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摘要：本文结合项目实际，主要介绍了超高层建筑的配电系统设计，消防水泵及消防转输水泵的设置与控制。
关键词：超高层建筑；配电系统；消防水泵；转输水泵
Abstract: This paper with project reality, mainly introduced the tall building of the power distribution system design, fire pump and fire pump Settings and turn to lose control.
Key Words: tall building; power distribution system; Fire pump; Turn lose water pump
中圖分类号：TU972 文献标识码：A文章编号：
0、引言
最近几年，随着经济的发展和新技术、新材料的不断应用，各地超高层建筑不断涌现，如杭州市的钱江新城区块根据规划就有几十幢的高层和超高层建筑将要建设。超高层建筑一般都建设在城市的生活和经济中心，由于超高层建筑的楼层多，建筑高度高，里面的人员非常密集，对供电的可靠性以及消防报警及控制等的要求也比普通的高层建筑要高得多，相应的建设资金投入大，运行设备多，安全运行标准高，因此电气专业设计的复杂性也增加了很多。近几年，我参加了多个超高层项目的设计工作，现结合工程实际，介绍一下超高层项目配电系统设计等方面的一些特点。
1、项目概况
某项目（以下简称H项目）地处杭州，建筑高度为163米，总建筑面积约8.3万平方米，地上四十二层，其中裙楼有五层，为金融商业用房及餐饮等配套用房，主楼为高标准的单元式写字楼。在十五层和三十层设二个避难层，根据相关专业要求设置了消防风机房和消防接力水泵房等设备用房。地下设计有二层，其中地下一层为配变电机房、柴油发电机房、锅炉房、停车库等，地下二层设有消防水泵房、中央空调机房、机械停车库等。
2、负荷及供电电源
按现行的国家规范要求，超高层项目中的消防用电设备如消防水泵、消防电梯、防排烟风机、消控中心、应急照明和疏散指示灯；客梯电力，排污水泵，电话机房和保安，航空障碍灯等用电设备均应按一级负荷的要求供电。按照规范GB50052-2009的要求，一级负荷应由双重电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。
根据目前城市电网的实际情况，供电电源由当地电力部门确定，电压等级较多的采用10kV，对一些用电容量特别大的项目，也可以采用二路35kV。二路电源分别引自不同变电站，每路电源的容量均应能承担工程中消防、电梯、生活水泵、重要机房等的全部用电负荷。为保证供电电源的可靠性，超高层项目一般均设置柴油发电机作为第三电源，以确保特别重要负荷的用电可靠性。
H项目根据当地电力部门的要求，采用二路10kV电源同时供电，分列运行，并在地下一层设置了一台柴油发电机作为第三电源，以确保消防等重要负荷的供电可靠性。
3、配变电所的设置
民用建筑配变电所的位置确定应满足以下几个方面：
（1）方便高压进线和低压出线，并接近电源侧；
（2）方便设备的运输、装卸和搬运；
（3）接近负荷中心或大容量的设备处；
（4）低压线路的供电半径一般不超过250米。
一般的高层民用建筑，由于一些大的用电设备如中央空调机房、水泵房等均设在地下层，因此通常都将配变电所的设置地下一层。对于超过200米的超高层建筑，一般在建筑的上部避难层及屋顶也设置了较多的用电设备，如消防设备、空调主机、高区的电梯设备等，如果还是利用地下室的配变电所直接供电，由于低压供电的距离比较长，线路损耗就会大大增加，在经济上就不是很合理，因此，都会考虑在上部的避难层或屋顶再设置配变电所，用于避难层及屋顶用电设备的供电，以减少低压出线的供电半径，降低线路损耗。但设置该变电所应考虑变压器的垂直运输通道以及设备对楼板荷重的影响，单台变压器的容量一般不宜超过800kVA。
