超高层建筑负荷按特别重要负荷 超高层建筑电气负荷等级

超高层建筑配电系统主接线方式及节能探讨 接线端子用法图解

摘 要：本文提出了对商用超高层建筑配电系统主接线方式及改进优化，减少储变压器备容量，优化变压器的运行方式，达到节能、降低损耗、投资的目的。关键词：超高层建筑变配电系统接线方式；改进优化；减少储变压器备容量；节能降耗

超高层建筑负荷按特别重要负荷 超高层建筑电气负荷等级

一、概况

近几年，随着经济的发展，各地超高层建筑不断涌现，超高层建筑一般都建设在城市的生活和经济中心，由于超高层建筑的楼层多，建筑高度高，对供电的可靠性以及消防等的要求也比普通的高层建筑要高得多，相应的建设资金投入大，运行设备多，安全运行标准高，因此设计的复杂性也增加了很多。

房地产开发商为了在一定面积的土地上，开发出更多建筑面积，就提高建筑的高度，开发超高层。为了便于销售，使大楼的使用功能更复杂。一般在地下层设有、设备层，地上设有裙楼为办公或商场，标准层为办公、酒店、豪宅，顶部设为餐饮、娱乐等集其于一体的综合性大楼。国外超高层建筑高度已近千米，层数已达300多层以上。国内超高层建筑高度已超过600米，层数也已超过200层以上。

目前大多数超高层建筑规划：高度在200米左右、总建筑面积在10--15万平方米，地上五十层以上，其中裙楼有五层为金融、商业用房及餐饮等配套用房，主楼为写字楼、酒店或豪宅。在顶层设有娱乐、餐饮。在十三——十五层和二十八——三十层设二个避难层，其中设有消防风机房和消防接力水泵房。在地下层设有变配电机房、柴油发电机房、锅炉房、停等，消防水泵房、空调机房、机械停等。属一类超高层建筑功能定位为娱乐、餐饮、酒店、写字楼及酒店式公寓。

实际上超高层建筑的变配电系统，是由娱乐、餐饮、酒店、写字楼及酒店式公寓等单体建筑在平面上按所具有的使用功能的变配电系统，在竖直有限的空间叠加、紧凑优化构成。

二、配电系统

1.负荷等级

超高层建筑一般建筑面积较大、人员密度大、使用功能比较复杂，通常供电容量较大当超高层建筑发生各种灾难时抢险难度大、人员疏散较困难，因此其供电可靠性要求极高其中消防系统的用电安全保障显得尤为重要，工程属一类超高层建筑，按一级负荷供电。

2.电源选择

根据《供配电系统设计规范》(GB 50052-2005)规定，一级负荷应由二个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时遭到损坏一级负荷别重要的负荷，除由二个电源供电外，尚应增设应急电源，因此超高层建筑必须采用二路独立的10kV电源供电(用电容量较大，条件许可的地方可采用35kV电源供电)，此外还应根据实际状况设置柴油发电机组或EPS电源作为应急备用电源该工程采用10kV双路电源供电(两个电源不应同时损坏)，电源引自附近供电部门开闭所二段不同母线，采用电力电缆埋地引入总变配电所，二路电源同时供电，当其中一路电源故障停电时，由另一路电源供给全部一、二级负荷还设有两台有自启动功能的柴油发电机组作为消防及重要负荷应急备用电源。

3.高低压配电系统

3.1 10kV主接线：采用单母线分段的接线方式，系统设有分段母线联络开关，两路10kV电源同时供电，互为备用，当其中一路电源因故障停电时，由另一路电源供给全部一、二级负荷。10kV出线采用电缆放射式向各配电变压器供电。

3.2低压主接线：采用单母线分段的接线方式，每两台变压器为一组，通常的接线方式是消防设备、公用设备（电梯、水泵、风机、电信机房、计算机房、安防及楼宇设备管理中心）应急照明、照明每两台变压器为一组，该组还有发电机组进线；空调设备每两台变压器为一组，互为备用，分别设有母线联络、开关，两只低压进线开关及母联开关两通一断，采用电气、机械联锁，一级负荷别重要的负

