1、設(shè)計要點

1.1 術(shù)語

超高層建筑：建筑高度大于100m的民用建筑。

民用建筑：供人們居住和進(jìn)行公共活動的建筑的總稱。

居住建筑：供人們居住使用的建筑。

公共建筑：供人們進(jìn)行各種公共活動的建筑。

1.2 供電電源

1.2.1 負(fù)荷分級

超高層建筑用電負(fù)荷見表2-1

表1 超高層建筑負(fù)荷分級表

超高層民用建筑的消防控制室、火災(zāi)自動報警及聯(lián)動控制裝置、火災(zāi)應(yīng)急照明及疏散指示標(biāo)志、防煙及排煙設(shè)施、自動滅火系統(tǒng)、消防水泵、消防電梯及其排水泵、電動的防火卷簾及門窗以及閥門等消防用電為一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷。

1.2.2 負(fù)荷密度

超高層建筑負(fù)荷密度與建筑功能、建筑面積、建筑高度、附屬功能等因素有關(guān)。一般在80～120W/m²。

1.3 供配電系統(tǒng)設(shè)計

1.3.1 供電要求

超高層建筑應(yīng)進(jìn)行整體供配電系統(tǒng)設(shè)計，至少需要兩路獨立市電電源，還需要另設(shè)應(yīng)急電源或備用電源。

1.3.2 電源

1） 超高層建筑的正常電源數(shù)量不應(yīng)少于兩個，各路電源應(yīng)為不同路由的線路，宜采用專線由上級變電站或開關(guān)站放射式供電。電源電壓等級可以為10kV、20kV、35kV或110kV。

當(dāng)一路電源斷電時，剩余電源應(yīng)能保證二級及以上負(fù)荷的供電。

2）超高層建筑應(yīng)設(shè)柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源或備用電源。設(shè)置在超高層建筑內(nèi)的柴油發(fā)電機(jī)，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷大小、單臺電動機(jī)最大啟動容量、供電半徑等因素確定柴油發(fā)電機(jī)的額定輸出電壓：

（1） 當(dāng)建筑物高度低于200m時，宜采用低壓柴油發(fā)電機(jī)；

（2） 當(dāng)建筑物高度大于400m時，應(yīng)選用高壓柴油發(fā)電機(jī)；

（3） 當(dāng)建筑物高度在100m~400m時，應(yīng)進(jìn)行技術(shù)分析、比較，確定柴油發(fā)電機(jī)的額定電壓。

3）超高層建筑中的應(yīng)急電源不得使用汽油、煤油、天然氣等作為動力源，可使用柴油發(fā)電機(jī)組。

4）柴油發(fā)電機(jī)組在超高層建筑中既可作為應(yīng)急電源使用，也可以作為備用電源使用。當(dāng)備用電源滿足應(yīng)急電源條件時，備用電源可以兼作為應(yīng)急電源。

5）低壓柴油發(fā)電機(jī)組（400V）最大單臺并機(jī)容量不得大于1600kW。如要進(jìn)行并機(jī)運(yùn)行，可采用高壓柴油發(fā)電機(jī)組。

6）柴油發(fā)電機(jī)組輸出功率有常用功率和備用功率，應(yīng)在圖中表明。

7）柴油發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷率宜為75%，以實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

8）市電與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換用的ATSE建議采用PC級、4極、三位式的ATSE，ATSE與其之前的短路保護(hù)電器應(yīng)有可靠的配合。

1.3.3 電源工作方式

電源的數(shù)量及工作方式建議按表2執(zhí)行。

表2 建議的電源數(shù)量及其工作方式

1.3.4 高壓供配電系統(tǒng)

1）超高層建筑的高壓供配電系統(tǒng)宜采用主配變電所——分配變電所結(jié)構(gòu)，主配變電所應(yīng)采用單母線分段的主接線形式采用放射式引至分配變電所。

2) 高壓系統(tǒng)的配電級數(shù)不宜多于兩級。

3) 應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇姴块T的規(guī)定，35kV電壓等級可直降到0.4kV；也可先將35kV降壓到10kV，再將10kV降到0.4kV。

