高层办公建筑电气设计探讨

高层办公建筑电气设计探讨

李德晓

迈进建筑工程设计（深圳）有限公司 518033

摘要：

随着我国经济的快速发展，高层建筑越来越多，高层建筑电气设计质量关系着整个项目的用电安全。进行合理的配电系统设计，对保证配电系统运行的安全性可靠性至关重要。本文结合规范和某办公楼工程设计经验,对民用建筑电气系统设计进行探讨。

关键词：高层民用建筑；电气设计；配电系统；

1、工程概况
本项目位于深圳市南山区，地上39层，地下4层，高度200m，总建筑面积24.3万㎡ 。包括办公14万平方米，商业3.5万平方米，食堂2500平方米，文化设施用房8800平方米。地下车库4万平方米。

2、电气设计内容

2.1负荷等级

本项目属一类高层公共建筑，负荷分级如下：

1）一级负荷为中断供电将造成人身伤害，将造成重大损失或重大影响，将造成人员密集的公共场所秩序严重混乱者。主要包括： 

消防水泵、防排烟设施、消防电梯、消控中心、应急照明等消防设备用电。

安防系统、弱电系统、商场经营管理系统、主要通道照明和重要办公室、生活水泵、排水泵、客梯、 值班照明、警卫照明、航空障碍照明等。

其中消防用电及商场经营管理系统为一级负荷中特别重要负荷。

2）二级负荷为中断供电将造成较大损失或较大影响，将造成人员密集的公共场所秩序混乱者。主要包括空调、扶梯、商场的营业厅照明等。

3）三级负荷：不属于一级和二级负荷者则为三级负荷。

2.2负荷计算

合理的负荷计算，对选择设备、安全可靠与经济运行，均起决定性作用。本项目电力负荷计算，采用需要系数法。办公区域、车库等按负荷密度设计值，电梯、水泵、风机、空调等设备功率按相关专业提资。

本项目设计变压器总装机容量为27000KVA，折合单位面积装机指标为109VA/m2。

2.3供电电源

为了保证供电可靠性，现代高层建筑至少应有两个独立电源，具体数量应视负荷大小及当地电网条件而定。

本项目高压10kV系统引入三路10kV专用回路，两用一备，高压侧设联络开关。正常运行时，联络开关断开，由主用回路供电， 当任一路主电源故障时，备用回路投入运行，以保证大楼的正常运营。高压电源进线开关与联络开关之间设电气联锁，防止并列运行。

2.4应急备用电源

本项目超过150米，按规范要求须设置发电机组作为第三电源。本项目共设两台发电机组。T1，T2办公楼设置一台1600kVA发电机组，T3，T4办公楼及商业合并设置一台 1600kVA发电机组。

当相互联络的两台变压器同时失电后，相应备用发电机将在15秒内自动启动提供应急电源给消防负荷及重要负荷, 且对消防负荷设备的连续供电时间不小于3.0h。

2.5变配电所

变配电所设计应靠近负荷中心，本项目考虑设置3处变电所，在B1层、B2层、30避难层各设一个，可满足线路供电半径不大于200米。

2.6低压运行方式

低压段采用单母线分段运行，平时两台变压器分列运行，母联开关断开。当一台变压器停止运行（包括变压器故障、负荷调整等情况）时，母联开关手动闭合。母联断路器及所联络的两台变压器的进线断路器三者之间应有可靠的电气及机械连锁及合闸程序，保证不会出现三个断路器同时合闸的情况。

2.7计量方式

供电部门计量：本项目采用高供高计方式。在10kV高压专线电源进线处设置专用计量柜集中计量，柜内设有功功率表，无功功率表及峰谷电表，高压计量柜由供电局管理。

电力节能监控：为方便管理，在低压配电柜内设多功能电表，对空调、电梯、水泵、照明等分类计量。

租户核算计量：每个租户设置电表集中于楼层配电间，安装集中抄表装置。

2.8继电保护

1）高压柜进线开关采用定时限过流、速断、零序保护。高压柜变压器出线开关采用定时限过流、速断、零序、自动温度监测和超温保护。

2）低压主进线开关采用过载长延时、短路短延时、接地故障保护。

3）低压馈线开关采用过载长延时及短路瞬时保护（消防回路不设过载保护）。

4）低压母联断路器与进线断路器设置电气及机械联锁。

5）发电机设短路过负荷、接地故障及过电压和欠电压保护。

2.9电缆选型

本项目为一类高层公共建筑，配电线路采用铜芯导线、电缆、铜质密集型母线。根据建筑类别、负荷性质等确定线缆，电缆选型如下：

1）消防配电干线及分支干线电缆采用矿物绝缘电缆，消防配电支线采用交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套耐火电力电缆。耐火电缆和矿物绝缘电缆应具有不低于 B1级的难燃性能。