荷设有专用低压母线，除采用两路供电外，另外设有柴油发电机组作为备用电源。其接线如图一：

所有消防负荷及重要负荷的配电，是由两路从变配电所低压系统两段母线上引来的配电干线，在配电末端设置双电源自动切换箱进行配电。

3.3变配电所设置

超高层建筑的用电设备负荷较大、用电设备性质较复杂，且很大一部分为一、二级负荷，通常变电所的规模相对较大，楼内空调机房及水泵房等用电量大的设备均布置在地下层，根据变配电所在理论上应靠近用电负荷中心的原则，应设在大楼中间，但这样就会产生电能倒送现象，所以总变配电所常规都设在地下层，便于设备运输安装，总变配电所进出管线较多，有高压进线电缆，高压及低压进出线，有阻燃电缆、耐火电缆、矿物绝缘电缆或预分支电缆，还有不少封闭式母线，管线进出仅采用上进上出的方式，可能会造成管线交叉频繁，施工较为困难因此总变配电所宜设地沟，各种电缆通过配电柜下部地沟进出，封闭式母线则通过配电柜上部进出。

根据《全国民用建筑工程设计技术措施电气》，低压线路的供电半径一般不宜超过200m，当供电容量超过5000kW，供电距离超过200m时，宜考虑增设变配电所，如果建筑高度超过200m，再加上平面距离，建筑上部的供电半径一般会超过250m，电压降可能超过规定值，供电质量将下降，电能损耗加大，肯定会影响电梯等设备的运行因此建筑高度超过200m的超高层建筑，宜在大楼上部设分变配电所，供塔楼电梯及上部1/3楼层的部分用电上部变配电所宜结合避难层或技术层设置，电缆进出线上进上出，要考虑到安装设备的运输通道。

另外，当标准层面积较大时，当供电容量超过5000kW，供电距离虽未超过200m时，可考虑在大楼的中部设分变配电所。

3.4大楼中部、顶部分变配电所

低压主接线：同总变低压主接线方式，采用单母线分段的接线方式，通常的接线方式是消防设备、公用设备每两台变压器为一组；空调设备每两台变压器为一组，互为备用，分别设有母线联络、开关，两只低压进线开关及母联开关两通一断，采用电气、机械联锁，一级负荷别重要的负荷设有专用低压母线，除采用两路供电外，另外设有柴油发电机组作为备用电源。上述低压配电接线方式，变压器在实际运行中，不能适应实际运行要求，因为开发的商用建筑从开始施工到竣工验收，电气设备送电运行，电力先行，强电施工完毕，然后才保证其它的设备供电：消防设备、公共设备：水泵、电梯、空调设备供电，从送电设备投入运行初期到满负荷运行，要看楼盘的销售情况、有些购房入客户又要转租、又进行二次装修，一般大约短也要五年左右的时间，这期间又有客户入住，只要有客户入住就要用电。公共设备及照明系统要供电、空调系统也要供电，二个供电系统都要各投入1台变压器运行，实际上这段时间用电负荷很小，投入1台变压器运行，都远远大于实际用电负荷需求，按上述低压接线方式运行造成：变压器的损耗加大，电力资源的浪费，投资加大。

高楼层建筑用柴油发电机组如何选择

楼层建筑在选购发电机组时，应根据自身情况购买柴油发电机组。如：高层建筑中的消防水泵、防排烟设施、消防电梯、应急照明等消防用电，按照《高层民用建筑设计防火规范》规定，一类高层建筑应安一级负荷要求供电，二类高层建筑应按二级负荷要求供电。按《民用建筑电气设计规范》规定，高层建筑中许多部位的负荷为一级负荷，如：一、二级旅馆的宴会厅、娱乐厅、高级客房、厨房，重要办公建筑的客梯电力、主要办公室、会议室照明，大型百货商店的营业厅照明；还有一些部位的负荷为二级负荷，如：百货商店的自动扶梯、客梯电力，部、省级办公建筑的主要办公室、会议室照明等。一级负荷中还含有特别重要负荷，如：重要的交通枢纽、通讯枢纽以及经常用于重要活动的大量人员集中的公共场所等的一级负荷。

