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建筑电气设计|干货 | 民用建筑电气设计问题解析

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1、超高层建筑消防用电负荷分级是否可定为一级负荷特别重要负荷

250 m及以上超高层建筑消防用电负荷分级应为一级负荷特别重要负荷;100 m及以上250 m以下超高层建筑消防用电负荷应按电源最高级别供电。

2、超高层建筑发电机组电压等级、切换方式的选择与机房设置

发电机组电压等级、切换方式与安装方式的选择宜符合下列规定: 1)250 m及以上超高层建筑或供电半径大于等于300 m时,宜采用10 kV发电机组 2)250 m以下超高层建筑或供电半径小于300 m时,宜采用0. 4 kV发电机组 3)数据中心根据应急供电容量可选择10 kV发电机组,亦可选择0. 4 kV 发电机组 4)10 kV发电机组供电电源与10 kV市电切换时,宜采用备自投(BZT)二次接线方案;0. 4 kV发电机组供电电源与0. 4 kV市电切换时,宜采用双电源转换开关切换,亦可采用备自投(BZT)二次接线方案 5)发电机组可安装于地下室,亦可安装于裙房屋顶。当安装于屋顶时,应采取下列措施:—— 可选用户外型或户内型发电机组,其中户内型机组应设置机房 —— 应设输油设施,通常在一层或地下一层设置输油泵(可从油桶或运油车抽取),输油管宜安装在建筑外墙上或有室外通风口的管道井内,垂直输油管的最下端设紧急泻油阀,其下方应设储油池。池内铺满鹅卵石用来固油,储油池容积不应小于上部输油管内的油量。有条件时,应可容纳发电机日用油量与管道油量之和—— 机组应设隔振基础

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3、当超高层建筑设置多台应急发电机并机供电时,是否要考虑其中一台机组故障的供电策略

由于发电机机组是应急电源设备,仅在双重电源均停电或故障时投入使用,故设置多台应急发电机并机供电时,不用考虑其中一台机组故障的N + 1供电措施。

4、市电故障停电时应急发电机不能满负荷加载,是否要考虑延时加载,如何实现

由于应急发电机启动完成30 s供电到末端时,不能满负荷加载,通常采取下列措施: 1)第一次加载消防负荷不宜超过应急发电机额定容量的50 %,由联动控制器联动程序依次完成。供配电设计可不考虑满负荷加载问题 2)为普通负荷供电时,配电系统断路器需要选择带失压脱扣的断路器,第一次加载通常采用手动合闸,负荷依次投入亦不需要考虑满负荷加载问题如配电系统断路器无失压脱扣,则应先部分拉闸后再投入且不宜超过应急发电机额定容量的50 % 负载。

5、数据中心发电机数量较多,规范要求的室外油罐应满足24 ~ 72 h一般难以做到,能否降低要求

数据中心发电机数量较多,且储油量应满足24 ~ 72 h的总需要量时,GB 50016 – 2014《建筑设计防火规范》规定室外贮油罐不应大于15 m2,贮油罐埋地安装与建筑物之间的间距无限制。当贮油罐大于15 m2时,应增加罐体容积[5 m3≤V ≤ 250 m3,总储油量],埋地安装时距高层建筑外墙6m,当在地面上安装时,距高层建筑外墙12 m。因此,不能因总需要量大降低备用时间的要求。

6、10 kV发电机应急电源与市电切换供电系统方式目前有多种,是否要确定供电原则

10 kV发电机应急电源与市电切换方式,有两种: 1)采用二次备自投(BZT)接线方式 2)采用10 kV双电源转换开关从工程应用看,备自投(BZT)接线方案比较成熟,且投资很小。10 kV双电源转换开关工程中用得较少,能生产的厂家不多,价格较贵。在目前应推荐采用备自投(BZT)接线方式。

