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超高層建筑，指建筑高度大于100m的民用建筑，由于其建筑高度高、建筑規模大，功能繁多（辦公，商業，會所等）、人員眾多，其火災危險性、疏散和撲救難度均高于普通高層建筑，有著不同于普通高層建筑的諸多特性。為此，電氣專業要著重考慮、特別重視超高層建筑的以下問題：供電電源的高可靠性；配電系統主接線的安全可靠性；分區設置變配電所的合理性；自備應急電源（發電機、UPS、EPS）的合理選取與配置；防雷接地的特殊重要性；電氣火災防范與智能疏散的極端重要性；避難層的供電、火災應急廣播及消防通信的特殊要求；航空障礙燈設置的特殊要求；電氣節能與環保技術應用、綠色建筑創建的必要性；智能化系統的復雜性與功能完備性；消防性能化評估、可再生能源利用等專項研究內容等。

1超高層建筑電氣設計特殊要求

針對超高層建筑的特點，現對超高層建筑電氣設計要點和注意事項解析如下。

1.1供電電源的高可靠性《供配電系統設計規范》GB50052-2009第3.0.2要求：“一級負荷應由雙重電源供電，當一個電源發生故障時，另一個電源不應同時受到損壞。”這一規定是基于城市電網完好，兩個電源不致同時發生故障的情況，沒有考慮到城市電網發生重大故障導致全面癱瘓的可能。雖然規范3.0.3明確：一級負荷中的特別重要負荷（如計算機信息系統用電、安防系統用電、消防用電等）除應由雙重電源供電外，尚應增設應急電源，但對非消防一級負荷（如走道照明、客梯用電、生活水泵、排污泵用電等）未明確是否增設第三電源。超高層建筑通常為地標式建筑，為提高上述非消防一級負荷的供電水平，亦應為其設置自備應急發電機組作為第三電源，以確保城市電網癱瘓時大廈的基本運營，將經濟損失減少到最低程度。同時設置不間斷電源裝置UPS、應急電源裝置EPS，為智能化信息系統、應急照明系統等提供第四電源。

1.2配電系統主接線的安全可靠性變壓器總容量為15000kVA及以上，宜采用20kV及以上電壓等級供電；變壓器總容量在15000kVA及以下，宜采用10kV及以上電壓等級供電。具體情況需與當地供電部門協商。兩回10（20）kV中壓電源應采用同時工作、互為備用、單母線分段運行方式。消防負荷、非消防負荷在0.4kV低壓母線段處嚴格分開，彼此獨立、互不干擾，并分別設置消防負荷、非消防一級負荷（保證負荷）專用應急母線段，以確保消防負荷供電的安全可靠性。低壓配電系統采用單母線分段運行方式，干線系統采用放射式、樹干式或二者兼用的混合式。垂直干線電纜配電，按每條電力電纜干線供電負荷不超過8層設置（一般每隔15層45m設一避難層，即兩個避難層之間同類別負荷干線為2條及以上，對提高供電可靠性有利）。

1.3分區設置變配電所的合理性應根據不同性質用電負荷分布密度，將變配電所設置于各功能區段，如冷凍站與泵站地下區、低中區、中高區、超高區的負荷中心（如地下層、避難層、中間設備轉換層、頂層）。低壓出線柜至末端配電箱線路的最大供電半徑控制在（200-50）x0.8=120m以下（末端配電箱至用電設備的線路長度控制在50m以下）。低壓供電線路的總長度具體應按照總電壓降不超過5%的要求確定。為了設備運輸和檢修方便，變壓器最大單臺容量地下層控制在2500kVA及以下，電抗率8%；地上避難層、設備層、頂層控制在1000kVA及以下，電抗率6%。當專用運輸梯的載重量達4.9（5.0）t時，地上設備層可放寬到2000kVA及以下。從節省設備用房占地面積、節省線材造價的角度考慮，10kV高壓開關柜與變壓器相距不宜過遠，盡量靠近，0.4kV低壓開關柜與變壓器盡量靠近，間隔0.8~1.0m為宜，必要的時候亦可選用緊湊型組合式變配電站。

1.4自備應急電源（發電機、UPS、EPS）的合理選取與配置200m及以下區段宜選用0.4kV發電機組，400m以上區段應選用10kV發電機組，將應急電源直接饋送至各功能區段的負荷中心，降低能耗和節省線材。亦可通過技術與經濟合理性比較，均選用10kV或0.4kV發電機組。同時分區設置專用的UPS、EPS機房（需考慮結構荷重），為智能化信息系統、應急照明系統等提供不間斷電源。

1.5防雷接地的特殊重要性現代超高層建筑大量采用鋼結構、鋼筋混凝土結構，本身引雷能力強，遭受雷擊的概率增大，且外立面多采用帶金屬構件的玻璃幕墻，設計時應綜合考慮外部防雷和內部防雷，兼顧各種用途的接地需要，把防雷接地的各要素與結構鋼筋、金屬構件等有機結合，構成統一協調、安全可靠的防雷接地體系。

