苑海兵

(北京市建筑設(shè)計研究院有限公司，北京 100045)

0 引言

隨著我國城市化進程的快速發(fā)展，超高層建筑越來越多地出現(xiàn)在大眾的視野內(nèi)。在現(xiàn)代社會中，超高層建筑也逐漸成為一個城市或區(qū)域的地標(biāo)。本文就北京某超高層工程電氣設(shè)計中的一些心得體會談一下個人經(jīng)驗，僅供同行參考。

本項目坐落于北京市麗澤金融商務(wù)區(qū)，總建筑面積為172 800m2。本工程地下4層、地上45層，建筑高度控制在199.9m。地上一層至四十五層為辦公，其中在十三層、二十四層、三十五層設(shè)避難層；地下一層和地下二層設(shè)商業(yè)，地下二層、地下三層和地下四層設(shè)車庫和機房。

1 供電電源

1.1 負(fù)荷分級

本工程為超高層建筑，建筑負(fù)荷分級為特別重要用戶，用電設(shè)備負(fù)荷分級參照《超高層建筑電氣設(shè)計與安裝》中“超高層建筑負(fù)荷分級表”，分級如下。

(1)一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷：消防控制室內(nèi)的消防報警及控制設(shè)備、應(yīng)急照明。

(2)一級負(fù)荷：消防系統(tǒng)(消火栓泵、噴淋泵、消防電梯及其排水泵、防排煙風(fēng)機、加壓風(fēng)機、電動防火卷簾等)；航空障礙燈；擦窗機；安防監(jiān)控系統(tǒng)用電；電子信息系統(tǒng)機房(運營機房、網(wǎng)絡(luò)機房、弱電機房、安防控制室)用電；客用電梯；生活水泵；排污泵等。

(3)二級負(fù)荷：主要通道照明、空調(diào)負(fù)荷、采暖熱交換泵、中水泵、扶梯用電等。

(4)三級負(fù)荷：辦公租戶用電、地下層普通照明、室外照明及一般電力負(fù)荷。

1.2 各級負(fù)荷供電措施

特別重要負(fù)荷：由雙重電源供電(其中備用電源為自備柴油發(fā)電機提供)，并在末端進行互投。

一級負(fù)荷：由雙重電源的兩個低壓回路在負(fù)荷端配電箱處自動切換供電。當(dāng)兩路市電同時失電時，柴油發(fā)電機提供備用電源。

二級負(fù)荷：由兩臺變壓器的兩個低壓回路在變電所內(nèi)切換供電。當(dāng)無特別要求時，負(fù)荷端配電箱采用單回路供電，或在負(fù)荷端配電箱處自動切換供電。

三級負(fù)荷：采用常規(guī)供電。

1.3 供電電源

本工程由上級110/10kV變電站饋出的雙重10kV電源供電，雙重高壓電源采用互備方式運行，任一路高壓電源可以承擔(dān)樓內(nèi)全部一、二級負(fù)荷。

1.4 應(yīng)急電源

為了保證特別重要負(fù)荷及消防負(fù)荷的供電可靠性，本工程還設(shè)置柴油發(fā)電機，既作為應(yīng)急電源使用，同時也作為備用電源使用。當(dāng)市電全部中斷時，柴油發(fā)電機能在15～30s內(nèi)啟動達到供電要求；當(dāng)市電恢復(fù)時，機組能夠自動退出。

1.5 變配電室位置及變壓器容量設(shè)置

由于供電負(fù)荷較大，供電半徑較長，本工程變配電室分散設(shè)置，分別設(shè)置于地下2層、地下3層及13層避難層和35層避難層，考慮到樓上變配電室內(nèi)的設(shè)備運輸、維護的便利性及負(fù)荷、荷載等因素的影響，設(shè)置于樓上的分變配電室中變壓器不宜選擇體積大、重量重的變壓器，宜選用緊湊型的配電裝置。本工程樓上的分變配電室中變壓器容量不超過1 250kVA。

變配電室設(shè)置參見表1，變配電室位置設(shè)置示意圖參見圖1。

變配電室設(shè)置表 表1

圖1 變配電室位置設(shè)置示意圖

1.6 低壓配電系統(tǒng)

