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摘 要 通过对高层建筑电气设计一些主要内容的解析，如供配电设计、配变电所设置、消防火灾报警系统设计等，提出了高层建筑电气设计中应注意的问题，供读者交流学习。
关键词 高层建筑 超高层建筑 电气设计
近二三十年来，在中国的城建浪潮中，高层建筑越来越多地出现在城市的大地上，各地不断涌现出一栋又一栋的地标性建筑，展现了中国现代化建设的辉煌成果。高层建筑是多学科交织发展的产物，其设计需要各专业的密切配合才得已完成，而电气专业作为其中一个重要的组成部分，其设计的好坏关乎整个建筑的质量安全、运营成本及外观等问题。本文就一例在建项目的电气设计进行多方面探讨。
一、项目概况
本项目位于广西壮族自治区玉林市，由1栋42层CBD办公楼（以下简称CBD）、2栋29层住宅楼和1栋27层公寓楼组成，其中42层CBD建筑高度190.2m，为超高层建筑；住宅楼建筑高度为98.55m，公寓楼建筑高度为99.70m，均为一类高层建筑。总建筑面积约为141158m2。4栋高层建筑共用同一地下室及地上裙房部分。
地上1～5层裙房为商场，分为商场一区、二区、三区，总高度为26.10m。地下室共2层，地下1层为停车库及主要设备用房，地下2层为平战结合人防区域，平时为停车库，战时为二等人员掩蔽部及物资库。
住宅楼和公寓楼建筑功能较为单一，均为纯住宅和公寓。CBD的7～10层、12～26层、28～38层、42层为办公，11、27层为避难层，39～41层为餐饮。
二、供配电方案
1、负荷计算及负荷等级
采用需要系数法进行计算，其中CBD计算负荷为2575.68kW，住宅楼为1273.28kW，公寓楼为2078.36kW，商场为1540.92kW，地下室为2452.16kW，共计9920.40kW。
本项目航空障碍照明用电、商场及超市的经营管理用计算机系统为一级负荷中特别重要负荷；消火栓泵、喷淋泵、消控室、消防电梯、应急及疏散照明、防排烟设施、火灾自动报警系统、漏电火灾报警系统、防火卷帘等消防负荷及公共走道照明、值班照明、警卫照明、商场保证照明、主要业务和计算机系统用电、安防系统用电、电子信息设备机房用电、客梯用电、排污泵、生活水泵等非消防重要负荷用电为一级负荷；商场和超市的自动扶梯、空调用电为二级负荷，其余为三级负荷。
由市电引来2路10kV高压电源。采用单母线分段运行方式，中间设联络开关，平时2路电源同时分列运行，互为备用，当1路电源故障时，通过手/自操作联络开关，另1路电源负担全部一二级负荷。因含有一级负荷中特别重要负荷，另设置柴油发电机作为自备电源。
2、配变电所
综合考虑供电距离、负荷分布及供电部门的要求等因素，本项目设置做法如下：因供电负荷大，供电半径较长，配变电所采用分散设置，即在CBD和公寓楼的地下一层分别设置各自的配变电所，分别为1#、3#配变电所，两栋住宅楼在地下一层共设一个一户一表专用配变电所，为2#配变电所。其中1#配变电所供电范围为CBD、商场一区及部分地下室；2#配变电所供电范围为住宅楼1、住宅楼2、商场二区及部分地下室；3#配变电所供电范围为公寓楼、商场三区及部分地下室。另在2#配变电所附近设1座10kV开关站，用于供电部门的配网管理。
3、配电间或电井设置
尺寸根据实际测算，满足电气设备、电缆的摆放及操作距离的要求，设置位置按规范要求：宜靠近负荷中心；不应和电梯井、管道井共用同一竖井；邻近不应有烟道、热力管道及其他散热量大或潮湿的设施。因商场二区建筑面积较大，故在商场二区一至五层各设一个配电间，尺寸为3.1m€？.6m。余下的设置电井即可，CBD电井内壁净尺寸2.3m€？.5m，住宅楼电井内壁净尺寸2.3m€？.1m，公寓楼电井内壁净尺寸2 m€？.55m。
三、低压供电方式
低压干线基本采用放射式供电，楼层配电则采用混合式。配电设备中主要部分是干线。CBD和公寓楼的垂直供电干线采用封闭式母线槽供电的树干式配电，各楼层竖井兼做配电间，层间配电箱经插接自动空气开关从竖井母干线取得电源。
对容量较大和较重要的用电负荷如热泵机组、冷冻机组、冷冻泵、冷却泵、生活泵、电梯等设备采用放射式供电；风机、空调机等小型设备或次重要负荷可采用树干式供电。
