超高层建筑电气设计分析

超高层建筑

电气设计分析

——超高层建筑电气

若干问题探讨

朱力群目录◆

序言◆

负荷◆

供配电系统◆

应急或备用系统◆

配变电所◆

设备用房管井◆

抗震要求◆

防雷◆

导体选择

◆

直升机停机坪照明◆

其它超高层建筑：建筑高度大于100m的民用建筑。民用建筑：供人们居住和进行公共活动的建筑的总称。居住建筑：供人们居住使用的建筑。公共建筑：供人们进行各种公共活动的建筑。——《民用建筑设计通则》GB50352-20051序言1972年，在美国Pennsylvanian（宾夕法尼亚）州的Bethlehem（伯利恒市）的国际高层建筑会议上，将40层以上，即建筑高度在100m以上的建筑叫作超高层建筑。目前世界最高的超高层建筑排行榜迪拜哈里发塔169层，高828米台北101大楼101层，508米上海环球金融中心101层，492米香港环球贸易广场118层，484米吉隆坡佩重纳斯双子大厦88层，452米南京紫峰大厦89层，450米芝加哥尖塔，600米，150层天津117大厦，570米，117层纽约世贸中心自由塔，541米，82层“中国尊”，北京，510米高，108层目前世界部分在建的超高层建筑迪拜ALBURJ大厦，1400米？长沙J220天空城市，838米220层平安国际金融中心660米上海中心大厦632米

俄罗斯大厦612米韩国仁川塔610米，151层ABCD中建上海院已设计完成的超高层建筑上海环球金融中心上海环球金融中心：2005年~2007年，总建筑面积38万㎡，101层，高度492米，主要功能为商业、办公和酒店。

厦门远华国际中心

厦门远华国际中心：1997~1998年，总建筑面积30万㎡，88层，高度384米，主要功能为商业、办公。

南通国贸中心大厦南通国贸中心大厦：2006~2007年总建筑面积16万㎡，55层，高度220米，主要功能为商业、办公和酒店。

越南胡志明市时代广场越南胡志明市时代广场：2007年，总建筑面积9.2万㎡，46层，高度165米，主要功能为商业和酒店。是越南国内最高建筑。大连世界贸易大厦大连世界贸易大厦：1996~1997年总建筑面积10万㎡，50层，高度243米主要功能为商业、办公和酒店。

艾利国际大厦艾利国际大厦：2007年，总建筑面积9.4万㎡，48层，高度195米，主要功能为5A级写字楼。

福建省电力调度通信中心福建省电力调度通信中心：2003~2004年，总建筑面积7.5万㎡，36层，高度206米，主要功能为办公和调度用房。无锡八佰伴无锡八佰伴：2007年，总建筑面积12万㎡，36层，高度188米主要功能为商业，写字楼苏州瑞华国际大厦苏州瑞华国际大厦：2007年，总建筑面积16万㎡，39层，高度212米主要功能为商业，写字楼及商业部分超高层建筑电气主要参数超高层建筑的主要特点：1建筑高度高，层数多2建筑面积大，规模大3功能多样超高层建筑电气的主要特点：1用电量大，供电半径长2多个电源，10kV~110kV3多个配变电所4变压器装机容量多在100~140VA/m25设有备用电源或应急电源建筑物名称

中钢国际广场天津津塔

上海金茂

深圳平安金融中心上海环球

天津陆家嘴广场及商务大酒店广州珠江新城

建筑面积（m2）395000360000290000460000381600450000210000建筑高度（m）358336.9420.5（塔尖），360646（塔尖）492200309层数（层）

8475881161014271功能

五星级和超五星级酒店、酒店式公寓、办公、商业办公、酒店、公寓、商业

酒店、办公、商业等

办公、商业超五星级宾馆、写字楼、会议室、商业两栋办公楼、一座高档商务酒店和一座大型购物中心办公、会议

电源总容量

2路35kV，同时工作，互为备用3路35kV电源，两用一备

2路35kV，同时工作，互为备用

9路10kV，6用3备3路35kV，同时工作，互为备用

两路35kV独立电源3路10kV变压器

总容量

40200kVA1个主站，8个分站。35400kVA。除主站外，在地下、45层、60层、冷冻机房设分站主变，4×10000kVA,35/6.3kV；55500kVA

