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山西晋中汇通大厦超高层强弱电设计要点-何乙


摘要:以山西晋中汇通大厦为例,分析了超高层建筑中强弱电设计的难点,并从电缆选择、防雷设计、火灾自动报警设计、智能化设计等方面,阐述了强弱电的设计方法,保障了供电的可靠性。

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关键词:强弱电,电缆,防雷设计,智能化设计

中图分类号:TU852

文献标识码:A

作者:何乙

建筑行业在过去十年蓬勃发展,在北上广深等大中型城市,其发展规模更是迅猛。超高层建筑已经屡见不鲜,像上海的环球金融中心492m,东方明珠468m,金贸大厦420.5m,这些建筑不仅在上海是地标性建筑,在全国也是令人叹为观止的建筑奇迹。在山西,已建成的超高层建筑仅湖滨大厦一座。虽然超高层建筑在一线城市的设计同行中已经攻克了技术难点,但对于超高层建筑刚刚兴起的山西来讲,一切技术还不是那么水到渠成。本人于2014年接到并完成了晋中市汇通大厦的强弱电设计任务。现简单介绍该建筑与常规高层建筑相比需要格外注意的设计要点。

1山西晋中汇通大厦主供配电系统

本项目基地位于晋中市城市形象主轴经四路东侧,城市主干道纬二街北侧,项目分为办公、酒店和精品商业,基地面积36638.98m2,总建筑面积186793.95m2,建筑高度230.1m。是一个集生态化、智能化、地标性为一体的高品质超高层写字楼和五星级商务酒店,为晋中市北部新城乃至山西省的标志性建筑。

强电设计的首要难点是变配电所的设计和布置。在太原,变配电所的设计通常由供电局设计院来完成,建筑设计院主要负责的是380V/220V电气设计,也就是低压柜出线电缆以后的强电设计。但汇通大厦项目由于合同等各方面的原因,最终10kV配电中心以及项目内所有变配电所均由建筑院完成,这无形中成了本项目最大的难点。在太原已建项目成例中,一个项目往往只提供一路10kV电源。本项目主楼为超高层建筑,供电要求为一级负荷。对一级负荷等重要负荷往往接人供电局提供的"高可靠回路",理论上常年不断电,但是要按接人的每千伏电源收取高可靠费用。经过多方探讨,也鉴于本工程的特殊性,本次设计不予采用此方案。采用两路10kV电源供电,且理论上要满足规范上关于双重电源的解释。三级负荷由一路市电供电。考虑到本项目含五星级酒店,属超高层建筑,供电距离超长,在楼上增设变压器,以减少电压损失。在地下1层设置酒店柴油发电机组一台以及大楼用柴油发电机组两台,为消防和重要负荷提供备用电源。柴油发电机馈电线路连接后,两端的相序必须与原供电系统的相序一致。停电时,发电机组自启动,在30S内供电。机组与市电连锁,不得与其并列运行。本项目变压器总装机容量18900kVA。在塔楼地下1层设置地块为10kV配电中心,以及酒店低区10kV变电所和商业地库10kV变电所,在地下2层设置冷冻机房10kV专用变电所,计量统一设置在10kV配电中心。由市政上一级变配电站引来两路10kV电源(双重电源且满足上述要求)。酒店低区变电所装机容量为2x2000kVA,为地下室及1层~6层酒店区域动力照明设备供电。同时在裙房地下1层设置4xl600kVA变压器供电于地下车库以及裙房商业部分。在地下2层设置大楼冷冻机房专用变电所,变压器装机容量为2x1000kVA。在10层设备层设置2x1000kVA变压器,供电于7层~18层低区办公动力照明设备;19层设备层设置2x1000kVA变压器,为19层~26层中区办公以及顶楼会所动力照明设备供电;27层设备层设置2x1250kVA变压器,为27层~44层高区酒店客房动力照明设备供电。为保障供电可靠性,在酒店主楼东侧地下室设置酒店用应急柴油发电机组一台,装机容量为1200kW(常用型);同时设置大楼用应急柴油发电机,装机容量2x1500kW(常用型)。上述为本建筑的主供电方案。有了方案后,便是大量繁琐而细致的变配电所系统图的绘制,需要反复核定电缆的大小及ACB和MCCB的选择,所有ACB分断能力不小于65kA,MCCB不小于50kA。由于本工程出线电缆较多,电缆在桥架内敷设时选取了并列系数0.7,区别于常规系数0.8。

