超高层建筑电气设计分析

1、超高层建筑超高层建筑电气设计分析电气设计分析超高层建筑电气若干问题探讨 朱力群朱力群 目录目录 序言序言 负荷负荷 供配电系统供配电系统 应急或备用系统应急或备用系统 配变电所配变电所 设备用房管井设备用房管井 抗震要求抗震要求 防雷防雷 导体选择导体选择 直升机停机坪照明直升机停机坪照明 其它其它超高层建筑：建筑高度大于超高层建筑：建筑高度大于100m的民用建筑。的民用建筑。民用建筑：供人们居住和进行公共活动的建筑的总称。民用建筑：供人们居住和进行公共活动的建筑的总称。居住建筑：供人们居住使用的建筑。居住建筑：供人们居住使用的建筑。公共建筑：供人们进行各种公共活动的建筑。公共建筑：供人们进行

2、各种公共活动的建筑。民用建筑设计通则民用建筑设计通则GB50352-20051 序言序言1972年，在美国年，在美国Pennsylvanian（宾夕法尼亚（宾夕法尼亚）州的）州的Bethlehem（伯利恒市（伯利恒市）的国际高层建筑会议上，）的国际高层建筑会议上，将将40层以上，即建筑高度在层以上，即建筑高度在100m以上的建筑叫作超高层以上的建筑叫作超高层建筑。建筑。目前世界最高的超高层建筑排行榜迪拜哈里发塔169层，高828米台北101大楼101层，508米上海环球金融中心101层，492米香港环球贸易广场118层，484米吉隆坡佩重纳斯双子大厦88层，452米南京紫峰大厦89层，450米

3、芝加哥尖塔，600米，150层 天津117大厦，570米，117层 纽约世贸中心自由塔，541米，82层 “中国尊”，北京，510米高，108层目前世界部分在建的超高层建筑迪拜AL BURJ大厦，1400米？ 长沙J220天空城市，838米220层平安国际金融中心660米 上海中心大厦632 米 俄罗斯大厦612米 韩国仁川塔610米，151层ABCD中建上海院已设计完成的超高层建筑中建上海院已设计完成的超高层建筑w上海环球金融中心上海环球金融中心上海环球金融中心：2005年2007年，总建筑面积38万，101层，高度492米，主要功能为商业、办公和酒店。厦门远华国际中心厦门远华国际中心厦门远

4、华国际中心：19971998年，总建筑面积30万，88层，高度384米，主要功能为商业、办公。 南通国贸中心大厦南通国贸中心大厦南通国贸中心大厦：20062007年总建筑面积16万，55层，高度220米，主要功能为商业、办公和酒店。 越南胡志明市时代广场越南胡志明市时代广场越南胡志明市时代广场：2007年，总建筑面积9.2万，46层，高度165米，主要功能为商业和酒店。是越南国内最高建筑。大连世界贸易大厦大连世界贸易大厦大连世界贸易大厦：19961997年总建筑面积10万，50层，高度243米主要功能为商业、办公和酒店。 艾利国际大厦艾利国际大厦艾利国际大厦：2007年，总建筑面积9.4万，4

5、8层，高度195米，主要功能为5A级写字楼。 福建省电力调度通信中心福建省电力调度通信中心：20032004年，总建筑面积7.5万，36层，高度206米，主要功能为办公和调度用房。无锡八佰伴无锡八佰伴无锡八佰伴：2007年，总建筑面积12万，36层，高度188米主要功能为商业，写字楼苏州瑞华国际大厦苏州瑞华国际大厦苏州瑞华国际大厦：2007年，总建筑面积16万，39层，高度212米主要功能为商业，写字楼及商业部分超高层建筑电气主要参数部分超高层建筑电气主要参数超高层建筑的主要特点：1 建筑高度高，层数多2 建筑面积大，规模大3 功能多样超高层建筑电气的主要特点：1 用电量大，供电半径长2 多个

6、电源，10kV110kV3 多个配变电所4 变压器装机容量多在100140VA/m25 设有备用电源或应急电源建筑物名称建筑物名称 中钢国际广场中钢国际广场 天津津塔天津津塔 上海金茂上海金茂 深圳平安金深圳平安金融中心融中心上海环球上海环球 天津陆家嘴天津陆家嘴广场及商务广场及商务大酒店大酒店广 州 珠 江广 州 珠 江新城新城 建 筑 面 积建 筑 面 积（m2） 395000395000360000290000460000381600450000210000建筑高度（建筑高度（m） 358358336.9420.5（ 塔（ 塔尖），尖），360646（塔尖）（塔尖） 492200309层

7、数（层）层数（层） 848475881161014271功能功能 五星级和超五五星级和超五星级酒店、酒星级酒店、酒店式公寓、办店式公寓、办公、商业公、商业办公、酒店、办公、酒店、公寓、商业公寓、商业 酒店、办公、酒店、办公、商业等商业等 办公、商业办公、商业超五星级宾馆、超五星级宾馆、写字楼、会议写字楼、会议室、商业室、商业两栋办公楼、两栋办公楼、一座高档商一座高档商务酒店和一务酒店和一座大型购物座大型购物中心中心办 公 、 会办 公 、 会议议 电源电源总 容总 容量量 2 2路路35kV，同，同时工作，互为时工作，互为备用备用 3路路35kV电源，电源，两用一备两用一备 2路路35kV，同