主站35/10kV，3×12500kVA=37.5MVA每个避难层均设分站，即12层一个1个总变电所35kV，7个分变电所总容量：41900kVA4个变电所，主-从关系，28000kVA，最小变压器1600kVA单位容量102VA/m2122VA/m2137.9VA/m2120.7VA/m298.27VA/m293.1VA/m2133.3VA/m2序号建筑物名称用电负荷名称负荷级别1国家及省部级政府办公建筑客梯、主要办公室、会议室、总值班室、档案室及主要通道照明用电一级2国家及省部级计算中心计算机系统用电特一级3国家及省部级防灾中心、电力调度中心、交通指挥中心防灾、电力调度及交通指挥计算机系统用电特一级4地、市级办公建筑主要办公室、会议室、总值班室、档案室及主要通道照明用电二级5地、市级及以上气象台气象业务用计算机系统用电特一级气象雷达、电报及传真收发设备、卫星云图接收机及语言广播设备、气象绘图及预报照明用电一级2负荷2.1负荷等级序号建筑物名称用电负荷名称负荷级别7商场、超市大型商场及超市的经营管理用计算机系统用电特一级大型商场及超市营业厅的备用照明用电一级大型商场及超市的自动扶梯、空调用电二级中型商场及超市营业厅的备用照明用电二级8银行、金融中心、证交中心重要的计算机系统和安防系统用电特一级大型银行营业厅及门厅照明、安全照明用电一级小型银行营业厅及门厅照明用电二级10旅游饭店四星级及以上旅游饭店的经营及设备管理用计算机系统用电特一级四星级及以上旅游饭店的宴会厅、餐厅、厨房、康乐设施、门厅及高级客房、主要通道等场所的照明用电，厨房、排污泵、生活水泵、主要客梯用电，计算机、电话、电声和录像设备、新闻摄影用电一级三星级旅游饭店的宴会厅、餐厅、厨房、康乐设施、门厅及高级客房、主要通道等场所的照明用电，厨房、排污泵、生活水泵、主要客梯用电，计算机、电话、电声和录像设备、新闻摄影用电，除上栏所述之外的四星级及以上旅游饭店的其它用电二级2.2负荷密度超高层建筑负荷密度与建筑功能、建筑面积、建筑高度、附属功能等因素有关。一般在100～140W/m2(住宅除外)。3.1电源a超高层建筑应进行整体供配电系统设计，至少需要两路独立市电电源，还需要另设应急电源或备用电源。b超高层建筑的正常电源数量不应少于两个，各路电源应为不同路由的线路，宜采用专线由上级变电站或开关站放射式供电。电源电压等级可以为10kV、20kV、35kV或110kV。当一路电源断电时，剩余电源应能保证二级及以上负荷的供电。3供配电系统09版技术措施民用建筑用户负荷分级将超高层及特大型公共建筑列为特别重要用户。上海市工程建设规范《民用建筑电气防火设计规程》将建筑高度超过100m的高层建筑、单栋地上建筑面积超过10万平方米的高层公共建筑的电气防火分级定义为特级，并要求特级建筑除应按一级负荷供电外，尚应设置自备发电机组或第三路市电做为消防设备的应急电源。国家电网公司业扩供电方案编制导则（试行）国家电网公司二○○七年八月供电电压等级受电变压器总容量大约服务面积（m2）220V380V50kVA及以下10kV100kVA至8000kVA(含8000kVA)≤8万20kV200kVA至16000kVA(含16000kVA)≤16万35kV5MVA至40MVA5~40万66kV15MVA至40MVA110kV20MVA至100MVA20~110万220kV100MVA及以上中钢实例海门站220kV潮音寺110kV万年桥站220kV东沽站220kV本案Skyloft酒店酒店Hotel酒店式公寓HotelApartment自用写字楼Owner’sOffice写字楼5AOffice商业CommercialUse1#楼T12#楼T22#塔楼358米84层1#塔楼103米根据本工程的负荷等级，要求供电电源为2路独立的35kV的电源，近期分别引自海门220kV及万年桥220kV变电站，最终由万年桥和东沽220kV变电站各通过一路35kV电源。每路电缆均为双根300mm2的铜芯电缆、走不同路径至本工程主站高压配电室。两路高压电源同时工作，互为备用，每路均能承担本工程全部负荷。

供电电源电压等级（kV）1035110一路最多可带负荷容量（kVA）*约10000约35000约108000本工程所需电源数量及说明4~6路，视变压器负荷率而定2路，一路可带全负荷2路，一路可带全负荷当地的规定/路数（路）**5000kVA以下/85000kVA以上/220000kVA以上/2供电范围小大很大技术成熟度成熟，使用普遍成熟，使用较普遍成熟，但不普遍市政条件与供电部门协商与供电部门协商与供电部门协商说明需多路供电2路刚好，可靠、经济2路容量有富余，还可带周围的其它建筑结论不推荐推荐实例方案一56600KVA

1#、2#，容量34900kVA，设在B2F，供电B5F~39F，半径约250m3#，容量12100kVA，设在52F，供电40F~80F，半径约200m4#，容量9600kVA，设在81F，供电81F~116F，半径约190m1#、2#，容量24400kVA，设在B2F，供电B5F~10F，半径约100m1#、2#，容量22800kVA，设在B2F，供电B5F~6F，半径约80m3#，容量9600kVA，设在25F，供电11F~39F半径约80m4#，容量6900kVA，设在52F，供电40F~68F，半径约90m5#，容量6900kVA，设在81F，供电69F~97F，半径约90m6#，容量4100kVA，设在111F，供电98~116F，半径约70m3#，容量4100kVA，设在10F，供电7F~17F半径约50m4#，容量3450kVA，设在25F，供电18F~32F，半径约50m5#，容量4100kVA，设在39F，供电33F~45F，半径约80m6#，容量4200kVA，设在52F，供电46F~61F，半径约60m9#，容量3200kVA，设在97F，供电91~103F，半径约50m8#，容量4200kVA，设在81F，供电75~90F，半径约60m7#，容量3600kVA，设在68F，供电62~74F，半径约50m10#，容量2850kVA，设在111F，供电104~116F，半径约50m方案三55500KVA方案二55900KVA3.2高压供配电系统3.4.1

超高层建筑的高压供配电系统宜采用主配变电所——分配变电所结构，主配变电所应采用单母线分段的主接线形式采用放射式引至分配变电所。3.4.2

高压系统的配电级数不宜多于两级。3.4.3应根据当地供电部门的规定，35kV电压等级可直降到0.4kV；也可先将35kV降压到10kV，再将10kV降到0.4kV。3.4.4如当地供电部门没有特别要求，20kV电压等级可直降到0.4kV。方案比较27变电所位置低压供电半径干线电缆长度(m)电压损失干线电缆造价(万元)设备造价(万元)50年有功电能损耗费用(万元)造价、能耗总计(万元)变配电所用房面积(m2)方案一最大669202.6%334636265585125572120方案二合理251781.0%12593789210171492635方案三最小102960.5%515417085955443010

结论：综合上述的技术、经济指标分析，变配电所设计采用方案三。

超高层商业办公综合体不同于政府功能性建筑，也不是纯粹的城市形象工程，其变配电所的设计，除了要以安全性、可靠性为基本要求，同时还应该结合建筑本身的定位和特点，考虑其运行的灵活性，以及业主投资、运营的经济性。电源工作方式电源的数量及工作方式建议按表3-1执行。电源数量运行方式建议适用范围两路电源一用一备规模不大的超高层建筑，不推荐使用同时工作、互为备用8MVA以下（一路10kV）；16MVA以下（一路20kV）；40MVA以下（一路35kV）；100MVA以下（一路110kV）三路电源两用一备同时工作四路电源两两工作、不设站联两两工作、设站联分别工作、相邻电源设联络三用一备表3-1建议的电源数量及其工作方式变电站供电区域位置变压器容量估算

