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超高層建筑電氣設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)解析論文
摘要：總結(jié)近年來(lái)超高層建筑設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),并根據(jù)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)以往超高層建筑電氣設(shè)計(jì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)經(jīng)歷,剖析超高層建筑電氣設(shè)計(jì)的特點(diǎn),對(duì)超高層建筑電氣的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù),包括供電電源、電壓的選擇,應(yīng)急照明、航空障礙燈的設(shè)置,防雷與接地、防災(zāi)設(shè)計(jì)等,進(jìn)行了總結(jié)。
關(guān)鍵詞：建筑電氣論文
一、超高層建筑電氣設(shè)計(jì)特點(diǎn)
超高層建筑規(guī)模大，建筑高度高，具有用電負(fù)荷大、輸配電距離長(zhǎng)、變配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、供電安全性要求高的電氣特點(diǎn); 超高層建筑內(nèi)人員密集，疏散距離長(zhǎng)，事故發(fā)生時(shí)人員疏散困難，因此，對(duì)消防用電設(shè)備及應(yīng)急照明等的供電安全性、可靠性要求很高。另外，低壓配電線路的長(zhǎng)度一般不宜超過(guò)250 m。當(dāng)不能滿足供電半徑要求時(shí)，在超高層建筑的避難層應(yīng)設(shè)置樓層變電所。
二、超高層建筑電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)
(1)由于水泵房、中央空調(diào)控制房等全是建造于地表的下層，其余的一些比較大的用電設(shè)備主要建造在一樓至五樓，為了讓變壓器盡可能的接近負(fù)荷的中心地帶，因此設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們將變配電所設(shè)在地下，將柴油發(fā)電機(jī)房建造在變配電機(jī)房的周邊地帶。對(duì)于 高度200m 以上的超高層式建筑，通常在建筑的屋頂及避難層也會(huì)設(shè)置較多設(shè)備，在單個(gè)變配電所直接供應(yīng)電能不是很經(jīng)濟(jì)的情況下，可以在避難層再設(shè)置一個(gè)變配電所。
(2)按現(xiàn)行的國(guó)家規(guī)范要求，消防用電設(shè)備均應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷的要求供電。國(guó)家根據(jù)現(xiàn)階段目前城市電網(wǎng)的實(shí)際情況，電源的電壓等級(jí)一般采用10kV。二路10kV分別引自不同區(qū)域的變電站或同一變電站的不同母線段。每路電源均能承擔(dān)本工程全部負(fù)荷。負(fù)荷等級(jí)：所有的消防用電負(fù)荷(包括消防風(fēng)機(jī)、消防應(yīng)急照明、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、消防電梯等)均為一級(jí)負(fù)荷，其中兩路電源同時(shí)工作，互為備用。超高層建筑對(duì)供電的要求是非常高的，為了確保消防等重要用電設(shè)備的穩(wěn)定性，在供電項(xiàng)目上我們把柴油發(fā)電機(jī)用作工程中的后備電源，也就是第三方電源，用以保證消防等重要設(shè)備的供電可靠性，穩(wěn)定性。
(3)10kV 用戶變電所簡(jiǎn)化主結(jié)線方案一般采用 SM6 環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜，其適用范圍是電源進(jìn)行柜可以不設(shè)保護(hù)，變壓器出線開(kāi)關(guān)采用熔斷器-負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜或斷路器柜。選用斷路器柜時(shí)主要是針對(duì)單臺(tái)變壓器容量大于或等于 1600kVA 時(shí)采用;單臺(tái)變壓器容量小于或等于 1250kVA 時(shí)，10kV側(cè)環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜可以采用熔斷器-負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜，熔斷器作為變壓器的主保護(hù)。10kV電源采用雙路進(jìn)行，主結(jié)線采用單母線分段，每段10kV母線上裝接的變壓器容量控制在 5000kVA，二段母線合計(jì)裝接的變壓器容量控制在10000kVA。根據(jù)負(fù)荷計(jì)算，項(xiàng)目中設(shè)計(jì)選用六臺(tái) SG10 低損耗干式變壓器，另設(shè)一臺(tái)1000kW高速柴油發(fā)動(dòng)機(jī)組。變配電所中的干式變壓器采用SM6 負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜保護(hù)，10kV 高壓主結(jié)線采用單母線分段，中間不設(shè)母聯(lián)，二路10kV 電源同時(shí)供電，分列運(yùn)行。變壓器分組設(shè)置，低壓主結(jié)線采用單母線分段，二臺(tái)變壓器低壓側(cè)設(shè)母聯(lián)開(kāi)關(guān)，平時(shí)變電所的變壓器均分列運(yùn)行，當(dāng)其中一臺(tái)變壓器故障或檢修時(shí)，則可以切除部分空調(diào)等非保證負(fù)荷，閉合低壓母聯(lián)開(kāi)關(guān)，由另一臺(tái)變壓器負(fù)擔(dān)大樓的消防設(shè)備、應(yīng)急照明等重要負(fù)荷的供電。所有消防設(shè)備、重要機(jī)房等均采用雙回路放射供電，并按規(guī)范要求在末端設(shè)ATS自動(dòng)切換裝置。