4）如當(dāng)?shù)毓╇姴块T沒有特別要求，20kV電壓等級可直降到0.4kV。

1.3.5 配變電所

1）所址選擇應(yīng)滿足《10kV及以下變電所設(shè)計規(guī)范》GB50053、《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ 16、《35～110kV變電所設(shè)計規(guī)范》GB50059中的有關(guān)規(guī)定，主要配變電所(室)嚴(yán)禁設(shè)置于大量人員能達(dá)到的場所。變電所、主要的配電間不應(yīng)設(shè)在伸縮縫、沉降縫及存在漏水危險的地方。

備用發(fā)電機(jī)、變壓器不宜靠近主出入口。

2）配變電所應(yīng)設(shè)置在負(fù)荷中心，主配變電所宜設(shè)在地下一層、地下二層（非最底層）和首層，也可設(shè)置獨立的變電站。分配變電所應(yīng)根據(jù)負(fù)荷情況設(shè)在避難層、頂層，其變壓器容量不宜超過1000kVA。

3）配電變壓器的長期工作負(fù)載率不宜超過60%。

4）超高層建筑至少在主配變電所設(shè)值班室，值班室宜單獨設(shè)置，也可與控制室合用。值班室應(yīng)能直通或經(jīng)過走道與高壓配電裝置室和相應(yīng)的配電裝置室相通，并應(yīng)有門直接通向室外或走道。

5）配變電所內(nèi)應(yīng)設(shè)置低壓集中自動電容補(bǔ)償裝置。補(bǔ)償要求按當(dāng)?shù)毓╇姴块T的規(guī)定執(zhí)行，當(dāng)沒有明確規(guī)定時，補(bǔ)償后低壓側(cè)進(jìn)線處的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.90以上。

6）繼電保護(hù)按《電力裝置的繼電保護(hù)和自動裝置設(shè)計規(guī)范》GB50062、《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范》GB/T 50063、《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ 16的要求執(zhí)行。并符合下列規(guī)定：

(1) 當(dāng)高壓系統(tǒng)采用中性點經(jīng)小電阻接地方式時，應(yīng)設(shè)置零序速斷保護(hù)，零序保護(hù)裝置動作于跳閘，其信號接入事故信號回路。

(2) 當(dāng)分變電所離總配變電所距離較遠(yuǎn)且上級保護(hù)不能滿足分變電所進(jìn)線處保護(hù)靈敏度要求時，分變電所進(jìn)線處應(yīng)設(shè)一級保護(hù)。如果必要，分變電所的變壓器可設(shè)差動保護(hù)。

(3) 超高層建筑宜采用綜合繼保單元，分散布置在高壓配電裝置上；低壓系統(tǒng)宜采用多功能儀表。高壓、低壓、柴油發(fā)電機(jī)組成統(tǒng)一的電氣控制系統(tǒng)并接入BMS系統(tǒng)。

7) 控制方式、所用電源及操作電源

超高層建筑高壓宜采用集中控制方式，對變壓器主斷路器、分段斷路器、主要饋出回路斷路器宜采用集中監(jiān)視方式。

主配變電所應(yīng)采用直流操作電源，分配變電所視具體情況采用直流操作電源或交流操作電源。

所用電源宜引自配電變壓器。

8) 備用、應(yīng)急電源

(1) 應(yīng)急電源的設(shè)置要求按相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。

(2) 備用電源應(yīng)采用獨立于正常電源的發(fā)電機(jī)組，不應(yīng)采用蓄電池。酒店部分的備用電源應(yīng)按酒店管理公司的要求設(shè)置，用于出租的寫字樓宜預(yù)留柴油發(fā)電機(jī)組房的位置及進(jìn)排風(fēng)、供油等條件。

(3) 柴油發(fā)電機(jī)房宜設(shè)在地下一層、地下二層、首層，也可設(shè)置獨立的柴油發(fā)電機(jī)房，不宜在避難層和頂層設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組。

1.3.6 低壓配電系統(tǒng)

1) 配電方式

低壓配電系統(tǒng)宜采用三級配電方式，即總配電(配變電室)、區(qū)域配電(配電間)和終端配電。三級配電系統(tǒng)相互之間要求保護(hù)開關(guān)動作具有選擇性。

