1 引言

　　随着社会的高速发展，超高层建筑在全国各地大量涌现，有很多已成为地区的标志性建筑。超高层建筑具有体量大、高度高、业态复杂、档次高、人员和设备较多、用电负荷大及对电能质量及用电可靠性的要求高等特点。笔者结合某超高层建筑电气设计实例，对其特点进行概述和分析。

　　2 项目概况

　　本项目位于北京市朝阳区，建筑形状为狭长的长方形，其中南北长265.5m，东西宽45.5m。该项目功能主要包括五星级酒店、公寓以及高端商业，从布局上可分为南北两部分。其中南区为高端商业，地上共6层，地下4层，其中地下1层为商业，地下2～4层为汽车库及设备机房。北区为五星级酒店及公寓用房，1～5层为酒店的配套用房，6～22层为酒店客房层，其中21～22层为酒店行政楼层，23层为设备避难层，24～26层为不同户型的公寓用房。其中，24～33层为高档公寓，34层为豪华公寓，35～36层为豪华复式公寓。北区地下1～2层为酒店后勤服务区域，地下3～4层为设备用房。该项目总建筑面积约12.3万平方米。其中，地上建筑面积9.13万平方米，地下建筑面积3.17万平方米。按照功能统计，大型商业建筑面积1.66万平方米，洲际酒店建筑面积5.17万平方米，公寓面积2.3万平方米。建筑主体高度149.9m，裙房高度30.8m。结构形式为钢筋混凝土框架结构。

　　3 设计范围

　　本工程电气设计主要包括建筑红线内的10/0.4kV变配电系统、电力配电系统、照明系统、建筑物防雷、接地系统及安全措施等。

　　4 10/0.4kV变配电系统

　　4.1 负荷分级

　　一级负荷：消防系统(含消防控制室内的火灾自动报警及控制设备、消防电梯、消防泵、加压送风机、排烟风机、消防补风机等)、安防监控系统、宴会厅、餐厅、部分厨房用电、康乐设施、门厅及高级客房、主要通道等场所的照明用电，应急及疏散照明指示、通讯，厨房、排污泵、生活水泵、主要客梯用电，计算机、电声、电话和录像设备，新闻摄影用电，及其他停电后须坚持工作的设备等用电负荷。大型百货商店、商场的营业厅、门厅、公共楼梯和主要通道的照明及应急照明应为一级负荷，一级负荷中的消防系统(含消防控制室内的火灾自动报警及控制设备、消防电梯、消防泵、加压送风机、排烟风机、消防补风机等)、安防监控系统、应急及疏散照明指示、通讯、计算机机房、酒店经营及设备管理用计算机系统等用电负荷为特别重要负荷。

　　二级负荷：洲际酒店其他电力负荷及一般照明等;大型百货商店自动扶梯和乘客电梯为二级负荷。

　　三级负荷：公寓、地下车库、其他电力负荷及一般照明等。

　　4.2 供电电源

　　本工程的两路10kV专线电源分别引自上级两个不同时损坏的35kV以上变电站的电源，每路均能承担本工程全部二级以上负荷，两路电源同时工作，互为备用，10kV电缆从建筑物西侧穿管埋地引入设在地下一层的电缆分界室。高压采用小电阻接地型式。

　　4.3 应急电源

　　本工程选用两台应急柴油发电机组，作为第三路电源。洲际酒店、商场分别设置1500kW柴油发电机一台。

　　此项目功能定位较高，智能化设计对柴油发电机提供的楼宇自控BMS点位要求：(1)柴油发电机的油温、油压、电流、电压、频率、功率因数、有功功率、无功功率;(2)柴油发电机的开、关及各种故障状态;(3)断路器的开、关及故障状态;(4)日用油箱的高/低位报警;(5)地下油箱的高/低位报警;(6)地下油箱油泵的开、关及故障状态。