本工程低壓配電系統(tǒng)采用“單母線分段+二段應(yīng)急母線”，兩路市電為分段的單母線供電，中間設(shè)置聯(lián)絡(luò)斷路器；應(yīng)急母線段由柴油發(fā)電機供電，市電與發(fā)電機之間采用機械、電氣連鎖，設(shè)置兩段應(yīng)急母線，一段用于應(yīng)急負(fù)荷供電，一段用于備用負(fù)荷供電。

1.7 線纜選用及敷設(shè)

本工程發(fā)電機應(yīng)急母線采用耐火型密集母線，冷凍機組等大型設(shè)備采用密集型母線。消防設(shè)備所用主干電纜采用礦物絕緣電纜，消防配電分支線采用交聯(lián)聚乙烯絕緣無鹵低煙阻燃耐火型A級銅芯電力電纜。礦物絕緣電纜中間連接附件的耐火等級不應(yīng)低于電纜本體的耐火等級，電纜的固定卡環(huán)須為銅卡2環(huán)。非消防配電主干電纜采用交聯(lián)聚乙烯絕緣、聚烯烴護套無鹵低煙阻燃B級銅芯電力電纜；分支線的導(dǎo)線采用交聯(lián)聚乙烯絕緣無鹵低煙阻燃型銅芯導(dǎo)線。

本工程高壓與低壓合用管井，做內(nèi)墻分隔。應(yīng)急橋架與普通橋架分開設(shè)置。

2 照明設(shè)計要點

作為地標(biāo)建筑，應(yīng)能提供更優(yōu)越的使用環(huán)境以及更高的使用功效。樓控系統(tǒng)作為智能化設(shè)計的一個有機組成部分是不可或缺的。

在照明設(shè)計中，首先需要選擇節(jié)能高效的光源，熒光燈光源優(yōu)選T5型熒光燈管，商業(yè)入口、大堂、走廊、電梯間、中庭采用金鹵燈及LED光源。在不同區(qū)域的照明設(shè)計中采用不同的控制要求。

本工程按《民用機場飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)置航空障礙燈。45m～100m采用中光強障礙燈，150m以上采用高光強障礙燈，航空障礙燈在建筑物四角外輪廓向上設(shè)置，障礙燈層間距約45m。航空障礙燈應(yīng)急電源就近樓層提供，狀態(tài)由系統(tǒng)結(jié)合室外光照度及時間統(tǒng)一控制。

3 防雷及接地安全系統(tǒng)

超高層建筑均按第二類防雷建筑物要求設(shè)置防雷裝置。建筑物的防雷主要包括建筑物外部防雷措施和建筑物的內(nèi)部防雷措施。

(1)建筑物的外部防雷

主要防止直擊雷和側(cè)擊雷直接擊在建筑物上產(chǎn)生的破壞作用，外部防雷保護裝置主要由接閃器、引下線和接地裝置組成。

接閃器：本工程采用金屬鋼網(wǎng)架作為接閃器。屋面采用鋼化玻璃，內(nèi)設(shè)鋼網(wǎng)架。南塔設(shè)有停機坪，停機坪處采用結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋或者暗敷φ10熱鍍鋅圓鋼形成10m×10m防雷網(wǎng)格。

引下線：本工程地下利用主體建筑物所有鋼筋混凝土柱子內(nèi)兩根φ16以上主筋通長焊接作為引下線，地上采用結(jié)構(gòu)鋼柱作為引下線，其各部件之間均應(yīng)連成電氣貫通。引下線上端與屋頂金屬鋼網(wǎng)架焊接，下端與建筑物基礎(chǔ)底梁及基礎(chǔ)底板軸線上的上、下兩層鋼筋內(nèi)的兩根主筋焊接。

防側(cè)擊雷：本工程其上部超過45m的部位應(yīng)防側(cè)擊雷，利用布置在建筑物外側(cè)的幕墻金屬支架作為接閃器。外墻內(nèi)、外豎直敷設(shè)的金屬管道及金屬物的頂端和底端應(yīng)與防雷裝置等電位聯(lián)結(jié)。

接地裝置：本工程采用共用接地裝置,以建筑物的基礎(chǔ)鋼筋作為接地體，要求接地電阻小于0.5Ω，當(dāng)接地電阻達不到要求時，可補打人工接地極。

當(dāng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)有被塑料、橡膠等絕緣材料包裹的防水層時，應(yīng)在高出地下水位0.5m處，將引下線引出防水層，與建筑物周圈接地體連接。

