張紅麗

(山東同圓設計集團有限公司，山東 濟南 250101)

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Research on the Key Points of Electrical Design for High-rise Residential Buildings

超高層住宅建筑電氣設計要點研究

張紅麗

(山東同圓設計集團有限公司，山東 濟南 250101)

The key points in the design of high-rise residential research are analyzed, the initial contacts project locate in line direction and electrical properties, the design of cable selection, distribution main classification, refuge floor design, calculation and verification of short-circuit current and voltage loss are researched, which achieves the goal of reasonable safety design, and

to the similar design.

electrical properties， inlet wire， refuge floor， short circuit current， fire control

0 引言

超高層住宅是現(xiàn)代化城市發(fā)展的主流，安全、舒適、便捷、節(jié)能的高層建筑越來越受到大家的青睞。其中，建筑電氣的合理設計是重中之重，不僅能保證各用電設備的安全、穩(wěn)定運行，還可以通過高效配置達到節(jié)能和減少安全隱患的目的。現(xiàn)以某住宅建筑為例分項介紹設計中需要注意的問題，通過對各設計要點的研究，對以后超高層住宅的建筑電氣設計起到一定的參考作用。

1 工程概況

本工程為地上38層，地下4層的一類高層單元式住宅，共1個單元。地下1～4層為儲藏室、自行車庫、電氣用房、設備間等，地上1～38層中除14、27層為避難層外，其余樓層均為住宅，地上總建筑面積17 703.98m2(不含避難層)、地下總建筑面積2 469.39m2、總建筑面積20 173.37m2(不含避難層)、避難層總建筑面積976.03m2，建筑高度114.90m。每層設置兩個電井，從地下4層至機房層上下貫通，地上每層有連廊貫通。根據(jù)當?shù)匾竺繉釉O置電表箱，戶內(nèi)配電箱為8kW。

2 強電設計

強電設計內(nèi)容主要包括220/380V配電系統(tǒng)、電氣照明系統(tǒng)、接地及安全防護系統(tǒng)、建筑防雷系統(tǒng)，下面介紹強電設計中的幾個要點。

2.1 地下層電氣用房的確定

2.1.1 確定進線方向

車庫內(nèi)變配電室位于本樓南側，為盡量縮短供電距離，初步確定由建筑物南側進線，電氣用房盡量靠近樓梯南側設置。

2.1.2 確定電氣用房位置

本例中地下共4層，其中，地下車庫共3層，確定地下電氣用房時需考慮車庫的標高。首先確定變配電室的位置，本工程變配電室位于地下車庫1層，需考慮變配電室是否能由橋架直接進入主樓電氣用房，標高關系如圖1所示。

圖1 地下車庫標高示意圖

從圖1中“南側”與“儲藏”的標高關系中不難看出，電氣用房應設置在地下2層，進線線路如圖1中虛線所示。

2.1.3 電氣用房個數(shù)

不同省份和地區(qū)對電表間和電氣間的設置要求不同，目前大部分工程按照單獨設置電表間的方法設計，以便供電局對電表計量進行管理，本工程按照地下每單元設置一個電氣間和一個電表間的方案進行設計。電氣間用來放置除戶表進線總箱及戶表箱之外的住宅公共用電總箱、弱電箱及消防接線箱。

2.1.4 電信間

根據(jù)GB 50846-2012《住宅區(qū)和住宅建筑內(nèi)光纖到戶通信設施工程設計規(guī)范》中第3.2.7.2條規(guī)定：電信間宜設置在地下1層或者首層。本工程中電信間設置在地下1層，又考慮到車庫弱電進線間在本樓北側，因此將電信間設置在地下1層靠近北墻的位置。

2.2 電纜選擇及配電干線分類

2.2.1 電纜選擇

普通電纜：根據(jù)JGJ 16-2008《民用建筑電氣設計規(guī)范》第7.4.1.2中第3條：對一類高層建筑應采用阻燃低煙無鹵交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜、電線或無煙無鹵電力電纜、電線。另根據(jù)JGJ 242-2011《住宅建筑電氣設計規(guī)范》第6.4.3條：高層住宅建筑中明敷的線纜應選用低煙、低毒的阻燃類線纜。綜上，普通電纜應選用低煙無鹵交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜。