　　此外，根据酒店管理公司《洲际工程设计技术标准》要求酒店柴油机在普通电源出现故障时，需启动应急电源供应以下36项负荷，以保证重要负荷的供电：(1)100%的消防楼梯和消防出口指示灯(属于消防电源);(2)100%的变电间、发电机房的照明、工程部办公室和电话总机房照明;(3)100%的总经理办公室照明;(4)100%的电梯轿厢信号和照明;(5)50%的客房走道照明(照度11LUX);(6)50%的地下走廊照明;(7)20%的服务区域(包括后台和员工区域)灯;(8)20%的主要机房照明;(9)20%的电梯机房照明;(10)15%的所有公共区域照明;(11)各部门办公室须供应2盏灯;(12)每间标准客房小走廊1盏灯;(13)每个收银台1盏灯;(14)医务室照明;(15)保安部经理办公室照明;(16)冷藏/冷冻冷库的照明;(17)航空障碍灯电源;(18)消防系统电源(属于消防电源);(19)保安系统电源;(20)消防水泵电源(属于消防电源);(21)排烟风机和楼梯正压送风(属于消防电源);(22)发电机房和变配电间的插座;(23)厨房排烟罩、排风机电源;(24)污水提升泵电源;(25)集水井泵电源;(26)污水处理机房电源;(27)发电机供油泵电源;(28)锅炉和锅炉水泵电源;(29)生活水泵电源;(30)计算机系统、终端设备、打印机和销售网点;(31)计算机的UPS系统电源;(32)时钟系统电源;(33)电话系统;(34)冷库/冷冻冰箱等;(35)在所有的电梯中必须选择2台电梯供停电时同时使用(必须提供应急电源，当正常电源断开时，必须能自动切换到紧急电源，以保持电梯疏散系统的自动运行)。其余的电梯必须返回首层。预先选定的2台电梯(消防)将用紧急电源继续运行(消防电梯电源);(36)接发电机电源的插座：前台、前台办公室、电脑房、收银终端、监控保安室、工程部、财务部。

　　本项目柴油发电机配电系统图如图1所示。

图1 柴油发电机配电系统图

　　4.4 高、低压供电系统结线型式及运行方式

　　高压为单母线分段运行方式，中间设联络开关。低压为单母线分段运行，联络开关设自投自复/自投不自复/手动转换开关。

　　4.5 变配电所

　　本工程在地下一层设一总变配电室。值班室内设模拟显示屏。冷冻机房及商业部分设分变配电室。本项目的供电关系图如图2所示。

图2 供电关系图

　　本项目主变配电室和冷冻机房变配电室平面布置图如图3、4所示。

图3 主变配电室平面布置图

图4 冷冻机房配电室平面布置图

　　4.6 变配电所监控系统

　　本工程采用了变电所监控系统。该系统采用分散、分层、分布式结构设计，实现对电气设备的运行状态进行实时监控、电气参数实时监测、事故异常报警、事件记录和打印、电能管理和负荷控制、故障录波和分析、统计报表自动生成和打印、事故异常报警等综合功能。

　　5 电力配电系统

　　本项目电力配电系统采用传统的220/380V放射式与树干式相结合的方式，大容量负荷或重要负荷采用放射式供电;对一般负荷及公寓层等采用树干式与放射式相结合的供电方式。根据建筑和负荷的实际情况采用母线或电缆供电。对于一级、二级和三级负荷的供电，均采用传统的末端互投、适当位置互投或单电源供电。

　　本项目配电系统设计还有一个特别之处，即为重要负荷单独设置了一级负荷配电箱。将重要负荷、消防负荷明确分开，除满足一级负荷的供电要求外，柴油发电机在市电故障时作为备用电源为其供电，提高了系统的可靠性。本项目的电力(酒店部分)和照明配电干线系统图如图5、6所示。

图5 酒店电力配电干线系统图

图6 照明配电干线系统图

　　6 照明系统

　　该项目在标准层采用封闭式插接母线供电。洲际酒店每层为双插口，公寓层为单插口。铜排镀锡，其纯度为99.99%以上。铜排采用绝缘材料整块包裹处理，绝缘材料耐热等级B级(103℃)以上。其他场所采用电缆或导线供电。地下车库场所采用照明小母线或线槽灯供电。