2) 系統(tǒng)類型

表3 低壓配電系統(tǒng)及其適用范圍

3)超高層建筑中消防設(shè)備供電干線及分支干線應(yīng)采用礦物絕緣電纜，盡量減少礦物絕緣電纜的長度，減少偏移量。電纜端部應(yīng)防止芯線濺水，連接礦物絕緣電纜的配電柜（箱）和用電設(shè)備接線盒的防護(hù)等級不宜低于IP55。

4) 配電線路布線系統(tǒng)應(yīng)注意以下幾點：

(1) 超高層建筑高壓宜設(shè)置獨立的豎井。

(2) 由于需要末端雙電源切換的負(fù)荷較多，電纜數(shù)量隨之增多，可分設(shè)普通橋架與應(yīng)急橋架，應(yīng)急橋架內(nèi)設(shè)隔板，使雙電源的兩根電纜分設(shè)兩側(cè)。

(3) 超高層建筑不宜采用穿刺線夾接線方式。

1.4 照明設(shè)計要點

1.4.1超高層建筑應(yīng)設(shè)置航空障礙燈，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

(1)障礙標(biāo)志燈應(yīng)裝設(shè)在建筑物或構(gòu)筑物的最高部位。當(dāng)制高點平面面積較大或為建筑群時，除在最高端裝設(shè)障礙標(biāo)志燈外，還應(yīng)在其外側(cè)轉(zhuǎn)角的頂端分別設(shè)置。

(2) 障礙標(biāo)志燈的水平、垂直距離不宜大于45m。

(3) 障礙標(biāo)志燈宜采用自動通斷電源的控制裝置，并宜設(shè)有變化光強(qiáng)的措施。

(4) 航空障礙標(biāo)志燈技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合表4的規(guī)定。

表4 航空障礙燈技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（5）障礙標(biāo)志燈的設(shè)置應(yīng)便于更換光源。

（6）障礙標(biāo)志燈電源應(yīng)按主體建筑中最高負(fù)荷等級要求供電。

1.4.2屋頂直升機(jī)停機(jī)坪的照明應(yīng)符合《民用直升機(jī)場飛行場地技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》MH5013-2008的要求，照明的要求可參考表5。

表5 屋頂直升機(jī)停機(jī)坪照明要求

1.4.3超高層建筑應(yīng)設(shè)置消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)。

1.5 防雷與接地

1.5.1根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-2010，超高層建筑防雷等級應(yīng)按二類防雷建筑設(shè)計。

1.5.2超高層建筑電子信息系統(tǒng)防雷擊電磁脈沖防護(hù)等級宜按A級設(shè)計，各級SPD設(shè)置宜按表6選擇。

表6 浪涌保護(hù)器的設(shè)置、保護(hù)及配線

1.5.3超高層建筑多為鋼結(jié)構(gòu)或砼與金屬框架結(jié)構(gòu)，接閃器可采用避雷帶和避雷針，當(dāng)屋頂設(shè)有直升機(jī)停機(jī)坪時，應(yīng)避免避雷針對直升機(jī)的影響。

1.6 消防報警系統(tǒng)

1.6.1根據(jù)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50116-98，超高層建筑高度超過100M應(yīng)定為特級保護(hù)對象。

1.6.2火災(zāi)探測器設(shè)置部位應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50045的有關(guān)規(guī)定。

1.6.3高大空間感煙感溫探測器無法保護(hù)時，可在不同高度分別設(shè)置紅外光束感煙探測器，滿足設(shè)置規(guī)范要求。

1.6.4在需要進(jìn)行火災(zāi)早期探測的關(guān)鍵場所，宜采用吸氣時煙霧探測火災(zāi)報警系統(tǒng)，設(shè)計見《吸氣式煙霧探測火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計、施工、驗收規(guī)范》DB501-622-2005。

1.6.5 消防系統(tǒng)應(yīng)選擇控制中心報警系統(tǒng)。根據(jù)超高層建筑的使用功能不同，設(shè)置分控中心。報警信號或聯(lián)動信號在控制中心和分控中心顯示。

1.7 建筑設(shè)備管理系統(tǒng)

1.7.1建筑設(shè)備管理系統(tǒng)應(yīng)滿足相關(guān)管理需求，對相應(yīng)的消防報警系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視及聯(lián)動控制。

1.7.2建筑設(shè)備管理系統(tǒng)宜考慮對不同功能區(qū)域的管理和供能計量。

1.8 安全技術(shù)防范系統(tǒng)

