超限高層建筑電氣設計關鍵技術

鄭申平

(山西四建集團有限公司，山西 太原 030024)

近年來，隨著我國社會經濟的飛速發展與建筑建設水平的不斷進步，人們對建筑設計提出了更高的要求。電氣設計是建筑設計中的一項關鍵性內容，而對于超限高層建筑來說，電氣設計更是一項重難點內容。超限高層建筑是一類特殊的高層建筑，在其電氣設計實踐中遇到的問題較多、較復雜，若想保證電氣設計的科學性與合理性，必須要對各方面問題進行細致分析及對相關設計標準規范進行全面研究。以下就聯系實際來談談相關問題。

1 超限高層建筑的概念

我國將高度超過24m的綜合性建筑物、公共建筑物或其他建筑物以及樓層數多于10層的住宅建筑物稱為高層建筑，而超限高層建筑也屬于高層建筑的范疇，它是指超過相關規范要求限制的高層建筑。一般來說，超限高層建筑的高度與層數并無統一定數，例如混凝土框架剪力墻結構建筑高度超過120m即可判定為超限高層建筑、混合剪力墻結構建筑高度超過100m即可判定為超限高層建筑、帶錯層結構建筑高度超過80m即可判定為超限高層建筑、網架結構建筑高度超過55m即可判定為超限高層建筑、網架無蓋結構建筑高度超過28m即可判定為超限高層建筑。

2 超限高層建筑電氣設計關鍵技術分析

2.1 項目概況

某超限高層建筑項目的建筑高度為498m，總建筑面積為383350m2，包括地下89569m2+地上293781m2；地下共有4層，地上共有塔樓100層，包含10個避難層及設備層。本項目屬一類超高層公共建筑，需按一級負荷要求供電。

2.2 電氣設計原則

超限高層建筑電氣設計需遵循以下三項原則。①是可靠性原則。由于超限高層建筑中用電人數多、人員分布密集，所以在電氣設計中必須要遵循可靠性原則，通過科學分析建筑實際用電負荷等級來進行合理規劃，保證電氣系統的持續穩定運行；②是簡潔性原則。由于超限高層建筑中的電氣設備及管線使用量較多、日常運行和維護工作量較大，所以在電氣設計中必須要遵循簡潔性原則，盡可能地減少無用設備，提高操作的方便性與簡易性；③是安全性原則。用電安全問題是人們所最關心的一項問題，所以在超限高層建筑電氣設計中必須要遵循安全性原則，做好各項安全細節優化，不漏放任何安全問題，切實保障用電安全。

2.3 發電機接入方案設計

2.3.1 應急電源設置依據

由于本項目建筑高度>250m，所以按照相關規范要求，需設置柴油發電機組以用于消防應急電源；消防用電需按一級負荷中的特別重要的負荷供電。對于柴油發電機組中的消防供電回路，需以專用線路與專用母線段相連接，連續供電時間需≥3.0h。另外，由于本項目中包含酒店業態，所以還需按照《旅館建筑設計規范》中的相關規范要求來合理設置自備電源。

2.3.2 柴油發電機電源接入方式

對于超限高層建筑而言，電壓降會隨柴油發電機組供電距離的增加而增加，因此若柴油發電機組為常規400V型，可能無法有效保證電能質量。一般來說，當供電距離<250m時，可選擇常規400V型柴油發電機組；當供電距離為250m～400m時，可根據技術經濟比較選擇400V型柴油發電機組或10kV型柴油發電機組；當供電距離>400m時，需選擇10kV型柴油發電機組或400V型(低區)+10kV型(高區)柴油發電機組。由于本項目建筑高度>400m，所以考慮到技術經濟問題和高區酒店業態特點，選擇分業態、分區段設置3臺不同的柴油發電機，其中酒店業態的柴油發電機組需獨立設置，合用1臺10kV型柴油發電機組；應急電源分區段設置1臺400V型(低區)柴油發電機+1臺10kV型(高區)柴油發電機。在確定好柴油發電機組的電壓等級后，還需認真考慮供配電系統的接入問題。通常情況下，需在發電機出線端即開始進行消防負荷與一些重要負荷的分回路供電，且消防供電回路需以專用線路與專用母線段相連接。另外，本項目還要求消防專用線路采用耐火母線，并確保滿足950℃3h耐火試驗。