（kVA）选定变压器容量（kVA）10#配电站主站，35kV配电T2楼B2层22-1#变电站办公塔2低区办公B4~33/FT2楼B2层4x1600，2X200032-2#变电站办公塔2冷冻站B4T2楼B2层67314x160042-3#变电站办公

塔二高区办公33/F~49/FT2楼33层39974x100052-4#变电站办公塔二高区办公49/F~67/FT2楼49层39974x100062-5#变电站酒店forSkylofthoteluse塔二67/F~顶层T2楼67层40944x100071-1#变电站酒店塔一楼酒店和公寓

T1楼B2层51514x125081-2#变电站裙房T1楼B2层31002x160091-3#变电站酒店酒店冷冻机站T1楼B2层31342x1600Total402002-1#变电所：为2＃楼B4~L33层服务4x1600，2X2000kVA设于B2层1-1#变电所：为1#楼酒店服务4x1250kVA设于B2层2-2#变电所：为T2冷冻站服务4x1600kVA设于B2层2-3#变电所：为2#楼L33~49层写字楼服务4x1000kVA设于33层2-4#变电所：为2#楼L49~67层服务4x1000kVA设于49层2-5#变电所：为2#楼L67层及以上酒店服务4x1000kVA设于67层1-2#变电所：为1#楼裙房服务2x1600KVA设于B2层1-2#变电所：为裙房服务1-2#substation:forpodium2x1250kVA中钢实例1-3#变电所：为1#楼酒店冷冻站服务2x1600KVA设于B2层中钢系统方案方案一两路35kV独立电源，同时工作，互为备用。主站为35kV配电，分站电压由35kV直降至0.4kV，保护在主站，分站进线设负荷开关。

B233F49F67F方案二两路35kV独立电源，同时工作，互为备用。主站35kV配电，主站内有保护。分站还设一级配电，电压由35kV直降至0.4kV，如果保护灵敏度满足要求，分站进线不设保护，出线设保护，分站还进行高压配电。方案三两路35kV独立电源，同时工作，互为备用。电压由35kV降至10kV，后10kV配电到分站，保护在主站。当保护灵敏度能满足要求时，分站进线不设保护，出线设保护。供配电系统方案比较方案123电源两路35kV独立电源，同时工作，互为备用两路35kV独立电源，同时工作，互为备用两路35kV独立电源，同时工作，互为备用系统特点主站为35kV配电，分站电压由35kV直降至0.4kV，保护在主站，分站进线设负荷开关。主站35kV配电，主站内有保护。分站还设一级配电，电压由35kV直降至0.4kV，如果保护灵敏度满足要求，分站进线不设保护，出线设保护，分站还进行高压配电。电压由35kV降至10kV，后10kV配电到分站，保护在主站。当保护灵敏度能满足要求时，分站进线不设保护，出线设保护对继电保护合适有难度有难度可靠性简单、可靠多一级，较可靠多一级，较可靠投资高

中等，约80%低，约50%维护成本高较高低结论实施方案a柴油发电机组在超高层建筑中既可作为应急电源使用，也可以作为备用电源使用。当备用电源满足应急电源条件时，备用电源可以兼作为应急电源。备用电源应急电源正常电源断电供电供电供电时间可能很长，满足生产要求满足人员疏散即可转换时间可能长，也可能短短设置目的非安全因素，如营业、生产安全原因，如人员疏散作为电源的设备独立市电、发电机等柴油发电机、蓄电池等容量按备用负荷计算按应急负荷计算确定3应急或备用系统——《住宅建筑电气设计规范》JGJ242-20113.2.3建筑高度为100m或35层及以上住宅建筑的消防用电负荷、应急照明、航空障碍照明、生活水泵宜设自备电源供电。b超高层建筑应设柴油发电机作为应急电源或备用电源。设置在超高层建筑内的柴油发电机，应根据负荷大小、单台电动机最大启动容量、供电半径等因素确定柴油发电机的额定输出电压：（1）

当建筑物高度低于200m时，宜采用低压柴油发电机；（2）

当建筑物高度大于400m时，宜选用高压柴油发电机；（3）

当建筑物高度在100m~400m时，应进行技术分析、比较，确定柴油发电机的额定电压。假设负荷为三相平衡负荷，线路电压损失[3]可采用公式（1）计算。

Δu%=0.173IL（R0cosφ+X0sinφ）/Ue(1)式中，Δu——线路电压损失，%，一般情况下用电设备端子处此值为5%；I——负荷计算电流，A；L——线路长度，km；R0、X0——线路单位长度的电阻和电抗，单位：Ω/km；cosφ——功率因数；Ue——额定电压，kV。电缆截面（mm2）载流量（A）功率（kW）X0（Ω/km）R0（Ω/km）Δu%l(m)95316196.80480.0770.2295152.6120370230.4360.0770.1815159.0150425264.690.0770.1455165.8185490305.1720.0780.1185168.3240588366.20640.0770.0915170.3表3额定电压为400V时的电压降与供电距离电缆截面（mm2）载流量（A）功率（kW）X0（Ω/km）R0（Ω/km）Δu%l(m)953162952.0720.0770.22952289.71203703456.540.0770.18152385.51504253970.350.0770.14552486.91854904577.580.0780.11852524.12405885493.0960.0770.09152554.0表4额定电压为6kV时的电压降与供电距离电缆截面（mm2）载流量（A）功率（kW）X0（Ω/km）R0（Ω/km）Δu%l(m)953164920.120.0770.22953816.11203705760.90.0770.18153975.81504256617.250.0770.14554144.81854907629.30.0780.11854206.82405889155.160.0770.09154256.7表5额定电压为10kV时的电压降与供电距离超限高层建筑中柴油发电机组电压等级的选择

