高层建筑消防供配电设计
关于高层建筑供配电系统设计的探讨
关于高层建筑供配电系统设计的探讨发布时间：2021-08-19T10:36:23.617Z 来源：《建筑实践》2021年40卷4月第10期作者：姚俊琴[导读] 本文关于高层建筑供配电系统设计的进行一系列的探讨，以供同行参考。
姚俊琴北京金隅地产开发集团有限公司 100124摘要：研究超高层建筑供配电系统设计主要目的是以最经济、安全、可靠的方式向超高层建筑提供电能，确保超高层建筑正常运转，且在发生灾害意外时保障其内部人身、财产安全。
高层建筑的电气设计应本着安全合理、可靠经济的原则，合理地设计高层建筑电气结构和计算各项设备的性能，本文关于高层建筑供配电系统设计的进行一系列的探讨，以供同行参考。
关键词：高层的建筑；供配电系统；设计研究；探讨引言在当前社会中，高层建筑越来越普遍，供配电系统在高层建筑住户工作和生活用电问题上成为一个值得深思的问题。
为了可以让用户安全可靠用电，高层建筑的供配电系统必须精心构建与设计。
供电系统的全面设计主要包括计算负荷、选择设备与供配电方式3个方面，还应该考虑为安全可靠而采用的各项辅助措施。
该系统的设计必须牢牢秉持安全合理、可靠经济的硬性原则，根据我国现行的经济政策、技术政策、资源使用情况以及使用与设计等各方面要求，分析设计高层建筑的供电结构，还要充分计算各项设备的性能数据与具体参数，因地制宜地选择合适的设备。
因为需求和制造在各流程中考虑的问题不同，所以导致对设备性能参数的具体要求不同。
1.高层建筑电气工程供配电系统设计的主要原则在一个高层建筑的机电工程中供配电系统显得非常的关键，它由区域、用户两大变电站组成，整个建筑的电力系统电能的相关配用工作都由它来负责。
位于高层建筑中的供配电系统主要为建筑中的人员或是内部电气设备提供服务。
因此供配电系统的是否稳定运作直接关乎到建筑的整个电力系统的安全性能。
通常而言，当下高层建筑的供电系统多是采取单向电流流动的方式，即从电源端流动至用户端，如此做法可以在第一时间处理电源的降压和分配工作，使得电能可以让用户端直接用。
某高层建筑物应急电源及配电所设计
摘要随着社会主义经济的高度发展，改革开放的不断深入，城市用地日益紧张，综合性的高层建筑如雨后春笋不断涌出。
但随着建筑物高度越来越高，要求供电的可靠性程度也日益增高，对防火、安全提出更高的要求，如何选用合适的应急电源就显得事关重要。
«高层民用建筑设计防火规范»（以下简称“高规”），«民用建筑电气设计规范»（以下简称“民规”）规定：一类高层建筑应按一级负荷供电。
一级负荷的供电电源应由二个电源供电，当一个电源发生故障时，另一电源不致同时损坏。
根据工程情况，和当地供电部门协商，一般可采用二路高压10KV同时供电；一路高压，另一路为低压电源，亦可采用应急发电机组。
对于一级负荷中特别重要负荷，除上述二个电源外，还必须增设应急电源。
1 工程概况1.1 工程概况金城大厦为某市一栋高层单体商业办公建筑，工程概况如下:建筑面积:37417㎡(其中地下:3783.8㎡，地上:33633.6 ㎡，不包括技术夹层)。
建筑层数:地下1层，地上5层。
建筑高度：90.1m(女儿墙顶高度，不包括电梯机房、水箱间等)。
主要结构类型:框架，剪力墙结构。
建筑布局及功能:地下1层为设备用房、汽车库，1-4层为商场，技术夹层为转换层，5-19层为公寓式写字间，20-25层为标准写字间，顶层为设备房、电梯机房及水箱间。
1-4层设有中央空调。
消防设计:主体建筑为一类高层建筑，建筑耐火等级为一级。
地下1层及地上1-4层为每层2个防火分区，夹层及5-25层为每层1个防火分区。
1.2 负荷数据金城大厦有220V单相用电设备（如照明负荷），也有380V三相用电设备(如电力负荷)；各类负荷中有平时需要运行的用电设备，也有在发生火灾时才需运行的消防用电设备。
以上设备均由设于地下1层的10/0.38kV变电所采用低压三相四线制系统放射式或树干式配电。
供电部门提供的系统短路数据如下：（一）提供10kV专线电源A的110/10kV变电站距离本工程为3km，电源引人电缆型号初选为YJV22—8.7/10—3×120, 110/10kV变电站10kV母线处三相短路电流有效值设计规划最大值为25kA，最小值为20kA。
高层建筑消防供配电设计探讨
