超高層建筑電氣設計要點（深圳）

1、Guide to the design of building electricity for Extra-high building 超高層建筑電氣設計要點——超高層建筑電氣若干問題探討2012.06深圳·中國,李炳華,,目錄◆ 序言◆ 負荷◆ 供配電系統(tǒng)◆ 應急或備用系統(tǒng)◆ 配變電所◆ 防雷 ◆ 直升機停機坪照明◆ 其它,超高層建筑：建筑高度大于100m的民用建筑。民用建

2、筑：供人們居住和進行公共活動的建筑的總稱。居住建筑：供人們居住使用的建筑。公共建筑：供人們進行各種公共活動的建筑?！睹裼媒ㄖO計通則》GB50352-2005,1 序言,1972年，在美國Pennsylvanian（賓夕法尼亞）州的Bethlehem（伯利恒市）的國際高層建筑會議上，將40層以上，即建筑高度在100m以上的建筑叫作超高層建筑。,,目前世界最高的超高層建筑排行榜,,,迪拜哈里發(fā)塔169層，高828米,臺北1

3、01大樓101層，508米,上海環(huán)球金融中心101層，492米,香港環(huán)球貿(mào)易廣場118層，484米,吉隆坡佩重納斯雙子大廈88層，452米,南京紫峰大廈89層，450米,,芝加哥尖塔，600米，150層 天津117大廈，570米，117層 紐約世貿(mào)中心自由塔，541米，82層 “中國尊”，北京，510米高，108層,目前世界部分在建的超高層建筑,,迪拜AL BURJ大廈，1400米？,長沙J220天空城市，8

4、38米220層,平安國際金融中心660米,上海中心大廈632 米,俄羅斯大廈612米,韓國仁川塔610米，151層,A,B,C,D,部分超高層建筑電氣主要參數(shù),超高層建筑的主要特點：1 建筑高度高，層數(shù)多2 建筑面積大，規(guī)模大3 功能多樣,超高層建筑電氣的主要特點：1 用電量大，供電半徑長2 多個電源，10kV~110kV3 多個配變電所4 變壓器裝機容量多在100~140VA/m25 設有備用電源或應急電

5、源,2 負荷,2.1 負荷等級,2.2 負荷密度超高層建筑負荷密度與建筑功能、建筑面積、建筑高度、附屬功能等因素有關(guān)。一般在100～140W/m2(住宅除外)。,3.1 電源a 超高層建筑應進行整體供配電系統(tǒng)設計，至少需要兩路獨立市電電源，還需要另設應急電源或備用電源。,b 超高層建筑的正常電源數(shù)量不應少于兩個，各路電源應為不同路由的線路，宜采用專線由上級變電站或開關(guān)站放射式供電。電源電壓等級可以為10kV、20kV、35kV或

6、110kV。當一路電源斷電時，剩余電源應能保證二級及以上負荷的供電。,3 供配電系統(tǒng),國家電網(wǎng)公司業(yè)擴供電方案編制導則（試行）國 家 電 網(wǎng) 公 司二○○七年八月,中鋼實例,,,,,海門站220kV,潮音寺110kV,萬年橋站220kV,東沽站110kV,,本案,,,,,,,,,,,,Sky loft 酒店,酒店Hotel,酒店式公寓Hotel Apartment,自用寫字樓Owner’s Office,寫字樓

7、5A Office,,,商業(yè)Commercial Use,1#樓T1,2#樓T2,,,根據(jù)本工程的負荷等級，要求供電電源為2路獨立的35kV的電源，近期分別引自海門220kV及萬年橋220kV變電站，最終由萬年橋和東沽220kV變電站各通過一路35kV電源。每路電纜均為雙根300mm2的銅芯電纜、走不同路徑至本工程主站高壓配電室。兩路高壓電源同時工作，互為備用，每路均能承擔本工程全部負荷。,供電電源,PA實例,,,,,,,,,,