H项目中的主要用电负荷如中央空调机房、水泵房等均设在地下层，其他较多的用电负荷主要设置在一至五层的裙楼，而且地上建筑高度为163米，由配变电所引至屋顶用电设备的供电距离在比较经济合理的范围内，为使变压器尽量靠近负荷中心，因此设计中将配变电所设在地下一层，并将柴油发电机房设在配变电机房附近，以方便他们之间的联系。
4、高低压主结线设计
对于配变电所的10kV主结线，在杭州市区的工程主要是采用杭州市电力局10kV用户变电所简化结线方案，其特点是采用SM6系列环网开关柜，可以完善10kV系统的环网结线，提高10kV配电网的安全可靠性，既能改进用户变电所的高压开关柜的整体质量，提高用户变电所的安全可靠性，又能适当降低电气设备的投资及配变电所的土建面积，同时也为推广用户变电所无人值班创造条件。
根据杭州市电力局的有关要求，10kV用户变电所简化主结线方案采用SM6环网开关柜的适用范围是，电源进行柜可以不设保护，变压器出线开关采用熔断器－负荷开关柜或断路器柜。选用断路器柜时主要是针对单台变压器容量大于或等于1600kVA时采用，单台变压器容量小于或等于1250kVA时，10kV侧环网开关柜可以采用熔断器－负荷开关柜，熔断器作为变压器的主保护。10kV电源采用双路进线，主结线采用单母线分段，每段10KV母线上装接的变压器容量控制在5000kVA，二段母线合计装接的变压器容量控制在10000kVA。
根据负荷计算，H项目中设计了选用六台SG10低损耗干式变压器，另设一台高速柴油发动机组。变配电所中的干式变压器采用SM6负荷开关柜保护，10kV高压主结线采用单母线分段，中间不设母联，二路10kV电源同时供电，分列运行。变压器分组设置，低压主结线采用单母线分段，二台变压器低压侧设母联开关，平时变电所的变压器均分列运行，当其中一台变压器故障或检修时，则可以切除部分非重要负荷，闭合低压母联开关，由另一台变压器负担大楼的消防、照明等重要负荷的供电。所有消防设备、重要机房均采用双回路放射供电，并按规范要求在末端设ATS自动切换装置。设计中将消防负荷集中设置在B1和B2号变压器的一个母线段上，在B1的消防母线段通过双电源切换开关接入自备发电机电源，这样可以保证电网市电停电时，自备电源不会向电网倒送电。B1和B2号变压器的低压主接线见图1和图2。
图1B1号变压器低压主接线
图2B2号变压器低压主接线
对于空调等季节性负荷，根据实际的设备容量，设计中将该部分负荷集中设置，在过渡季节，可以根据需要切除部分负荷，停用相应的变压器，以降低变压器损耗，达到节能的目的。
5、火灾自动报警及控制系统
根据规范GB50016-98和GB50054-95的有关要求，超高层建筑应按特级保护对象设置火灾自动报警系统，除游泳池、溜冰场、卫生间外，均应设置火灾自动报警系统。H项目中的火灾自动报警系统采用控制中心报警系统方式。在消防控制室设置火灾报警控制器及必要的消防控制设备、火灾事故广播等，大楼内所有火灾探测器及根据需要设置的控制模块、消火栓按钮等均为编码型。火灾时，报警控制器将根据收到的报警信号按预置的程序发出指令，启动消防设备。
H项目消防设计中，根据规范要求在地下汽车库及厨房设置感温探测器，在主入口大堂、营业用房、除卫生间外的各种用房及走道等处设置感烟探测器，在各防火分区设置一定数量的手动报警按钮。在消防水泵房、备用发电机房、配变电所、消防风机房、消防电梯机房设置消防专用电话分机，在手动报警按钮和各避难层每隔20米设置消防专用电话插口。消控中心设置可直接报警的外线电话。根据规范要求，在各层均设置一定数量的事故广播扬声器，火灾确认后，将着火层及上、下层的事故广播扬声器自动接通，指挥人员有秩序地疏散。