为保证重要负荷的供电，对重要设备如：通信机房、消防用电设备、信息网络设备、消防监控中心等均采用双回路供电，在最末一级配电箱处设双电源自投。
四、消防电气设计
1、消防配电
消防设备均由相应配变电所采用双电源供电方式，其配电干线一般可选择耐火电缆或矿物绝缘电缆，按现行规范 JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》的要求： 火灾自动报警系统的保护对象为特级建筑物时，其消防配电干线及分支干线应采用矿物绝缘电缆。GB 50116—98《火灾自动报警系统设计规范》规定，建筑高度超过100 m的高层民用建筑为特级保护对象，因此，CBD的消防配电干线及分支干线均采用矿物绝缘电缆，住宅楼和公寓楼则采用耐火电缆。
2、火灾报警系统
消防控制室：
本项目的火灾自动报警系统是采用控制中心报警系统，由报警触发装置、火灾报警主机、火灾警报装置，火灾应急广播、消防通信设备、消防联动控制、电梯的运行及监视控制等几部分内容组成。
由于建筑面积大，为了满足业主物业管理的要求，本项目同时设置了一处消防监控中心、一处消防分控中心和一处消防值班室。具体设置如下：
（1）在商场首层设一处消防监控中心，面积约50㎡，监控范围为整个项目。
（2）在CBD首层设一处消防分控中心，面积约40㎡，监控范围为CBD及其对应的地下停车库和设备用房。 （3）在公寓楼首层设消防值班室，面积约40㎡，监控范围为公寓楼及其对应的地下停车库和设备用房。
（4）住宅楼的火灾报警系统直接接入消防控制中心。
（5）当发生火灾时，报警信号传输至消防分控中心、消防值班室及全楼消防监控中心；负责灭火和排烟的消防设备可在消防分控中心、消防值班室通过报警总线进行联动控制，也可在消防监控中心通过报警总线或手动直接控制线进行联动控制。
超高层消防设计特点：
GB 50116—98《火灾自动报警系统设计规范》 中将超高层建筑作为特级保护对象，其消防报警系统的设计标准在有些方面高于或有别于普通高层建筑，具体主要体现在以下几个方面。
（1）探测器保护面积的修正系数不同。GB50116—98《火灾自动报警系统设计规范》中规定，对于特级保护对象，其探测器保护面积的修正系数宜取0.7～0.8。
（2）各避难区应设独立的火灾应急广播系统。JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》中规定，在各消防控制室设置独立的火警广播设备，各避难层设独立的火灾应急广播系统的目的是：在任何情况下都确保避难层能接收到消防控制中心发出的火灾事故广播指令。
（3）需注意消防专用电话的距离。GB50116—98《火灾自动报警系统设计规范》中规定， “设有手动报警按钮、消火栓按钮等处宜设置电话塞孔。从一个防火分区内的任何位置到最近的一个手动火灾报警按钮的距离不应大于30m。”因此一般工程消防专用电话塞孔间的距离均按手动报警按钮间的距离设置在60 m 以内。特级保护对象要求“各避难层应每隔20 m 设置一个消防专用电话分机或电话塞孔”。因此，在设计超高层避难区的消防时，应注意该规范要求的距离。
（4）各避难层与消防控制中心之间应设置独立的呼救通信系统。
五、防雷设计
本项目按第二类防雷建筑物进行防雷设计，随着新规范GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》的发布实施，这里主要就本项目的防雷设计，分析其与旧版防雷规范GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》（2000年版）所要求的不同之处。
1、防雷接闪器。本项目采用热镀锌圆钢€HT12沿屋顶构架层明敷作为接闪带。除敷设部位和网格与旧版规范相同外，新版规范GB 50057-2010另明确要求“接闪器应设在外墙外表面或屋檐边垂直面上，也可设在外墙外表面或屋檐边垂直面外。”。