摘要 ： 本文针对 当前我 国高层建筑 的常见的消防供配 电的设计情 灾 后 ， 及 时 由应 急 电源 进行 持续 供 电 ， 还 要 保证 系统 内的 况 进行 分析 ， 对 于 高层 消 防 供 配 电设 计 以 及相 应 的消 防 系统 设计 中存 二 类负 荷 实现 快速 的切 换 与供 电。② 供 电方式 的选 择 ： 对
一
持供 电线 路 上 的各 自独 立 。 ③ 如 果 实现消 防 系统各 设备 的
仍 无法 避免 少 量假 冒伪 劣 的导线 合于 分布均 匀 的范 围 内。 ③ 链 式供 电的特 点 ： 该 方式和树 干 管在 设计 源头做 好 规范 ， 或 者开 关设 备 的流入 。 这 种 未能达 到 国家规定 标准 的产 品 式较 为相似 ， 供 电可靠 性方面 比树 干式 更低 ， 一旦其 中一 台 设备 发生故 障 ， 会 直接影 Ⅱ 向 到后面 的设备 。 （ 混合 式配 电主 极 大 的提高 了火 灾产 生 的风险 。 根据 对 上述 问题 的总结 与 分析 ， 我们 看 出根 源是相 关 要是 指放射 式与树 干式 这两种 配 电方式 。混合 式 配 电属于 规 范 的不健 全 和 不 完 善。 这 就 需要 我 们 逐步 完 善 相 关规 我 国 当前 高层建筑 中较 常见 的配 电方式。 ２ ＿ ２ 高层 建筑 中较 为 常见 的配 电问题 ａ ） 部 分消 防 设 范 ，对于 消 防 配 线在 耐 温 与 时 间 限度 等 方面 提 出严格 规 高层建 筑 的投 资者 必须提 高认 识 ， 不要 因为消 防 备 未采用 专用消 防 电源。 尤其是 消防控 制 室与消 防泵往 往 定 。同时 ， 配 线 的投 资相 对较 小而 忽 视 管理 。 如 因 配 线 引发 火 灾事 采用 的是 一般 负荷线路作 为 电源。 一旦发 生火灾 ， 高层建 筑 所 造成 的 损失 将不 可 估量 。 同时还 需做 好相 应 线路 的 的主 要 电源被切 断 ， 会 直接 导致 消防 设备 的瘫 痪 ， 其 产生 的 故 ， 日常保 养工 作 。 损失 将 不可衡量 。② 消防水 泵 等互为备 用 的消防 设备如 在 ４高层建筑的消防电源配置——对 消防 电源要求要 末端 集 中的两 电源互 投 ，未采用 不 同设备都 要从 消防 配 电 室进 行放 射式供 电。 有 的直接从 配 电室 引出主线 ， 之后 ， 在 进行 规范 ４ ． １ 较 为常 用 的消 防 电源 厂 １ ） 双 电源 高压 单 母线 不 分 末端 进行 并联 。 如 果发生 主线故 障 ， 会直 接导致互 备用 的设 段 的供 电。双 电源高压 单母 线 不分段 的供 电方式。主要 采 备都 会 同时失 去 电源 ， 无法 实现设备 的预期工 作效 果。 ⑧ 不 运 行 时保证 一备 一用 。采 符合 规定 要求 ， 消 防联 动设备 的配 电采 用共用 方式。未按 规 用 两 回路 高压 电源的 同 时供 电，
消防供配电系统
防火隔离配电系统
防止火灾蔓延至配电系统
备用配电系统
供应电力在主电源发生故障时
备用电源系统
为关键设备提供可靠电力
设计规范与要求
1 适用标准
遵循国家消防法律法规和相关标准
3 可靠性设计要求
确保设备正常运行和电力供应稳定
2 安全性设计要求
确保人员安全和火灾应急响应
4 灵活性设计要求
适应不同建筑类型和需求变化
消防供配电系统
消防供配电系统是保障建筑物火灾安全的重要组成部分。了解其定义、作用、 组成、设计规范与要求、设备选型、维护与检修以及案例分析。
定义及作用
消防供配电系统包括主配电系统、备用配电系统、防火隔离配电系统和备用电源系统。其作用是提供可 靠的电力供应，确保火灾期间设备运行正常。
系统组成
主配电系统
智能化、自动化和可持 续发展
3 建议与展望
加强规范制定和实施， 提高系统设计技术Fra bibliotek设备选型
开关柜
选择具有防火功能 和高可靠性的开关 柜
配电箱
采用适宜尺寸和保 护等级的配电箱
绝缘电缆
使用阻燃材料制造 的电缆，提高安全 性
电力保护装置
安装过载、短路和 漏电保护设备
系统维护和检修
1 系统维护
定期检查设备、清洁配 电系统
2 系统检修
维修和更换故障设备
3 定期检测和维护的
重要性
确保系统正常运行，减 少火灾风险
案例分析
南京财经大学消防配电系统改造案例
通过升级配电设备和加强火灾隔离装置，提高了消防供配电系统的可靠性和安全性。
北京天井大厦消防供配电系统安装案例
在大厦内建设了备用电源系统和防火隔离配电系统，提供可靠且安全的火灾应急电力供应。
供配电线路消防设计上应注意的几个问题