8、时工作，同时工作，互为备用互为备用 9路路10kV，6用用3备备3路路35kV，同，同时工作，互为时工作，互为备用备用 两路两路35kV独立电源独立电源3路路10kV变压器变压器 总 容总 容量量 40200kVA40200kVA1 1个主站，个主站，8个分站。个分站。35400kVA。除主站外，在除主站外，在地下、地下、45层、层、60层、冷冻机层、冷冻机房设分站房设分站主变，主变，410000kVA,35/6.3kV； 55500kVA55500kVA主站主站35/10kV，312500kVA=37.5MVA每个避难层均每个避难层均设 分 站 ， 即设 分 站 ， 即12层一个层一个1 1

9、 个 总 变 电个 总 变 电所所35kV，7个分变电所个分变电所总 容 量 ：总 容 量 ：41900kVA4个变电所，个变电所，主主-从关系，从关系，28000kVA，最 小 变 压最 小 变 压器器1600kVA单 位单 位容量容量102VA/m102VA/m2 2122VA/m2137.9 VA/m2120.7VA/m298.27 VA/m293.1 VA/m21 3 3 . 3 VA/m2序号序号建筑物名称建筑物名称用电负荷名称用电负荷名称负荷级别负荷级别1国家及省部级国家及省部级政府办公建筑政府办公建筑客梯、主要办公室、会议室、总值班室、档案室及主要通道照明用客梯、主要办公室、会议

10、室、总值班室、档案室及主要通道照明用电电一级一级2国家及省部级国家及省部级计算中心计算中心计算机系统用电计算机系统用电特一级特一级3国家及省部级国家及省部级防灾中心、电防灾中心、电力调度中心、力调度中心、交通指挥中心交通指挥中心防灾、电力调度及交通指挥计算机系统用电防灾、电力调度及交通指挥计算机系统用电特一级特一级4地、市级办公地、市级办公建筑建筑主要办公室、会议室、总值班室、档案室及主要通道照明用电主要办公室、会议室、总值班室、档案室及主要通道照明用电二级二级5地、市级及以地、市级及以上气象台上气象台气象业务用计算机系统用电气象业务用计算机系统用电特一级特一级气象雷达、电报及传真收发设备、卫

11、星云图接收机及语言广播设备、气象雷达、电报及传真收发设备、卫星云图接收机及语言广播设备、气象绘图及预报照明用电气象绘图及预报照明用电一级一级2 负荷负荷2.1 负荷负荷等级等级序号序号建筑物名称建筑物名称用电负荷名称用电负荷名称负荷级负荷级别别7商场、超市商场、超市大型商场及超市的经营管理用计算机系统用电大型商场及超市的经营管理用计算机系统用电特一级特一级大型商场及超市营业厅的备用照明用电大型商场及超市营业厅的备用照明用电一级一级大型商场及超市的自动扶梯、空调用电大型商场及超市的自动扶梯、空调用电二级二级中型商场及超市营业厅的备用照明用电中型商场及超市营业厅的备用照明用电二级二级8银行、金融中

12、心、银行、金融中心、证交中心证交中心重要的计算机系统和安防系统用电重要的计算机系统和安防系统用电特一级特一级大型银行营业厅及门厅照明、安全照明用电大型银行营业厅及门厅照明、安全照明用电一级一级小型银行营业厅及门厅照明用电小型银行营业厅及门厅照明用电二级二级10旅游饭店旅游饭店四星级及以上旅游饭店的经营及设备管理用计算机系统用电四星级及以上旅游饭店的经营及设备管理用计算机系统用电特一级特一级四星级及以上旅游饭店的宴会厅、餐厅、厨房、康乐设施、门厅及高级客房、四星级及以上旅游饭店的宴会厅、餐厅、厨房、康乐设施、门厅及高级客房、主要通道等场所的照明用电，厨房、排污泵、生活水泵、主要客梯用电，计主要通

13、道等场所的照明用电，厨房、排污泵、生活水泵、主要客梯用电，计算机、电话、电声和录像设备、新闻摄影用电算机、电话、电声和录像设备、新闻摄影用电一级一级三星级旅游饭店的宴会厅、餐厅、厨房、康乐设施、门厅及高级客房、主要三星级旅游饭店的宴会厅、餐厅、厨房、康乐设施、门厅及高级客房、主要通道等场所的照明用电，厨房、排污泵、生活水泵、主要客梯用电，计算机、通道等场所的照明用电，厨房、排污泵、生活水泵、主要客梯用电，计算机、电话、电声和录像设备、新闻摄影用电，除上栏所述之外的四星级及以上旅电话、电声和录像设备、新闻摄影用电，除上栏所述之外的四星级及以上旅游饭店的其它用电游饭店的其它用电二级二级2.2 负荷

14、密度负荷密度超高层建筑负荷密度与建筑功能、建筑面积、超高层建筑负荷密度与建筑功能、建筑面积、建筑高度、附属功能等因素有关。一般在建筑高度、附属功能等因素有关。一般在100100140W/m140W/m2 2( (住宅除外住宅除外) )。3.1 电源电源a a 超高层建筑应进行整体供配电系统设计，至少需要两路独立市电电源，还超高层建筑应进行整体供配电系统设计，至少需要两路独立市电电源，还需要另设应急电源或备用电源。需要另设应急电源或备用电源。b b 超高层建筑的正常电源数量不应少于两个，各路电源应为不同路由的线路超高层建筑的正常电源数量不应少于两个，各路电源应为不同路由的线路，宜采用专线由上级变

