再谈“超限”高层建筑电气设计-分析

1、再谈“超限”高层建筑电气设计-分析 再谈“超限”高层建筑电气设计2022-5-9序言 本文所讲的“超限”高层建筑是指建筑物的实用高度为250米及以上的建筑。低压配电线路的长度一般不允许超过250米（工程设计时，一般控制在150米以内），因此超过此高度的建筑，必然要在大楼中部（通常与避难层同层）设置楼层变电所；同时，中压发电机组的应用变得较有必要。从这个角度来说，实用楼层高度250米对供配电设计而言是个界限。 本文姑且以“超限”来描述此类建筑。 由于与结构专业存在概念冲突， “超限”说法是否妥当，尚待讨论。1.主结线方式及运行方式问题1) 两路35kV独立电源，互为备用；工程案例某金融中心1.主

2、结线方式及运行方式问题2) 两路35kV独立电源作为常用电源，一路10kV备用电源；1.主结线方式及运行方式问题3) 三路35kV独立电源，均作为常用电源。1.主结线方式及运行方式问题4) 三路35kV独立电源，二用一备；1.主结线方式及运行方式问题 前三个结线方案的共同特点是：高压进线侧不设联络开关，二次侧（6kV或10kV侧）设联络开关，平时分列运行，手动或自动切换。 高压侧联络问题，对于进线侧而言，设置联络开关显然可以提高电网对用户端的供电可靠性和电力调度的灵活性。 二次侧分列运行的惯例在一些特殊民用建筑工程中也已被突破，采用了两路独立电源所接的变压器并列运行方式。并列运行在超限高层建筑

3、中的应用值得在理论层面进行深入探讨，例如其安全运行、继电保护、开关设备分断能力等等。2.自备发电机组的电压等级及组网形式等问题 “超限”高层建筑中，自备发电机组电压等级及主结线形式的选择，要考虑系统的简洁性、供电的可靠性、运行管理的便捷性等诸多因素。 通常低区由0.4kV发电机供电，高区由10kV(6.3kV)发电机供电。 其中，中压发电机组馈电线路与主电源（中压侧）的结线形式，通常有以下两种。2.自备发电机组的电压等级及组网形式等问题1）发电机组至各楼层变电所的中压馈电线路经联络开关直接接入楼层变电所的中压母线，如下图所示：2）发电机组至各楼层变电所的中压馈电线路经变压器降至0.4kV后，通

4、过联络开关接入低压母线，如下图所示：3.变电所与发电机房的布局、变压器的垂直运输问题1) 通常在地下室设主变电所及发电机房，机房防涝、防潮措施；若发电机设在裙房顶部，隔振、降噪及油管安全措施。2)通常每1525层设楼层变电所（通常与避难层的分布情况一致）。3)变压器容量不宜大于1600KVA，以利垂直运输；也不宜小于500KVA，以免变电所过多；宜用成套设备。4) 变压器首次吊装及日后更换变压器时的垂直与水平运输方法。4.关于变电所与发电机房的灭火设计 “超限”高层建筑的地下变电所与发电机房应设自动灭火系统。 关于细水雾、高压细水雾灭火问题。 如何判断灭火方式是否合理：1）能否顺利灭火？2）是

5、否造成严重次生灾害？5.灾时电梯运行方式问题 事件、上海115火灾促使我们去反思此前所秉持的建筑物安全设计与管理的理念。 火灾时消防电梯、观光电梯、普通客梯自动迫降后断电、停运，还是迫降后待命（可随时运行）？5.灾时电梯运行方式问题 观点：消防电梯、观光电梯和普通客梯火灾时不自动断电，迫降后待命。是否用于人员疏散，留待消防人员到达现场后再作决定。 相应设计对策：电梯供电方案调整电梯控制策略调整其他设备联动控制策略调整。6.消防联动控制问题1)关于直接消防水泵启动问题“超限”高层建筑消火栓与消防泵之间的最远距离可能大于250米。问题：控制线路有可能与大电流电力线路较长距离的贴近敷设，消防泵有可能

6、因控制线路上的感应电压而误启动；6.消防联动控制问题 问题： 更严重的是，由于控制线路过长、压降过大，或许不能顺利启动消防泵。对策：消火栓与消防泵的联动、屋顶防排烟风机改由经过系统来间接启动。6.消防联动控制问题2)关于非消防设备电源的强切问题问题：“超限”高层建筑一旦发生火灾或其它重大突发事件，楼内人员的疏散将变得非常困难。如果此时再自动关闭普通照明，使得楼内疏散通道照度骤降至应急照度，势必给人员疏散造成更大困难。对策：火灾时不自动切除普通照明电源，留待消防人员到场后决定。7.关于太阳能发电系统、热电联产发电系统的应用问题 和许多其它建筑一样，“超限”高层建筑中也可能被要求设置太阳能发电系统

7、和热电联产发电系统。 由于太阳能发电系统、热电联产发电系统的运行通常不够稳定，且维修周期较长，故切不可将其用作自备应急电源。 考虑到公共电网安全问题，电力公司通常不允许用户发电系统向公共电网输出电力，因此必须采取有效措施来防止倒送电。 有何简便方法？8.谐波预防与治理 “超限”高层建筑中需要重点关注的谐波源有：变频调速类设备、照明设备、电子类办公设备等。 电梯类设备的谐波通常以11次、13次谐波为主，空调、水泵类设备的谐波通常以5次、7次谐波为主。荧光灯的谐波通常以5次、7次谐波为主。 谐波防治应当“清源”与“治污”并重。“清源”，是指所选电气（器）设备的谐波发生量要少，“治污”是指采取谐波抑

8、制或滤波措施。 配电变压器应选用DYn11，以便阻断谐波电流在变压器两侧的传递。 谐波源宜相对集中布置，滤波设备应尽量靠近谐波源。9.关于应急照明系统持续供电时间问题 高层建筑设计防火规范所规定的30分钟的下限值，对于“超限”高层建筑而言是不够的。 从本质上说，正常电源断电后应急照明系统的持续供电时间，取决于最大疏散时间。 “超限”高层建筑中应急照明系统持续供电时间的取值切不可随意，而应经充分论证。10.“超限”高层建筑的反恐策略与措施电梯等疏散设备供电设计原则；电梯等疏散设备灾时控制策略；普通照明及应急照明灾时控制策略；门禁等安全设施的灾时联动与控制策略；遥控反恐安全设施及其控制策略。结束语 随着“超限”高层建筑在我国各大城市的逐渐