一、电线电缆选型错误1、一类高层建筑未选用低烟无卤电线电缆聚氯乙烯在高温下的燃烧过程中，会释放出氯化氢、二恶英等大量有毒气体，同时产生大量的黑色烟雾。
发生火灾时，黑色烟雾阻挡视线，增加了被困人员疏散以及消防人员灭火和施救的难度，被困人员吸入上述有毒气体后，会严重损害身体健康，甚至导致窒息死亡。
为减少火灾情况下人员伤亡和财产损失，《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第7.4.1条第2款规定：“对一类高层建筑以及重要的公共场所等防火要求高的建筑物，应采用阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电缆、电线或无烟无卤电力电缆、电线。
”然而，审图时常常发现有些设计人员未按上述要求选用电线电缆，违反了规范的上述规定，存在重大安全隐患。
还有些设计人员虽然对一类高层建筑以及重要的公共场所等防火要求高的建筑物按规范要求选用了阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电缆、电线或无烟无卤电缆、电线，却采用PVC电线管或PVC线槽作为穿线管材。
大家知道，PVC电线管或PVC线槽的主要成分为含卤的聚氯乙烯，在高温下的燃烧过程中照样会释放出氯化氢、二恶英等大量有毒气体并产生大量的黑色烟雾。
因此，若选用了阻燃低烟无卤或无烟无卤电缆、电线，再采用PVC管或PVC线槽敷设方式，则失去了选用了阻燃低烟无卤或无烟无卤电缆、电线的实际意义。
这种做法与《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第7.4.1条第2款规定的本意相矛盾，是非常不妥的，同样存在安全隐患。
因此，当选用阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电缆、电线或无烟无卤电力电缆、电线时，不得采用PVC材质的电线管或线槽作为穿线管材，,这一点应引起电气设计人员的重视。
此外，当供配电线路根据规范要求应当选用阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电缆、电线或无烟无卤电力电缆、电线时，同一建筑内的综合布线、火灾自动报警、安防等所有弱电系统配线，均应采用阻燃低烟无卤或无烟无卤线缆。
2、选用不存在的电线电缆型号在建筑施工图审查过程中，常常发现有些设计人员选用WDZ-BV电线、WDZ-VV电缆、WDZ-YJV 电缆或WDZN-BV电线、WDZN-VV电缆、WDZN-YJV电缆。
消防设计说明(强电)
电气消防设计1、消防电源及供配电：1.1本工程消防控制室、消防水泵、应急照明等消防用电负荷等级为二级负荷。
以上消防负荷采用两路市电电源供电。
本工程应急照明负荷除两路市电电源外，由EPS为应急、备用照明提供应急备用电源，EPS为第三电源。
EPS蓄电池容量应保证应急、备用时间不小于90分钟。
所有消防用电负荷均在最末一级配电箱处设置双电源自动切换装置。
1.2消防用电设备采用专用的配电线路，其配电设备有明显的标志。
1.3配电线路：火灾时需要坚持工作的用电设备配电线路采用低烟无卤辐照型耐火电力电缆或电线，其余采用低烟无卤辐照型阻燃电力电缆或电线。
垂直干线在竖井内沿桥架明敷或穿钢管暗敷,水平支线穿钢管敷设。
明敷的电缆桥架及钢管外刷防火涂料。
2、应急照明（包括备用照明、疏散照明）2.1备用照明：消防控制室、消防水泵房、变配电室、售票室等的备用照明与正常照明合一，在正常照明电源故障停电时，仍可保持正常照明的照度。
候车厅、出站厅备用照明的照度不小于一般照度的10%。
备用照明由两路市电供电，双电源末端自动切换。
另设EPS作为备用照明的应急备用电源，蓄电池持续工作时间不少于90分钟。
2.2疏散照明在大空间用房、走廊、楼梯间及其前室、主要出入口等场所设置安全出口处指示标志，气体灭火房间设置安全出口处指示标志，疏散走道墙面设置疏散指示标志，在候车大厅地面设置疏散指示标志。
出站通道设置疏散指示标志。
安全出口标志灯、疏散指示灯，疏散楼梯、走道应急照明灯采用区域集中蓄电池式应急照明系统供电。
疏散照明在地面上的最低照度不低于5lx。
3、电气火灾监控系统3.1为了防止电气火灾，本工程设电气火灾监控系统，用于监测配电系统漏电状况，有效防止漏电火灾的发生。
漏电报警信号线送至本工程一层消防控制室内显示。