8、,,,,,,,,方案一 56600KVA,1#、2#，容量34900kVA，設在B2F，供電B5F~39F，半徑約250m,3#，容量12100kVA，設在52F ，供電40F~80F，半徑約200m,4#，容量9600kVA，設在81F ，供電81F~116F ，半徑約190m,1#、2#，容量24400kVA，設在B2F，供電B5F~10F，半徑約100m,1#、2#，容量22800kVA，設在B2F，

9、供電B5F~6F，半徑約80m,3#，容量9600kVA，設在25F，供電11F~39F半徑約80m,4#，容量6900kVA，設在52F，供電40F~68F，半徑約90m,5#，容量6900kVA，設在81F，供電69F~97F，半徑約90m,6#，容量4100kVA，設在111F，供電98~116F，半徑約70m,3#，容量4100kVA，設在10F，供電7F~17F半徑約50m,4#，容量3450kVA，設在25F，供電18F

10、~32F，半徑約50m,5#，容量4100kVA，設在39F，供電33F~45F，半徑約80m,6#，容量4200kVA，設在52F，供電46F~61F，半徑約60m,9#，容量3200kVA，設在97F，供電91~103F，半徑約50m,8#，容量4200kVA，設在81F，供電75~90F，半徑約60m,7#，容量3600kVA，設在68F，供電62~74F，半徑約50m,10#，容量2850kVA，設在111F，供電104~116

11、F，半徑約50m,,方案三 55500KVA,方案二 55900KVA,方案比較,17,結(jié)論：綜合上述的技術(shù)、經(jīng)濟指標分析，變配電所設計采用方案三。 超高層商業(yè)辦公綜合體不同于政府功能性建筑，也不是純粹的城市形象工程，其變配電所的設計，除了要以安全性、可靠性為基本要求，同時還應該結(jié)合建筑本身的定位和特點，考慮其運行的靈活性，以及業(yè)主投資、運營的經(jīng)濟性。,,,電源工作方式電源的數(shù)量及工作方式建議按表3-1執(zhí)行

12、。,表3-1 建議的電源數(shù)量及其工作方式,3.2 高壓供配電系統(tǒng)3.4.1 超高層建筑的高壓供配電系統(tǒng)宜采用主配變電所——分配變電所結(jié)構(gòu)，主配變電所應采用單母線分段的主接線形式采用放射式引至分配變電所。3.4.2 高壓系統(tǒng)的配電級數(shù)不宜多于兩級。3.4.3 應根據(jù)當?shù)毓╇姴块T的規(guī)定，35kV電壓等級可直降到0.4kV；也可先將35kV降壓到10kV，再將10kV降到0.4kV。3.4.4 如當?shù)毓╇姴块T沒有特別要求，

13、20kV電壓等級可直降到0.4kV。,,三個主站，均二用一備,1# 10kV進線安裝容量:10700kVA2# 10kV進線安裝容量:10700kVA3# 10kV進線安裝容量:7900kVA4# 10kV進線安裝容量:9150kVA5# 10kV進線安裝容量:10598kVA6# 10kV進線安裝容量:10011kVA,PA實例,,,2-1#變電所：分變電站，B4~L332-1#substaion: for B4~L33

14、4x1600，2X2000kVA,,2-3#變電所：為2#樓L33~49層寫字樓服務2-3#substation: for 5A office in L33~49 4x1000kVA,,,,,,中鋼實例,,,中鋼系統(tǒng)方案System scheme,,方案一兩路35kV獨立電源，同時工作，互為備用。主站為35kV配電，分站電壓由35kV直降至0.4kV，保護在主站，分站進線設負荷開關(guān)。Two sets of independe

15、nt 35kV electric power run in double harness, and as standby for each other. It is distributed by 35kV transmission line from main substation. In substation the voltage is transformed from 35kV to 0.4kV, with protection

16、in main substation and switches in substation.,B2,33F,49F,67F,,方案二兩路35kV獨立電源，同時工作，互為備用。主站35kV配電，主站內(nèi)有保護。分站還設一級配電，電壓由35kV直降至0.4kV，如果保護靈敏度滿足要求，分站進線不設保護，出線設保護，分站還進行高壓配電。,,方案三兩路35kV獨立電源，同時工作，互為備用。電壓由35kV降至10kV，后10kV配電到分站，

