超高层建筑电气设计要点_李炳华
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2011 年 8 月 第 5 卷 第 4 期
专辑 超高层建筑电气
超高层建筑电气设计要点
李炳华 （中建国际设计顾问有限公司，北京100013）
Guide to the Design of Building Electricity for Extra-high Buildings
Chris Binghua Lee
出口的升降梯用电
9 汽车库
Ⅱ、Ⅲ类汽车库和Ⅰ类修车库、机械停车设备及采用升 二级
（修车库）、 降梯作为车辆疏散出口的升降梯用电
停车场
四星级及以上旅游饭店的经营及设备管理用计算机系 特一级
统用电
四 星 级 及 以 上 旅 游 饭 店 的 宴 会 厅、餐 厅、厨 房、康 乐 设
施、门 厅 及 高 级 客 房、主 要 通 道 等 场 所 的 照 明 用 电，厨
电容补偿装置的选择应考虑配电系统中高次谐 波的影响。 3.5.6 继电保护按《电力装置的继电保护和自动装置 设计规范》GB50062、《电力装置的电测量仪表装置 设计规范》GB/T 50063、《民用建筑电气设计规范》 JGJ 16 的要求执行。并符合下列规定：
(1) 当高压系统采用中性点经小电阻接地方式 时，应设置零序速断保护，零序保护装置动作于跳闸， 其信号接入事故信号回路。
3.5 配变电所 3.5.1 所址选择应满足《10kV 及以下变电所设计规范》 GB50053、《民用建筑电气设计规范》JGJ 16、《35 〜 110kV 变电所设计规范》GB 50059 中的有关规定， 主要配变电所 ( 室 ) 严禁设置于大量人员能达到的场 所。变电所、主要的配电间不应设在伸缩缝、沉降缝
及存在漏水危险的地方。
备用发电机、变压器不宜靠近主出入口。
3.5.2 配变电所应设置在负荷中心，主配变电所宜设 在地下一层、地下二层（非最底层）和首层，也可设 置独立的变电站。分配变电所应根据负荷情况设在避 难层、顶层，其变压器容量不宜超过 1000kVA。 3.5.3 配电变压器的长期工作负载率不宜超过 60%。 3.5.4 超高层建筑至少在主配变电所设值班室，值班 室宜单独设置，也可与控制室合用。值班室应能直通 或经过走道与高压配电装置室和相应的配电装置室相 通，并应有门直接通向室外或走道。
顶层设置柴油发电机组。
3.6 低压配电系统 3.6.1 配电方式
低 压 配 电 系 统 宜 采 用 三 级 配 电 方 式，即 总 配 电
( 配变电室)、区域配电( 配电间) 和终端配电。三级配 电系统相互之间要求保护开关动作具有选择性。
3.6.2 系统类型
表3-2 低压配电系统及其适用范围
类型 系统类型
特一级
7 商场、超市 大型商场及超市营业厅的备用照明用电
一级
大型商场及超市的自动扶梯、空调用电
二级
中型商场及超市营业厅的备用照明用电
二级
8 银行、金融中 重要的计算机系统和安防系统用电
特一级
心、证交中心 大型银行营业厅及门厅照明、安全照明用电
一级
小型银行营业厅及门厅照明用电
二级
Ⅰ类汽车库、机械停车设备及采用升降梯作为车辆疏散 一级
言广播设备、气象绘图及预报照明用电
6 电视台、广 国家及省、市、自治区电视台、广播电台的计算机系统用
播电台
电，直接播出的电Baidu Nhomakorabea演播厅、中心机房、录像室、微波设 特一级
备及发射机房用电
语音播音室、控制室的电力和照明用电
一级
洗印室、电视电影室、审听室、楼梯照明用电
二级
大型商场及超市的经营管理用计算机系统用电
超高层建筑高压宜采用集中控制方式，对变压器 主断路器、分段断路器、主要馈出回路断路器宜采用 集中监视方式。
主配变电所应采用直流操作电源，分配变电所视 具体情况采用直流操作电源或交流操作电源。
所用电源宜引自配电变压器。 3.5.8 备用、应急电源