15、电站或开关站放射式供电。电源电压等级可以为，宜采用专线由上级变电站或开关站放射式供电。电源电压等级可以为10kV10kV、20kV20kV、35kV35kV或或110kV110kV。当一路电源断电时，剩余电源应能保证二级及以上负荷的供电。当一路电源断电时，剩余电源应能保证二级及以上负荷的供电。3 供配电系统供配电系统09版技术措施民用建筑用户负荷分级将超高层及特大型公共建筑列为特别重要用户。上海市工程建设规范民用建筑电气防火设计规程将建筑高度超过100m的高层建筑、单栋地上建筑面积超过10万平方米的高层公共建筑的电气防火分级定义为特级，并要求特级建筑除应按一级负荷供电外，尚应设置自备发电机组或

16、第三路市电做为消防设备的应急电源。国家电网公司国家电网公司业扩供电方案编制导则业扩供电方案编制导则（试行）（试行）国国 家家 电电 网网 公公 司司二七年八月二七年八月供电电压供电电压等级等级受电变压器总容量受电变压器总容量大约服务面积大约服务面积（m2）220V380V50kVA及以下10kV100kVA至8000kVA(含8000kVA)8万20kV200kVA至16000kVA(含16000kVA)16万35kV5MVA至40MVA540万66kV15MVA至40MVA110kV 20MVA至100MVA20110万220kV100MVA及以上中钢实例中钢实例海门站海门站220kV潮音寺

17、潮音寺110kV万年桥站万年桥站220kV东沽站东沽站220kV本案本案Sky loft 酒店酒店酒店酒店Hotel酒店式公寓酒店式公寓Hotel Apartment自用写字楼自用写字楼Owners Office写字楼写字楼5A Office商业商业Commercial Use1#楼楼T12#楼楼T22#塔楼塔楼358米米84层层1#塔楼塔楼103米米 根据本工程的负荷等级，要求供电电源为2路独立的35kV的电源，近期分别引自海门220kV及万年桥220kV变电站，最终由万年桥和东沽220kV变电站各通过一路35kV电源。每路电缆均为双根300mm2的铜芯电缆、走不同路径至本工程主站高压配电室

18、。两路高压电源同时工作，互为备用，每路均能承担本工程全部负荷。 供电电源供电电源电压等级（电压等级（kVkV）10103535110110一路最多可带负荷容量一路最多可带负荷容量（kVAkVA）* *约约1000010000约约3500035000约约108000108000本工程所需电源数量及本工程所需电源数量及说明说明4646路，视变压器负荷路，视变压器负荷率而定率而定2 2路，一路可带全负荷路，一路可带全负荷2 2路，一路可带全负荷路，一路可带全负荷当地的规定当地的规定/ /路数（路）路数（路）* * *5000kVA5000kVA以下以下/8/85000kVA5000kVA以上以上/2

19、/220000kVA20000kVA以上以上/2/2供电范围供电范围小小大大很大很大技术成熟度技术成熟度成熟，使用普遍成熟，使用普遍成熟，使用较普遍成熟，使用较普遍成熟，但不普遍成熟，但不普遍市政条件市政条件与供电部门协商与供电部门协商与供电部门协商与供电部门协商与供电部门协商与供电部门协商说明说明需多路供电需多路供电2 2路刚好，可靠、经济路刚好，可靠、经济2 2路容量有富余，还可路容量有富余，还可带周围的其它建筑带周围的其它建筑结论结论不推荐不推荐推荐推荐实例方案方案一一 56600KVA 1#、2#，容量容量34900kVA，设在设在B2F，供电供电B5F39F，半径约半径约250m3#

20、，容量容量12100kVA，设，设在在52F ，供电供电40F80F，半径约半径约200m4#，容量容量9600kVA，设在设在81F ，供电供电81F116F ，半径约半径约190m1#、2#，容量容量24400kVA，设在设在B2F，供电供电B5F10F，半径约半径约100m1#、2#，容量容量22800kVA，设在设在B2F，供电供电B5F6F，半径约半径约80m3#，容量容量9600kVA，设，设在在25F，供电，供电11F39F半径约半径约80m4#，容量容量6900kVA，设，设在在52F，供电，供电40F68F，半径约半径约90m5#，容量容量6900kVA，设，设在在81F，供

21、电，供电69F97F，半径约半径约90m6#，容量容量4100kVA，设，设在在111F，供电，供电98116F，半径约半径约70m3#，容量容量4100kVA，设，设在在10F，供电，供电7F17F半半径约径约50m4#，容量容量3450kVA，设，设在在25F，供电，供电18F32F，半径约半径约50m5#，容量容量4100kVA，设，设在在39F，供电，供电33F45F，半径约半径约80m6#，容量容量4200kVA，设，设在在52F，供电，供电46F61F，半径约半径约60m9#，容量容量3200kVA，设在，设在97F，供电，供电91103F，半半径约径约50m8#，容量容量4200

22、kVA，设，设在在81F，供电，供电7590F，半径约半径约60m7#，容量容量3600kVA，设，设在在68F，供电，供电6274F，半径约半径约50m10#，容量容量2850kVA，设，设在在111F，供电，供电104116F，半径约半径约50m方案方案三三 55500KVA方案方案二二 55900KVA3.2 高压供配电系统高压供配电系统3.4.1 超高层建筑的高压供配电系统宜采用主配变超高层建筑的高压供配电系统宜采用主配变电所电所分配变电所结构，主配变电所应采用单母分配变电所结构，主配变电所应采用单母线分段的主接线形式采用放射式引至分配变电所。线分段的主接线形式采用放射式引至分配变电所