人工接地體距建筑物出入口或人行通道不應(yīng)小于3m。當(dāng)小于3m時，為減少跨步電壓，應(yīng)采取下列措施之一：1)水平接地體局部埋深不應(yīng)小于1m；2)水平接地體局部應(yīng)包絕緣物，可采用50～80mm的瀝青層，其寬度應(yīng)超過接地裝置2m；3)采用瀝青碎石地面或在接地體上面敷設(shè)50～80mm的瀝青層，其寬度應(yīng)超過接地裝置2m。

(2)建筑物的內(nèi)部防雷

主要防止雷電感應(yīng)及防雷電波侵入。內(nèi)部防雷主要采取等電位聯(lián)結(jié)、屏蔽等措施。

1)本工程采用聯(lián)合接地系統(tǒng)，接地電阻≤0.5Ω。

2)利用基礎(chǔ)底板內(nèi)大于φ16主筋連通形成接地網(wǎng)，每組4根(上下兩層主筋)，從1-A軸交點起，基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)縱橫交叉點沿建筑物縱向每10m、 橫向每5m可靠綁扎或焊接，每根防雷引下線(本工程利用結(jié)構(gòu)柱內(nèi)兩根直徑不小于φ16mm主筋做引下線)與建筑物基礎(chǔ)底板主筋連成一體。

3)在本建筑物四周共四處防雷引下線室外地坪上設(shè)接地電阻測試井，用于測試接地電阻并預(yù)留外補人工接地極條件，在地坪下1.0m處引出鋼筋至散水外，當(dāng)接地電阻達不到設(shè)計要求時，應(yīng)補打人工接地體。

4)建筑物做等總電位連接，在變配電所設(shè)總等電位端子板并與室外防雷接地裝置聯(lián)結(jié)。直接接地的變壓器的中性點與接地裝置或接地干線連接，應(yīng)采用單獨的接地線。

5)等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)通過等電位連接帶與下列可導(dǎo)電部分聯(lián)結(jié)：保護線(PE)干線；接地干線；進出建筑物及建筑內(nèi)各類設(shè)備管道(包括給水管、下水管、污水管、熱水管、采暖水管等)及金屬件；建筑結(jié)構(gòu)鋼筋網(wǎng)及建筑物外露金屬門窗、欄桿；豎直敷設(shè)的金屬管道及金屬物的頂端和底端與防雷裝置連接；電梯導(dǎo)軌等。

6)保護接地和功能接地共用接地裝置時，如果從裝置的任何一點起，保護中性線導(dǎo)體分開為中性導(dǎo)體和保護導(dǎo)體，則從該點起不允許將這些導(dǎo)線互相連接。在分開點，必須分別配置供中性導(dǎo)體和保護導(dǎo)體接線用的端子或母線。電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分應(yīng)單獨與保護導(dǎo)體相連接，不得串聯(lián)連接。

7)保護線上不應(yīng)設(shè)置保護電器及隔離電器，但允許設(shè)置供測試用的只有用工具才能斷開的接點。

8)不允許使用蛇皮管、保溫管的金屬網(wǎng)、薄壁鋼管或外皮作接地線或保護線。在低壓電力網(wǎng)中，嚴(yán)禁利用大地作相線或中性線。

9)高壓三芯電力電纜金屬護套或屏蔽層應(yīng)在線路兩終端直接接地。線路中有中間接頭時，接頭處也應(yīng)直接接地。

10)在配變電所內(nèi)安裝等電位連接端子箱，將所有進出配變電所的金屬管道、金屬構(gòu)件、接地干線等與等電位端子箱有效連接。等電位盤由紫銅板制成。等電位聯(lián)結(jié)均采用各種型號的等電位卡子，絕對不允許在金屬管道上焊接。B4層和B1層在主要設(shè)備進出管路處從40×4熱鍍鋅扁鋼作為等電位帶，所有進出建筑物的金屬管道均應(yīng)與之聯(lián)接，等電位帶利用結(jié)構(gòu)墻、柱內(nèi)主筋與接地極可靠聯(lián)接。

4 結(jié)束語