超高層建筑電氣設(shè)計(jì)

1、Guide to the design of building electricity for Extra-high building 超高層建筑電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)超高層建筑電氣若干問(wèn)題探討2012.06深圳中國(guó),目錄 序言 負(fù)荷 供配電系統(tǒng) 應(yīng)急或備用系統(tǒng) 配變電所 防雷 直升機(jī)停機(jī)坪照明 其它,超高層建筑：建筑高度大于100m的民用建筑。 民用建筑：供人們居住和進(jìn)行公共活動(dòng)的建筑的總稱(chēng)。 居住建筑：供人們居住使用的建筑。 公共建筑：供人們進(jìn)行各種公共活動(dòng)的建筑。 民用建筑設(shè)計(jì)通則GB50352-2005,1 序言,1972年，在美國(guó)Pennsylvanian（賓夕法尼亞）州的Bethlehem（

2、伯利恒市）的國(guó)際高層建筑會(huì)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(tái)北101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(chǎng) 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(guó)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(zhǎng)沙J220天空 城市，838

3、米 220層,平安國(guó)際 金融中心 660米,上海中心大廈 632 米,俄羅斯 大廈 612米,韓國(guó)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(diǎn)： 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(diǎn)： 1 用電量大，供電半徑長(zhǎng) 2 多個(gè)電源，10kV110kV 3 多個(gè)配變電所 4 變壓器裝機(jī)容量多在100140VA/m2 5 設(shè)有備用電源或應(yīng)急電源,2 負(fù)荷,2.1 負(fù)荷等級(jí),2.2 負(fù)荷密度 超高層建筑負(fù)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100140W/m2(住宅除外)。,3.1

4、 電源 a 超高層建筑應(yīng)進(jìn)行整體供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，至少需要兩路獨(dú)立市電電源，還需要另設(shè)應(yīng)急電源或備用電源。,b 超高層建筑的正常電源數(shù)量不應(yīng)少于兩個(gè)，各路電源應(yīng)為不同路由的線路，宜采用專(zhuān)線由上級(jí)變電站或開(kāi)關(guān)站放射式供電。電源電壓等級(jí)可以為10kV、20kV、35kV或110kV。 當(dāng)一路電源斷電時(shí)，剩余電源應(yīng)能保證二級(jí)及以上負(fù)荷的供電。,3 供配電系統(tǒng),國(guó)家電網(wǎng)公司 業(yè)擴(kuò)供電方案編制導(dǎo)則 （試行） 國(guó) 家 電 網(wǎng) 公 司 二七年八月,中鋼實(shí)例,海門(mén)站220kV,潮音寺110kV,萬(wàn)年橋站220kV,東沽站110kV,本案,Sky loft 酒店,酒店 Hotel,酒店式公寓 Hotel Apar

5、tment,自用寫(xiě)字樓 Owners Office,寫(xiě)字樓 5A Office,商業(yè) Commercial Use,1#樓 T1,2#樓 T2,根據(jù)本工程的負(fù)荷等級(jí)，要求供電電源為2路獨(dú)立的35kV的電源，近期分別引自海門(mén)220kV及萬(wàn)年橋220kV變電站，最終由萬(wàn)年橋和東沽220kV變電站各通過(guò)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(shí)工作，互為備用，每路均能承擔(dān)本工程全部負(fù)荷。,供電電源,PA實(shí)例,方案一 56600KVA,1#、2#， 容量34900kVA， 設(shè)在B2F， 供電B5F39F， 半徑約250m,3#，容量12

6、100kVA，設(shè)在52F ， 供電40F80F， 半徑約200m,4#，容量9600kVA， 設(shè)在81F ， 供電81F116F ， 半徑約190m,1#、2#， 容量24400kVA， 設(shè)在B2F， 供電B5F10F， 半徑約100m,1#、2#， 容量22800kVA， 設(shè)在B2F， 供電B5F6F， 半徑約80m,3#，容量9600kVA，設(shè)在25F，供電11F39F半徑約80m,4#，容量6900kVA，設(shè)在52F，供電40F68F，半徑約90m,5#，容量6900kVA，設(shè)在81F，供電69F97F，半徑約90m,6#，容量4100kVA，設(shè)在111F，供電98116F，半徑約70m

7、,3#，容量4100kVA，設(shè)在10F，供電7F17F半徑約50m,4#，容量3450kVA，設(shè)在25F，供電18F32F，半徑約50m,5#，容量4100kVA，設(shè)在39F，供電33F45F，半徑約80m,6#，容量4200kVA，設(shè)在52F，供電46F61F，半徑約60m,9#，容量3200kVA，設(shè)在97F，供電91103F，半徑約50m,8#，容量4200kVA，設(shè)在81F，供電7590F，半徑約60m,7#，容量3600kVA，設(shè)在68F，供電6274F，半徑約50m,10#，容量2850kVA，設(shè)在111F，供電104116F，半徑約50m,方案三 55500KVA,方案二 559

8、00KVA,方案比較,17,結(jié)論：綜合上述的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析，變配電所設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，除了要以安全性、可靠性為基本要求，同時(shí)還應(yīng)該結(jié)合建筑本身的定位和特點(diǎn)，考慮其運(yùn)行的靈活性，以及業(yè)主投資、運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)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。,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(yīng)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(jí)數(shù)不宜多于兩級(jí)。 3.