23、。3.4.2 高压系统的配电级数不宜多于两级。高压系统的配电级数不宜多于两级。3.4.3 应根据当地供电部门的规定，应根据当地供电部门的规定，35kV电压等级电压等级可直降到可直降到0.4kV；也可先将；也可先将35kV降压到降压到10kV，再将，再将10kV降到降到0.4kV。3.4.4 如当地供电部门没有特别要求，如当地供电部门没有特别要求，20kV电压等电压等级可直降到级可直降到0.4kV。方案比较方案比较27变电所位置变电所位置低压供低压供电半径电半径干线电干线电缆长度缆长度(m)(m)电压损电压损失失干线电缆造干线电缆造价价( (万元万元) )设备造价设备造价( (万元万元) )50

24、50年有功电年有功电能损耗费用能损耗费用( (万元万元) )造价、能造价、能耗总计耗总计( (万元万元) )变配电所用变配电所用房面积房面积(m(m2 2) )方案一方案一最大最大66920669202.6%2.6%334633463626362655855585125571255721202120方案二方案二合理合理25178251781.0%1.0%1259125937893789210121017149714926352635方案三方案三最小最小10296102960.5%0.5%515515417041708598595544554430103010 结论：结论：综合上述的技术、经济指

25、标分析，变配电所设计采用方案三。综合上述的技术、经济指标分析，变配电所设计采用方案三。 超高层商业办公综合体不同于政府功能性建筑，也不是纯粹的城市形象工程，其变超高层商业办公综合体不同于政府功能性建筑，也不是纯粹的城市形象工程，其变配电所的设计，除了要以安全性、可靠性为基本要求，同时还应该结合建筑本身的定配电所的设计，除了要以安全性、可靠性为基本要求，同时还应该结合建筑本身的定位和特点，考虑其运行的灵活性，以及业主投资、运营的经济性。位和特点，考虑其运行的灵活性，以及业主投资、运营的经济性。电源工作方式电源工作方式电源的数量及工作方式建议按表电源的数量及工作方式建议按表3-13-1执行执行。电

26、源数量电源数量运行方式运行方式建议适用范围建议适用范围两路电源两路电源一用一备一用一备规模不大的超高层建筑，规模不大的超高层建筑，不推荐使用不推荐使用同时工作、互为备用同时工作、互为备用8MVA8MVA以下（一路以下（一路10kV）；）；16MVA16MVA以下（一路以下（一路20kV）；）；40MVA40MVA以下（一路以下（一路35kV）；）；100MVA100MVA以下（一路以下（一路110kV）三路电源三路电源两用一备两用一备同时工作同时工作四路电源四路电源两两工作、不设站联两两工作、不设站联两两工作、设站联两两工作、设站联分别工作、相邻电源设联络分别工作、相邻电源设联络三用一备三用一

27、备表表3-1 建议的电源数量及其工作方式建议的电源数量及其工作方式变电站变电站供电区域供电区域位置位置变压器容量估算变压器容量估算 （kVA）选定变压器容量选定变压器容量（kVA）10# 配电站配电站主站，主站，35kV配电配电T2楼楼B2层层22-1#变电站变电站办公办公 塔塔2低区办公低区办公B433/FT2楼楼B2层层4x1600，2X200032-2#变电站变电站办公办公 塔塔2冷冻站冷冻站B4T2楼楼B2层层67314x160042-3#变电站变电站办公办公 塔二高区办公塔二高区办公33/F49/FT2楼楼33层层39974x100052-4#变电站变电站办公办公 塔二高区办公塔二高

28、区办公49/F67/FT2楼楼49层层39974x100062-5#变电站变电站酒店酒店 for Skyloft hotel use塔二塔二67/F顶层顶层T2楼楼67层层40944x100071-1#变电站变电站酒店酒店 塔一楼酒店和公寓塔一楼酒店和公寓 T1楼楼B2层层51514x1250 81-2#变电站变电站裙房裙房T1楼楼B2层层31002x160091-3#变电站变电站酒店酒店 酒店冷冻机站酒店冷冻机站T1楼楼B2层层31342x1600Total 402002-1#变电所：为变电所：为2楼楼B4L33层服务层服务4x1600，2X2000kVA 设于设于B2层层1-1#变电所：为

29、变电所：为1#楼楼酒店服务酒店服务4x1250kVA设于设于B2层层2-2#变电所：为变电所：为T2冷冷冻站服务冻站服务4x1600kVA设于设于B2层层2-3#变电所：为变电所：为2#楼楼L3349层写字楼服务层写字楼服务4x1000kVA设于设于33层层2-4#变电所：为变电所：为2#楼楼L4967层服务层服务4x1000kVA设于设于49层层2-5#变电所：为变电所：为2#楼楼L67层及以上酒店服务层及以上酒店服务4x1000kVA设于设于67层层1-2#变电所：为变电所：为1#楼楼裙房服务裙房服务2x1600 KVA设于设于B2层层1-2#变电所：为裙房服务1-2#substation

30、: for podium 2x1250 kVA中钢实例中钢实例1-3#变电所：为变电所：为1#楼楼酒店冷冻站服务酒店冷冻站服务2x1600 KVA设于设于B2层层中钢中钢系统方案系统方案方案一方案一两路两路35kV独立电源，同时工作，独立电源，同时工作，互为备用。主站为互为备用。主站为35kV配电，分配电，分站电压由站电压由35kV直降至直降至0.4kV，保，保护在主站，分站进线设负荷开关护在主站，分站进线设负荷开关。 B233F49F67F2#楼1#楼方案二方案二方案二两路两路35kV独立电源，同时工作，互为独立电源，同时工作，互为备用。主站备用。主站35kV配电，主站内有保护配电，主站内有