2）低压配电电缆（除消防设备用电外）均采用交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电力电缆。选用的电缆应满足：燃烧性能B1级及以上、产烟毒性为t0级、燃烧滴落物／微粒等级为d0级。

2.10线缆敷设

1）非消防回路配电电缆，在变配电房及电井内采用热镀锌金属梯架敷设，水平部分采用有孔托盘式热镀锌金属桥架（带盖板）敷设。

2）消防回路配电电缆，在变配电房及电井内采用热镀锌金属梯架敷设；水平干线部分（敷设矿物绝缘电缆）采用热镀锌金属梯架敷设，水平支线部分采用封闭式热镀锌金属线槽或金属管敷设。同一回路的主供电缆、备用电缆分设在线槽不同分隔内。

3）一般场所，照明、电力、控制线路采用管壁厚度不小于1.5mm的热镀锌电线管和具有盖板的封闭式金属槽盒敷设；潮湿场所或室外部分采用管壁厚度不小于2.0mm的热镀锌电线管敷设。

4）消防线路的封闭线槽或 金属管的表面应刷防火涂料。所有消防线路暗敷时，其不燃烧体结构保护层厚度不应小于30mm。

5）线路安装完毕应采用不低于楼板耐火极限的不燃烧材料或防火封堵材料将各层竖井内的孔洞和线管穿楼板孔洞做好防火封堵处理。进出变电所和通过不同防火分区的桥架、管线在电缆敷设后应做防火分隔处理、防火封堵处理。

2.11照明设计

1）本工程包括一般照明、工作照明及应急照明。

2）本工程的主要房间照度要求如下：

照明设计需满足《建筑照明设计标准》GB 50034-2013的要求，功率密度限值不得超过规范要求。

3）光源及灯具选型

考虑绿色节能的需求，本项目均采用节能型LED灯具；

特殊场所需要按照使用环境合理采用防潮、防腐蚀、防爆等防护措施的灯具：水泵房等潮湿场所采用防水防尘灯，柴油发电机房及油箱间采用防爆灯。

4）照明控制

机电房、后勤办公室采用就地开关控制，

开放办公室、会议室、公共通道、车库采用智能照明控制，以实现舒适及节能的目的。

2.12防雷设计

1）本建筑年预计雷击次数为1.67，为第二类防雷建筑。

2）采用以下防直击雷保护措施：

a)本项目利用屋面幕墙外露的金属结构作接闪带，形成不大于10mx10m或8mx12m的网格。接闪带、接闪杆材料应符合《建筑防雷设计规范》GB50057-2010第5.2.2条和第5.2.3条规定。

b)所有引出屋面的金属物体应和屋面防雷装置相连。高突出屋面的放散管、风管、烟囱等金属物体，应与接闪带相连接；

c)利用建筑物钢筋混凝土柱子或剪力墙内1根不小于∅10的主钢筋或多根通过箍筋绑扎或焊接连通的截面积总和不小于1根∅10钢筋的钢筋组合作为防雷引下线，要求防雷引下线上端与屋面接闪带焊接相连、下端与基础接地网焊接相连，构成可靠的电气通路。二类防雷建筑专用引下线的间距不应大于18m。

3）采用以下防侧击雷保护措施：

a)建筑物内钢构架和钢筋混凝土的钢筋应相互连接。

b)结构圈梁中的钢筋应每2层连成闭合环路作为均压环，并应同防雷引下线连接。均压环要设置若干幕墙接地点，幕墙设计单位将幕墙钢结构与建筑预留均压环连接，构成可靠的电气通路。

c）应将45m及以上的外墙上的门窗等较大金属物直接或通过预埋件与防雷装置相连。

d)垂直敷设的金属管道及类似金属物，尚应在顶端和底端与防雷装置连接。

4)防感应雷：进出建筑物的各种线路及金属管道采用全线埋地引入，并在入户端将电缆的金属外皮、钢导管及金属管道与接地网连接。

5)防电磁脉冲：按规范要求在相应位置设置SPD浪涌保护器。如电源总进线处，室外配电箱，天线及馈线系统、信号系统等。

结语

随着经济社会的发展，高层建筑起来越多，对于电气设计的要求也越来越高。在工程设计中，需要我们在设计中不断积累经验，明确要求，严格把控自身要求，不断进步，才能在保证电气设计的可靠性、安全性和经济性，促进民用建筑行业的良性发展。

参考文献

[1]王在军. 高层民用建筑电气设计要点[J]. 防护工程, 2020, (22).

[2]《民用建筑电气设计标准》GB51348-2019.