一级负荷应由两个电源共电。二级负荷当条件允许时也宜由两个回路供电，特别是属于消防用电的二级负荷，应按二级负荷的两个回路要求供电。由此可见，高层建筑对供电的可靠性要求较高，都要求两个电源供电。因此，考虑设置柴油发电机组的原则如下：

①对电网能够提供二个独立电源的高层建筑，按规范已经满足了一、二级负荷的要求，原则上可不设柴油发电机组。但是，对于特别重要的高层建筑(如超高层建筑)，其内部含有特别重要负荷，应考虑一电源系统检修或故障时，另一电源系统又发生故障的严重情况，此时一般应设柴油发电机组做应急电源。

②对于当地电网只能提供一路电源、或取得第二电源有困难或不经济合理的高层建筑，应设柴油发电机组提供第二电源。此时，柴油发电机组是作为备用电源使用，不仅仅是应急用。

③按照我国旅游饭店星极标准，四星级及五星级宾馆应设自备发电系统。以上是设置柴油发电机组的基本原则。

在国内外一些高层建筑中，即使市网供电相当可靠，可以满足规范要求，但也都设置了自备应急发电机组，以便当市网万一中断供电，一方面能保证停电期间消防用电的需要，同时也能使大厦的基本秩序得以维持。

一级建筑师辅导精华：电力负荷分级及供电要求

二、电力负荷分级及供电要求

电力负荷又称电力负载，它有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用电单位（用户），如说重要负荷，不重要负荷等；另一是指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）和空负荷（空载）等。负载的类别包括交直流电阻性负载、交流电感性负载、交流电容性负载，如水泵电动机为交流电感性负载。电力负荷的具体含义要依具体情况而定。电力负荷是进行供配电系统设计的主要依据，包括负荷计算和负荷等级的确定。

工业与民用的电力负荷，按其供电可靠性要求及中断供电在上、经济上所造成的损失或影响的程度，分为。

（一）符合下列情况之一时，应为一级负荷

（1）中断供电将造成人身伤亡时。

（2）中断供电将造成重大影响造成重大损失时。例如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。

（3）中州共电将破坏有重大影响的用电单位的正常工作或造成公共场所秩序严重混乱。例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。

在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。

一级负荷应有两回路（或两回路以上）的独立电源供电。两路电源应分别来自不同电源点（城市变电站或发电厂）或同一城市变电站的不同变压器的母线段。当其中一路电源发生故障时，另一路电源不受到影响，且能承担全部负荷。

一级负荷别重要的负荷的电源，除应满足上述要求外，还必须设立应急电源。并严禁将其他负荷接人应急供电系统。常用作应急电源的有：

（1）独立于正常电源的发电机组。

（2）供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路。

（3）蓄电池。

（4）干电池。

根据允许的中断供电时间可分别选择下列应急电源：

（1）允许中断供电时间为15s以上的供电，可选用快速自启动发电机组。

（2）自投装置的动作时间能满足允许中断供电时间的，可选用带有自动投入装置的独立于正常电源的专用馈电线路。

（3）允许中断供电时间为毫秒级的供电，可选用蓄电池静止型不间断供电装置、蓄电池机械贮能电机型不间断供电装置或柴油机不间断供电装置。

常用的应急电源有柴油发电机、UPS、EPS等。

（二）符合下列情况之一时，应为二级负荷

（1）中断供电将在上、经济上造成较大损失时。例如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。

（2）中断供电将影响重要用电单位的正常工作或造成公共场所秩序混乱。例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。

二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6kV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100％的二级负荷。

（三）负荷

不属于一级和二级负荷的电力负荷。对于负荷供电无特殊要求，但应采取技术措施，尽可能地不断电以保证居民生活用电源。

民用建筑中常用重要电力负荷的分级，见教材表6—1。

相关部门对于房地产的备用电源，或者说柴油发电机组有强制要求吗？相关文件在

泰州市道康机械制造有限公司告诉您：

《民用建筑电气设计规范》规定：一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏；二级负荷条件允许时，也宜采用二路电源来供电，特别是消防用的二级负荷，更应该按两个回路要求供电；一级负荷中的特别重要负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。