2、防侧击雷。其对建筑物的高度要求从超过45m提高至60m，即“高于60m的建筑物，其上部占高度20%并超过60m的部位应防侧击”，且这部位应按与屋顶的保护措施处理。对于屋顶，可采用敷设接闪器，但对于墙面，若采用敷设接闪器时，会影响到建筑的美观要求，若利用柱内钢筋作为接闪器则不符合规范GB 50057-2010第4.3.5条第1点要求“……当其女儿墙以内的屋顶钢筋网以上的防水和混凝土层允许不保护时，宜利用屋顶钢筋网作为接闪器；本规范第 3.0.3条2～4款、第9款、第10款的建筑物为多层建筑，且周围很少有人停留时，宜利用女儿墙压顶板内或檐口内的钢筋作为接闪器。”。因此根据规范GB 50057-2010第4.3.9条第2点“符合本规范第4.3.5条规定的钢筋混凝土内钢筋和符合本规范第5.3.5条规定的建筑物金属框架，当作为引下线或与引下线连接时，均可利用其作为接闪器。”，本项目利用玻璃幕墙的金属立柱与引下线连接做为其上部占高度20%并超过60m的部位的接闪器。
3、电涌保护器。新版规范对电涌保护器的设置采取了强制性条文。规范GB 50057-2010第4.3.8条第4点“在电气接地装置与防雷接地装置共用或相连的情况下，应在低压电源线路引入的总配电箱、配电柜处装设Ⅰ级试验的电涌保护器。电涌保护器的电压保护水平值应小于或等于2.5kV。每一保护模式的冲击电流值，当无法确定时应取等于或大于12.5kA。”，第5点“当Yyn0型或Dyn11型接线的配电变压器设在本建筑物内或附设于外墙处时，应在变压器高压侧装设避雷器；在低压侧的配电屏上，当有线路引出本建筑物至其他有独自敷设接地装置的配电装置时，应在母线上装设Ⅰ级试验的电涌保护器，电涌保护器每一保护模式的冲击电流值，当无法确定时冲击电流应取等于或大于12.5kA；当无线路引出本建筑物时，应在母线上装设Ⅱ级试验的电涌保护器，电涌保护器每一保护模式的标称放电电流值应等于或大于5kA。电涌保护器的电压保护水平值应小于或等于2.5 kV。”，因此，在设计应引起注意。
六、结语
高层建筑的电气设计是一项复杂的过程，其包含强弱电系统数量之多，设计者在从方案到施工图设计的过程中应有全局的把握，需要的电气设备用房如配变电所、电井等应与土建专业协调清楚，预留足够面积的房间。电气本身内部的设计更需要设计者不断提高自身的技术水平，才能从容应对。
参考文献：
[1]JGJ 16-2008.民用建筑电气设计规范[S].
[2]GB 50045-95高层民用建筑设计防火规范（2005年版）[S].
[3]GB 50116-98.火灾自动报警系统设计规范[S].
[4]GB 50057-2010.建筑物防雷设计规范[S].
（作者单位：广西壮族自治区城乡规划设计院）
关键词 高层建筑 超高层建筑 电气设计
近二三十年来，在中国的城建浪潮中，高层建筑越来越多地出现在城市的大地上，各地不断涌现出一栋又一栋的地标性建筑，展现了中国现代化建设的辉煌成果。高层建筑是多学科交织发展的产物，其设计需要各专业的密切配合才得已完成，而电气专业作为其中一个重要的组成部分，其设计的好坏关乎整个建筑的质量安全、运营成本及外观等问题。本文就一例在建项目的电气设计进行多方面探讨。
一、项目概况
本项目位于广西壮族自治区玉林市，由1栋42层CBD办公楼（以下简称CBD）、2栋29层住宅楼和1栋27层公寓楼组成，其中42层CBD建筑高度190.2m，为超高层建筑；住宅楼建筑高度为98.55m，公寓楼建筑高度为99.70m，均为一类高层建筑。总建筑面积约为141158m2。4栋高层建筑共用同一地下室及地上裙房部分。
地上1～5层裙房为商场，分为商场一区、二区、三区，总高度为26.10m。地下室共2层，地下1层为停车库及主要设备用房，地下2层为平战结合人防区域，平时为停车库，战时为二等人员掩蔽部及物资库。
住宅楼和公寓楼建筑功能较为单一，均为纯住宅和公寓。CBD的7～10层、12～26层、28～38层、42层为办公，11、27层为避难层，39～41层为餐饮。
二、供配电方案
1、负荷计算及负荷等级
采用需要系数法进行计算，其中CBD计算负荷为2575.68kW，住宅楼为1273.28kW，公寓楼为2078.36kW，商场为1540.92kW，地下室为2452.16kW，共计9920.40kW。
本项目航空障碍照明用电、商场及超市的经营管理用计算机系统为一级负荷中特别重要负荷；消火栓泵、喷淋泵、消控室、消防电梯、应急及疏散照明、防排烟设施、火灾自动报警系统、漏电火灾报警系统、防火卷帘等消防负荷及公共走道照明、值班照明、警卫照明、商场保证照明、主要业务和计算机系统用电、安防系统用电、电子信息设备机房用电、客梯用电、排污泵、生活水泵等非消防重要负荷用电为一级负荷；商场和超市的自动扶梯、空调用电为二级负荷，其余为三级负荷。