超限高层建筑中柴油发电机组电压等级的选择，在国家电气设计规范中尚属空白，设计无据可依。此类问题需深入探讨，力求在行业内达成共识。1超限高层建筑的柴油发电机组电压等级的选择目前，国内已建和在建的超限高层建筑的建筑高度多为250m~600m甚至更高，在这些建筑中0.4kV和10kV柴油发电机组均有应用。由于柴油发电机组电压等级的选择关系到技术、经济的合理性，如何正确选用是亟待解决的问题。影响柴油发电机组电压等级选择的因素主要有下列几个方面。

——传输线路的长度；

——传输线路的类型，如：密集型封闭母线槽、空气绝缘型封闭母线槽和电力电缆。

——线路传输电流的大小。除考虑上述因素外，还要遵循供配电系统末端电压质量应满足380V±5%的要求。基于这一原则，计算各种低压配电线路的电压损失如表1、表2、表3所示：表1-1空气绝缘型母线槽的传输距离空气绝缘型母线槽（A）负荷功率因数（con）

油机输出电压（kV）末端电压（kV）额定电流Ie时最大传输距离（m）Ie·80%时最大传输距离（m）4000.80.40.362803505000.80.40.362803506300.80.40.36210270表1-2密集型母线槽传输距离密集型母线槽（A）负荷功率因数（con）

油机输出电压（kV）末端电压（kV）额定电流Ie时最大传输距离（m）Ie·80%时最大传输距离（m）4000.80.40.3605006006300.80.40.3604005008000.80.40.36035043010000.80.40.36035043012500.80.40.360320400

由上述表1~3中可知：

1）在超限高层建筑中空气绝缘型封闭母线槽由于线路损失大，不适合做配电系统的传输干线。

2）而密集型母线槽和交联聚乙烯电力电缆（或与交联聚乙烯电力电缆传输能力相似的电力电缆）可以作为超限高层建筑配电系统的传输干线。

3）额定电流越小的密集型母线槽传输距离越大。低压配电系统可利用这一特点将传输干线分为高区、低区母线段或高区、中区、低区母线段以降低母线槽的容量，增加传输距离，同时降低了母线检修和故障时波及的范围，提高了供电的可靠性。1.1建筑高度300m及以下时,柴油发电机组电压等级的选择根据2）、3）所述原则，柴油发电机组电压等级选择0.4kV,至馈电末端的线路电压应不小于0.36kV。假定自柴油发电机房至电气小间（竖井）的距离+电线电缆出竖井到末端设备的距离之和为100m~150m，则建筑高度300m及以下时，采用低压柴油发电机组能够满足设计要求。1.2建筑高度在300m~400m之间时,柴油发电机组电压等级的选择当建筑高度为300m~400m之间时，相应增加密集型母线槽和电缆的截面进行低阻抗传输，技术上也是可行的。例如：计算电流为600A，选用1000A的密集型母线槽最大传输距离可达590m，也可满足传输要求。但是，经济合理性降低。如果采用10kV柴油发电机组，该机组与0.4kV柴油发电机组相比（相同容量）初投资增加约25%，而10kV线路与1kV线路相比初投资降低约90%（10kV线路采用耐火电缆，1kV线路采用母线槽），线路损耗降低约90%。选用10kV柴油发电机组总投资略有增加。但是，线路损耗却大幅降低。从节能降耗的角度看，是值得推广的。由上述可知，建筑高度在300m~400m之间时,柴油发电机组电压等级选择0.4kV柴油发电机组或10kV柴油发电机组都是可行的。1.3建筑高度在400m及以上时,柴油发电机组电压等级的选择高度在400m及以上的建筑物，采用低压传输，技术经济性很差，已经很难保证末端电压质量，因此，柴油发电机组电压等级应选择10kV才能保证技术经济的合理性。1.4与10kV柴油发电机组配合使用的变压器设置如果10kV柴油发电机组作为维持大楼基本运营而设置的备用电源，可利用原有变压器采用10kV双电源转换开关与市电切换。如果10kV柴油发电机组作为一级负荷中特别重要负荷的应急供电电源，则需要设置专用的变压器供电，以满足《供配电系统设计规范》GB50052-2009的规定。通过对柴油发电机组电压等级和与之配套变压器设置的探讨，力求在行业内达成下列共识：

1）建筑高度为300m及以下时，应采用低压柴油发电机组；

2）建筑高度为300m~400m之间时，宜采用0.4kV柴油发电机组或10kV柴油发电机组；

3）建筑高度在400m及以上时，应采用10kV柴油发电机组；

4）当采用10kV柴油发电机组作为备用电源来维持大楼基本运营时，可利用原有变压器采用

10kV双电源转换开关与市电切换；5）当10kV柴油发电机组作为一级负荷中特别重要负荷的应急供电电源时，应设置专用的变压器供电。柴油发电机为10（6）kV，后经降压变压器降压至400V。三台机组可并列运行，也可分列运行。方案1：10（6）kV发电机组方案2：400V发电机组，机组在底部柴油发电机为400V,三台机组可并列运行，也可分列运行。方案3：400V发电机组，机组在底部和顶部方案4：400V柴油发电机组+升压变压器柴油发电机为400V，高层部分经升压变压器升至10（6）kV，低层部分仍采用400V供电。三台机组可并列运行，也可分列运行。方案1234内容400V，位于地下层400V，地下及顶层400V+升压变压器高压，10（6）kV优点系统简单，供油方便，维护方便，投资低电压降易满足要求，系统较简单电压降易满足要求电压易满足要求缺点电压降不易满足要求供油困难，维修不便，投资较高维修不便，投资较高，系统较复杂保护困难，厂家少，投资高投资*低中等高很高备注推荐推荐仅高区使用表8应急（备用）系统比较柴油发电机组的油箱容量应能保证180min，即3h以上的用油量。