(1) 应急电源的设置要求按相关规范执行。 (2) 备用电源应采用独立于正常电源的发电机 组，不应采用蓄电池。酒店部分的备用电源应按酒店 管理公司的要求设置，用于出租的写字楼宜预留柴油 发电机组房的位置及进排风、供油等条件。 (3) 柴油发电机房宜设在地下一层、地下二层、首 层，也可设置独立的柴油发电机房，不宜在避难层和
摘 要 作者总结了近年来设计的超高层建筑，并对超高层建 筑电气相关专项课题进行了研究，系统、全面地提出了超高层 建筑电气设计的要点，对超高层建筑的电气设计有针对性地做 出了要求和规定，旨在为设计人员提供参考。 关键词 超高层建筑 电气设计 设计要求 供配电系统 照明设计 防雷接地 负荷及负荷密度 Abstract The author puts forward the design points of the electrical design for super high-rise buildings systematically and all-around through summarizing of his experiences on these projects design and researches made on the relevant specific subject for years. The requirements and regulations have been made for the electrical design of super high-rise building, in order to give references for the designers. Keywords super high-rise building, electrical design, requirement for design, power supply and distribution system, lighting design, lightning protection and grounding,
40MVA 以下（一路35kV）；
四路电源 两两工作、设站联
100MVA 以下（一路110kV）
分别工作、相邻电源设联络
三用一备
3.4 高压供配电系统 3.4.1 超高层建筑的高压供配电系统宜采用主配变电 所——分配变电所结构，主配变电所应采用单母线分
段的主接线形式放射式引至分配变电所。
3.4.2 高压系统的配电级数不宜多于两级。 3.4.3 应根据当地供电部门的规定，35kV 电压等级可 直 降 到 0.4kV； 也 可 先 将 35kV 降 压 到 10kV， 再 将 10kV 降到 0.4kV。 3.4.4 如当地供电部门没有特别要求，20kV 电压等级 可直降到 0.4kV。
(2) 当分变电所离总配变电所距离较远且上级保 护不能满足分变电所进线处保护灵敏度要求时，分变 电所进线处应设一级保护。如果必要，分变电所的变 压器可设差动保护。
(3) 超高层建筑宜采用综合继保单元，分散布置 在高压配电装置上 ；低压系统宜采用多功能仪表。高 压、低压、柴油发电机组成统一的电气控制系统并接 入BMS 系统。 3.5.7 控制方式、所用电源及操作电源
10 www.znjzdq.cn
2011 年 8 月 第 5 卷 第 4 期
专辑 超高层建筑电气
根据工程具体情况，配变电所的高低压开关柜布 置型式可选择下进下出、下进上处、上进下出、上进下 出。当有大截面电缆或电缆数量较多时，宜设电缆夹 层，电缆夹层净高不应低于1.8m、且不高于3.2m。 3.5.5 配变电所内应设置低压集中自动电容补偿装置。 补偿要求按当地供电部门的规定执行，当没有明确规 定时，补偿后低压侧进线处的功率因数应达到 0.90 以上。
当一路电源断电时，剩余电源应能保证二级及以 上负荷的供电。 3.2.2 超高层建筑应设柴油发电机作为应急电源或备 用电源。设置在超高层建筑内的柴油发电机，应根据 负荷大小、单台电动机最大启动容量、供电半径等因 素确定柴油发电机的额定输出电压：
（1）当建筑物高度低于200m 时，宜采用低压柴 油发电机 ；
3.2.5 低压柴油发电机组（400V）最大单台并机容量 不得大于 1600kW。如要进行并机运行，可采用高压 柴油发电机组。