电气火灾监控系统控制器，设在消防控制室。
3.2本工程总配电箱进线电源开关处设置防火灾漏电保护器。
漏电信号仅作用于报警，不切断电路。
3.3电气火灾监控系统可检测漏电电流、过电流信号，发出声光报警信号，报出故障位置，监视故障点变化，存储各种故障信号。
《高层民用建筑设计防火规范》
《高层民用建筑设计防火规范》2005年局部修订9 电气9。
1 消防电源及其配电9。
1.1 高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟设施、火灾自动报警、漏电火灾报警系统、自动灭火系统、应急照明、疏散指示标志和电动的防火门、窗、卷帘、阀门等消防用电,应按现行的国家标准《供配电系统设计规范》GB50052的规定进行设计，一类高层建筑应按一级负荷要求供电,二类高层建筑应按二级负荷要求供电。
【说明】(本条对原条文的修改。
原条文说明保留，新增说明如下）漏电火灾报警系统能有效地对漏电及由于漏电可能引起火灾进行预报和监控，其供电能力直接关系火灾报警的可靠性，因此,其供电要求应当按照消防用电的规定执行。
9。
1。
4 消防用电设备的配电线路应满足火灾时连续供电的需要，其敷设应符合下列规定：9.1。
4。
1 暗敷设时,应穿管并应敷设在不燃烧体结构内且保护层厚度不应小于30mm；明敷设时,应穿有防火保护的金属管或有防火保护的封闭式金属线槽;9.1。
4。
2 当采用阻燃或耐火电缆时，敷设在电缆井、电缆沟内可不采取防火保护措施；9。
1。
4。
3 当采用矿物绝缘类不燃性电缆时，可直接敷设；9。
1.4.4 宜与其它配电线路分开敷设；当敷设在同一井沟内时,宜分别布置在井沟的两侧。
【说明】（本条对原条文的修改。
原条文说明二删除，新增说明如下)矿物绝缘电缆是由铜芯、铜护套和氧化镁绝缘等全无机物组成的电缆，具有良好电性能、机械物理性能、耐火性能,在火灾条件下不会放出任何烟雾及有害气体，其综合性能优于阻燃电缆、耐火电缆。
因此，本条对阻燃电缆、耐火电缆和矿物绝缘电缆的敷设分别作了规定。
9。
4 火灾自动报警系统、火灾应急广播和消防控制室9。
4.1建筑高度超过100m的高层建筑，除游泳池、溜冰场、卫生间外，均应设火灾自动报警系统。
9.4。
2除住宅、商住楼的住宅部分、游泳池、溜冰场外，建筑高度不超过100m的一类高层建筑的下列部位应设置火灾自动报警系统：9.4.2.1 医院病房楼的病房、贵重医疗设备室、病历档案室、药品库;9。
高层建筑消防供配电设计
高层建筑消防供配电设计一、高层建筑消防电源配置1、规范对消防电源的要求根据《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称“高规”)规定，高层建筑的消防用电应按现行的国家标准《供配电系统设计规范》的要求设计，一类建筑按一级负荷要求供电，二类高层建筑应按二级负荷要求供电。
根据《民用建筑电气规范》(JGJ/T16-92)规定一级负荷由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不致于同时停电；一级负荷中特别重要负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源即第三个电源；二级负荷的电源应做到当电力变压器发生故障或线路常见故障时，不致中断供电（或中断后迅速恢复），在负荷比较小或地区供电的条件困难时，二级负荷可以由一回6KV以上专用架空线或电缆供电。
2、高层建筑消防电源的构成消防电源是保证高层建筑平时和火灾情况下消防设备正常工作用电的电源。
通常认为主电源和应急电源构成消防电源。
当主电源发生故障时，应急电源能继续供电给消防设备。
常用的应急电源有：(1)独立于正常电源的发电机组（2）供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路。
（3）蓄电池；（4）干电池。
3、常用的消防电源（1）双电源高压单母线不分段供电。
双电源高压单母线不分段供电方式，两回路高压电源同时供电，正常时一备一用，这种方式减少中间联络柜和一个电压互感器柜，对节省基建投资、减小高压配电室建筑面积均有利，这种方式要求两路都保证100%的负荷用电，当清扫母线或母线故障时，将会造成全部停电，其供电的可靠性较差，一般不宜用在高层建筑。
（2）双电源高压单母线分段供电。
双电源高压单母线分段供电方式，两回路高压电源同时供电，互为备用。