31、保护。分站还设一级配电，电压由。分站还设一级配电，电压由35kV直直降至降至0.4kV，如果保护灵敏度满足要求，如果保护灵敏度满足要求，分站进线不设保护，出线设保护，分站进线不设保护，出线设保护，分站还进行高压配电。分站还进行高压配电。方案三1#楼2#楼方案三方案三两路两路35kV独立电源，同时工作，互为独立电源，同时工作，互为备用。电压由备用。电压由35kV降至降至10kV，后，后10kV配电到分站，保护在主站。当保配电到分站，保护在主站。当保护灵敏度能满足要求时，分站进线不护灵敏度能满足要求时，分站进线不设保护，出线设保护。设保护，出线设保护。供配电系统方案比较供配电系统方案比较方案方案1

32、 12 23 3电源电源两路两路35kV35kV独立电源，独立电源，同时工作，互为备同时工作，互为备用用两路两路35kV35kV独立电源，同时工作，独立电源，同时工作，互为备用互为备用两路两路35kV35kV独立电源，独立电源，同时工作，互为备用同时工作，互为备用系统特点系统特点主站为主站为35kV35kV配电，配电，分站电压由分站电压由35kV35kV直直降至降至0.4kV0.4kV，保护在，保护在主站，分站进线设主站，分站进线设负荷开关。负荷开关。主站主站35kV35kV配电，主站内有保护。配电，主站内有保护。分站还设一级配电，电压由分站还设一级配电，电压由35kV35kV直降至直降至0.

33、4kV0.4kV，如果保护，如果保护灵敏度满足要求，分站进线不灵敏度满足要求，分站进线不设保护，出线设保护，分站还设保护，出线设保护，分站还进行高压配电。进行高压配电。电压由电压由35kV35kV降至降至10kV10kV，后后10kV10kV配电到分站，配电到分站，保护在主站。当保护保护在主站。当保护灵敏度能满足要求时，灵敏度能满足要求时，分站进线不设保护，分站进线不设保护，出线设保护出线设保护对对继电保护继电保护合适合适有难度有难度有难度有难度可靠性可靠性简单、可靠简单、可靠多一级，较可靠多一级，较可靠多一级，较可靠多一级，较可靠投资投资高高 中等，中等， 约约80% 80% 低，约低，约5

34、0% 50% 维护成本维护成本高高较高较高低低结论结论实施方案实施方案a a 柴油发电机组在超高层建筑中既可作为应急电源使用，也可以作为备用电柴油发电机组在超高层建筑中既可作为应急电源使用，也可以作为备用电源使用。当备用电源满足应急电源条件时，备用电源可以兼作为应急电源。源使用。当备用电源满足应急电源条件时，备用电源可以兼作为应急电源。备用电源备用电源 应急电源应急电源 正常电源断电正常电源断电供电供电供电供电供电时间供电时间可能很长，满足生产要求可能很长，满足生产要求满足人员疏散即可满足人员疏散即可转换时间转换时间可能长，也可能短可能长，也可能短短短设置目的设置目的非安全因素，如营业、生产非

35、安全因素，如营业、生产安全原因，如人员疏散安全原因，如人员疏散作为电源的设备作为电源的设备独立市电、发电机等独立市电、发电机等柴油发电机、蓄电池等柴油发电机、蓄电池等容量容量按备用负荷计算按备用负荷计算按应急负荷计算确定按应急负荷计算确定3 应急或备用系统应急或备用系统住宅建筑电气设计规范JGJ 242-20113.2.3 建筑高度为100m或35层及以上住宅建筑的消防用电负荷、应急照明、航空障碍照明、生活水泵宜设自备电源供电。b b 超高层建筑应设柴油发电机作为应急电源或备用电源。设置在超高层建筑超高层建筑应设柴油发电机作为应急电源或备用电源。设置在超高层建筑内的柴油发电机，应根据负荷大小、

36、单台电动机最大启动容量、供电半径等因内的柴油发电机，应根据负荷大小、单台电动机最大启动容量、供电半径等因素确定柴油发电机的额定输出电压：素确定柴油发电机的额定输出电压：（1 1） 当建筑物高度低于当建筑物高度低于200m200m时，宜采用低压柴油发电机；时，宜采用低压柴油发电机；（2 2） 当建筑物高度大于当建筑物高度大于400m400m时，时，宜宜选用高压柴油发电机；选用高压柴油发电机；（3 3） 当建筑物高度在当建筑物高度在100m400m100m400m时，应进行技术分析、比较，确定柴油发时，应进行技术分析、比较，确定柴油发电机的额定电压。电机的额定电压。假设负荷为三相平衡负荷，线路电压

37、损失假设负荷为三相平衡负荷，线路电压损失3可采用公式（可采用公式（1）计算。）计算。 u%=0.173IL（R0cos+X0sin）/Ue (1)式中，式中，u线路电压损失，线路电压损失，%，一般情况下用电设备端子处此值为，一般情况下用电设备端子处此值为5%；I负荷计算电流，负荷计算电流，A；L线路长度，线路长度，km；R0、X0线路单位长度的电阻和电抗，单位：线路单位长度的电阻和电抗，单位：/km；cos功率因数；功率因数；Ue额定电压，额定电压，kV。电缆截面电缆截面（mm2）载流量载流量（A）功率功率（kW）X0（/km）R0（/km）u%l(m)95316196.80480.0770.