　　6.1 应急照明

　　本项目安全出口标志灯，疏散指示灯，疏散楼梯、走道的应急照明灯采用层区域集中蓄电池式智能应急照明系统供电，其他场所备用照明采用双电源末端互投供电，双电源转换时间：疏散照明≤5s，备用照明≤5s，金融商店交易所≤1.5s;应急照明采用电池供电，数字点式监控智能消防应急疏散照明指示灯e-bus/10系统。系统由监控主机、电池主站、安全电压型、安全电压类集中电源点式监控型标志灯/照明灯及通信模块等组成。

　　疏散照明按下列要求设置：(1)一般平面疏散区域(如疏散通道、防烟楼梯间前室、消防楼梯间前室及合用前室)地面最低照度不低于1lx，以上场所，还需设置备用照明，按照洲际酒店要求，地面最低照度不低于11lx。(2)竖向疏散区域、人员密集流动及地下疏散区域(如多功能厅、餐厅、宴会厅、会议厅、避难层、地下及商业疏散场所)地面最低照度不低于5.0lx。

　　除避难层应急照明持续供电时间大于60min，消防控制室、消防水泵房、消防风机房、电话总机房、变配电室大于180min外，其他场所应急照明持续供电时间应大于30min(初期设备安装容量持续供电时间应大于120min)。

　　在开敞的大空间公共场所，在其疏散通道上设置蓄光自发型疏散导流标志。在地下车库内可设置光导管。

　　6.2 照明控制

　　(1)设备机房、库房、办公用房、卫生间及各种竖井等处的照明采用就地设置照明开关控制。

　　(2)大堂、大型会议厅、宴会厅、多功能厅等照明要求较高的场所根据要求采用智能控制系统。

　　(3)地下汽车库、走廊、电梯厅等公共场所的照明采用照明配电箱就地控制并纳入建筑设备监控系统统一管理。

　　(4)应急照明平时采用就地控制或由建筑设备自动监控系统统一管理，火灾时由消防控制室自动控制点亮全部应急照明灯。

　　(5)室外照明的控制可根据景观设计的要求，分回路、分时进行控制，可设置调光模块、设置场景等，均纳入智能照明控制或由建筑设备监控系统进行统一管理。

　　6.3 照明其他要求

　　本项目很多区域照明灯的设置及控制方式都需要室内设计专业配合。在进行装修场所照明配电设计时，将实际采用的装饰性灯具总功率的50%计入照明功率密度值的计算，并应考虑15%的应急照明。

　　航空障碍物照明应符合《民用机场飞行区技术标准》(MH5001-2013)的要求，本工程分别在58m、98m高度的建筑物四周设置航空障碍标志灯，其水平间距不大于45m。航空障碍标志灯的控制纳入建筑设备监控系统统一管理，并根据室外光照及时间自动控制。

　　7 防雷接地系统和等电位联结方式

　　本工程防雷等级为二类。建筑物的防雷装置满足防直击雷、侧击雷、防雷电感应及雷电波的侵入;从二层开始，每层设均压环;利用建筑物钢筋混凝土柱子或剪力墙内主筋通长焊接作为引下线。本工程防雷接地、变压器中性点接地、电气设备的保护接地、消防控制室、通讯机房、计算机房、电梯机房等的接地共用统一接地体，要求消防控制室、安防控制室、BA监控室、通讯机房、计算机房等的接地，设独立引下线。有线电视系统引入端、卫星接收天线引入端、电信引入端、室外安防摄像机设过电压保护装置。工程采用总等电位联结，带淋浴卫生间采用局部等电位联结。

　　考虑到建筑外立面的要求，在防雷设计时，还需要与幕墙厂家进行配合，幕墙的防雷与建筑物的防雷要可靠连接成一个整体，保证整个建筑物的安全。

　　8 结束语

　　与普通民用建筑相比，高层建筑具有功能复杂，机电设备多，用电负荷大，对电能质量及用电可靠性的要求高等特点。本文结合某工程实例，阐述了该工程的设计要点和特点。超高层建筑电气设计中的重点还有很多，包括变配电所的设置、大型设备的一次和二次运输、节能环保等技术的应用、与室内专业配合精装修、与酒店管理公司的配合、配电线路电压损失等，限于篇幅和本工程的特点，不再详述。