从消防角度看，日用油箱暂按1m3设置，每套机组设置一个日用油箱。同时，在户外红线内设一个15m3的地下油罐。(酒店需根据酒店管理公司及建设单位要求增加柴油发电机组的供电时间，如洲际酒店要求48小时，建设单位经与酒店管理公司协商后压缩到24小时）《中钢国际广场应急电源供电时间研究报告》

c用油量应能满足人员疏散的要求。d备用电源宜采用独立于正常电源的发电机组，不应采用蓄电池。酒店部分的备用电源应按酒店管理公司的要求设置，用于出租的写字楼宜预留柴油发电机组房的位置及进排风、供油等条件。e柴油发电机房宜设在地下一层、地下二层、首层，也可设置独立的柴油发电机房，不宜在避难层和顶层设置柴油发电机组。PA实例

a配变电所应设置在负荷中心，主配变电所宜设在地下一层、地下二层（非最底层）和首层，也可设置独立的变电站。分配变电所应根据负荷情况设在避难层、顶层，其变压器容量不宜超过1000kVA。超高层建筑因为使用功能复杂，用电设备繁多，用电容量大，而且建筑面积大，供电距离长，线路电压降增大，综合考虑需设置多个变电所。在200m及以下的超高层建筑中，比较常见的做法为放射式供电，将10KV进线从地下层引进到10KV总变配电所，然后分配到各负荷中心的分配电所。分配电所前面加10KV隔离开关柜。4配变电所变压器型号

Uk（%）Po（W）Pk（W）LPA（dB）绝缘等级L×B×H（mm）重量（kg）SCB10-1000/1061650709050F2000×1400×19153395ASGB10-1000/1061720954551H1900×1350×1655273080.4%ASCB10-1250/1061930846051F2100×1500×20653520BSGB10-1250/10620301158552H2000×1350×1965300085.2%BSCB10-1600/10622501024051F2100×1500×21204165CSGB10-1600/10623001348553H2000×1500×2200352584.6%CSCB10-2000/10829901260052F2200×1500×23405545DSGB10-2000/10831001541553H2100×1500×2270396071.4%DSCB10-2500/10835001500053F2300×1500×25406670ESGB10-2500/10838001717054H2200×1500×2470530079.5%ESCB10-1000/35625871087753F2690×1700×23504330SCB10-1250/35630381230254F2800×1800×23705190SCB10-1600/35632001530054F2800×1800×24705460SCB10-2000/35837001303055F3000×1800×26106790SCB10-2500/35849602134756F3350×1900×27408430不推荐将变压器分拆上楼！b超高层建筑至少在主配变电所设值班室，值班室宜单独设置，也可与控制室合用。值班室应能直通或经过走道与高压配电装置室和相应的配电装置室相通，并应有门直接通向室外或走道。根据工程具体情况，地下室设置的配变电所的高低压开关柜布置型式可选择下进下出，下进上处，上进下出，上进上出。当有大截面电缆或电缆数量较多时，宜设电缆夹层，电缆夹层净高不应低于1.8m、且不高于3.2m。超高层上部变电所一般设置在功能转换的地方或技术夹层、避难层，这也是用电设备较为集中的地方。设置在上部变电所时，除了满足规范要求外，还应考虑变压器首次吊装及日后设备维修更换的垂直及水平运输通道，以及设备对楼板荷载的影响。由于电梯井道尺寸及载重量的限制，应避免采用墙外吊装方式。单台变压器容量一般控制在800KVA以内，不宜超过1000KVA。配电进出线采用上进上出，不建议做电缆夹层。此外，上部变电所尽量避免与办公、宾馆等使用功能的房间相邻，否则还应考虑采取防振动、噪声、电磁辐射等措施。变电所屏蔽措施变电所屏蔽措施（取其一）：1.在墙内和地坪内敷设钢网或在变电所的顶棚明敷铁皮（0.5mm厚），并与接地装置连接。2.刷屏蔽涂料（亦称导电漆）。涂料主要有：银导电漆、银铜导电漆和镍导电漆，刷屏蔽涂料后，对射频干扰可降低40~80db。导电漆价格有些贵，每平方米400元左右。变电所面积及土建要求同非超高层建筑，不再累述。弱电总机房设置：当地下有多层时，可以设在地下一层，当仅有地下一层时，应设在地上一层及以上层。超高层建筑由于结构埋深要求，一般埋深为建筑高度的1/18,一般地下室均为二层及以上。超高层建筑塔楼宜设单独的高压电缆井，当高压电缆较多时，方便高压电缆的敷设及维修。当高压电缆较少，为节省空间，10KV高压电缆与0.22/0.38KV低压电缆也可以在一个强电井内敷设，高低压电缆桥架间距要求应大于等于500mm,并宜将高压电缆线路敷设在金属线槽内，且井内高压电源线路应有明显标志。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分站超高层建筑电气设计的抗震要求由于超高层建筑会有一定的摆度，混凝土结构刚度大，水平摆度约为建筑高度的千分之一，钢结构的摆度约为建筑高度的400分之一。超高层遇强风时的这种摇晃，一般人用肉眼很难发现。100~150米左右的超高层建筑，一般为混凝土结构的，刚度大，摆动位移约为10~15cm。200米左右的超高层建筑如为混凝土结构的，摆动位移约为20cm，如为钢结构的，摆动位移约为30cm。300米左右的超高层建筑应为钢结构的，摆动位移约为50~60cm。400米左右的超高层建筑应为钢结构的，摆动位移约为70~80cm。800米左右的超高层建筑，位移会在1米以上。为减低超高层建筑物在摇摆时对铜母线槽连接组件位置的力，在竖向主干线的设计上可以采用电缆连接母线槽配电的方式，减少发生故障及维修的机会，也相对地增加了主干系统的寿命。超高层建筑楼层高、面积大，所带来的危害也较普通建筑大。首先应考虑其供电系统不应再为建筑物带来更多的灾害，如爆炸、火灾等，即使在无可避免或预测的情况下，也不至于引起大范围大面积损害。根据规范，其地震作用计算和抗震措施应按设防烈度考虑。在确定电气用房位置的时候应跟土建专业密切配合，选择对抗震有利的位置进行布置。建筑附属设备不应设置在可能导致其使用功能发生障碍等二次灾害的部位，安装在屋内二层及以上和屋外高层平台上的电气设施，7度及以上时，应进行抗震设计。《电力设施抗震设计规范》其次还要根据规范要求给土建专业提出抗震计算所需要的条件和参数，如设备所处位置和运转要求，机电设备在建筑物处的固定及连接位置，各种预留的孔洞位置、尺寸等。电气设备的布置间距除了满足安装、运行、维护的要求外，还要根据设防烈度来确定，设防烈度为9度时，主要设备之间以及主要设备与其它设备及设施间的距离宜适当加大。竖井内的电气设备会随着建筑物本身晃动，根据《建筑抗震设计规范》的要求，重力超过1.8KN＝０.18吨的机电设备，内径大于60mm的电气配管及吊杆计算长度超过300mm的吊杆悬挂管道，均需考虑抗震设防要求。应注意电缆的长度应留有一定的余量，对一些电气设备的固定时，如电缆桥架，支架应具有足够的刚度和承载力，与其建筑结构应有可靠的连接和锚固；建筑结构中用以固定设备的预埋件部位，应采取加强措施，以承受设备传给主体结构的地震作用。也可以使用弹簧支架，一旦出现震动时，通过弹簧的缓冲过程，可以减少震动以免松动引起设备脱落，从而增加了系统的安全性和可靠性。相对电缆而言，母线槽在高楼遭遇地震的时候出现损坏的几率就大的多。