超高层的水专业消防设计，与一般的高层建筑有较大的不同，由于超高层建筑的高度高，设置在地下层的消防水泵已经不能从消防水泵房直接供水至顶层的消防灭火设备，消防部门要求在大楼中间的设备层增设消防系统的加压设备，以保证自动灭火设备的正常运行。在H项目中，除在地下层设置了消防水泵房和消防水池外，还在大楼中间的避难层设置了一个消防加压水泵房。在地下室的消防水泵房设有二台75kW的低区消火栓泵和二台75kW的高区消火栓的转输水泵，并设二台55kW的低區喷淋泵和二台75kW的高区自喷转输水泵，每组均为一用一备。在避难层的消防加压水泵房设有二台90kW的高区消火栓泵和二台75kW的高区喷淋泵，并根据有关要求设置了二台55kW的自喷接力泵。
对于消火栓系统，当消火栓动作或经火灾确认后，消防系统能直接或经消控中心联动启动消火栓泵供水灭火，当低区发生火灾时，直接启动地下室消防水泵房的低区消火栓泵，当高区发生火灾时，直接启动避难层消防加压水泵房的高区消火栓泵，并同时启动地下室消防水泵房的消火栓转输水泵。
对于水喷淋系统，当各层的水流指示器及设在消防水泵房的报警压力开关同时动作时，消防系统能直接或经消控中心联动启动自喷泵供水灭火，当低区发生火灾时，直接启动地下室消防水泵房的低区自喷泵，当高区发生火灾时，直接启动避难层消防加压水泵房的高区自喷泵，并同时启动地下室消防水泵房的自喷转输水泵。在火灾延续时间内，当由消防车通过水泵结合器供水的情况下，对高区发生的火灾，可通过消防加压水泵房的自喷接力泵向高区的消防灭火设备供水。
在消防控制室，对消防水泵，防烟和排烟风机既可通过现场模块进行自动控制也可在联动控制台上通过硬线手动控制，并接收其返馈信号。
结语：
超高层建筑高度高，人员密集，对供电的可靠性以及消防等的要求必须安全可靠，对高低压配电系统应能灵活控制，如过渡季节能根据负荷的变化适当减少变压器的运行，以达到节能的目的。对消防水泵，应根据水专业的要求，利用消防控制设备进行可靠的控制，满足在不同的区域发生火灾时都能准确启动相应的消防水泵，供水灭火。
参考文献：
[1]GB50116-98火灾自动报警系统设计规范[S]
[2]GB500540－95高层民用建筑设计防火规范（2005年版）[S]
[3]杭州市电力局10KV用户变电所简化结线的设计、制作、运行若干技术原则
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：超高层建筑；配电系统；消防水泵；转输水泵
Abstract: This paper with project reality, mainly introduced the tall building of the power distribution system design, fire pump and fire pump Settings and turn to lose control.
Key Words: tall building; power distribution system; Fire pump; Turn lose water pump
中圖分类号：TU972 文献标识码：A文章编号：
0、引言
最近几年，随着经济的发展和新技术、新材料的不断应用，各地超高层建筑不断涌现，如杭州市的钱江新城区块根据规划就有几十幢的高层和超高层建筑将要建设。超高层建筑一般都建设在城市的生活和经济中心，由于超高层建筑的楼层多，建筑高度高，里面的人员非常密集，对供电的可靠性以及消防报警及控制等的要求也比普通的高层建筑要高得多，相应的建设资金投入大，运行设备多，安全运行标准高，因此电气专业设计的复杂性也增加了很多。近几年，我参加了多个超高层项目的设计工作，现结合工程实际，介绍一下超高层项目配电系统设计等方面的一些特点。
1、项目概况
某项目（以下简称H项目）地处杭州，建筑高度为163米，总建筑面积约8.3万平方米，地上四十二层，其中裙楼有五层，为金融商业用房及餐饮等配套用房，主楼为高标准的单元式写字楼。在十五层和三十层设二个避难层，根据相关专业要求设置了消防风机房和消防接力水泵房等设备用房。地下设计有二层，其中地下一层为配变电机房、柴油发电机房、锅炉房、停车库等，地下二层设有消防水泵房、中央空调机房、机械停车库等。
2、负荷及供电电源