38、2295152.6120370230.4360.0770.1815159.0150425264.690.0770.1455165.8185490305.1720.0780.1185168.3240588366.20640.0770.0915170.3表表3 额定电压为额定电压为400V时的电压降与供电距离时的电压降与供电距离电缆截面电缆截面（mm2）载流量（载流量（A）功率（功率（kW） X0X0（/km） R0R0（/km）u%l(m)l(m)95953163162952.0722952.0720.0770.0770.2290.2295 52289.72289.712012037037034

39、56.543456.540.0770.0770.1810.1815 52385.52385.51501504254253970.353970.350.0770.0770.1450.1455 52486.92486.91851854904904577.584577.580.0780.0780.1180.1185 52524.12524.12402405885885493.0965493.0960.0770.0770.0910.0915 52554.02554.0表表4 额定电压为额定电压为6kV时的电压降与供电距离时的电压降与供电距离电缆截面电缆截面（mm2）载流量载流量（A）功率功率（kW）X

40、0X0（/km）R0R0（/km） u%l(m)l(m)95953163164920.124920.120.0770.0770.2290.2295 53816.13816.11201203703705760.95760.90.0770.0770.1810.1815 53975.83975.81501504254256617.256617.250.0770.0770.1450.1455 54144.84144.81851854904907629.37629.30.0780.0780.1180.1185 54206.84206.82402405885889155.169155.160.0770.0

41、770.0910.0915 54256.74256.7表表5 额定电压为额定电压为10kV时的电压降与供电距离时的电压降与供电距离超限高层建筑中柴油发电机组电压等级的选择超限高层建筑中柴油发电机组电压等级的选择w 超限高层建筑中柴油发电机组电压等级的选择，在国家超限高层建筑中柴油发电机组电压等级的选择，在国家电气设计规范中尚属空白，设计无据可依。此类问题需深入电气设计规范中尚属空白，设计无据可依。此类问题需深入探讨，力求在行业内达成共识。探讨，力求在行业内达成共识。w1 超限高层建筑的柴油发电机组电压等级的选择超限高层建筑的柴油发电机组电压等级的选择w 目前，国内已建和在建的超限高层建筑的建筑

42、高度多为目前，国内已建和在建的超限高层建筑的建筑高度多为250m600m甚至更高，在这些建筑中甚至更高，在这些建筑中0.4kV和和10kV柴油发柴油发电机组均有应用。电机组均有应用。由于柴油发电机组电压等级的选择关系到技术、经由于柴油发电机组电压等级的选择关系到技术、经济的合理性，如何正确选用是亟待解决的问题。影响济的合理性，如何正确选用是亟待解决的问题。影响柴油发电机组电压等级选择的因素主要有下列几个方柴油发电机组电压等级选择的因素主要有下列几个方面。面。 传输线路的长度；传输线路的长度； 传输线路的类型，如：密集型封闭母线槽、传输线路的类型，如：密集型封闭母线槽、 空气绝缘型封闭母线槽和电

43、力电缆。空气绝缘型封闭母线槽和电力电缆。 线路传输电流的大小。线路传输电流的大小。 除考虑上述因素外，还要遵循供配电系统末端电除考虑上述因素外，还要遵循供配电系统末端电压质量应满足压质量应满足380V5%的要求。基于这一原则，计的要求。基于这一原则，计算各种低压配电线路的电压损失如表算各种低压配电线路的电压损失如表1、表、表2、表、表3所所示：示：表表1-1 空气绝缘型母线槽的传输距离空气绝缘型母线槽的传输距离空气绝缘型母空气绝缘型母线槽（线槽（A）负荷功率因负荷功率因数（数（con ） 油机输出油机输出电压（电压（kV）末端电末端电压压（kV）额定电流额定电流Ie e时最大传输时最大传输距离

44、距离（m）Iee80%时最时最大传输距离大传输距离（m）4000.80.40.362803505000.80.40.362803506300.80.40.36210270表表1-2 密集型母线槽传输距离密集型母线槽传输距离密集型密集型母母线线槽槽（A）负荷功负荷功率率因数因数（con ） 油机输油机输出出电压电压（kV）末端末端电压电压（kV）额定电额定电流流Ie e时时最最大大传传输输距距离离（m）Iee80%时时最大最大传输传输距离距离（m）4000.80.40.3605006006300.80.40.3604005008000.80.40.36035043010000.80.40.360

45、350430w 由上述表由上述表13中可知：中可知：w 1）在超限高层建筑中空气绝缘型封闭母线槽由于线路损失）在超限高层建筑中空气绝缘型封闭母线槽由于线路损失大，不适合做配电系统的传输干线。大，不适合做配电系统的传输干线。w 2）而密集型母线槽和交联聚乙烯电力电缆（或与交）而密集型母线槽和交联聚乙烯电力电缆（或与交w 联聚乙烯电力电缆传输能力相似的电力电缆）可联聚乙烯电力电缆传输能力相似的电力电缆）可 w 以作为超限高层建筑配电系统的传输干线。以作为超限高层建筑配电系统的传输干线。w 3）额定电流越小的密集型母线槽传输距离越大。低）额定电流越小的密集型母线槽传输距离越大。低w 压配电系统可利用