超高层建筑多为钢结构或砼与金属框架结构，接闪器可采用避雷带和避雷针，当屋顶设有直升机停机坪时，应避免避雷针对直升机的影响。问题：避雷针高8米，高出停机坪4.25米，对直升机的安全产生影响。建议！采用避雷带+直升机接地方式，这样可以满足二类防雷建筑物的设计。避雷针高8米5防雷南通超高层项目防雷类别本项目应按二类防雷要求进行防雷设计。2建筑物防雷指导意见2.1直击雷的防护措施根据建筑物结构特点，屋面采用混合接闪器，直接利用建筑结构钢筋（或金属板楼面）构成“法拉第笼”，达到防直击雷和侧击雷的防护作用。2.1.1接地装置的设计采用联合接地系统，接地电阻小于1Ω；充分利用桩基础、承台结构主筋构成自然接地装置，桩基础钢筋作为垂直接地体，结构外地梁主筋焊接连通作为水平接地体。利用基础结构梁两条主筋焊接构成不大于10m×10m或12m×8m的接地网格。要求由上述接地装置构成的接地网冲击接地电阻值不大于1Ω，地网施工完成后采用电压-电流法进行接地电阻的检测，要求测试电流不小于1A。根据第四章接地电阻的计算结果可知，利用建筑物自身钢筋结构作为接地装置，其建筑物都能满足接地电阻值不大于1Ω的要求，因此不必增加人工接地体。在接地装置主要阳角处应靠近引下线设置接地电阻测试端子，距地高度不宜低于300mm，规格为-50×5mm热镀锌扁钢或60mm×60mm×6mm钢板，并设明显标志。若附近还有其它建（构）筑物，则其接地装置与本建筑物接地装置之间的水平距离应不小于20m，否则应采取等电位连接措施，形成联合接地网。2.1.2引下线的设计根据建筑物为钢筋混凝土构架特性，宜利用柱内直径≥φ12对角两条主钢筋作为引下线，通长焊接且引下线宜沿建筑物四周对称布置。二类建筑物，引下线间距应不大于18m，建筑物主要阳角位应设引下线。2.1.3接闪器的设计在屋面设置由避雷短针、避雷带和避雷网格组成混合型接闪器。避雷网可由屋面结构主筋组成，在整个屋面形成暗敷避雷网格，二类建筑物的网格尺寸应不大于10m×10m或12m×8m。为保持美观，避免生锈更换，避雷短针和避雷带及避雷带支撑架建议均采用不锈钢材质。统一使用的材料规格为：避雷短针为φ12mm，避雷带为φ10mm。支撑架截面积不小于45mm2，带高应不低于150mm，避雷带在建筑物外边沿或女儿墙上的投影距外边沿不大于100mm。天面设计有铝合金百页窗，其金属支架应就近连到建筑物自身主钢筋结构上，形成良好的电气通路。突出屋面的金属物，应与屋面防雷装置可靠连接，露天安装大型设备的金属外壳及基座应就近与防雷接地装置可靠连接，连接点不应少于两处。突出屋面的非金属物，当其不在接闪器的有效保护范围内时，应加装直击雷防护装置（避雷针或避雷带或混合接闪器）加以保护。2.2均压环和侧击雷防护措施自首层起，每隔一层利用建筑物四周圈梁的外侧两条主筋通长焊接，并与引下线相连作均压环，建筑物内的各种竖向金属管道与均压环相连接。所有的铝合金门窗，玻璃幕墙金属框架就近与均压环连接。在墙体外敷设的玻璃幕墙以及铝合金百页，其龙骨及金属支架要与建筑物主体结构的防雷体系可靠连接，并保持导电通畅，其龙骨构架形成不大于10m×10m或8m×12m的网格。若玻璃幕墙或外包铝板作为某层的水平均压环，作为防雷引下线的立柱的预埋件或固定件应采用圆钢或扁钢与水平均压环焊接连通，形成防雷通路，焊缝和连线应涂防锈漆。扁钢截面不宜小于5mm×40mm，圆钢直径不宜小于12mm。2.3等电位连接及接地的设计南通中央商务区D01地块项目建筑物采取总等电位连接措施和局部等电位连接措施。在LPZ0A（直击雷非防护区）或LPZ0B（直击雷防护区）与LPZ1（第一防护区）交界处设置总等电位接地端子板，每层楼设置楼层等电位接地端子板；将各局部等电位连接端子板、配电系统PE线、各类金属管道等金属部件连接到总等电位接地端子板上。卫生间等做局部等电位连接；电子信息系统设备机房应设置局部等电位连接端子板，将配电系统PE线、各类线缆金属屏蔽层、金属线槽（管）、设备金属机壳、金属管道等，连接到局部等电位连接端子板上，通过接地干线引至楼层等电位接地端子板，并与楼层接地端子板等电位连接。利用内部钢筋混凝土结构钢筋构成各类电气及电子信息系统等电位连接接地系统，该接地系统直接与接地装置和各楼层等电位接地端子板进行可靠连接，并在强电井、弱电井内每层预留电气接地端子，供电井（配线间）内设备、金属线槽（管）、屏蔽电缆金属屏蔽层、光纤（缆）加强芯、光纤（缆）金属屏蔽层、光端设备金属外壳、空线对等进行等电位连接和接地。各接地端子板应设置在便于安装和检查的位置，不得设置在潮湿或有腐蚀性气体及易受机械损伤的地方。等电位接地端子板的连接点应满足机械强度和电气连续性的要求。接地装置与总等电位接地端子板之间的连接导体及局部等电位接地端子板与总等电位接地端子板之间的接地干线截面积：铜质不小于50mm2，热镀锌钢质不小于80mm2。预留接地端子设置宜满足如下要求：应根据进出管道的具体安装位置预留管线接地端子。强电井、弱电井宜每层预留接地端子。电梯井在底坑和机房内应预留接地端子，中间宜每隔30m应进行等电位连接。主要设备机房均应有电气接地预留端子，并根据接地需要设置汇流排或环形接地母线。用电设备集中的场所（如监控室、机房、设备房、摄像机等）应设电气接地预留端子，供设备、SPD接地及等电位连接用。总配电间及各楼层配电箱处均应设计接地预留端子。接地预留端子的设计材料应采用不小于φ12的圆钢或-40×4的热镀锌扁钢，端子预留长度应不小于200mm，高度100～200mm为宜。2.4防雷电波侵入设计1）电缆、金属线槽和管道接地设计凡进出建筑物的铠装电缆金属外皮，金属线槽和金属管道在进出建筑物处应就近与防雷接地装置连接。2）变压器高、低压侧各相装设避雷器。2.5防雷电电磁脉冲设计所有电子信息系统（如火灾报警及联动系统、广播音响系统等）应采取防雷电电磁脉冲措施（如接地、屏蔽、等电位连接、合理布线及安装浪涌保护器等）。1)电源系统SPD设计及安装要求总配电开关处应设计SPD，各层配电箱及重要设备配电箱进线或跨越防雷区的线路安装SPD，并在防雷区分界处作等电位连接。安装的SPD间距应符合规范的要求，电压开关型SPD与限压型SPD之间的线路长度不宜小于10m，限压型SPD之间的线路长度不宜小于5m，否则应采取相应退耦措施。2.6屏蔽设计根据对建筑物内部磁场强度的估算，利用其玻璃幕墙和金属百页窗的格栅形大空间屏蔽效能，可有效降低内部空间的磁场强度，但仍不能满足设备房内磁场干扰强度不大于800A/m的要求，需要进一步采取屏蔽措施。采用一定规格的屏蔽网格对机房内空间进行屏蔽，可以满足上述磁场干扰强度不大于800A/m的要求，该屏蔽网格采用铜网或不锈钢网，可暗敷于机房墙体内，并要求设备房内设备距离引下线的距离不小于1.0m（即安全距离为1.0m），屏蔽网格尺寸可参考表5-1。为了避免电源线和信号线开路环路上感应的过电压损坏设备，应对其进行屏蔽，采用有金属屏蔽层的电缆或将非屏蔽电缆敷设在金属屏蔽线槽（管）内，金属屏蔽层应良好接地。2.7合理布线为了避免在线路敷设过程中产生较大的环路，导致因环路感应产生较高的过电压（流）而损坏设备，应采用合理的布线方式，尽可能不出现较大的感应环路。1)大楼内敷设的各种电力电缆、通信信号电缆、控制电缆等敷设时宜避开防雷引下线等LEMP强的区域，无法避开时，应采取屏蔽措施。2)强、弱电分开敷设，避免干扰。3)电子信息系统的信号线与电力线之间间距应符合规定。4)信息系统布线电缆与附近可能产生高电平电磁干扰的电动机、电力变压器设备之间应保持一定的安全距离。南通市平均雷暴日为54.3日，超过40日，为高雷暴区，C6取1.2。则C = C1+C2+C3+C4+C5+C6 = 1.0+2.5+0.5+1.0+1.0+1.2 = 7.2 NC = 5.8×10-1.5/C=(0.1834/7.2)=0.02547防雷装置拦截效率E的计算