按现行的国家规范要求，超高层项目中的消防用电设备如消防水泵、消防电梯、防排烟风机、消控中心、应急照明和疏散指示灯；客梯电力，排污水泵，电话机房和保安，航空障碍灯等用电设备均应按一级负荷的要求供电。按照规范GB50052-2009的要求，一级负荷应由双重电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。
根据目前城市电网的实际情况，供电电源由当地电力部门确定，电压等级较多的采用10kV，对一些用电容量特别大的项目，也可以采用二路35kV。二路电源分别引自不同变电站，每路电源的容量均应能承担工程中消防、电梯、生活水泵、重要机房等的全部用电负荷。为保证供电电源的可靠性，超高层项目一般均设置柴油发电机作为第三电源，以确保特别重要负荷的用电可靠性。
H项目根据当地电力部门的要求，采用二路10kV电源同时供电，分列运行，并在地下一层设置了一台柴油发电机作为第三电源，以确保消防等重要负荷的供电可靠性。
3、配变电所的设置
民用建筑配变电所的位置确定应满足以下几个方面：
（1）方便高压进线和低压出线，并接近电源侧；
（2）方便设备的运输、装卸和搬运；
（3）接近负荷中心或大容量的设备处；
（4）低压线路的供电半径一般不超过250米。
一般的高层民用建筑，由于一些大的用电设备如中央空调机房、水泵房等均设在地下层，因此通常都将配变电所的设置地下一层。对于超过200米的超高层建筑，一般在建筑的上部避难层及屋顶也设置了较多的用电设备，如消防设备、空调主机、高区的电梯设备等，如果还是利用地下室的配变电所直接供电，由于低压供电的距离比较长，线路损耗就会大大增加，在经济上就不是很合理，因此，都会考虑在上部的避难层或屋顶再设置配变电所，用于避难层及屋顶用电设备的供电，以减少低压出线的供电半径，降低线路损耗。但设置该变电所应考虑变压器的垂直运输通道以及设备对楼板荷重的影响，单台变压器的容量一般不宜超过800kVA。
H项目中的主要用电负荷如中央空调机房、水泵房等均设在地下层，其他较多的用电负荷主要设置在一至五层的裙楼，而且地上建筑高度为163米，由配变电所引至屋顶用电设备的供电距离在比较经济合理的范围内，为使变压器尽量靠近负荷中心，因此设计中将配变电所设在地下一层，并将柴油发电机房设在配变电机房附近，以方便他们之间的联系。
4、高低压主结线设计
对于配变电所的10kV主结线，在杭州市区的工程主要是采用杭州市电力局10kV用户变电所简化结线方案，其特点是采用SM6系列环网开关柜，可以完善10kV系统的环网结线，提高10kV配电网的安全可靠性，既能改进用户变电所的高压开关柜的整体质量，提高用户变电所的安全可靠性，又能适当降低电气设备的投资及配变电所的土建面积，同时也为推广用户变电所无人值班创造条件。
根据杭州市电力局的有关要求，10kV用户变电所简化主结线方案采用SM6环网开关柜的适用范围是，电源进行柜可以不设保护，变压器出线开关采用熔断器－负荷开关柜或断路器柜。选用断路器柜时主要是针对单台变压器容量大于或等于1600kVA时采用，单台变压器容量小于或等于1250kVA时，10kV侧环网开关柜可以采用熔断器－负荷开关柜，熔断器作为变压器的主保护。10kV电源采用双路进线，主结线采用单母线分段，每段10KV母线上装接的变压器容量控制在5000kVA，二段母线合计装接的变压器容量控制在10000kVA。
根据负荷计算，H项目中设计了选用六台SG10低损耗干式变压器，另设一台高速柴油发动机组。变配电所中的干式变压器采用SM6负荷开关柜保护，10kV高压主结线采用单母线分段，中间不设母联，二路10kV电源同时供电，分列运行。变压器分组设置，低压主结线采用单母线分段，二台变压器低压侧设母联开关，平时变电所的变压器均分列运行，当其中一台变压器故障或检修时，则可以切除部分非重要负荷，闭合低压母联开关，由另一台变压器负担大楼的消防、照明等重要负荷的供电。所有消防设备、重要机房均采用双回路放射供电，并按规范要求在末端设ATS自动切换装置。设计中将消防负荷集中设置在B1和B2号变压器的一个母线段上，在B1的消防母线段通过双电源切换开关接入自备发电机电源，这样可以保证电网市电停电时，自备电源不会向电网倒送电。B1和B2号变压器的低压主接线见图1和图2。