(4)根據(jù)超高層建筑特有的特點(diǎn)，一般情況下都應(yīng)該設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，并采用集中報(bào)警系統(tǒng)。①消防聯(lián)動(dòng)控制器應(yīng)能按設(shè)定的控制邏輯向各相關(guān)的受控設(shè)備發(fā)出聯(lián)動(dòng)控制信號(hào)，并接受相關(guān)設(shè)備的聯(lián)動(dòng)反饋信號(hào);消防聯(lián)動(dòng)控制器的電壓控制輸出應(yīng)采用直流24V，其電源容量應(yīng)滿足受控消防設(shè)備同時(shí)啟動(dòng)且維持工作的控制容量要求;各受控設(shè)備接口的特性參數(shù)應(yīng)與消防聯(lián)動(dòng)控制器發(fā)出的聯(lián)動(dòng)控制信號(hào)相匹配;消防水泵、防煙和排煙風(fēng)機(jī)的控制設(shè)備，除應(yīng)采用聯(lián)動(dòng)控制方式外，還應(yīng)在消防控制室設(shè)置手動(dòng)直接控制裝置;啟動(dòng)電流較大的消防設(shè)備宜分時(shí)啟動(dòng);需要火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制的消防設(shè)備，其聯(lián)動(dòng)觸發(fā)信號(hào)應(yīng)采用兩個(gè)報(bào)警觸發(fā)裝置報(bào)警信號(hào)的“與”邏輯組合。②細(xì)化各消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的控制要求的詳細(xì)規(guī)定;細(xì)化火災(zāi)警報(bào)和消防應(yīng)急廣播系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)規(guī)定;細(xì)化各消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的控制要求的詳細(xì)規(guī)定。
(5)目前超高層建筑中另一個(gè)引人關(guān)注的問(wèn)題就是―――電氣設(shè)計(jì)的施工，由于超高層建筑的復(fù)雜性，常會(huì)出現(xiàn)施工的工期問(wèn)題，比如施工的工期緊，同時(shí)要配合其它設(shè)計(jì)單位的優(yōu)化考慮，解決施工單位相互的協(xié)調(diào)問(wèn)題等。值得一提的是，一般低層的商場(chǎng)變化性比較大，比如昨天還是一個(gè)大商鋪，但是今天就可能分成三個(gè)小的店面;還有的一些可能直接作為一個(gè)大的開(kāi)放性場(chǎng)所，這就要求在其建筑改變使用功能的同時(shí)，其電氣方面的設(shè)計(jì)也要做出一定的調(diào)整，面對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)單位必須迅速做出反應(yīng)，在配電設(shè)計(jì)上做出相應(yīng)的調(diào)整，以滿足業(yè)主的使用需求。在強(qiáng)電方面，主要利用母線槽來(lái)配合不同樓層住戶里多變的用電負(fù)荷，靈活的調(diào)整，來(lái)解決這個(gè)難題。
(6)目前我國(guó)建筑物發(fā)展方向已趨向于節(jié)能建筑的發(fā)展，節(jié)能建筑表面上是可以減少電壓，但是實(shí)際上是為了降低用電損耗，因此在進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)，采用高效能的T5 直管熒光燈比較理想的，配電子鎮(zhèn)流器，以降低鎮(zhèn)流器自身的功耗，提高了燈具的發(fā)光穩(wěn)定性，消除頻閃和燥聲，延長(zhǎng)了燈具壽命并具有把電能轉(zhuǎn)化為光能的優(yōu)點(diǎn)。與 T8、T10 的熒光管相比，T5 熒光管在使用過(guò)程當(dāng)中能夠發(fā)揮節(jié)能效果;目前我國(guó)水泵和空調(diào)風(fēng)機(jī)馬達(dá)大部分采用變頻控制設(shè)計(jì)，其具有可以根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)需求來(lái)調(diào)節(jié)馬達(dá)的用電量的優(yōu)點(diǎn)，這種設(shè)計(jì)防止以前普通馬達(dá)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)定量工作而導(dǎo)致的不必要的用電浪費(fèi)，從而可以達(dá)到節(jié)能的目的。
(7)電氣設(shè)備的固定，如橋架方面，可考慮多使用彈簧支架，這樣一旦出現(xiàn)地震情況，這些電氣設(shè)備雖然會(huì)隨著建筑物本身震動(dòng)，但是因?yàn)橛昧藦椈芍Ъ埽蜁?huì)有一個(gè)緩沖過(guò)程，減少地震及松脫而引至下墜的機(jī)會(huì)，也不至于造成嚴(yán)重的損壞，以致破壞整個(gè)大樓的配電功能。如果大樓突然遭遇地震或者強(qiáng)風(fēng)，大樓的電梯系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行，所有的電梯會(huì)立即自動(dòng)回降到最近的一層，開(kāi)門(mén)，以便里面的乘客跑出來(lái)逃生。
結(jié)束語(yǔ)：
綜合性超高層建筑，其供電范圍及用電負(fù)荷大大提高，建筑物內(nèi)人員密集，使用功能及用電設(shè)備種類繁多，因此可靠、安全的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、完善的消防應(yīng)急照明及疏散指示標(biāo)志、電氣節(jié)能設(shè)計(jì)，將為大樓的有效利用起到關(guān)鍵的作用。
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