3.2.6 柴油发电机组输出功率有常用功率和备用功率， 应在图中表明。
3.2.7 柴油发电机组的负荷率宜为 75%，以实现经济 运行。
3.2.8 市电与发电机转换用的 ATSE 建议采用 PC 级、 4 极、三位式的 ATSE，ATSE 与其之前的短路保护电 器应有可靠的配合。
房、排污泵、生活水泵、主要客梯用电，计算机、电话、电 一级
声和录像设备、新闻摄影用电
三星级旅游饭店的宴会厅、餐厅、厨房、康乐设施、门厅
10 旅游饭店 及高级客房、主要通道等场所的照明用电，厨房、排污 二级
泵、生活水泵、主要客梯用电，计算机、电话、电声和录像
设备、新闻摄影用电，除上栏所述之外的四星级及以上
一级
建筑
2 国家及省部 计算机系统用电
特一级
级计算中心
3 国家及省部
级防灾中心、
电力调度中 防灾、电力调度及交通指挥计算机系统用电
特一级
心、交通指挥
中心
4 地、市级办公 主要办公室、会议室、总值班室、档案室及主要通道照明 二级
建筑
用电
5 地、市级及以 气象业务用计算机系统用电
特一级
上气象台 气象雷达、电报及传真收发设备、卫星云图接收机及语 一级
（2）当建筑物高度大于400m 时，应选用高压柴 油发电机 ；
（3）当建筑物高度在100m~400m 时，应进行技 术分析、比较，确定柴油发电机的额定电压。 3.2.3 超高层建筑中的应急电源不得使用汽油、煤油、 天然气等作为动力源，可使用柴油发电机组。
3.2.4 柴油发电机组在超高层建筑中既可作为应急电 源使用，也可以作为备用电源使用。当备用电源满足 应急电源条件时，备用电源可以兼作为应急电源。
筑的总称。
居住建筑 ：供人们居住使用的建筑。
公共建筑 ：供人们进行各种公共活动的建筑。
2 供电电源
2.1 负荷分级 超高层建筑用电负荷见表2-1。
表2-1 超高层建筑负荷分级表
序 建筑物名称
用电负荷名称
负荷
号
级别
1 国家及省部 客梯、主要办公室、会议室、总值班室、档案室及主要通
级政府办公 道照明用电
3.3 电源工作方式
电源的数量及工作方式建议按表3-1 执行。
表3-1 建议的电源数量及其工作方式
电源数量 运行方式
建议适用范围
两路电源 一用一备
规模不大的超高层建筑，不推荐使用
同时工作、互为备用
三路电源 两用一备
8MVA 以下（一路10kV）；
同时工作
16MVA 以下（一路20kV）；
两两工作、不设站联
旅游饭店的其他用电
智能建筑电气技术 9
S 论文荟萃 pecial Features
August 2011 Vol.5 No.4
超高层民用建筑的消防控制室、火灾自动报警及 联动控制装置、火灾应急照明及疏散指示标志、防烟 及排烟设施、自动灭火系统、消防水泵、消防电梯及其 排水泵、电动的防火卷帘及门窗以及阀门等消防用电 为一级负荷中的特别重要负荷。
load and load density
在多年的超高层设计实践中，笔者总结了超
高层建筑电气设计要点，将点滴体会和心得与读
者分享，也希望读者提出宝贵建议，以提高我国的
超高层建筑电气设计水平。
设计要点
1 术语 超高层建筑：建筑高度大于100m 的民用建筑。 民用建筑 ：供人们居住和进行公共活动的建
系统说明
两路市电为分段的单母线供电，中间设联络断路器 ；应
1 单母线分段+ 急母线段由市电/ 备用（应急）发电机供电，市电与发电
二段应急母线 机之间采用机械、电气连锁。宜设置两段应急母线，一段
用于应急负荷供电，一段用于备用负荷供电。
2 单母线分段+ 两路市电为分段的单母线供电，中间设联络断路器 ；宜
2.2 负荷密度 超高层建筑负荷密度与建筑功能、建筑面积、建
筑高度、附属功能等因素有关。一般在80 〜120W/m2。 3 供配电系统设计
3.1 供电要求 超高层建筑应进行整体供配电系统设计，至少需
要两路独立市电电源，还需要另设应急电源或备用电 源。
3.2 电源 3.2.1 超 高 层 建 筑 的 正 常 电 源 数 量 不 应 少 于 两 个， 各路电源应为不同路由的线路，宜采用专线由上级 变电站或开关站放射式供电。电源电压等级可以为 10kV、20kV、35kV 或 110kV。