这种方式的供电可靠性较高，尤其对消防用电设备的两个电源要求在最末一级切换的规定易于实现，因而是目前较为常用的接线方式。
（3）三电源高压单母线分段供电。
三电源高压单母线分段供电方式，三回路高压电源，正常时为两用一备，这种方式具有较高的可靠性，适用于一级负荷中较大容量的重要用户。
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高层建筑消防供配电设
计
集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
高层建筑消防供配电设计
一、高层建筑消防电源配置
1、规范对消防电源的要求
根据《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称“高规”)规定，高层建筑的消防用电应按现行的国家标准《供配电系统设计规范》的要求设计，一类建筑按一级负荷要求供电，二类高层建筑应按二级负荷要求供电。
根据《民用建筑电气规范》(JGJ/T16-92)规定一级负荷由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不致于同时停电；一级负荷中特别重要负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源即第三个电源；二级负荷的电源应做到当电力变压器发生故障或线路常见故障时，不致中断供电（或中断后迅速恢复），在负荷比较小或地区供电的条件困难时，二级负荷可以由一回6KV以上专用架空线或电缆供电。
2、高层建筑消防电源的构成
消防电源是保证高层建筑平时和火灾情况下消防设备正常工作用电的电源。
通常认为主电源和应急电源构成消防电源。
当主电源发生故障时，应急电源能继续供电给消防设备。
常用的应急电源有：(1)独立于正常电源的发电机组（2）供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路。
（3）蓄电池；（4）干电池。
3、常用的消防电源
（1）双电源高压单母线不分段供电。
双电源高压单母线不分段供电方式，两回路高压电源同时供电，正常时一备一用，这种方式减少中间
联络柜和一个电压互感器柜，对节省基建投资、减小高压配电室建筑面积均有利，这种方式要求两路都保证100%的负荷用电，当清扫母线或母线故障时，将会造成全部停电，其供电的可靠性较差，一般不宜用在高层建筑。
（2）双电源高压单母线分段供电。
双电源高压单母线分段供电方式，两回路高压电源同时供电，互为备用。
这种方式的供电可靠性较高，尤其对消防用电设备的两个电源要求在最末一级切换的规定易于实现，因而是目前较为常用的接线方式。
（3）三电源高压单母线分段供电。
三电源高压单母线分段供电方式，三回路高压电源，正常时为两用一备，这种方式具有较高的可靠性，适用于一级负荷中较大容量的重要用户。
（4）一高压电源为主电源，380V市网电源为应急电源供电。
规模较小的建筑，于由用电量不大，当地获得两个电源又困难，附近又有380V 电源时，可采用一高压电源为主电源，380V电源为应急电源。
如果经济允许的话也可以采用柴油发电机组为应急电源。
4、加柴油发电机组供电的设想
目前高层建筑中，国际国内通用的供电方式就是在双电源的基础上增配一柴油发电机组作为应急电源，即满足一级负荷中特别重要负荷的供电要求(如图1不包括虚线部分)。
但是双电源加柴油发电机组的供电方式在我国北方大部分地区仍受到气候条件的限制。
由于在北方地区冬季时间长，气温较低。
作为应急电源的柴油发电机组在低温下很难即刻起动供电，有的甚至在二、三十分钟内无法起动。
而大多数地区10KV双
电源引自同一变电站从严格意义上来讲其实质就是一个电源，当变电站发生故障时，两个电源同时失效，造成供电系统完全瘫痪。
在火灾情况下，这会使火灾扩大，造成严重的损失，是不允许的。
因此笔者设想在双电源加柴油发电机组的基础上外加一个季节电源，并使其能自己独立供电。
冬季气温较低的情况下，柴油发电机组的可靠性降低，我们就接通这个季节电源，提高供电系统的可靠性。
当气温升高后，我们向供电部门报停季节电源供电，可以节约运行费用。
而这个季节电源有三种选择：一是从变电站引一路10KV高压电源做为季节电源（如图1），其优点是供电可靠性高，不足之处是基建投资较高；二是从附近一高层建筑的变压器高压一端引一路10KV或低压一端引一路380/220V作为季节电源；三是从市网中引一路380/200V作为季节电源。