E = 1-(NC/N) = 1-(0.02547/9.13)=0.9972>0.98根据信息系统机房的重要性和使用性，并进行了定量计算，确定南通中央商务区D01地块建筑内的信息系统机房的雷电防护等级，应为A级。3.2信息系统机房位置选择根据本项目3km范围雷电流累积概率分布曲线可知：地闪平均电流强度约26kA，近27%的雷电流强度超过30kA，强度在10kA～60kA的雷电流概率约90%。根据前述估算，当雷电流强度为26kA时，在南通中央商务区D01地块建筑顶层位置距外围引下线1m处磁场干扰强度可达1681.7kA/m，不能满足机房内磁场干扰强度不大于800A/m的要求，因此建议将南通中央商务区D01地块建筑的网络连接机房设置在4层以下并且设备选择在建筑物中心部位放置且应远离外墙结构，若无法更改则需在机房四周加装六面体金属屏蔽网格，网格尺寸可参考表5-1设计。导体选择根据《火灾自动报警系统设计规范》高度超过100m的超高层建筑，火灾自动报警系统保护对象分级为特级。根据《民规》第13.10.4条规定火灾自动报警系统保护对象分级为特级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，应采用矿物绝缘电缆；供电半径问题探讨以建筑电气设计最为常用的终端照明、动力（空调）配电箱为例，馈线开关和导线采用最多的是：MCB－C16A微型断路器配合采用BV－3×2.5（L、N、PE）导线，穿金属（或难燃塑料）线槽、金属（或难燃塑料）管敷设。电气设计人员往往以为在解决了线路成束并列敷设后的导线载流量下降、线路过长用电负荷端线路电压降过大等问题后，就基本不存在问题了。BV－3×2.5（L、N、PE）导线载流量的大小，国标、手册内均有据可查；线路电缆成束敷设的载流量校正系数，可按《布线系统载流量》和JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》（以下简称《民规》）内的有关规定修正后选取。而线路过长所致用电负荷端线路电压降过大，实际上不过是一个用电负荷的“负荷矩”问题，可以采用降低每个供电线路所供的用电负荷容量，降低其“负荷矩”即可。那么，MCB－C16（MCB－B16、D16同理）微型断路器保护的供电线路末端若发生单相短路、单相接地故障，我们的电气设计是否全部满足《低规》的有关规定呢？由于BV－3×2.5（L、N、PE）导线的线路阻抗很大，为简化分析过程，我们可忽略系统短路容量、变压器和供电主干线等阻抗，就可以得出一个TN-S接地形式情况下须满足单相短路、单相接地故障保护最为基本的供电极限长度，见表1。表1BV－3×2.5（L、N、PE）单相短路、单相接地故障的供电极限长度