专辑 超高层建筑电气
超高层建筑电气设计要点
李炳华 （中建国际设计顾问有限公司，北京100013）
Guide to the Design of Building Electricity for Extra-high Buildings
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出口的升降梯用电
9 汽车库
Ⅱ、Ⅲ类汽车库和Ⅰ类修车库、机械停车设备及采用升 二级
（修车库）、 降梯作为车辆疏散出口的升降梯用电
停车场
四星级及以上旅游饭店的经营及设备管理用计算机系 特一级
统用电
四 星 级 及 以 上 旅 游 饭 店 的 宴 会 厅、餐 厅、厨 房、康 乐 设
施、门 厅 及 高 级 客 房、主 要 通 道 等 场 所 的 照 明 用 电，厨
电容补偿装置的选择应考虑配电系统中高次谐 波的影响。 3.5.6 继电保护按《电力装置的继电保护和自动装置 设计规范》GB50062、《电力装置的电测量仪表装置 设计规范》GB/T 50063、《民用建筑电气设计规范》 JGJ 16 的要求执行。并符合下列规定：
(1) 当高压系统采用中性点经小电阻接地方式 时，应设置零序速断保护，零序保护装置动作于跳闸， 其信号接入事故信号回路。
3.5 配变电所 3.5.1 所址选择应满足《10kV 及以下变电所设计规范》 GB50053、《民用建筑电气设计规范》JGJ 16、《35 〜 110kV 变电所设计规范》GB 50059 中的有关规定， 主要配变电所 ( 室 ) 严禁设置于大量人员能达到的场 所。变电所、主要的配电间不应设在伸缩缝、沉降缝
及存在漏水危险的地方。
备用发电机、变压器不宜靠近主出入口。
3.5.2 配变电所应设置在负荷中心，主配变电所宜设 在地下一层、地下二层（非最底层）和首层，也可设 置独立的变电站。分配变电所应根据负荷情况设在避 难层、顶层，其变压器容量不宜超过 1000kVA。 3.5.3 配电变压器的长期工作负载率不宜超过 60%。 3.5.4 超高层建筑至少在主配变电所设值班室，值班 室宜单独设置，也可与控制室合用。值班室应能直通 或经过走道与高压配电装置室和相应的配电装置室相 通，并应有门直接通向室外或走道。
顶层设置柴油发电机组。
3.6 低压配电系统 3.6.1 配电方式
低 压 配 电 系 统 宜 采 用 三 级 配 电 方 式，即 总 配 电
( 配变电室)、区域配电( 配电间) 和终端配电。三级配 电系统相互之间要求保护开关动作具有选择性。
3.6.2 系统类型
表3-2 低压配电系统及其适用范围
类型 系统类型
特一级
7 商场、超市 大型商场及超市营业厅的备用照明用电
一级
大型商场及超市的自动扶梯、空调用电
二级
中型商场及超市营业厅的备用照明用电
二级
8 银行、金融中 重要的计算机系统和安防系统用电
特一级
心、证交中心 大型银行营业厅及门厅照明、安全照明用电
一级
小型银行营业厅及门厅照明用电
二级
Ⅰ类汽车库、机械停车设备及采用升降梯作为车辆疏散 一级
言广播设备、气象绘图及预报照明用电
6 电视台、广 国家及省、市、自治区电视台、广播电台的计算机系统用
播电台
电，直接播出的电Baidu Nhomakorabea演播厅、中心机房、录像室、微波设 特一级
备及发射机房用电
语音播音室、控制室的电力和照明用电
一级
洗印室、电视电影室、审听室、楼梯照明用电
二级
大型商场及超市的经营管理用计算机系统用电
超高层建筑高压宜采用集中控制方式，对变压器 主断路器、分段断路器、主要馈出回路断路器宜采用 集中监视方式。
主配变电所应采用直流操作电源，分配变电所视 具体情况采用直流操作电源或交流操作电源。
所用电源宜引自配电变压器。 3.5.8 备用、应急电源
(1) 应急电源的设置要求按相关规范执行。 (2) 备用电源应采用独立于正常电源的发电机 组，不应采用蓄电池。酒店部分的备用电源应按酒店 管理公司的要求设置，用于出租的写字楼宜预留柴油 发电机组房的位置及进排风、供油等条件。 (3) 柴油发电机房宜设在地下一层、地下二层、首 层，也可设置独立的柴油发电机房，不宜在避难层和