17、保護在主站。當保護靈敏度能滿足要求時，分站進線不設保護，出線設保護。,供配電系統(tǒng)方案比較,a 柴油發(fā)電機組在超高層建筑中既可作為應急電源使用，也可以作為備用電源使用。當備用電源滿足應急電源條件時，備用電源可以兼作為應急電源。,3 應急或備用系統(tǒng),——《住宅建筑電氣設計規(guī)范》JGJ 242-2011,3.2.3 建筑高度為100m或35層及以上住宅建筑的消防用電負荷、應急照明、航空障礙照明、生活水泵宜設自備電源供電。,b 超高層建筑

18、應設柴油發(fā)電機作為應急電源或備用電源。設置在超高層建筑內(nèi)的柴油發(fā)電機，應根據(jù)負荷大小、單臺電動機最大啟動容量、供電半徑等因素確定柴油發(fā)電機的額定輸出電壓：（1） 當建筑物高度低于200m時，宜采用低壓柴油發(fā)電機；（2） 當建筑物高度大于400m時，宜選用高壓柴油發(fā)電機；（3） 當建筑物高度在100m~400m時，應進行技術(shù)分析、比較，確定柴油發(fā)電機的額定電壓。,假設負荷為三相平衡負荷，線路電壓損失[3]可采用公式（1）計算。

19、 Δu%=0.173IL（R0cosφ+X0sinφ）/Ue (1)式中，Δu——線路電壓損失，%，一般情況下用電設備端子處此值為5%；I——負荷計算電流，A；L——線路長度，km；R0、X0——線路單位長度的電阻和電抗，單位：Ω/km；cosφ——功率因數(shù)；Ue——額定電壓，kV。,表3 額定電壓為400V時的電壓降與供電距離,表4

20、額定電壓為6kV時的電壓降與供電距離,表5 額定電壓為10kV時的電壓降與供電距離,,柴油發(fā)電機為10（6）kV，后經(jīng)降壓變壓器降壓至400V。三臺機組可并列運行，也可分列運行。,方案1：10（6）kV發(fā)電機組,,,,方案2：400V發(fā)電機組，機組在底部,柴油發(fā)電機為400V,三臺機組可并列運行，也可分列運行。,方案3：400V發(fā)電機組，機組在底部和頂部,,方案4：400V柴油發(fā)電機組+升壓變壓器,柴油發(fā)電機為400V，高層部分經(jīng)升壓變

21、壓器升至10（6）kV，低層部分仍采用400V供電。三臺機組可并列運行，也可分列運行。,表8 應急（備用）系統(tǒng)比較,柴油發(fā)電機組的油箱容量應能保證180min，即3h以上的用油量。 從消防角度看，日用油箱暫按1m3設置，每套機組設置一個日用油箱。同時，在戶外紅線內(nèi)設一個15m3的地下油罐。,《中鋼國際廣場應急電源供電時間研究報告》The Study of emergency power supply time for Sino

22、-Steel Tianjin,c 用油量應能滿足人員疏散的要求。,d 備用電源宜采用獨立于正常電源的發(fā)電機組，不應采用蓄電池。酒店部分的備用電源應按酒店管理公司的要求設置，用于出租的寫字樓宜預留柴油發(fā)電機組房的位置及進排風、供油等條件。e 柴油發(fā)電機房宜設在地下一層、地下二層、首層，也可設置獨立的柴油發(fā)電機房，不宜在避難層和頂層設置柴油發(fā)電機組。,PA實例,a 配變電所應設置在負荷中心，主配變電所宜設在地下一層、地下二層（非最底層）

23、和首層，也可設置獨立的變電站。分配變電所應根據(jù)負荷情況設在避難層、頂層，其變壓器容量不宜超過1000kVA。,4 配變電所,變壓器,不推薦將變壓器分拆上樓！,b 超高層建筑至少在主配變電所設值班室，值班室宜單獨設置，也可與控制室合用。值班室應能直通或經(jīng)過走道與高壓配電裝置室和相應的配電裝置室相通，并應有門直接通向室外或走道。根據(jù)工程具體情況，配變電所的高低壓開關(guān)柜布置型式可選擇下進下出，下進上處，上進下出，上進下出。當有大截面電纜

