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：供人們進行各種公共活動的建筑。

1.2 供電電源

1.2.1 負荷分級

超高層建筑用電負荷見表2-1

表1 超高層建筑負荷分級表

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荷中的特別重要負荷。

1.2.2 負荷密度

超高層建筑負荷密度與建筑功能、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荷的供電。

2）超高層建筑應(yīng)設(shè)柴油發(fā)電機作為應(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，應(yīng)根據(jù)負荷大小、單臺電動機最大啟動容量、供電半徑等因素確定柴油發(fā)電機的額定輸出電壓：

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

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

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

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)電機組。

4）柴油發(fā)電機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)電機組（400V）最大單臺并機容量不得大于1600kW。如要進行并機運行，可采用高壓柴油發(fā)電機組。

6）柴油發(fā)電機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)電機組的負荷率宜為75%，以實現(xiàn)經(jīng)濟運行。

8）市電與發(fā)電機轉(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)嚴禁設(shè)置于大量人員能達到的場所。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、變壓器不宜靠近主出入口。

2）配變電所應(yīng)設(shè)置在負荷中心，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償裝置。補償要求按當(dāng)?shù)毓╇姴块T的規(guī)定執(zhí)行，當(dāng)沒有明確規(guī)定時，補償后低壓側(cè)進線處的功率因數(shù)應(yīng)達到0.90以上。

6）繼電保護按《電力裝置的繼電保護和自動裝置設(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，零序保護裝置動作于跳閘，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且上級保護不能滿足分變電所進線處保護靈敏度要求時，分變電所進線處應(yīng)設(shè)一級保護。如果必要，分變電所的變壓器可設(shè)差動保護。

(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)電機組房的位置及進排風(fēng)、供油等條件。

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

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荷等級要求供電。

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

表5 屋頂直升機停機坪照明要求

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 浪涌保護器的設(shè)置、保護及配線

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)有直升機停機坪時，應(yīng)避免避雷針對直升機的影響。

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、經(jīng)濟適用、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，要考慮機械強度、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)置的電視前端機房混合后，傳輸?shù)接脩艚K端，前端機房位置可選接近衛(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)進行整體考慮，同時還要考慮到不同業(yè)態(tài)的管理和維護問題。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9路10kV市電電源。

超高層建筑還存在大量的一級負荷中特別重要負荷，因此，需要應(yīng)急電源。而高等級的酒店、辦公等業(yè)態(tài)有大量的備用負荷，即在市電停電時酒店、辦公能滿足基本運營，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)量與負荷等級有關(guān)，由于存在大量的一級負荷和二級負荷，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荷的供電。

電源數(shù)量還與一路電源所帶負荷容量有關(guān)。如表8所示，一路10kV電源所帶負荷不宜超過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)于繼電保護可歸納到表11中，供讀者參考。

表11 繼電保護列表

變壓器的溫度保護通常設(shè)二級保護，第一級作用于超溫報警，并連鎖風(fēng)機強迫啟動風(fēng)機對變壓器進行冷卻；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停機坪的照明要求，以滿足直升機全天候起降，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。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。