由市电引来2路10kV高压电源。采用单母线分段运行方式，中间设联络开关，平时2路电源同时分列运行，互为备用，当1路电源故障时，通过手/自操作联络开关，另1路电源负担全部一二级负荷。因含有一级负荷中特别重要负荷，另设置柴油发电机作为自备电源。
2、配变电所
综合考虑供电距离、负荷分布及供电部门的要求等因素，本项目设置做法如下：因供电负荷大，供电半径较长，配变电所采用分散设置，即在CBD和公寓楼的地下一层分别设置各自的配变电所，分别为1#、3#配变电所，两栋住宅楼在地下一层共设一个一户一表专用配变电所，为2#配变电所。其中1#配变电所供电范围为CBD、商场一区及部分地下室；2#配变电所供电范围为住宅楼1、住宅楼2、商场二区及部分地下室；3#配变电所供电范围为公寓楼、商场三区及部分地下室。另在2#配变电所附近设1座10kV开关站，用于供电部门的配网管理。
3、配电间或电井设置
尺寸根据实际测算，满足电气设备、电缆的摆放及操作距离的要求，设置位置按规范要求：宜靠近负荷中心；不应和电梯井、管道井共用同一竖井；邻近不应有烟道、热力管道及其他散热量大或潮湿的设施。因商场二区建筑面积较大，故在商场二区一至五层各设一个配电间，尺寸为3.1m€？.6m。余下的设置电井即可，CBD电井内壁净尺寸2.3m€？.5m，住宅楼电井内壁净尺寸2.3m€？.1m，公寓楼电井内壁净尺寸2 m€？.55m。
三、低压供电方式
低压干线基本采用放射式供电，楼层配电则采用混合式。配电设备中主要部分是干线。CBD和公寓楼的垂直供电干线采用封闭式母线槽供电的树干式配电，各楼层竖井兼做配电间，层间配电箱经插接自动空气开关从竖井母干线取得电源。
对容量较大和较重要的用电负荷如热泵机组、冷冻机组、冷冻泵、冷却泵、生活泵、电梯等设备采用放射式供电；风机、空调机等小型设备或次重要负荷可采用树干式供电。
为保证重要负荷的供电，对重要设备如：通信机房、消防用电设备、信息网络设备、消防监控中心等均采用双回路供电，在最末一级配电箱处设双电源自投。
四、消防电气设计
1、消防配电
消防设备均由相应配变电所采用双电源供电方式，其配电干线一般可选择耐火电缆或矿物绝缘电缆，按现行规范 JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》的要求： 火灾自动报警系统的保护对象为特级建筑物时，其消防配电干线及分支干线应采用矿物绝缘电缆。GB 50116—98《火灾自动报警系统设计规范》规定，建筑高度超过100 m的高层民用建筑为特级保护对象，因此，CBD的消防配电干线及分支干线均采用矿物绝缘电缆，住宅楼和公寓楼则采用耐火电缆。
2、火灾报警系统
消防控制室：
本项目的火灾自动报警系统是采用控制中心报警系统，由报警触发装置、火灾报警主机、火灾警报装置，火灾应急广播、消防通信设备、消防联动控制、电梯的运行及监视控制等几部分内容组成。
由于建筑面积大，为了满足业主物业管理的要求，本项目同时设置了一处消防监控中心、一处消防分控中心和一处消防值班室。具体设置如下：
（1）在商场首层设一处消防监控中心，面积约50㎡，监控范围为整个项目。
（2）在CBD首层设一处消防分控中心，面积约40㎡，监控范围为CBD及其对应的地下停车库和设备用房。 （3）在公寓楼首层设消防值班室，面积约40㎡，监控范围为公寓楼及其对应的地下停车库和设备用房。
（4）住宅楼的火灾报警系统直接接入消防控制中心。
（5）当发生火灾时，报警信号传输至消防分控中心、消防值班室及全楼消防监控中心；负责灭火和排烟的消防设备可在消防分控中心、消防值班室通过报警总线进行联动控制，也可在消防监控中心通过报警总线或手动直接控制线进行联动控制。
超高层消防设计特点：
GB 50116—98《火灾自动报警系统设计规范》 中将超高层建筑作为特级保护对象，其消防报警系统的设计标准在有些方面高于或有别于普通高层建筑，具体主要体现在以下几个方面。
（1）探测器保护面积的修正系数不同。GB50116—98《火灾自动报警系统设计规范》中规定，对于特级保护对象，其探测器保护面积的修正系数宜取0.7～0.8。