46、这一特点将传输干线分为高压配电系统可利用这一特点将传输干线分为高 w 区、低区母线段或高区、中区、低区母线段以降区、低区母线段或高区、中区、低区母线段以降w 低母线槽的容量，增加传输距离，同时降低了母低母线槽的容量，增加传输距离，同时降低了母w 线检修和故障时波及的范围，提高了供电的可靠线检修和故障时波及的范围，提高了供电的可靠w 性。性。1.1 1.1 建筑高度建筑高度300m300m及以下时及以下时, ,柴油发电机组电压等级柴油发电机组电压等级 的选择的选择 根据根据2）、）、3）所述原则，柴油发电机组电压等）所述原则，柴油发电机组电压等级选择级选择0.4kV, 至馈电末端的线路电压应不小

47、于至馈电末端的线路电压应不小于0.36 kV。假定自柴油发电机房至电气小间（竖井）的距。假定自柴油发电机房至电气小间（竖井）的距离离+电线电缆出竖井到末端设备的距离之和为电线电缆出竖井到末端设备的距离之和为100m150m，则建筑高度，则建筑高度300m及以下及以下时，采用低压柴油发电机组能够满足设计要求。时，采用低压柴油发电机组能够满足设计要求。1.2 1.2 建筑高度在建筑高度在300m300m400m400m之间时之间时, ,柴油发电机组电压柴油发电机组电压 等级的选择等级的选择 当建筑高度为当建筑高度为300m400m之间时，相应增加密之间时，相应增加密集型母线槽和电缆的截面进行低阻抗

48、传输，技术上也集型母线槽和电缆的截面进行低阻抗传输，技术上也是可行的。例如：计算电流为是可行的。例如：计算电流为600A，选用，选用1000A的的密集型母线槽最大传输距离可达密集型母线槽最大传输距离可达590m，也可满足传，也可满足传输要求。但是，经济合理性降低。输要求。但是，经济合理性降低。 如果采用如果采用10 kV柴油发电机组，该机组与柴油发电机组，该机组与0.4 kV柴油发电机组相比（相同容量）初投资增加约柴油发电机组相比（相同容量）初投资增加约25%，而而10kV线路与线路与1kV线路相比初投资降低约线路相比初投资降低约90%（10kV线路采用耐火电缆，线路采用耐火电缆，1kV线路采

49、用母线槽），线路采用母线槽），线路损耗降低约线路损耗降低约90%。 选用选用10 kV柴油发电机组总投资略有增加。但柴油发电机组总投资略有增加。但是，线路损耗却大幅降低。从节能降耗的角度看，是，线路损耗却大幅降低。从节能降耗的角度看，是值得推广的。是值得推广的。 由上述可知，建筑高度在由上述可知，建筑高度在300m400m之间时之间时,柴柴油发电机组电压等级选择油发电机组电压等级选择0.4 kV柴油发电机组或柴油发电机组或10 kV柴油发电机组都是可行的。柴油发电机组都是可行的。1.3 1.3 建筑高度在建筑高度在400m400m及以上时及以上时, ,柴油发电机组电压等柴油发电机组电压等 级的

50、选择级的选择 高度在高度在400m及以上的建筑物，采用低压传输，及以上的建筑物，采用低压传输，技术经济性很差，已经很难保证末端电压质量，因技术经济性很差，已经很难保证末端电压质量，因此，柴油发电机组电压等级应选择此，柴油发电机组电压等级应选择10 kV才能保证技才能保证技术经济的合理性。术经济的合理性。1.4 1.4 与与10 kV10 kV柴油发电机组配合使用的变压器设置柴油发电机组配合使用的变压器设置 如果如果10 kV柴油发电机组作为维持大楼基本运营柴油发电机组作为维持大楼基本运营而设置的备用电源，可利用原有变压器采用而设置的备用电源，可利用原有变压器采用10 kV双双 电源转换开关与市

51、电切换。电源转换开关与市电切换。 如果如果10kV柴油发电机组作为一级负荷中特别重柴油发电机组作为一级负荷中特别重要负荷的应急供电电源，则需要设置专用的变压器要负荷的应急供电电源，则需要设置专用的变压器供电，以满足供电，以满足供配电系统设计规范供配电系统设计规范GB50052-2009的规定。的规定。通过对柴油发电机组电压等级和与之配套变压器通过对柴油发电机组电压等级和与之配套变压器设置的探讨，力求在行业内达成下列共识：设置的探讨，力求在行业内达成下列共识： 1）建筑高度为）建筑高度为300m及以下时，应采用低压柴油及以下时，应采用低压柴油 发电机组；发电机组； 2）建筑高度为）建筑高度为30

52、0m400m之间时，宜采用之间时，宜采用0.4 kV柴油发电机组或柴油发电机组或10 kV柴油发电机组；柴油发电机组； 3）建筑高度在）建筑高度在400m及以上时，应采用及以上时，应采用10 kV柴油柴油 发电机组；发电机组； 4）当采用）当采用10kV柴油发电机组作为备用电源来维柴油发电机组作为备用电源来维 持大楼基本运营时，可利用原有变压器采用持大楼基本运营时，可利用原有变压器采用 10 kV双电源转换开关与市电切换；双电源转换开关与市电切换；5）当）当10kV柴油发电机组作为一级负荷中特别重要负柴油发电机组作为一级负荷中特别重要负荷的应急供电电源时，应设置专用的变压器供电。荷的应急供电电