1.8.1根據(jù)超高層建筑的使用功能、規(guī)模、性質(zhì)、安全管理要求及建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)成安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用、靈活有效的系統(tǒng)。

1.8.2入侵報警系統(tǒng)，超高層中重要部位，重要辦公用房，財務(wù)出納，貴重物品庫設(shè)置，要考慮報警位置、信號傳輸方式。網(wǎng)絡(luò)傳輸或?qū)Ｓ糜芯€傳輸、信號線、電纜線，要考慮機(jī)械強(qiáng)度、電壓降和信號衰減。

1.8.3視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)，超高層建筑規(guī)模大，宜采用專用有線傳輸方式，傳輸介質(zhì)選用同軸電纜控制線，電源線采用銅芯導(dǎo)線，傳輸距離超過200m時，要考慮信號衰減和電壓降。當(dāng)采用全數(shù)字式安防監(jiān)控系統(tǒng)時，宜采用綜合布線對絞電纜，要滿足綜合布線相關(guān)規(guī)定。

1.9 綜合布線系統(tǒng)

1.9.1設(shè)計遵照《綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》GB50311-2007進(jìn)行。

1.9.2 超高層建筑面積大，建筑內(nèi)有多家公司、部門辦公營業(yè)，進(jìn)線空間應(yīng)能提供給多家電信業(yè)務(wù)經(jīng)營者使用，要留有引入室外電、光纜的通路。進(jìn)線間內(nèi)宜設(shè)置單獨的分區(qū)。

1.9.3超高層建筑屬于特級建筑，要滿足消防要求，電纜、光纜選用阻燃等級，低煙無鹵級別產(chǎn)品。

1.10 有線電視和衛(wèi)星接收系統(tǒng)

1.10.1電視信號來自市政電視網(wǎng)。

1.10.2市政電視信號和衛(wèi)星電視信號，在設(shè)置的電視前端機(jī)房混合后，傳輸?shù)接脩艚K端，前端機(jī)房位置可選接近衛(wèi)星無線的頂屋或地下室層。

1.10.3信號在建筑內(nèi)傳輸，采用同軸電纜，傳輸系統(tǒng)構(gòu)成有放大器、分支分配器。

2、 條文說明

2.1 術(shù)語

超高層建筑的術(shù)語取自《民用建筑設(shè)計通則》GB50352-2005，即建筑高度大于100m的民用建筑被定義成超高層建筑。國際上也基本持相同或相似觀點，例如1972年，在美國賓夕法尼亞州伯利恒市的國際高層建筑會議上，認(rèn)定40層以上、建筑高度在100m以上的建筑定為超高層建筑。

2.2 供電要求

由于超高層建筑的業(yè)態(tài)多樣性和長距離供電特點，在供配電系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)進(jìn)行整體考慮，同時還要考慮到不同業(yè)態(tài)的管理和維護(hù)問題。從表2-2可知，超高層建筑的電源至少需要兩路獨立市電電源，最多達(dá)9路10kV市電電源。

超高層建筑還存在大量的一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷，因此，需要應(yīng)急電源。而高等級的酒店、辦公等業(yè)態(tài)有大量的備用負(fù)荷，即在市電停電時酒店、辦公能滿足基本運(yùn)營，因此酒店和辦公需要備用電源。

2.2.1 電源

1) 有表7可知，超高層建筑的正常市電電源數(shù)量不少于兩個，電源電壓等級也各不相同，表中為10kV、35kV或110kV，近年來20kV也逐漸被采用。

電源數(shù)量與負(fù)荷等級有關(guān)，由于存在大量的一級負(fù)荷和二級負(fù)荷，至少需要兩個電源，且當(dāng)一路電源斷電時，剩余電源應(yīng)能保證二級及以上負(fù)荷的供電。

電源數(shù)量還與一路電源所帶負(fù)荷容量有關(guān)。如表8所示，一路10kV電源所帶負(fù)荷不宜超過8000kVA，最大不得超過12000kVA，如果大于此限值，應(yīng)考慮提高電源的電壓等級或增加電源路數(shù)。

表8 一路電源所帶負(fù)荷限值^[4]

2.2.2高壓供配電系統(tǒng)