7、如何提高超高层建筑供配电系统的可靠性

如何提高超高层建筑供配电系统的可靠性,主要应从下列五个方面入手解决: 1)总配变电所至分变电所的10 kV电源线路应采用放射式供电,线路在建筑物内明敷设时,应采用耐火电缆 2)低压配电系统主接线推荐采用负荷分组设计方案,最大限度降低非消防负荷故障时对消防负荷的影响 3)低压配电回路断路器的脱扣器与导线截面应具备有效配合,且断路器应具有较高的灵敏度(灵敏度校验) 4)重要负荷的配电回路各级断路器应有选择性配合 5)避难层变电所的配电线路不应穿越上、下避难层供电

8、电缆选择与敷设

非消防负荷的配电线路是防范电气火灾的重点,对于250 m及以上的超高层建筑应采取下列措施: 1) 成束敷设的电缆,应采用燃烧性能不低于A级的电缆;当每米非金属含量超过7 L时,应采用不受非金属含量限制的阻燃电缆 2) 配电系统末端的支线导体应采用B1级电线电缆 3)火灾时肩负避难层救援任务的普通电梯,配电线路应采用耐火电缆 4)消防负荷的配电回路应保证火灾时消防设备持续运行时间的要求,可按现行《民规》执行。另外,当建筑物设有总变电所和分变电所时,总变电所至分变电所的10 kV电力电缆,应采用耐火电缆

9、避难层的通信安全与视频显示如何设计

应从下列三方面考虑: 1)在避难层增设视频监视摄像机,并应全区域覆盖;另外,视频同轴电缆和电源线路应采用耐火型电缆;当采用数字视频系统时,应由两路光纤电缆与网络交换机接驳,光纤电缆应采用耐火型 2)避难层应设置直通消控中心的消防电话,与消控中心通信的电缆应采用耐火型音频电缆。避难层除设置上述消防电话外,尚应在避难层的墙壁上写有消防中心的外线电话号码 3)消防应急广播的传输线路亦应采用耐火型电缆

10、防雷设计,防雷系统设计有无特殊要求

超高层建筑防雷引下线应利用周边钢结构柱及玻璃幕墙钢框做引下线,玻璃幕墙宜做明框。防雷设计无特殊要求,不提高防雷等级。

11、火灾自动报警系统的接线安全问题

超高层建筑的火灾自动报警系统方案,应根据不同业态和面积设置主消防控制室和分控制室,主消防控制室报警控制器对分控制室报警控制器集中管理。对于250 m及以上的建筑,主消防控制室和分控制室不应因报警控制器故障而终止全面监控,火灾自动报警系统应采取下列措施: 1)应采用集中 — 分区报警系统 2)当仅采用消防控制中心系统时,报警主机应采用冗余设计注:1)与2)取其一即可 3)主消防控制室和分控制室之间,集中报警控制器与区域报警控制器之间采用环形接线 4)各业态的消防用电设备由各分控制室联动控制器控制,当设有高、中、低区消防转输泵时,分控制室应向主消防控制室申请启动消防泵,消防泵启动后分控制室启动分区转输泵进行灭火。消火栓自动灭火系统启动时,应先启消防泵后启转输泵;停车时先停转输泵后停消防泵

12.消防水泵的启动方式(消火栓直接启动问题)

关于消防水泵的启动方式,GB 50016 – 2014《建筑设计防火规范》规定:消防水泵应保证在火警后30 s内启动,不再提及消火栓按钮直接启泵问题(原有规定:临时高压给水系统的每个消火栓处应设有直接启动消防水泵的按钮,并应设有保护的设施)。另外,GB 50974 – 2014《消防给水及消火栓系统设计规范》中,已将消防水泵的启动改由湿式报警阀的压力开关动作信号和高位水箱主管的流量开关信号启泵。

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1 3.超高层建筑在火灾时可由部分客梯作为人员疏散的消防辅助电梯已得到消防部门的推荐和应用,消防辅助电梯的供电和配电线路如何设计