消防電纜：根據(jù)JGJ 16-2008《民用建筑電氣設計規(guī)范》第13.10.4.2條：火災自動報警保護對象分級為一級的建筑物，其消防設備供電干線及分支干線宜采用礦物絕緣電纜。另根據(jù)JGJ 242-2011《住宅建筑電氣設計規(guī)范》第6.4.4條：建筑高度為100m或者35層及以上的住宅建筑，用于消防設施的供電干線應采用礦物絕緣電纜。另外根據(jù)GB 50016-2014《建筑設計防火規(guī)范》第10.1.10中3規(guī)定：消防配電線路宜與其他配電線路分開敷設在不同的電纜井、溝內(nèi)；確有困難需敷設在同一電纜井溝內(nèi)時，應分別布置在電纜井、溝的兩側，且消防配電線路應采用礦物絕緣類不燃性電纜。綜上，消防電纜必須選用礦物絕緣電纜。

2.2.2 配電干線分類

根據(jù)負荷類型和使用情況，分為以下幾組配電干線：

1)地上消防負荷干線：消防電梯、屋頂消防風機、應急照明及航空障礙燈、避難層應急照明、避難層消防風機。

2)地上普通負荷干線：普通電梯、公共照明、屋頂泛光照明。

3)地下消防負荷干線：地下消防風機、電信間、消防排污泵。

4)住戶用電：干線按不跨越避難層的原則分段，本例中14、27層為避難層，住戶配電干線分為以下幾段：1～7層、8～13層、15～20層、21～26層、28～33層、34～38層。

5)關于避難層配電設計，詳見本文2.4條。

2.3 電井內(nèi)電纜敷設

一般住宅建筑電纜在電井內(nèi)的敷設分為強電公共橋架、戶表橋架和弱電橋架，消防線路則穿管敷設。根據(jù)GB 50016-2014《建筑設計防火規(guī)范》第10.1.10中第1條規(guī)定：消防配電線路采用礦物絕緣類不燃性電纜時可直接明敷；第3條規(guī)定：消防配電線路宜與其他配電線路分開敷設在不同的電纜井、溝內(nèi)；確有困難需敷設在同一電纜井、溝內(nèi)時，應分別布置在電纜井、溝的兩側，且消防配電線路應采用礦物絕緣類不燃性電纜?？紤]本工程中每單元設有2個電井，則電纜在電井內(nèi)敷設分配如圖2所示。

圖2 電井布置圖

圖2中左側電井設置強電公共橋架和戶表橋架，右側電井設置弱電橋架和明敷消防電纜。

2.4 避難層配電

避難層主要是避難區(qū)域、避難走道和設備機房，其中，避難層單獨設置應急照明箱、單獨干線，設備機房內(nèi)消防風機電源單獨設置配電箱并配單獨干線。

2.5 航空障礙燈設計各避難層及機房層設置航空障礙燈配電箱，共用一對干線。

2.6 應急照明設計

應急照明按避難層分段，分別在地下2層(為地下1～4層公共區(qū)域提供電源)、1層(為1～13層公共區(qū)域提供電源)、15層(為15～26層公共區(qū)域提供電源)、28層(為28～機房層公共區(qū)域提供電源)設置應急照明箱，應急照明箱和航空障礙燈配電箱合用一對干線。

2.7 電壓損失計算

因建筑高度較高，需進行電壓損失校驗，選最末端住戶用電負荷進行電壓損失計算。分三段(見圖3)進行計算。

圖3 距離示意圖

1)由變壓器至住宅戶表總配電箱本例中某戶表進線總箱如圖4所示。

計算負荷Pjs=172.8kW，電纜為4×185mm2，電表間距車庫變配電室的距離為110m，利用天正軟件計算電壓損失的結果見表1。

圖4 戶表進線總箱系統(tǒng)圖

2)由總配電箱至樓層電表箱

最高一段干線為34～38層，負荷為198kW，根據(jù)住宅用電負荷需要系數(shù)選擇表，取系數(shù)0.5，計算負荷Pjs=99kW，電纜為4×95mm2+1×50 mm2，由電表間至最頂層距離約為130m，利用天正軟件計算電壓損失的結果見表2。