53、源时，应设置专用的变压器供电。2#楼1#楼应急备用系统方案一59层46层30层15层地下1层柴油发电机为柴油发电机为10（6）kV，后经降压变压器降压，后经降压变压器降压至至400V。三台机组可并列运行，也可分列运行。三台机组可并列运行，也可分列运行。方案方案1：10（6）kV发电机组发电机组 应急备用系统方案二1#楼2#楼59层46层30层15层地下1层方案方案2：400V发电机组，机组在底部发电机组，机组在底部柴油发电机为400V,三台机组可并列运行，也可分列运行。方案方案3：400V发电机组，机组在底部和顶部发电机组，机组在底部和顶部应急备用系统方案三1#楼2#楼59层46层30层15层

54、地下1层方案方案4：400V柴油发电机组柴油发电机组+升压变压器升压变压器柴油发电机为柴油发电机为400V，高层部分经升压变压器升，高层部分经升压变压器升至至10（6）kV，低层部分仍采用，低层部分仍采用400V供电。三供电。三台机组可并列运行，也可分列运行。台机组可并列运行，也可分列运行。方案方案1 12 23 34 4内容内容400V400V，位于地下层，位于地下层400V400V，地下及顶层，地下及顶层400V+400V+升压变压器升压变压器高压，高压，1010（6 6）kVkV优点优点系统简单，供油方便，系统简单，供油方便，维护方便，投资低维护方便，投资低电压降易满足要求，电压降易满足

55、要求，系统较简单系统较简单电压降易满足要求电压降易满足要求电压易满足要求电压易满足要求缺点缺点电压降不易满足要求电压降不易满足要求供油困难，维修不便，供油困难，维修不便，投资较高投资较高维修不便，投资较高，维修不便，投资较高，系统较复杂系统较复杂保护困难，厂家保护困难，厂家少，投资高少，投资高投资投资* *低低中等中等高高很高很高备注备注推荐推荐推荐推荐仅高区使用仅高区使用表表8 应急（备用）系统比较应急（备用）系统比较柴油发电机组的油箱容量应能保证柴油发电机组的油箱容量应能保证180min180min，即，即3h3h以上的用油量。以上的用油量。 从消防角度看，日用油箱暂按从消防角度看，日用油

56、箱暂按1m31m3设置，每套机组设置一个日用油箱。同时，在户外红线内设设置，每套机组设置一个日用油箱。同时，在户外红线内设一个一个15m315m3的地下油罐。的地下油罐。( (酒店需根据酒店管理公司及建设单位要求增加柴油发电机组的供电时酒店需根据酒店管理公司及建设单位要求增加柴油发电机组的供电时间，如洲际酒店要求间，如洲际酒店要求4848小时，建设单位经与酒店管理公司协商后压缩到小时，建设单位经与酒店管理公司协商后压缩到2424小时）小时）中钢国际广场应急电源供电时间研究报告中钢国际广场应急电源供电时间研究报告 c 用油量应能满足人员疏散的要求。用油量应能满足人员疏散的要求。d 备用电源备用电

57、源宜宜采用独立于正常电源的发电机组，不应采用蓄电池。酒店部分的采用独立于正常电源的发电机组，不应采用蓄电池。酒店部分的备用电源应按酒店管理公司的要求设置，用于出租的写字楼宜预留柴油发电机组备用电源应按酒店管理公司的要求设置，用于出租的写字楼宜预留柴油发电机组房的位置及进排风、供油等条件。房的位置及进排风、供油等条件。e e 柴油发电机房宜设在地下一层、地下二层、首层，也可设置独立的柴油发电柴油发电机房宜设在地下一层、地下二层、首层，也可设置独立的柴油发电机房，不宜在避难层和顶层设置柴油发电机组。机房，不宜在避难层和顶层设置柴油发电机组。PA实例实例 a a 配变电所应设置在负荷中心，主配变电所

58、宜设在地下一配变电所应设置在负荷中心，主配变电所宜设在地下一层、地下二层（非最底层）和首层，也可设置独立的变电站层、地下二层（非最底层）和首层，也可设置独立的变电站。分配变电所应根据负荷情况设在避难层、顶层，其变压器。分配变电所应根据负荷情况设在避难层、顶层，其变压器容量不宜超过容量不宜超过1000kVA1000kVA。超高层建筑因为使用功能复杂，用电设备繁多，用电容量大超高层建筑因为使用功能复杂，用电设备繁多，用电容量大，而且建筑面积大，供电距离长，线路电压降增大，综合考，而且建筑面积大，供电距离长，线路电压降增大，综合考虑需设置多个变电所。虑需设置多个变电所。 在在200m200m及以下的

59、超高层建筑中，比较常见的做法为放射及以下的超高层建筑中，比较常见的做法为放射式供电，将式供电，将10KV10KV进线从地下层引进到进线从地下层引进到10KV10KV总变配电所，然后总变配电所，然后分配到各负荷中心的分配电所。分配电所前面加分配到各负荷中心的分配电所。分配电所前面加10KV10KV隔离开隔离开关柜。关柜。4 配变电所配变电所变压器变压器型号 Uk（%）Po（W）Pk（W）LPA（dB）绝缘等级LBH（mm）重量（kg）SCB10-1000/10SCB10-1000/106 616501650709070905050F F200020001400140019151915339533

60、95A ASGB10-1000/10SGB10-1000/106 617201720954595455151H H1900190013501350165516552730273080.4% A80.4% ASCB10-1250/10SCB10-1250/106 619301930846084605151F F21002100150015002065206535203520B BSGB10-1250/10SGB10-1250/106 62030203011585115855252H H2000200013501350196519653000300085.2% B85.2% BSCB10-1600