①对电网能够提供二个独立电源的高层建筑，已经满足了一、二级负荷的要求，原则上可不设柴油发电机组。但是，对于特别重要的高层建筑(如超高层建筑)，其内部含有特别重要负荷时一般应设柴油发电机组做应急电源。

②对于当地电网只能提供一路电源、或取得第二电源有困难或不经济合理的高层建筑，应设柴油发电机组提供第二电源。此时，柴油发电机组是作为备用电源使用，不仅仅是应急用。

③大、中型商业建筑中为确保市电中断时不造成较大的经济损失，也宜设柴油发电机组。由于城市电网不可能完全独立，有时一个电源故障或检修时，另一电源有可能同时故障，因此，即使有两路或以上电源供电，为确保民用建筑中消防及其他重要设备（如智能化设备、通讯设备等）的可靠供电，一般都设置柴油发电机组。

柴油发电机组通常被用作备用电源，要求主要是应急消防这一块必须有保证！

超过300m以上的超高层建筑中电气设计重点需要关注的问题有哪些

300 m以上的超高层建筑中，需要电气专业解决的问题比较多，首先需要考虑的是配变电系统和应急电源系统的确定以及自备电源系统的接入问题，包括供电电压等级的确立、正常供电系统的确立、自备应急电源系统设备的选择及自备应急电源系统合理有效地接入主系统等问题都需要给予重视。

其次，需要重点考虑的是自备发电机组容量的选择。在超高层建筑中，应急电源的容量往往比较大，既要承担一级负荷别重要的负荷，又要满足消防应急负荷。在多数情况下，消防负荷和重要负荷的用电量都比较大，而部分重要负荷在火灾时又往往会暂不使用。所以在计算中，建议可以对两者进行分别计算，取其中大的容量来选择发电机。

另外，对于体量大的超高层建筑，在消防负荷计算时，如果按全部消防负荷计算的话，可能会出现应急发电机组容量选择过大的问题。火灾时一般可按照不利的一、二个着火点考虑，这样计算就可合理选择需要系数，避免发电机容量过大。我院曾经在南京做过一个规模非常大的项目，是按照火灾中两个不利的着火点来计算消防发电机组，这就使得发电机组容量的选择趋于合理。

还有大功率电动机起动问题，顶部大功率电梯群的供电问题。在超高层建筑中，顶部有可能会布置多个大功率的电梯群，其容量有时可能会占到整台变压器容量，还要考虑起动问题，如何合理配置变压器容量也事关重要。另外，还需考虑顶部大功率电梯下降时对于电梯馈电的合理回收问题。

超高层建筑中有不同的避难区域，发生火灾时疏散策略的确定非常重要。超高层建筑由于体量大，内部通道走向非常复杂，消防应急疏散预案要比一般高层建筑复杂得多。在疏散时如何有效利用好避难区的暂时避难功能，如何避免疏散时的冲突，这些情况在电气设计中都应该考虑到。设置智能疏散指示系统、应急照明系统以及消防广播系统时，需要统筹考虑，在发生火灾进行应急疏散时真正能起到安全、有序和快速疏散的作用。

由于超高层建筑占地面积较大，发生火灾时，需要消防扑救的位置在外围有时较难准确判断。为便于消防车在短的时间内得到准确信息、了解火情发展并及时赶赴现场，一般需要在消防总控中心增设一套消防音视频发射系统，消防车在配置相应接收设备后可以在靠近消防控制中心的区域通过无线信号接收相关音视频信号，帮助了解火情及时定位。

另外，在超高层建筑电气设计中还需要考虑的问题包括：地下室变电所和楼层分变电所的关系以及自身需要解决的技术问题；楼层分变电所的确定及变压器等大设备上楼的运输通道问题；电能质量、谐波抑制、应急照明及电源的设置、一般线缆与消防线缆的敷设、防雷接地安全和楼上机房的接地与等电位联结问题；弱电智能化系统中合理的传输方式确定、如何合理定位和布局智能化系统主控和分控机房及弱电间，设计通畅的垂直主干以供各系统的传输等。