1）～4）主配變電所——分配變電所結(jié)構(gòu)形式簡稱主分結(jié)構(gòu)，即超高層建筑中設(shè)一個總配變電所（簡稱主站），由總配變電所向各分配變電所（簡稱分站）的變壓器直接供電，參見圖2。與此對應(yīng)的是二級配電結(jié)構(gòu)，如圖3所示，總配變電所向分變電所供電，分變電所經(jīng)過二級配電向變壓器供電。兩者特點參見表9。

圖2 主分結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 二級配電結(jié)構(gòu)示意圖

表9主分結(jié)構(gòu)與二級配電結(jié)構(gòu)比較

2.2.3 配變電所

1）分配變電所應(yīng)根據(jù)負(fù)荷情況設(shè)在避難層、頂層，其變壓器容量不宜超過1000kVA。由表10可知，常用的三款1000kVA變壓器的主要參數(shù)，SGB10-1000kVA、10kV的變壓器重量不足3t，其重量只有SCB10同規(guī)格的80%。寬度只有1.35m，因此，采用3t的貨梯即可解決垂直運(yùn)輸問題。而1000kVA變壓器基本上可以滿足樓上大型設(shè)備的需求。

表10 變壓器的體積和重量

2) 關(guān)于繼電保護(hù)可歸納到表11中，供讀者參考。

表11 繼電保護(hù)列表

變壓器的溫度保護(hù)通常設(shè)二級保護(hù)，第一級作用于超溫報警，并連鎖風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫啟動風(fēng)機(jī)對變壓器進(jìn)行冷卻；第二級作用于超溫動作跳閘，切除故障變壓器回路。

而母聯(lián)斷路器電流速斷保護(hù)僅在合閘瞬間投入，并在合閘后自動解除。這樣可以減少保護(hù)配合的級數(shù)，提高可靠性。

2.2.4 低壓配電系統(tǒng)

1) 超高層建筑中消防設(shè)備供電干線及分支干線應(yīng)采用礦物絕緣電纜，這是《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ 16-2008中的規(guī)定。眾所周知，礦物絕緣電纜的絕緣材料氧化鎂極易受潮，受潮后絕緣快速降低。因此，盡量減少礦物絕緣電纜的長度，減少偏移量。本條同時對礦物絕緣電纜中間接頭、端頭的防水防潮提出要求，詳見文獻(xiàn)6。

2）超高層建筑不宜采用穿刺線夾接線方式，此要求可以推廣到整個民用建筑電氣設(shè)計中。因為穿刺線夾尚沒有產(chǎn)品的國家標(biāo)準(zhǔn)，各生產(chǎn)企業(yè)按其企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊。這幾年的工程實踐也證明了這一點。

2.3 照明設(shè)計要點

2.3.1本條是對超高層建筑設(shè)置航空障礙標(biāo)志燈的要求，圖4所示障礙標(biāo)志燈應(yīng)裝設(shè)的部位，即裝在建筑物或構(gòu)筑物的最高部位、外側(cè)轉(zhuǎn)角的頂端，障礙標(biāo)志燈的水平、垂直距離不宜大于45m。圖中藍(lán)色圓點所示。

圖4 航空障礙標(biāo)志燈設(shè)置示意

2.3.2本條是對屋頂直升機(jī)停機(jī)坪的照明要求，以滿足直升機(jī)全天候起降，包括發(fā)生災(zāi)害時的救援。編制依據(jù)為《民用直升機(jī)場飛行場地技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》MH5013—2008。

2.4 防雷與接地

根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ 16-2008第11.9.1條第6款的規(guī)定，五星級賓館的電子信息系統(tǒng)防雷擊電磁脈沖防護(hù)等級劃分為A級，而賓館、酒店是超高層建筑的主要功能之一。且建筑物高度高、建筑體量大，雷擊風(fēng)險大于普通建筑。故將超高層建筑電子信息系統(tǒng)防雷擊電磁脈沖防護(hù)等級推薦為A級。

2.5 消防報警系統(tǒng)

超高層建筑若有若干不同的使用功能時，各使用功能宜設(shè)置各自的分消防報警和控制系統(tǒng)，便于管理和維護(hù)。而整棟建筑應(yīng)統(tǒng)一設(shè)計，且設(shè)置總的消防控制中心，報警信號或聯(lián)動信號在總控制中心和分控中心顯示。