24、或電纜數(shù)量較多時，宜設電纜夾層，電纜夾層凈高不應低于1.8m、且不高于3.2m。,,,,0#主站,2-2分站,2-1分站,,,1-1#分站,1-3分站,1-2分站,,,1-1#分站,1-3分站,1-2分站,,,超高層建筑多為鋼結(jié)構(gòu)或砼與金屬框架結(jié)構(gòu)，接閃器可采用避雷帶和避雷針，當屋頂設有直升機停機坪時，應避免避雷針對直升機的影響。,問題：避雷針高8米，高出停機坪4.25米，對直升機的安全產(chǎn)生影響。 建議！采用避雷帶+直升機接地方

25、式，這樣可以滿足二類防雷建筑物的設計。,,,避雷針高8米,,5 防雷,停機坪尺寸：直9（海豚）直升機 ：起飛總重4000kg全長 13.46米全高 3.81米 根據(jù)相關(guān)標準布置1.5D的最終進近區(qū)和起飛區(qū)，并設置安全區(qū)。足夠大的停機坪能直升機除緊急情況外，還能日常提供貴賓使用，直徑27米。尺寸參考：國貿(mào)三期 直徑27米CCTV 直徑27米,,6 直升機停機坪的照明設計,瞄準燈 嵌入式安

26、裝，不少于6盞，通常6盞或8盞，同步頻閃，Ip67。 埋深不小于120mm，直徑約200~300mm，單相AC220V，單燈功率一般50~100W，白光，有效光強不小于100cd/m2。,周界燈 此燈是強制性的，必須安裝。直接裝于停機坪接地離地區(qū)周界。一般14盞等分布置，相鄰燈具不大于3m，串聯(lián)，同步頻閃，黃光。AC220V，50Hz，單燈功率不小于50W，有效光強不小于250cd/m2。IP67。,泛光燈裝

27、于安全區(qū)邊界，用于夜間直升機起降泛光燈不得對飛行中的飛行員產(chǎn)生眩目，降落場區(qū)不應有陰影，停機坪表面的平均水平照度不低于10lx，均勻性比率（平均值與最小值之比）不得大于8：1。AC220V，50Hz，單燈功率不小于150W，不低于IP65。,風向標燈 供夜間使用的直升機場，必須設置風向標燈！裝于安全區(qū)以外。風向標燈主要有照明單元，裝于風向標頂部，與風向指示袋、風標桿組成風向標系統(tǒng)。頂部照明單元設四只100W鹵鎢燈、一盞

28、紅色航空障礙燈。,依據(jù)《民用直升機場飛行場地技術(shù)標準》MH5013-2008,其他有關(guān)專業(yè)區(qū)域和未來獨立經(jīng)營的區(qū)域?qū)⑴渲脝为毜挠嬃勘恚? 動力單獨計量；- 廚房；- 洗衣機房；- 娛樂區(qū)域；- 宴會廳；- 出租的零售商業(yè)- 獨立經(jīng)營的餐飲店；- 會議廳；- 展廳；- 出租的辦公間。,7 其它,1）超高層民用建筑中往往存在一級負荷中的特別重要負荷，負荷密度一般在100～140W/m2；2）超高層建筑的正常電源數(shù)量不

29、應少于兩個，各路電源應為不同路由的線路，宜采用專線由上級變電站或開關(guān)站放射式供電。電源電壓等級可以為10kV、20kV、35kV或110kV。 3）超高層建筑的高壓供配電系統(tǒng)宜采用主配變電所——分配變電所結(jié)構(gòu)，主配變電所應采用單母線分段的主接線形式采用放射式引至分配變電所。4）當建筑物高度低于200m時，宜采用低壓柴油發(fā)電機；當建筑物高度大于400m時，宜選用高壓柴油發(fā)電機。5）分配變電所應根據(jù)負荷情況設在避難層、頂層，其變壓器容