（2）各避难区应设独立的火灾应急广播系统。JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》中规定，在各消防控制室设置独立的火警广播设备，各避难层设独立的火灾应急广播系统的目的是：在任何情况下都确保避难层能接收到消防控制中心发出的火灾事故广播指令。
（3）需注意消防专用电话的距离。GB50116—98《火灾自动报警系统设计规范》中规定， “设有手动报警按钮、消火栓按钮等处宜设置电话塞孔。从一个防火分区内的任何位置到最近的一个手动火灾报警按钮的距离不应大于30m。”因此一般工程消防专用电话塞孔间的距离均按手动报警按钮间的距离设置在60 m 以内。特级保护对象要求“各避难层应每隔20 m 设置一个消防专用电话分机或电话塞孔”。因此，在设计超高层避难区的消防时，应注意该规范要求的距离。
（4）各避难层与消防控制中心之间应设置独立的呼救通信系统。
五、防雷设计
本项目按第二类防雷建筑物进行防雷设计，随着新规范GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》的发布实施，这里主要就本项目的防雷设计，分析其与旧版防雷规范GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》（2000年版）所要求的不同之处。
1、防雷接闪器。本项目采用热镀锌圆钢€HT12沿屋顶构架层明敷作为接闪带。除敷设部位和网格与旧版规范相同外，新版规范GB 50057-2010另明确要求“接闪器应设在外墙外表面或屋檐边垂直面上，也可设在外墙外表面或屋檐边垂直面外。”。
2、防侧击雷。其对建筑物的高度要求从超过45m提高至60m，即“高于60m的建筑物，其上部占高度20%并超过60m的部位应防侧击”，且这部位应按与屋顶的保护措施处理。对于屋顶，可采用敷设接闪器，但对于墙面，若采用敷设接闪器时，会影响到建筑的美观要求，若利用柱内钢筋作为接闪器则不符合规范GB 50057-2010第4.3.5条第1点要求“……当其女儿墙以内的屋顶钢筋网以上的防水和混凝土层允许不保护时，宜利用屋顶钢筋网作为接闪器；本规范第 3.0.3条2～4款、第9款、第10款的建筑物为多层建筑，且周围很少有人停留时，宜利用女儿墙压顶板内或檐口内的钢筋作为接闪器。”。因此根据规范GB 50057-2010第4.3.9条第2点“符合本规范第4.3.5条规定的钢筋混凝土内钢筋和符合本规范第5.3.5条规定的建筑物金属框架，当作为引下线或与引下线连接时，均可利用其作为接闪器。”，本项目利用玻璃幕墙的金属立柱与引下线连接做为其上部占高度20%并超过60m的部位的接闪器。
3、电涌保护器。新版规范对电涌保护器的设置采取了强制性条文。规范GB 50057-2010第4.3.8条第4点“在电气接地装置与防雷接地装置共用或相连的情况下，应在低压电源线路引入的总配电箱、配电柜处装设Ⅰ级试验的电涌保护器。电涌保护器的电压保护水平值应小于或等于2.5kV。每一保护模式的冲击电流值，当无法确定时应取等于或大于12.5kA。”，第5点“当Yyn0型或Dyn11型接线的配电变压器设在本建筑物内或附设于外墙处时，应在变压器高压侧装设避雷器；在低压侧的配电屏上，当有线路引出本建筑物至其他有独自敷设接地装置的配电装置时，应在母线上装设Ⅰ级试验的电涌保护器，电涌保护器每一保护模式的冲击电流值，当无法确定时冲击电流应取等于或大于12.5kA；当无线路引出本建筑物时，应在母线上装设Ⅱ级试验的电涌保护器，电涌保护器每一保护模式的标称放电电流值应等于或大于5kA。电涌保护器的电压保护水平值应小于或等于2.5 kV。”，因此，在设计应引起注意。
六、结语
高层建筑的电气设计是一项复杂的过程，其包含强弱电系统数量之多，设计者在从方案到施工图设计的过程中应有全局的把握，需要的电气设备用房如配变电所、电井等应与土建专业协调清楚，预留足够面积的房间。电气本身内部的设计更需要设计者不断提高自身的技术水平，才能从容应对。
参考文献：
[1]JGJ 16-2008.民用建筑电气设计规范[S].
[2]GB 50045-95高层民用建筑设计防火规范（2005年版）[S].
[3]GB 50116-98.火灾自动报警系统设计规范[S].
[4]GB 50057-2010.建筑物防雷设计规范[S].
（作者单位：广西壮族自治区城乡规划设计院）