动器
Ø自带控制箱的污水泵、生活泵等采用水位开关或压力开关及就地手动控制，BAS仅作状态监视
Ø空调设备设置就地手动及远程BAS控制；如有二地控制时应作隔离措施，保证检修安全
4.4.线路及敷设
Ø楼内的中压10KV配电电缆应采用阻燃耐火型电缆
Ø变电所配出的低压电缆选择需满足上海市的《民用建筑电线电缆防火设计规程》规定
Ø母线槽敷设在配电间内时应选用防护等级为IP54，其余地区安装的母线采用防护等级为IP65
Ø消防系统,配出支线采用导线穿管预埋在不小于3cm的不燃结构体内，明敷时管线应作防火处理
Ø不同系统、不同用途的线路均分管敷设，当有不同电压等级或不同种类导线在同一金属线槽中敷设时，应作金属分隔
Ø桥架、封闭母线穿越防火墙及楼板处应作防火封堵
Ø导线分色说明：
A相（L1）为黄色；B相（L2）为绿色；C相（L3）为红色；零线（N）为淡兰色；地线（PE）为黄绿双色
Ø凡穿管和在线槽内敷设导线，在管内和槽板内导线不得有接头，电线管的弯曲半径，应不小于其外径的6倍，并作接地跨接
Ø管内导线间的绝缘电阻应不小于0.5MΩ。
Ø固定吊架或托架的构建之间的间距一般为1.5~2.0m，电缆桥架或线槽应通长形成良好电气通路，桥架首尾端与接地装置可靠连接，过沉降缝出应作技术处理
5.照明系统
5.1.照明种类及照度标准/功率密度
5.1.1.地下室、裙楼、办公楼部分
照明场所
照度（LUX）
功率密度（W/M2）
照明场所
照度（LUX）
功率密度（W/M2）
普通办公室
300
9~11
普通营业厅
300
10~12
高档办公室
500
11~13
高档营业厅
500
16~19
会议室
300
9~11
餐厅
200
9~11
车库
75
2~3
配电机房
200
7~8
控制中心
500
11~13
未名场所
见各分类标准
5.1.2.酒店部分
照明场所
照度（LUX）
功率密度（W/M2）
照明场所
照度（LUX）
功率密度（W/M2）
会议室
300
11~13
多功能厅
300
15
客房活动区
75
11~13
门厅总台
300
13~15
床头
150
13
餐厅
200
9~11
写字台
300
11~13
走廊
50
4~5
卫生间
150
13
未名场所
见各分类标准
5.1.3.公寓部分
照明场所
照度（LUX）
功率密度（W/M2）
照明场所
照度（LUX）
功率密度（W/M2）
起居室
100
5~6
厨房
100
6
卧室
75
5~6
卫生间
100
6
餐厅
150
5~7
未名场所
见各分类标准
5.1.4.城市观光部分
照明场所
照度（LUX）
功率密度（W/M2）
照明场所
照度（LUX）
功率密度（W/M2）
多功能厅
300
15
卫生间
100
6
走廊
50
4~5
未名场所
见各分类标准
5.2.应急照明
在超限高层的事故照明时间定为持续供电2小时以上，最佳配置为蓄电池与应柴油发电机电源组合方式，蓄电池为瞬间放电开灯用，而应急发电机电源能维持较长供电时间；在超限高层中应急照明划分为备用照明和疏散照明。
5.2.1.备用照明设置场所
Ø消防控制室、消防泵房、排烟机房、发电机房、变电所、电话交换机房、中央控制室等需要维持正常照度且持续保持工作的场所；在此类场所设置一般照明灯具外，另增设备用照明专用的灯具，市电供电突然中断时由EPS电源维持短时的供电，保持一定照度，在经过发电机启动供电后，照明100%恢复
Ø人员聚集的场所如展示厅、多功能厅、营业厅、餐厅、避难层、大于300平方米的地下建筑等要维持正常照度50%以上且暂时继续工作的场所；在此类场所仅设置一般照明灯具；市电供电中断时自动切断照明，在经过发电机启动供电后，照明50%恢复
Ø业主办公室、酒店客房、观光层办公室、出租办公室、公共卫生间、残疾人专用卫生间等需要维持正常照度10%（或5lx）以上且暂时继续工作的场所；在此类场所的一般照明灯具中，10%的灯具作为备用照明，并自带蓄电池装置，备用照明灯具的电源由蓄电池与油机电源组合供给
5.2.2.疏散照明设置场所
Ø展示厅、多功能厅、营业厅、餐厅、避难层、安全出口、大于300平方米的地下建筑等设置安全出口标志灯；
Ø疏散楼梯间及前室、消防电梯间及前室、疏散走道、大于20m的内走道等疏散走道、地下车库等设置安全出口标志灯；平时设置为常亮，市电中断时可通过内置蓄电池瞬间放电，开灯，市电中断后，供电电源应自动切换至应急油机电源上
Ø疏散楼梯间及前室、消防电梯间及前室、疏散走道、大于20m的内走道、地下车库等疏散走道等设置疏散照明灯，照度大于5lx
Ø疏散照明平时设置为常亮，市电中断时可通过内置蓄电池瞬间放电开灯；待发电机启动供电后，供电电源应自动切换至应急油机电源上
5.2.3.逃生照明设置场所
