饶磊
（ 四川成都 610000 ）
摘要：近年来，我国城市化进程发展不断深入，各地超高层建筑日益增加，超高层商业综合体建筑成为城市发展水平的一个外在体现。其中建筑电气作为建筑工程的一个重要部分，电气系统的设计既需要最大限度地满足功能需求，同时也需要保证系统的可靠性，因此，在建筑工程项目建设中建筑电气设计的作用举足轻重。本文依据相关国家规范进行变配电系统设计，主要设计内容包括低压配电系统优化、变压器选择、线路选择及敷设方式等。低压系统采用单母线分段形式，结合备用电源保障消防设备供电，另外项目内的配电线路选用低烟无卤电缆和矿物绝缘电缆组合，在火灾时可降低对逃生人员人身影响和保障消防设备发挥作用。
关键词：超高层建筑；变配电系统；设计；
1引言
近年来，各个地方的标志性超高层建筑先后建成，从450米的广州国际金融中心、528米的北京中信大厦、530米的广州周大福金融中心、600米的深圳平安国际金融中心以及632米的上海中心大厦。超高层建筑飞速发展，作为一个城市的标志性建筑具有一定的影响力，而且一定程度上能够解决特大城市土地供应不足的难题。超高层建筑是人员密集场所，同时也是商业、经济高度集中的地方，如果存在火灾隐患，一旦成灾后将会对人身和财产安全造成巨大伤亡和损失，同时会在国内外社会上造成较大影响。近年特大火灾安全事故的频繁发生，使超高层建筑的火灾安全引起了建设单位、消防监管部门以及建筑设计行业的广泛关注，因此，建筑电气设计中的火灾预防及救援措施已经成为业内的一个研究重点。
2变配电系统设计
2.1 供电电源及主结线运行方式
（1）本工程由市政附近不同区域电站提供三路独立高压（10k V）电源引入总高压配电房，其中两路主供电源同时供电，各带50％负荷，另一路备供电源分别与两路主供电源互为备用。
（2）高压系统结线为单母线分段形式。正常情况下，主用两段母线分列运行，当任意一路主供电源发生供电故障时，备用电源联络投入负责其供电负荷。备用10k V电源设置两个出线开关，分别和两路主用10k V电源进线开关联锁。（3）低压系统结线同样是单母线分段形式。平时两台变压器分列运行，当任一台变压器故障时，断开进线主开关并手动调节负荷，闭合联络开关，由另一台变压器为全部一、二级负荷供电。
（4）备用电源：为保证在供电系统故障或停电的情况下，满足一、二级负荷用电，如公共照明、客梯用电和生活水泵、重要的计算机设备负荷和安保用电负荷等；在火灾状态下，保障消防设备负荷正常运行。本工程设置发电机房设有1台1200k W（主用功率）柴油发电机，负责大楼确保负荷和消防设备用电。
2.2 本项目低压配电系统设计与常规做法对比
项目中电源系统为市政常用电源加发电机备用电源，从系统上来说供电电源可靠性极高。在电源可靠的前提下，需要保证消防设备配电线路供电稳定；因此，本工程低压配电系统针对消防设备采用专用配电母线段，以避免火灾时受普通母线段影响而无法供电。目前在国内建筑电气工程中，低压配电系统主接线形式由负荷分组情况来区别，主要分为负荷分组和负荷不分组接线。常规项目低压配电系统设计做法：
负荷不分组接线方案在常规工程中运用较多，即将所有负荷设置在主进线断路器后或同一母线段上，该方案主接线简单；这种负荷不分组接线方案是消防负荷与非消防负荷共用同一低压母线段，无疑消防负荷受非消防负荷的影响要大，消防负荷供电可靠性不高。