9、4.3 應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)的規(guī)定，35kV電壓等級(jí)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(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)沒(méi)有特別要求，20kV電壓等級(jí)可直降到0.4kV。,三個(gè)主站，均二用一備,1# 10kV進(jìn)線安裝容量:10700kVA 2# 10kV進(jìn)線安裝容量:10700kVA 3# 10kV進(jìn)線安裝容量:7900kVA 4# 10kV進(jìn)線安裝容量:9150kVA 5# 10kV進(jìn)線安裝容量:10598kVA 6# 10kV進(jìn)線安裝容量:10011kVA,PA實(shí)例,2-1#變電所：分變電站，B4L33 2-1#substaion: for B4L33

10、 4x1600，2X2000kVA,2-3#變電所：為2#樓L3349層寫(xiě)字樓服務(wù) 2-3#substation: for 5A office in L3349 4x1000kVA,中鋼實(shí)例,中鋼系統(tǒng)方案 System scheme,方案一 兩路35kV獨(dú)立電源，同時(shí)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(hù)在主站，分站進(jìn)線設(shè)負(fù)荷開(kāi)關(guān)。 Two sets of independent 35kV electric power run in double harness, and as standby for each other. It is distribut

11、ed by 35kV transmission line from main substation. In substation the voltage is transformed from 35kV to 0.4kV, with protection in main substation and switches in substation.,B2,33F,49F,67F,方案二 兩路35kV獨(dú)立電源，同時(shí)工作，互為備用。主站35kV配電，主站內(nèi)有保護(hù)。分站還設(shè)一級(jí)配電，電壓由35kV直降至0.4kV，如果保護(hù)靈敏度滿(mǎn)足要求，分站進(jìn)線不設(shè)保護(hù)，出線設(shè)保護(hù)，分站還進(jìn)行高壓配電。,方案三 兩路

12、35kV獨(dú)立電源，同時(shí)工作，互為備用。電壓由35kV降至10kV，后10kV配電到分站，保護(hù)在主站。當(dāng)保護(hù)靈敏度能滿(mǎn)足要求時(shí)，分站進(jìn)線不設(shè)保護(hù)，出線設(shè)保護(hù)。,供配電系統(tǒng)方案比較,a 柴油發(fā)電機(jī)組在超高層建筑中既可作為應(yīng)急電源使用，也可以作為備用電源使用。當(dāng)備用電源滿(mǎn)足應(yīng)急電源條件時(shí)，備用電源可以兼作為應(yīng)急電源。,3 應(yīng)急或備用系統(tǒng),住宅建筑電氣設(shè)計(jì)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(fù)荷、應(yīng)急照明、航空障礙照明、生活水泵宜設(shè)自備電源供電。,b 超高層建筑應(yīng)設(shè)柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源或備用電源。設(shè)置在超高層建筑內(nèi)的柴油發(fā)電機(jī)，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷大小、

13、單臺(tái)電動(dòng)機(jī)最大啟動(dòng)容量、供電半徑等因素確定柴油發(fā)電機(jī)的額定輸出電壓： （1） 當(dāng)建筑物高度低于200m時(shí)，宜采用低壓柴油發(fā)電機(jī)； （2） 當(dāng)建筑物高度大于400m時(shí)，宜選用高壓柴油發(fā)電機(jī)； （3） 當(dāng)建筑物高度在100m400m時(shí)，應(yīng)進(jìn)行技術(shù)分析、比較，確定柴油發(fā)電機(jī)的額定電壓。,假設(shè)負(fù)荷為三相平衡負(fù)荷，線路電壓損失3可采用公式（1）計(jì)算。 u%=0.173IL（R0cos+X0sin）/Ue (1) 式中，u線路電壓損失，%，一般情況下用電設(shè)備端子處此值為5%； I負(fù)荷計(jì)算電流，A； L線路長(zhǎng)度，km； R0、X0線路單位長(zhǎng)度的電阻和電抗，單位：/km； cos功率因數(shù)； Ue額定電壓，kV