Ø超限高层内还应设置疏散诱导逃生系统，如在楼层的明显部位设置灯光指示牌，在楼梯内设楼层指示牌等。
5.2.4.航空障碍灯
Ø航空障碍灯的设置不仅按照《民用机场飞行技术标准》-MH5001标准规定执行外，还参照国际标准执行；全部设置在避难层或屋顶。
在屋顶上设置A型障碍灯（频闪白光），在中间避难层设置B型障碍灯（频闪红灯），每层间隔在45~52米之间
5.3.光源及灯具
Ø荧光灯光源采用T5型，采用电子型镇流器，功率因数大于0.9；办公室等长期工作或停留的场所采用的照明光源显色指数不宜小于80,机房荧光灯灯具采用玻璃或塑料保护罩，灯具效率不应低于65%；办公室荧光灯灯具采用格栅型，灯具效率不应低于60%
Ø荧光灯灯具垂直窗门安装，灯具按照平行于窗户方向以列为单位开启；疏散指示灯光源采用发光二极管（LED）
Ø有吊顶的场所一般采用吸顶会嵌入式安装，地下车库采用线槽灯吊装
Ø照明线路所有插座回路（2.2m以上空调插座除外）、电穿热镀锌金属管敷设，插座回路、室外照明灯具的回路均设漏电断路器保护
6.防雷接地系统
6.1.防雷类别和信息系统防护等级
Ø超限高层防雷类别属于二类防雷建筑，但考虑到以下风险因数，保障建筑物内电子信息系统安全，根据电磁屏蔽和安全距离要求，建议塔楼防雷措施参照一类防雷进行设计，裙楼防雷按照二类防雷要求进行防雷设计
Ø信息系统雷电防护等级参照《建筑物电子信息系统防雷技术规范》，,确定超限高层的信息系统雷电统防护等级为A级。
6.2.防雷接地设计
6.2.1.直击雷防护
Ø在屋顶设置避雷针与避雷带相结合的方式，并根据建筑结构特点，直接利用其外筒钢结构和塔顶结构钢筋（或金属板楼面）构成“法拉第笼”，以达到良好防雷效果
Ø用外筒的金属钢构架及四角柱内结构主筋作为防雷引下线，引下线的间距应满足规范要求
Ø利用大楼基础桩基及承台内的钢结件作为接地极，接地电阻不大于1欧姆
6.2.2.侧击雷防护
Ø每层利用外筒金属环和组合楼面内的钢构件作为均压环，各均压环与防雷引下线可靠连接
Ø在引下线柱子外侧予埋金属扁铁，以备外侧为玻璃幕墙等的防雷接地用
Ø外墙上所有的金属栏杆、金属门窗、玻璃幕墙等较大的金属物应与防雷装置连接，连接点应不小于两处。
6.2.3.等电位连接
Ø所有进出大楼的各种设备金属管道均与此共用接地装置可靠连接
Ø每层低压配电间、电梯机房、弱电机房内等设置等电位连接排，各类电气设备、电子设备等需做好与等电位连接排可靠相连，同类型的设备应接在同一接地连结排上
Ø在竖井内敷设的金属管道的顶端与底端需作好与防雷接地装置连接
Ø在泳池及卫生间内设置局部等电位连接
6.2.4.防雷电电磁脉冲
Ø电源系统在配电各级按规范要求设置SPD，并在防雷区分界处作等电位连接
Ø电源SPD防护等级及标称放电电流应满足相关的技术要求
Ø信号SPD设计和安装要求信息系统的信号线路应安装信号浪涌保护器
7.节能措施
7.1.供电系统
Ø变压器装置指标控制在80~100VA/M2，变压器、柴油发电机均选用高效率、低能耗产品
Ø变电所应靠近电力负荷中心和动力中心如冷冻机房、水泵房等，应设置主、副变电所方式，做到变电所上楼
Ø设置电容补偿装置（带电抗器），使高压侧的功率因数达到0.9以上
Ø变电所10KV高压侧及每个变压器低压侧设置电容自动补偿装置，将功率因数补偿至0.9以上
Ø大容量的电动机采用高压设备
Ø调整照明插座等单相设备在三相之间均匀分布，保证三相负荷平衡
Ø配电的电缆、导线长度在一定范围内，令用电设备端的电压偏差允许值满足规范要求
7.2.电能计费
Ø采用高供高量.表计设在计量柜内，由供电部门提供
Ø根据使用要求在各楼层总箱内加装数字式计量分表，对各层照明、电力、空调用电设备进行分别计量
7.3.电能计量
Ø设置电能质量管理系统，主机设置在地下室10KV主变电所值班室内，与BAS系统通过通讯线相连
Ø变电所内的高低压开关的状态，回路上的电流、电压、有功、无功、功率因数进行监测和计量，并将数据通过通讯线传至电能质量管理系统。
7.4.能耗监测
Ø对总体照明用电、电梯用电、水泵房用电、锅炉房用电、冷冻机房用电、餐饮厨房动力用电、弱电机房用电、照明插座用电等均设置多功能电力仪表，通过科学性的能耗统计分析，汇总、分析能耗数据，满足各部门的数据处理、财务结算、节能决策的需求
7.5.照明灯具
Ø按照《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）的规定，对办公室、地下车库、各主要机房等场所的照明，相应的照度标准值、照明功率密度值要求参照国家标准或绿色建筑标准
Ø荧光灯光源采用T5型，采用电子型镇流器，功率因数大于0.9；办公室等长期工作或停留的场所采用的照明光源显色指
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