如果低压母线发生短路或由于火灾时“切非”不利，消防水四溢导致配电线路发生接地故障或短路，造成越级跳闸等都会使进线断路器跳闸。因此，近年火灾案例中发生消防灭火设备在火灾初期可启动灭火，但在灭火过程中，发生主电源跳闸或主电源虽然有电，但合不上闸，消防灭火设备不能启动，耽误了最佳灭火时间，火势蔓延造成重大损失的案例很多。
3. 配电方式和线缆选择
3.1 消防负荷配电方式
根据建筑专业对建筑内布局的防火分区划分，电气供电分区结合防火分区统一考虑，因此电气专业在前期方案阶段需要考虑好水平及竖向配电区域规划，根据各层防火分区相应设置配电间。
针对消防控制室、消防水泵房、消防电梯机房以及变电所等火灾时发挥重要作用的设备机房，由低压配电柜放射至末端双电源切换供电；对于消防风机、消防潜水泵、防火卷帘、挡烟垂壁等较为分散的消防设备，项目具体做法是在设备相对集中的区域设置一组（两个）消防负荷配电总箱，对相应的消防设备进行末端双电源切换供电，这样既满足规范、节省造价同时又能保证供电可靠性。。
3.2 线缆选择及敷设方式
建筑内配电线路的特点是线路长、范围广，一般故障难以发现，而电气管线一般密集地敷设在同一路径，普通电缆的有机护套、绝缘层、填充物等一旦燃烧会产生大量的火焰、烟气、毒气，而消防设备电缆若被烧断，则无法实施灭火扑救。根据《建筑防火设计规范》和《民用建筑电气设计规范》等相关规范条文规定，结合项目内电缆竖井的设置情况，普通负荷的配电线路需要采用低烟无卤阻燃电缆、电线，消防设备配电干线则选用矿物绝缘类电缆。
（1）低烟无卤阻燃电缆优点。该电缆的绝缘层材料中不含卤素化合物，且燃烧时烟雾量释放较少。因为在火灾发生期间浓烟传播速度较快，使逃生人员无法及时分辨方位及疏散方向，降低了疏散效率，而卤素化合物燃烧后产生有毒气体会对逃生人员的生命安全构成直接威胁，所以在人员密集场所选择采用低烟无卤电线电缆。
（2）消防配电线路要求。根据 IEC60364 技术标准规定，消防设备供电线路的需要满足消防设备在火灾时持续运行。而消防设备供电线缆的质量，直接影响救援灭火效率和人员疏散安全。
（3）矿物绝缘电缆的特点。矿物绝缘电缆的结构如下：选用铜护套或金属护套作为电缆最外层，绝缘材料选用氧化镁粉末，最里层选用铜导体。a）耐火性。矿物绝缘电缆铜护套和无机物绝缘层的熔点均在 1000℃以上，远超过民用建筑的火灾最高温度，所以矿物绝缘电缆的耐火性能相满足消防设备在火灾情况下的供电要求。b）耐高温。电缆的工作温度、载流量是衡量电缆稳定性的指标，一般情况下是直接取决于绝缘层的耐受温度，因耐受温度与载流量之间成正比的关系，所以，矿物绝缘电缆在高温中能很好的稳定工作。c）防水、抗机械撞击性能。矿物绝缘电缆具有良好的抗剧烈冲击性能，得益于绝缘层的高密度加工工艺，并在表层加设铜护套作为保护层，因此可以保证电缆避免机械破坏。
4.结束语
本文依据相关国家规范进行变配电系统设计，主要设计内容包括低压配电系统优化、变压器选择、线路选择及敷设方式等。低压系统采用单母线分段形式，结合备用电源保障消防设备供电，另外项目内的配电线路选用低烟无卤电缆和矿物绝缘电缆组合，在火灾时可降低对逃生人员人身影响和保障消防设备发挥作用。。
参考文献
[1]吴金焱，孙欣，熊志军．国外电气防火的做法及对中国的借鉴［J］．中国安全生产，2017，08:60-61.
[2]GB 50052-2009，供配电系统设计规范［S］．北京：中华人民共和国住房和城乡建设部，2010.
[3]段森园，佟胜伟，戴文滔．高层建筑电气设计中低压配电系统安全分析与研究［J］．科学技术创新，2019，34:134-135.
作者：饶磊，身份证号：511521198508310015。