电气参数微型断路器BV-3x2.5单相接地（或单相短路）故障回路阻抗Pep’(或Zphn’)/mΩ/m)单相短路/A接地故障电流/A供电极限长度/mI″K1≥1.1×KInL≤220I″K1×Zphp′×103MCB－B16：K＝5MCB－C16：K＝10MCB－D16：K＝14MCB－B1620.6488.00121MCB－C1620.64176.0061MCB－D1620.64246.4043对于BV－3×2.5（L、N、PE）而言，在满足《低规》单相短路、单相接地故障保护灵敏度要求的前提下，可以得出：采用MCB－B16，其供电极限长度为121m；采用MCB－C16，其供电极限长度为61m；采用MCB－D16，其供电极限长度为43m。上述的计算结果虽然忽略系统短路容量、变压器和供电主干线阻抗等诸多因素影响（实际工程的电气设计，导线供电极限长度应比计算结果还要略短一些），但在配电干线截面不是很小或长度不是太长的前提条件下，影响较为有限。若导线长度超过此限值，在供电线路末端发生单相短路、单相接地故障时，MCB－B16、C16、D16微型断路器不能保证及时、可靠分断。《全国民用建筑工程设计技术措施电气》（2009年版，以下简称《技术措施》）有些规定（尤其涉及到常用的终端照明、动力配电箱），电气设计人员可能没引起足够注意，摘选几条供参考：“5.2.5照明配电箱1照明配电箱的设置，宜按防火分区布置并深入负荷中心。2供电范围宜符合下列原则：1）分支线供电半径宜为30～50m；……”（5.2.6动力配电箱、控制箱要求类同）“5.6.4导体截面的选择宜满足下列要求：2）动力、照明配电箱进线不小于6mm2；……上述规定虽未针对MCB－B、C、D类予以分别对待处理，但基本思路、要求是一致的：尽量缩短分支线供电半径，无论从减小线路阻抗保证单相短路、单相接地故障保护电器动作灵敏度方面，还是从减小线路电压降保证终端用电负荷的端电压和降低线路电能损耗倡导节能降耗方面，无疑均是正确、有效的，设计人员理应遵照执行。线路一旦超长，必须考虑采取一定的技术措施予以处理，以满足规范要求。下列技术措施可供电气设计参考，有选择地采用：a.合理布置终端配电箱位置，以缩短线路供电半径。b.选用较小额定动作电流的微型断路器（但需同时注意降低回路带载容量）。例如：采用MCB－C10代替MCB－C16，原供电极限长度61m，现可达98m；c.放大导线截面。d.改MCB－C16为MCB－B16（或改MCB－D16为MCB－C16），同时应适当减少回路带载容量，以免集中启动无法躲开启动电流导致开关频繁跳闸。例如：采用MCB－B16代替MCB－C16，原供电极限长度61m，现可达121m。e.如果仅仅是接地故障保护不满足规范要求，则加装RCD。f.在躲开启动电流的情况下，可采用或加装相匹配的小型熔断器，如RT14～RT20或RL8～RL18等。线路末端脱扣特性选择还应注意1）用于工业及民用建筑的低电感负荷（如：照明系统的卤钨灯、电阻性负荷）的线路保护时，宜选用B型特性断路器；2）用于高电感照明系统（如：线路中浪涌电流较大的荧光灯、气体放电灯等）负荷的电感性线路保护时，宜选用C型特性断路器；3）空调、冰箱、排风机等用电设备中的电机线路，宜选用适合保护电动机线路的D型特性断路器。

按断路器灵敏度选择导线

A特性：1～3倍；B特性：3～5倍；C特性：5～10倍；D特性：10～14倍

导线截面（mm2）

断路器可供电线路长度(m)计算值可采用值2.5（mm2）10A/B20018010A/C11610010A/D666016A/B12111016A/C616016A/D4336

导线截面（mm2）

断路器可供电线路长度(m)计算值可采用值4（mm2）

10A/B32030010A/C18516010A/D10610016A/B20317016A/C1169016A/D675620A/B16015020A/C9280

导线截面（mm2）

断路器可供电线路长度(m)计算值可采用值6（mm2）

10A/B48045010A/C27726016A/B30429016A/C17416020A/B24022025A/B192180