超高层建筑在火灾时可由部分客梯作为避难层人员疏散的消防辅助电梯已得到消防部门的推荐和应用,消防辅助电梯的供电及线路应按消防负荷配置。

14.超高层建筑非消防电梯在火警确认后的迫降电源如何提供,应急电源是否要考虑电气迫降容量的供电策略

火灾时除兼作消防辅助电梯的客梯外,普通客梯在火警确认后消防联动降落至首层或转换层,并切断市电电源。正好在停电时发生火灾的概率较小,所以,不考虑应急电源为普通客梯迫降而增加容量的供电策略。

15、消防应急照明由应急发电机组供电时,是否要求蓄电池供电时间不小于90 min

按照现行《高规》规定, 超过100 m 建筑的疏散照明可采用蓄电池作备用电源,连续供电时间不应少于30 min 。另外, 国家标准GB 17945-2010 《消防应急照明和疏散指示系统》规定: 消防应急灯具的应急工作时间应不小于90 min 。内附电池组的应急灯和集中电源型应急灯均应符合上述要求,即电池组的初装容量应为疏散照明时间的3 倍。当疏散照明由发电机组提供应急电源时, 集中电源的蓄电池初装容量供电时间可不增加,疏散照明时间配备初装容量即可。

16、超高层建筑变电站、发电机房、通信机房、智能化系统机房、重要的IT 机房、强弱电竖井等的消防灭火方式, 是否允许采用高压细水雾灭火方式

超高层建筑变电所、发电机房、通信机房、智能化系统机房、重要的IT 机房等的消防灭火方式,目前国家设计规范中,《高规》、《建规》对上述设备机房的灭火方式做了下列规定: 1) 柴油发电机房、内置油浸式变压器、充油式电容器、多油少油开关的变电所宜设高压细水雾灭火系统或气体灭火系统 2) 通信机房、重要的IT 机房应设气体灭火系统 超高层建筑内设置的干式变电站、智能化系统机房尚无规定,智能化系统机房规模较大时, 可参照重要的IT 机房设气体灭火系统。干式变电所不应采用高压细水雾灭火系统

17、上楼变电站设备的运输方式,上楼变压器的容量限制

上楼变电站设备的运输方式, 目前已建超高层建筑避难层变电所的变压器上楼时, 采用室外施工电梯运输。但建筑物内应考虑预留检修更换变压器的通道。通常利用货梯(兼消防电梯)或观光电梯的井道作为吊装通道; 将电梯轿厢运至设备层以上; 在电梯井道临时设置5t 工字钢吊装桁架; 用手动葫芦牵引;工人持竹棍随变压器一起吊装, 以防变压器与梁柱等发生碰撞; 设备层电梯井道搬运通道上的侧墙应可拆除(非混凝土), 上楼变压器的容量不宜大于1250 kVA 。 设置在避难层的三相变压器采用三台单相不燃液体绝缘的变压器组成, 以解决变压器上楼运输通道问题, 采用1. 8 t 普通客梯就可运输2400 kVA 的变压器, 若变压器单相线圈故障,仅调换故障相变压器即可, 而不需更换整台变压器。该变压器噪声比传统变压器低15 dB 、空载损耗比传统变压器约降低10 % 。 设置在避难层的变压器采用配套的防震基础安装, 另要采取防止电磁辐射的措施, 以保证变压器不对上下层人居环境构成骚扰。

18、超高层建筑内区域变电站的中性点接地和保护接地能否利用本层的主要钢结构体

区域变电站的中性点和保护接地可利用本层的主要钢结构体做接地体, 在区域变电站供电范围之内, PE 线及用电设备外壳与各层钢结构做等电位联结。

19、智能化系统或对电磁场敏感的设备与机房内具有雷电引下线功能的钢结构体(如巨柱)间是否有距离要求

智能化系统或对电磁干扰敏感的设备与机房内具有雷电引下线功能的钢结构体(如巨柱) 间的距离规范没有明确规定, 但这些设备不要靠近建筑物外墙布置,据相关实验证明, 此类扰动距做引下线的钢柱1m 之外, 就会迅速衰减, 因此, 为防止此类干扰, 电子信息设备应尽量远离外墙安装。