3)由層電表箱至戶內(nèi)配電箱

戶內(nèi)箱負荷Pjs=8kW，距離約為10m。利用天正軟件計算電壓損失的結果見表3。

4)總線路電壓損失Δu%=Δu%(變壓器)+Δu%(變壓器出口電壓)+Δu(線路)=-3+5-2.041-2.373-0.116=-2.53,符合規(guī)范要求(-5<Δu%<5)。

表1 電壓損失計算表

表2 電壓損失計算表

表3 電壓損失計算表

圖5 短路電流計算表

2.8 短路電流計算

取38層電表箱母線處為計算點進行短路電流校驗，變壓器容量630kVA。至戶表總箱電纜為4×185mm2，距離為110m；至層電表箱的電纜為4×70mm2，距離為130m。輸入圖5所示的表格中進行計算，得出試驗點的短路電流從表3中可見為1.56kA。

校驗：線路末端單相短路電流周期量有數(shù)值Id1=1.87kA，至38層戶表箱的電纜前端斷路器整定電流In=160A，短路電流分斷能力滿足要求。斷路器短路電流整定值按10倍整定I3=10In，Id1=1.87kA<1.3I3=2.08kA，因此不滿足靈敏度校驗要求。通過此驗證可知，按常規(guī)10倍來整定短路電流時不滿足要求，改為5倍整定電流可滿足要求，因此在制圖時需注明短路電流按5倍整定。

3 消防設計

火災自動報警及聯(lián)動控制系統(tǒng)包括火災報警系統(tǒng)、聯(lián)動系統(tǒng)、消防電話系統(tǒng)、消防廣播系統(tǒng)。因超高層住宅設有避難層，所以消防系統(tǒng)的做法與普通一、二類住宅會有所不同。

圖7 火災自動報警及聯(lián)動控制系統(tǒng)圖

圖6 區(qū)域報警控制器設置圖示

3.1 消防系統(tǒng)框架

根據(jù)GB 50116-2013《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》第3.1.7強條規(guī)定：超過100m的建筑中，除消防控制室內(nèi)設置的控制器外，每臺控制器直接控制的火災探測器、手動報警按鈕和模塊等設備不應跨越避難層。并根據(jù)14X505-1《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范圖示》第13頁圖示(見圖6)可知，本系統(tǒng)各避難層應設置區(qū)域火災報警控制器，負責本避難層及上一避難層以下的所有樓層。

3.2 避難層消防設計

根據(jù)GB 50016-2014《建筑設計防火規(guī)范》第5.5.23第7條規(guī)定：避難層應設置消防專線電話和消防廣播，JGJ 16-2008《民用建筑電氣設計規(guī)范》第13.3.4中第3條規(guī)定：各避難層內(nèi)應設獨立的火災應急廣播系統(tǒng)，可知設計中避難層應急廣播單獨回路應由消防控制室引出。

其他消防按GB 50116-2013《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》中規(guī)定進行設計，超高層與普通一、二類高層設計基本相同。綜上幾點考慮，火災自動報警及聯(lián)動控制系統(tǒng)圖如圖7所示。

4 結束語

安全、合理的電氣設計是超高層住宅建筑電氣設計中的基礎，以上內(nèi)容對設計中的要點進行了剖析和研究，設計中應著重注意，文中不到之處望同行及專家批評指正。

[1] JGJ 16-2008.民用建筑電氣設計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2015.

[2] JGJ 242-2011.住宅建筑電氣設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[3] GB 50016-2014.建筑設計防火規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2015.

Zhang Hongli

對超高層住宅設計中的要點進行分析研究，對初步設計中的進線方向、電氣用房位置，后續(xù)設計中電纜選型、配電干線分類、避難層設計、短路電流及電壓損失計算和校驗等進行分項研究，達到合理、安全設計的目的，對同類設計起參考作用。

電氣用房 進線 避難層 短路電流 消防