摘 要 作者总结了近年来设计的超高层建筑，并对超高层建 筑电气相关专项课题进行了研究，系统、全面地提出了超高层 建筑电气设计的要点，对超高层建筑的电气设计有针对性地做 出了要求和规定，旨在为设计人员提供参考。 关键词 超高层建筑 电气设计 设计要求 供配电系统 照明设计 防雷接地 负荷及负荷密度 Abstract The author puts forward the design points of the electrical design for super high-rise buildings systematically and all-around through summarizing of his experiences on these projects design and researches made on the relevant specific subject for years. The requirements and regulations have been made for the electrical design of super high-rise building, in order to give references for the designers. Keywords super high-rise building, electrical design, requirement for design, power supply and distribution system, lighting design, lightning protection and grounding,
40MVA 以下（一路35kV）；
四路电源 两两工作、设站联
100MVA 以下（一路110kV）
分别工作、相邻电源设联络
三用一备
3.4 高压供配电系统 3.4.1 超高层建筑的高压供配电系统宜采用主配变电 所——分配变电所结构，主配变电所应采用单母线分
段的主接线形式放射式引至分配变电所。
3.4.2 高压系统的配电级数不宜多于两级。 3.4.3 应根据当地供电部门的规定，35kV 电压等级可 直 降 到 0.4kV； 也 可 先 将 35kV 降 压 到 10kV， 再 将 10kV 降到 0.4kV。 3.4.4 如当地供电部门没有特别要求，20kV 电压等级 可直降到 0.4kV。
(2) 当分变电所离总配变电所距离较远且上级保 护不能满足分变电所进线处保护灵敏度要求时，分变 电所进线处应设一级保护。如果必要，分变电所的变 压器可设差动保护。
(3) 超高层建筑宜采用综合继保单元，分散布置 在高压配电装置上 ；低压系统宜采用多功能仪表。高 压、低压、柴油发电机组成统一的电气控制系统并接 入BMS 系统。 3.5.7 控制方式、所用电源及操作电源
10 www.znjzdq.cn
2011 年 8 月 第 5 卷 第 4 期
专辑 超高层建筑电气
根据工程具体情况，配变电所的高低压开关柜布 置型式可选择下进下出、下进上处、上进下出、上进下 出。当有大截面电缆或电缆数量较多时，宜设电缆夹 层，电缆夹层净高不应低于1.8m、且不高于3.2m。 3.5.5 配变电所内应设置低压集中自动电容补偿装置。 补偿要求按当地供电部门的规定执行，当没有明确规 定时，补偿后低压侧进线处的功率因数应达到 0.90 以上。
当一路电源断电时，剩余电源应能保证二级及以 上负荷的供电。 3.2.2 超高层建筑应设柴油发电机作为应急电源或备 用电源。设置在超高层建筑内的柴油发电机，应根据 负荷大小、单台电动机最大启动容量、供电半径等因 素确定柴油发电机的额定输出电压：
（1）当建筑物高度低于200m 时，宜采用低压柴 油发电机 ；
3.2.5 低压柴油发电机组（400V）最大单台并机容量 不得大于 1600kW。如要进行并机运行，可采用高压 柴油发电机组。