20、大型和超高层建筑中大多有多能源方式(如冰蓄冷机组、地源热泵、冷热电联产等),是否要考虑多能源管理系统(CPMS )

大型和超高层建筑中大多有多能源方式(如冰蓄冷机组、地源热泵、冷热电联产等), 是否要考虑多能源管理系统(CPMS) 的问题, 从CPMS 系统的功能看, 主要用于各能源系统的协调和控制,但目前尚无成熟的软件及控制策略, 故规范中不宜统一规定。

21、大型和超高层建筑中重要设备较多,重要设备SPD 失效将造成较严重损失, 是否宜考虑设置监测系统

大型和超高层建筑中重要设备较多, 重要设备SPD 失效将造成较严重损失, 是否考虑设置监测系统,此问题颇有争议。SPD 电涌保护器作为用电设备的保护在工程中应用是必要的。其自身也需要增加保护(断路器或熔断器)环节, 如果还要考虑保护失灵或SPD 故障等问题, 再为SPD 增设一套监控系统,监控系统再故障又怎办? 此类问题应从提高SPD 的产品质量和维护管理水平解决, 不应增加监控系统来解决。否则,建筑电气设计类似的系统会增加很多如组合电器监控系统、消防泵巡检系统等等。因此, 规范中不考虑增设SPD 的监控系统。

22、一般项目中电力监控系统都为只监不控,但超高层建筑中可能会遇到可监可控(如区域变电站为无人值守, 需要对部分断路器进行监控操作; 又如发电机带载延时输出需要对断路器进行监控操作; 又如为防止系统局部故障的扩大,需要及时隔离线路短路等), 对监控系统提出了更严酷的要求, 如何确定设计原则

在楼宇自控系统(BAS) 中, 通常按对供配电系统的参数只监不控的原则设计。但是,对于专业性更强的变电所电力监控系统来说, 应按可监可控原则设计。对可控的理解应为: 上班或下班时的合闸或分闸, 不是检测到某一回路过负荷后通过电力监控系统控制该回路断路器跳闸,而是检测到过负荷后提醒值班人员处理故障。各配电回路发生故障应由本回路的主保护和后备保护来完成。

23、超高层建筑中变压器等设备的振动可能会对用户产生影响,是否要采取相应措施

在超高层建筑中, 生活水泵、冷水机组、循环水泵、通风机、电梯的牵引电机、变压器等设备都会不同程度地产生振动, 这些振动都可以利用减震基础、减震器或减震垫降低震动。影响干式变压器工频噪声振动的主要因素有下列几方面因素: 1) 结构形式的影响, 通常采用的变压器有两种, 浸渍绝缘绕线干式变压器和浇注干式变压器,在相同工况下, 浸渍绝缘绕线干式变压器比浇注干式变压器的工频噪声震动大一些。 2) 产品质量的影响, 主要是变压器铁芯安装得不好,如局部有松动等 3) 安装质量的影响, 如果安装得不平, 整体受力不平衡也会产生工频噪声震动,有可能会对用户产生影响上述这些动力设备的噪声振动, 变压器相对是小的。但从绿色环保的角度看问题, 超高层建筑中的变压器安装也应采用减震器。

2 4、超高层建筑中谐波源危害的控制,采取何种对策

超高层建筑中谐波源危害的控制, 应根据具体谐波源的大小、位置及对电源的影响程度等因素, 在末端谐波源处设置滤波器。

25、在超高层建筑中,顶层电梯机房的电梯容量都很大, 如果这些电梯与照明负荷共用1 台变压器, 是否应考虑电梯频繁启动对照明光源寿命的影响

在超高层建筑中, 顶层电梯机房的电梯容量都很大, 如观景电梯单台容量可达200 多kW, 再加上消防电梯、普通客梯容量共可达400 kW 以上, 由于这些电梯频繁启动,启动电流将会很大, 如果这些电梯与照明负荷共用1 台变压器, 将会对照明光源寿命产生影响。因此, 在超高层建筑中电梯与照明负荷应分别采用专用变压器供电。

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