14、。,表3 額定電壓為400V時(shí)的電壓降與供電距離,表4 額定電壓為6kV時(shí)的電壓降與供電距離,表5 額定電壓為10kV時(shí)的電壓降與供電距離,柴油發(fā)電機(jī)為10（6）kV，后經(jīng)降壓變壓器降壓至400V。三臺(tái)機(jī)組可并列運(yùn)行，也可分列運(yùn)行。,方案1：10（6）kV發(fā)電機(jī)組,方案2：400V發(fā)電機(jī)組，機(jī)組在底部,柴油發(fā)電機(jī)為400V,三臺(tái)機(jī)組可并列運(yùn)行，也可分列運(yùn)行。,方案3：400V發(fā)電機(jī)組，機(jī)組在底部和頂部,方案4：400V柴油發(fā)電機(jī)組+升壓變壓器,柴油發(fā)電機(jī)為400V，高層部分經(jīng)升壓變壓器升至10（6）kV，低層部分仍采用400V供電。三臺(tái)機(jī)組可并列運(yùn)行，也可分列運(yùn)行。,表8 應(yīng)急（備用）系統(tǒng)比較

15、,柴油發(fā)電機(jī)組的油箱容量應(yīng)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(shè)置，每套機(jī)組設(shè)置一個(gè)日用油箱。同時(shí)，在戶(hù)外紅線內(nèi)設(shè)一個(gè)15m3的地下油罐。,中鋼國(guó)際廣場(chǎng)應(yīng)急電源供電時(shí)間研究報(bào)告 The Study of emergency power supply time for Sino-Steel Tianjin,c 用油量應(yīng)能滿(mǎn)足人員疏散的要求。,d 備用電源宜采用獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組，不應(yīng)采用蓄電池。酒店部分的備用電源應(yīng)按酒店管理公司的要求設(shè)置，用于出租的寫(xiě)字樓宜預(yù)留柴油發(fā)電機(jī)組房的位置及進(jìn)排風(fēng)、供油等條件。 e 柴油發(fā)電機(jī)房宜設(shè)在地下一層、地下二層、首層，

16、也可設(shè)置獨(dú)立的柴油發(fā)電機(jī)房，不宜在避難層和頂層設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組。,PA實(shí)例,a 配變電所應(yīng)設(shè)置在負(fù)荷中心，主配變電所宜設(shè)在地下一層、地下二層（非最底層）和首層，也可設(shè)置獨(dú)立的變電站。分配變電所應(yīng)根據(jù)負(fù)荷情況設(shè)在避難層、頂層，其變壓器容量不宜超過(guò)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(shè)值班室，值班室宜單獨(dú)設(shè)置，也可與控制室合用。值班室應(yīng)能直通或經(jīng)過(guò)走道與高壓配電裝置室和相應(yīng)的配電裝置室相通，并應(yīng)有門(mén)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(kāi)關(guān)柜布置型式可選擇下進(jìn)下出，下進(jìn)上處，上進(jìn)下出，上進(jìn)下出。當(dāng)有大截面電纜或電纜數(shù)量較

17、多時(shí)，宜設(shè)電纜夾層，電纜夾層凈高不應(yīng)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(dāng)屋頂設(shè)有直升機(jī)停機(jī)坪時(shí)，應(yīng)避免避雷針對(duì)直升機(jī)的影響。,問(wèn)題：避雷針高8米，高出停機(jī)坪4.25米，對(duì)直升機(jī)的安全產(chǎn)生影響。 建議！采用避雷帶+直升機(jī)接地方式，這樣可以滿(mǎn)足二類(lèi)防雷建筑物的設(shè)計(jì)。,避雷針高8米,5 防雷,停機(jī)坪尺寸： 直9（海豚）直升機(jī) ： 起飛總重4000kg 全長(zhǎng) 13.46米 全高 3.81米 根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)布置1.5D的最終進(jìn)近區(qū)

18、和起飛區(qū)，并設(shè)置安全區(qū)。足夠大的停機(jī)坪能直升機(jī)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(guó)貿(mào)三期 直徑27米 CCTV 直徑27米,6 直升機(jī)停機(jī)坪的照明設(shè)計(jì),瞄準(zhǔn)燈 嵌入式安裝，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200300mm，單相AC220V，單燈功率一般50100W，白光，有效光強(qiáng)不小于100cd/m2。,周界燈 此燈是強(qiáng)制性的，必須安裝。 直接裝于停機(jī)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(qiáng)不小于250cd/m2。IP67。,泛光燈 裝于安全區(qū)邊界，用于夜間直升機(jī)起降 泛光燈不得對(duì)飛行中的飛行員產(chǎn)生眩目，降落場(chǎng)區(qū)不應(yīng)有陰影，停機(jī)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(fēng)向標(biāo)燈 供夜間使用的直升機(jī)場(chǎng)，必須設(shè)置風(fēng)向標(biāo)燈！ 裝于安全區(qū)以外。 風(fēng)向標(biāo)燈主要有照明單元，裝于風(fēng)向標(biāo)頂部，與風(fēng)向指示袋、風(fēng)標(biāo)桿組成風(fēng)向標(biāo)系統(tǒng)。 頂部照明單元設(shè)四只100W鹵