3.2.6 柴油发电机组输出功率有常用功率和备用功率， 应在图中表明。
3.2.7 柴油发电机组的负荷率宜为 75%，以实现经济 运行。
3.2.8 市电与发电机转换用的 ATSE 建议采用 PC 级、 4 极、三位式的 ATSE，ATSE 与其之前的短路保护电 器应有可靠的配合。
房、排污泵、生活水泵、主要客梯用电，计算机、电话、电 一级
声和录像设备、新闻摄影用电
三星级旅游饭店的宴会厅、餐厅、厨房、康乐设施、门厅
10 旅游饭店 及高级客房、主要通道等场所的照明用电，厨房、排污 二级
泵、生活水泵、主要客梯用电，计算机、电话、电声和录像
设备、新闻摄影用电，除上栏所述之外的四星级及以上
一级
建筑
2 国家及省部 计算机系统用电
特一级
级计算中心
3 国家及省部
级防灾中心、
电力调度中 防灾、电力调度及交通指挥计算机系统用电
特一级
心、交通指挥
中心
4 地、市级办公 主要办公室、会议室、总值班室、档案室及主要通道照明 二级
建筑
用电
5 地、市级及以 气象业务用计算机系统用电
特一级
上气象台 气象雷达、电报及传真收发设备、卫星云图接收机及语 一级
（2）当建筑物高度大于400m 时，应选用高压柴 油发电机 ；
（3）当建筑物高度在100m~400m 时，应进行技 术分析、比较，确定柴油发电机的额定电压。 3.2.3 超高层建筑中的应急电源不得使用汽油、煤油、 天然气等作为动力源，可使用柴油发电机组。
3.2.4 柴油发电机组在超高层建筑中既可作为应急电 源使用，也可以作为备用电源使用。当备用电源满足 应急电源条件时，备用电源可以兼作为应急电源。
筑的总称。
居住建筑 ：供人们居住使用的建筑。
公共建筑 ：供人们进行各种公共活动的建筑。
2 供电电源
2.1 负荷分级 超高层建筑用电负荷见表2-1。
表2-1 超高层建筑负荷分级表
序 建筑物名称
用电负荷名称
负荷
号
级别
1 国家及省部 客梯、主要办公室、会议室、总值班室、档案室及主要通
级政府办公 道照明用电
3.3 电源工作方式
电源的数量及工作方式建议按表3-1 执行。
表3-1 建议的电源数量及其工作方式
电源数量 运行方式
建议适用范围
两路电源 一用一备
规模不大的超高层建筑，不推荐使用
同时工作、互为备用
三路电源 两用一备
8MVA 以下（一路10kV）；
同时工作
16MVA 以下（一路20kV）；
两两工作、不设站联
旅游饭店的其他用电
智能建筑电气技术 9
S 论文荟萃 pecial Features
August 2011 Vol.5 No.4
超高层民用建筑的消防控制室、火灾自动报警及 联动控制装置、火灾应急照明及疏散指示标志、防烟 及排烟设施、自动灭火系统、消防水泵、消防电梯及其 排水泵、电动的防火卷帘及门窗以及阀门等消防用电 为一级负荷中的特别重要负荷。
load and load density
在多年的超高层设计实践中，笔者总结了超
高层建筑电气设计要点，将点滴体会和心得与读
者分享，也希望读者提出宝贵建议，以提高我国的
超高层建筑电气设计水平。
设计要点
1 术语 超高层建筑：建筑高度大于100m 的民用建筑。 民用建筑 ：供人们居住和进行公共活动的建
系统说明
两路市电为分段的单母线供电，中间设联络断路器 ；应
1 单母线分段+ 急母线段由市电/ 备用（应急）发电机供电，市电与发电
二段应急母线 机之间采用机械、电气连锁。宜设置两段应急母线，一段
用于应急负荷供电，一段用于备用负荷供电。
2 单母线分段+ 两路市电为分段的单母线供电，中间设联络断路器 ；宜
2.2 负荷密度 超高层建筑负荷密度与建筑功能、建筑面积、建
筑高度、附属功能等因素有关。一般在80 〜120W/m2。 3 供配电系统设计
3.1 供电要求 超高层建筑应进行整体供配电系统设计，至少需
要两路独立市电电源，还需要另设应急电源或备用电 源。
3.2 电源 3.2.1 超 高 层 建 筑 的 正 常 电 源 数 量 不 应 少 于 两 个， 各路电源应为不同路由的线路，宜采用专线由上级 变电站或开关站放射式供电。电源电压等级可以为 10kV、20kV、35kV 或 110kV。