2.3.3 電纜選型

對于超限高層建筑而言，消防配電線路一般需與其他配電線路在不同的電纜井、溝內進行分開敷設，或者也可以在電纜井、溝兩側對二者進行分別布置，且應采用礦物絕緣類不燃性電纜。根據相關規范要求，當建筑高度>100m時，普通設備配電電纜需達到阻燃A級；當建筑高度>250m時，則需確保產品符合GB 31247《電纜及光纜燃燒性能分級》中的B1級試驗標準。此外，消防及疏散電梯的供電電線電纜需達到阻燃A級、耐火時間≥3.0h，其他消防供配電電線電纜需達到阻燃B1級、耐火時間≥3.0h；消防用電的供配電干線需敷設于不同豎井內，并采用雙路由供電方式；避難層與非避難層不得共用配電干線，且其中消防用電需采用專用回路供電。此外，超限高層建筑中的非消防用電線電纜也需達到阻燃B1級。在本項目的電纜選型中，嚴格遵循了上述規范要求。

2.3.4 電氣豎井的設置

在高層建筑中，電氣豎井是指專門供電氣各系統進行管線敷設的一種上、下貫通的井道，通常情況下，電氣豎井可以與樓層強弱電間合并使用，當然也可以對其進行單獨設置。對于超限高層建筑而言，由于其建筑區段多，且每個區段內都有較多數量的電梯，所以根據不同的功能需對核心筒進行不同方案的布置，而這無疑給電氣豎井的設置造成了較大困難。如何在超限高層建筑內進行合理的電氣豎井規劃，并在有限的核心筒面積內實現對電氣豎井及其他機電專業井道、電梯井道等的有效整合，一直都是超限高層建筑電氣設計的一項重難點問題。一般情況下，在超限高層建筑的強電低壓區間豎井設置和跨區間強電干線豎井的設置中，都需要充分考慮到防火分區問題，一些重要項目還需對高壓豎井和應急豎井進行分開布設。普通高層建筑中弱電豎井的數量通常為1～2個，由于本項目建筑高度>250m，因此需按照相關規范要求設置≥2個弱電豎井。再者，在本項目的電氣豎井設置中，還需嚴格遵循JGJ 16-2008《民用建筑電氣設計規范》中的相關規范要求，確保高壓電源電氣線路、低壓電源電氣線路、消防應急電源電氣線路這三者相互之間的安全距離均≥0.3m，若無法確保安全距離≥0.3m時則需采取一定的隔離措施；消防配電箱與端子箱前之間的安全操作距離需≥0.8m。對于普通高層建筑來說，當滿足了上述規范要求后，只需再做好橋架、母線及配電箱等的布置，并注意預留出一定的空間即可；但對于超限高層建筑而言，消防用電的供配電干線需敷設于不同豎井內，并采用雙路由供電方式。在本項目的低區標準層中，總共設置了2個防火分區，每個防火分區中各設置1個低壓強電間兼豎井；單獨設置高壓豎井和發電機供電豎井；消防常用電纜分豎井設置，設置位置是本防火分區內合并使用的電氣豎井與低壓強電間內；消防備用電纜也分豎井設置，設置位置是另一防火分區內合并使用的電氣豎井與低壓強電間內。

3 結 語

綜上所述，在超限高層建筑電氣設計中，關鍵需遵循可靠性、簡潔性和安全性原則，并把握好發電機接入方案設計、電纜選型和電氣豎井的設置等技術要點。在實踐當中可能會遇到許多問題，具體還需充分結合項目實際特點，在嚴格遵循相關規范要求的前提下，對設計方案進行不斷優化。