1.6電氣火災防范與智能疏散的極端重要性根據超高層建筑內部的不同功能分區，分別設置消防控制分控中心，各功能分區自成系統，獨立運行，以實現風險分擔。同時，大廈首層（或地下一層）設置消防控制主中心，可實現監控各分控中心的狀態，全面提高電氣火災防范的安全可靠性。除了常規火災自動報警及消防聯動控制系統外，超高層建筑還應設置電氣火災監控系統（多級防火剩余電流動作報警、過電流超溫報警系統）、氣體滅火控制系統、固定消防炮滅火控制系統、消防水泵定期自動巡檢系統、空氣采樣早期煙霧探測系統等多種特殊且必需的系統。同時，需設置應急照明智能疏散逃生系統，這是因為超高層建筑內人員流動大、密集度高、疏散通道復雜。為了做到“安全、準確、迅速”逃生，須引入智能化動態疏散的理念，以火災現場即時的、真實的信息為依據，根據預設的疏散方案進行局部疏散路徑的動態調整、優化，從而有效解決安全、準確快速疏散問題。

1.7避難層的供電、火災應急廣播及消防通信的特殊要求避難層內除空調機房外，其他動力、照明等配電干線須單獨設置，不應與其他層公用，且均應采用消防雙電源供電并在末端自投，以確保避難層電氣消防的獨立性和可靠性。

1.8航空障礙燈設置的特殊要求應標志出超高層建筑的最高點和最邊緣（即視高和視寬），并應在中間層加設障礙燈，中間層的距離必須大于45m并盡可能相等，水平距離亦不大于45m；按規范在不同高度選用不同光強、不同類型的障礙燈，確保在不同高度的障礙燈數目及排列，應能從各個方位都能看到超高層建筑的輪廓，并且考慮障礙燈的同步閃爍，以達到明顯的警示作用。

1.9電氣節能與環保技術應用、綠色建筑創建的必要性超高層建筑的使用功能非常復雜、用電量負荷極大，電氣節能與環保技術應用的潛力巨大，效果明顯。首先應深入研究、全面優化其高、低壓變配電系統和應急電源系統的設計方案，并設置綜合能耗計量與運營管理系統，從系統配置和管理上為節省電能創造有利條件。同時，應充分開發與利用可再生能源，積極采用綠色照明、太陽能光伏發電技術、風力發電和風光互補發電技術及其他各種有效的電氣節能技術；積極采用環保型發電機、無煙無鹵清潔型電纜及其他各種有效的電氣環保技術；設置智能照明控制系統、各種機電設備的自動監控系統（BAS）、綜合能耗獨立分項計量與運營管理系統等。從設備選型、系統配置和運營管理等各個環節多管齊下，最大限度地節約能源、保護環境、減少污染，力爭達到國家標準《綠色建筑評價標準》GB/T50378-2006中的“三星”或“二星”等級。“綠色建筑”指在建筑的全壽命周期內，最大限度地節約資源（節能、節地、節水、節材）、保護環境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。綠色建筑對住宅建筑而言，要求公共場所和部位的照明采用高效光源、高效燈具和低損耗鎮流器等附件，并采取其他節能控制措施，在有自然采光的區域設定定時或光電控制。智能化系統定位正確，采用的技術先進、實用、可靠，達到安全防范子系統、管理與設備監控子系統與信息網絡子系統的基本配置要求。綠色建筑對公共建筑而言，要求各房間或場所的照明功率密度值不高于現行國家標準《建筑照明設計標準》GB50034規定的現行值。新建的公共建筑，冷熱源、輸配系統和照明等各部分能耗進行獨立分項計量。建筑室內照度、統一眩光值、一般顯色指數等指標滿足《建筑照明設計標準》GB50034中的有關要求，建筑智能化系統定位合理，信息網絡系統功能完善。建筑通風、空調、照明等設備自動監控系統技術合理，系統高效運營。

1.10智能化系統的復雜性與功能完備性超高層建筑智能化系統極其復雜，功能要求非常完備，主要系統有：火災自動報警系統與消防聯動系統（含眾多子系統）；通信網絡系統；計算機網絡系統；辦公自動化系統（含入侵報警系統、視頻安防監控系統、出入口控制系統、電子巡更系統、停車庫管理系統等子系統）；有線電視與衛星電視接收系統；VSAT衛星通信系統；無線信號增強系統（無線對講系統）；IC卡一卡通綜合業務管理系統；廣播、擴聲與同聲傳譯系統；多媒體數字會議系統；電子信息顯示系統；建筑設備監控系統（BA）（能耗遠傳自動計費系統等）；智能化系統集成；信息機房工程。

1.11需專項研究內容城市電網（外部供電電源）供電電壓等級的調查研究；自備應急發電機組的電壓等級選擇研究；發電機冷卻方式比較研究；電氣消防性能化評估；太陽能光伏發電、風力發電與風光互補發電技術研究；智能化系統集成技術研究等。

2結語

超高層建筑的性質與一般建筑有較大的區別，電氣設計要求更高，電氣設計性能與建筑物的質量、功能、舒適度、使用壽命等有著密切的聯系，需予以高度重視。本文分析了超高層建筑電氣設計特殊要求的要點和內容，在實際設計中，還需要設計人員全面考慮各項要素，合理制定電氣設計方案，使超高層建筑達到良好的使用性能。

作者：王玲 單位：廣東建設職業技術學院 機電工程系