2供电电缆的选择

另一个需要指出的是低压配电电缆选型及线路敷设方式。消防设备配电干线线路采用BTTZ型矿物绝缘电缆,沿梯形桥架敷设。消防设备配电支线采用A级耐火低烟无卤电缆。对于普通动力、照明配电线路线缆选择,除了要满足低烟无卤这个基本的要求外,还对电缆的绝缘材料阻燃等级做了一个详细要求,干线采用A级,支线采用B级。新的防火规范GB50016—2014第10.1.10条规定"消防电缆与非消防电缆宜敷设在不同的电缆井、沟内,否则应敷设在电缆井、沟两侧并且消防线路应采用矿物绝缘电缆"。从目前的实际情况来看,要将消防电缆单独设电井敷设,绝大多数工程都做不到。即使将电缆井分开了,配电室处设的桥架或电缆沟也分不开。因为本项目采用矿物绝缘电缆了,所以根据条文说明没有另设电井也是符合规范要求的。

3防雷设计

值得一提的是山西太原市年雷暴日为35d/年,本建筑年预计雷击次数为iV=0.5185,根据《建筑物防雷设计规范》第2.0.3条所示预计雷击次数大于0.3次/年的一般性民用建筑或大于0.06次/年的人员密集的公共建筑物,为二类防雷。本项目并没有因为建筑超高而采用一类防雷,仍是尊重计算结果采用二类防雷,并得到了专家的肯定。本工程采用各种接地系统(变压器中性点接地、各种功能接地、保护接地)共用同一接地体,同普通高层一样,仍要求接地电阻不大于1Ω。

4火灾自动报警设计

另一个设计难点是火灾自动报警系统的设计,由于GB501H2013火灾自动报警系统设计规范中对总线隔离器的特殊要求"系统总线上,每只总线短路隔离器保护的火灾探测器、手动报警按钮等消防设备的总数不应超过32点"。这应该是整个火灾自动报警设计复杂性的源头。实际设计当中每条回路还要预留部分点数,每只总线保护的消防设备的总数在20多个。划分这一组20多个点位是很繁琐的工作。本工程地下部分每层六、七十个防火分区,绘制更是难度很大。另一个设计思路是西门子的火灾自动报警设备产品每个均含短路隔离器,这样设计时可以不受规范要求的个数限制,避开了防火分区划分的复杂性。但考虑到本工程的重要性,本次设计采用了规范化设计,但实际绘图量巨大,难以想象。笔者此后经常在想,在此类建筑中每一个防火分区作为一个报警节点,而不是以设备来简单的区分是一个不错的思路,但毕竟规范作出了如是规定及解释,设计者还是要无条件服从的。

5智能化设计

最后要提的是智能化设计。在山西接触的中小型项目很多,强弱电不分,但在本项目中,不分开是远远解决不了问题的。智能化的程度和甲方要求分不开,从而决定最终的出图量。由于各种和甲方探讨的不确定性,智能化集成了以下系统:

1)综合布线及计算机网络系统;

2)计算机网络系统;

3)语音通讯及无线信号增强系统;

4)卫星及有线电视系统;

5)闭路电视监控系统;

6)人侵报警,紧急报警系统;

7)无线巡更系统;

8)出入口门禁管理系统;

9)楼宇自动化控制系统及能耗自动计量系统。

并在其中应用了绿建的标准。虽然上述罗列了很多系统,但实际设计时其重要和复杂程度都远远小于火灾自动报警部分。比如人侵报警、紧急报警系统及无线巡更系统,仅在楼梯口、电梯间及一些重要管理用房、商铺处设置。网络、有线电视也仅在相应的功能区布置。能耗自动计量系统涉及的相关水暖专业仅需在设备上作出区分,没有额外的工作量,弱电专业可以综合布线送至设备终端。个人理解智能化设计多体现在设备、线路和机房,对于如何布置末端设备要求往往比较灵活和个性化。

6结语

本人从业强弱电设计十年,在这个契机,接到了山西晋中汇通大厦超高层电气设计的任务,在经省里专家,上海同行精英设计院的指导后,经过了一年多的反复斟酌,完成了设计,受益颇多。且由于工程复杂,可能真正探讨起来几天几夜也说不完,上文仅对晋中汇通大厦的强弱电设计做一个略为浅显的概述,也供设计同行参考、批评、指正。

参考文献:

[1]GB50016—2014,建筑设计防火规范[S].

[2]GB50053—2013,20kv及以下变电所设计规范[S].

[3]GB50052—2009,供配电系统设计规范[S].

[4]GB50054—2011,低压配电设计规范[S].

[5]GB50057—2010,建筑物防雷设计规范[S].

[6]GB50116—2013,火灾自动报警系统设计规范[S].

[7]GB/T50314—2006,智能建筑设计标准[S].

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