图1B1号变压器低压主接线
图2B2号变压器低压主接线
对于空调等季节性负荷，根据实际的设备容量，设计中将该部分负荷集中设置，在过渡季节，可以根据需要切除部分负荷，停用相应的变压器，以降低变压器损耗，达到节能的目的。
5、火灾自动报警及控制系统
根据规范GB50016-98和GB50054-95的有关要求，超高层建筑应按特级保护对象设置火灾自动报警系统，除游泳池、溜冰场、卫生间外，均应设置火灾自动报警系统。H项目中的火灾自动报警系统采用控制中心报警系统方式。在消防控制室设置火灾报警控制器及必要的消防控制设备、火灾事故广播等，大楼内所有火灾探测器及根据需要设置的控制模块、消火栓按钮等均为编码型。火灾时，报警控制器将根据收到的报警信号按预置的程序发出指令，启动消防设备。
H项目消防设计中，根据规范要求在地下汽车库及厨房设置感温探测器，在主入口大堂、营业用房、除卫生间外的各种用房及走道等处设置感烟探测器，在各防火分区设置一定数量的手动报警按钮。在消防水泵房、备用发电机房、配变电所、消防风机房、消防电梯机房设置消防专用电话分机，在手动报警按钮和各避难层每隔20米设置消防专用电话插口。消控中心设置可直接报警的外线电话。根据规范要求，在各层均设置一定数量的事故广播扬声器，火灾确认后，将着火层及上、下层的事故广播扬声器自动接通，指挥人员有秩序地疏散。
超高层的水专业消防设计，与一般的高层建筑有较大的不同，由于超高层建筑的高度高，设置在地下层的消防水泵已经不能从消防水泵房直接供水至顶层的消防灭火设备，消防部门要求在大楼中间的设备层增设消防系统的加压设备，以保证自动灭火设备的正常运行。在H项目中，除在地下层设置了消防水泵房和消防水池外，还在大楼中间的避难层设置了一个消防加压水泵房。在地下室的消防水泵房设有二台75kW的低区消火栓泵和二台75kW的高区消火栓的转输水泵，并设二台55kW的低區喷淋泵和二台75kW的高区自喷转输水泵，每组均为一用一备。在避难层的消防加压水泵房设有二台90kW的高区消火栓泵和二台75kW的高区喷淋泵，并根据有关要求设置了二台55kW的自喷接力泵。
对于消火栓系统，当消火栓动作或经火灾确认后，消防系统能直接或经消控中心联动启动消火栓泵供水灭火，当低区发生火灾时，直接启动地下室消防水泵房的低区消火栓泵，当高区发生火灾时，直接启动避难层消防加压水泵房的高区消火栓泵，并同时启动地下室消防水泵房的消火栓转输水泵。
对于水喷淋系统，当各层的水流指示器及设在消防水泵房的报警压力开关同时动作时，消防系统能直接或经消控中心联动启动自喷泵供水灭火，当低区发生火灾时，直接启动地下室消防水泵房的低区自喷泵，当高区发生火灾时，直接启动避难层消防加压水泵房的高区自喷泵，并同时启动地下室消防水泵房的自喷转输水泵。在火灾延续时间内，当由消防车通过水泵结合器供水的情况下，对高区发生的火灾，可通过消防加压水泵房的自喷接力泵向高区的消防灭火设备供水。
在消防控制室，对消防水泵，防烟和排烟风机既可通过现场模块进行自动控制也可在联动控制台上通过硬线手动控制，并接收其返馈信号。
结语：
超高层建筑高度高，人员密集，对供电的可靠性以及消防等的要求必须安全可靠，对高低压配电系统应能灵活控制，如过渡季节能根据负荷的变化适当减少变压器的运行，以达到节能的目的。对消防水泵，应根据水专业的要求，利用消防控制设备进行可靠的控制，满足在不同的区域发生火灾时都能准确启动相应的消防水泵，供水灭火。
参考文献：
[1]GB50116-98火灾自动报警系统设计规范[S]
[2]GB500540－95高层民用建筑设计防火规范（2005年版）[S]
[3]杭州市电力局10KV用户变电所简化结线的设计、制作、运行若干技术原则
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。