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摘要：本文主要从控制超高层建筑供配电系统的电压偏差、节省有色金属以及施工需注意的要点等方面论述了超高层建筑供配电系统的相关特点。
关键词：超高层建筑；供配电；电压偏差；供电线路；系统结构；规范性
中图分类号：TU972+.9文献标识码：A 文章编号：
引言
近年来，国内的超高层建筑逐渐增多，因超高层建筑本身使用功能的复杂性，其供配电技术的重要性也日益凸显，这就对超高层建筑供配电系统的设计与施工提出了更高的要求。本文结合我司曾经施工过的大连期货广场B座工程，主要从以下两个方面对超高层建筑供配电系统来进行叙述：控制供配电系统的电压偏差并节省有色金属；施工需注意的要点。
1．控制供配电系统的电压偏差、节省有色金属
超高层建筑中的用电设备种类繁多，为使各类用电设备正常运行且有合理的使用寿命，就必须保证供配电系统的电压偏差符合要求。
1.1 电压偏差是供配电系统各点的实际电压与系统额定电压之差。按照规范要求，用电设备要正常运行，用电设备端子处电压偏差允许值(以额定电压的百分数表示)宜符合下列要求：
一般电动机为±5%。
电梯电动机为±7%。
照明：室内场所为±5%；对于远离变电所的小面积一般工作场所，难以满足上述要求时，可为+5%、-10%；应急照明、景观照明、道路照明和警卫照明为+5%、-10%。
其它用电设备，当无特殊规定时为±5%。
要使超高层建筑中的用电设备端子处电压偏差满足规范要求，在供配电系统设计中，必须正确选择供电线路指标和系统结构。
1.2供电线路的各项指标对供配电系统电压偏差有决定性影响，可以从以下两个供电线路的参数来进行分析，公式如下：
⑴ 供電线路电阻计算公式：
其中，ρ为线路材质的电阻率，单位为欧姆米（Ω. m)；
L为线路长度，单位为米（m）；
S为线路截面积，单位为平方米（m2）；
⑵ 供电线路的电压损失计算公式：
其中，P为线路输送的电功率，单位为千瓦（KW)；
L为线路长度，单位为米（m）；
S为线路截面积，单位为平方厘米（mm2）；
C为线路的材质系数，视导线材质、供电电压、配电方式等而定。
经对比以上两个参数公式：在供电线路的输送功率及材质一定的情况下，线路长度越长，线路截面越小，线路的电阻越大，线路的电压损失也越大；反之，线路长度越短，线路截面越大，线路的电阻越小，线路的电压损失也越小。
由以上对比可以得出结论，系统的电压损失与其线路阻抗成正比，在技术经济合理时，减少供电线路长度，可以减少电压损失，从而缩小电压偏差范围。
普通低层、多层、高层建筑供配电系统的低压出线端（变配电所）一般位于建筑物的地下室或首层；如果超高层建筑供配电系统的低压出线端也置于建筑物的地下室或首层，势必造成超高层建筑中上部设备的供电线路普遍过长，进而会造成线路的电压损失过大。因此，超高层建筑的供配电系统在设计之初就应避免低压供电线路过长的问题，而这一问题必须与供配电系统的系统结构的合理性合并考虑。
1.3系统结构是至关重要的，要使系统的电压偏差满足规范要求，系统结构的设计必须合理。超高层建筑的供配电系统结构应重点考虑变配电所位置、低压供电线路的基本接线方式两个方面。
⑴ 确定变配电所位置的主要原则是其应靠近低压用电负荷中心，该原则制定的出发点之一就是避免低压供电线路过长。规范对变配电所的位置设置也做了相应规定，即对于负荷较大及建筑高度超过100m的超高层建筑，除底层、地下层外，可根据负荷分布将变压器设在顶层、中间层；规范中的100m不是强制性规定，是否需要在建筑的中间层设置变压器还要根据用电负荷的大小及负荷分布情况来确定。大连期货广场B座工程共53层，建筑高度为242米，结合实际负荷情况进行设计后，共计布置了4个变配电所，分别位于地下1层、14层、26层、40层，具体如图1所示。
图1供配电系统图
⑵ 低压供电线路的基本供电方式有放射式接线和树干式接线两种。放射式接线的特点是引出线发生故障时互不影响，供电可靠性高；但其有色金属消耗量较多，导线和开关设备用量大，且系统的灵活性较差；这种接线方式适于对一级负荷供电，特别是用于对大型设备供电。树干式接线的特点与放射式接线相反，系统的灵活性好，采用的开关设备较少，一般情况下有色金属的消耗量较少；但干线发生故障时影响范围大，供电可靠性较低；这种接线方式适于供电容量较小而分布较均匀的用电设备。
大连期货广场B座工程中，采用以树干式接线为主放射式接线为辅的两种接线形式相结合的供电方式，对于小部分容量较大的用电设备或重要用电设备从配电室以放射式直接供电，对各楼层的照明和电力通风空调系统采用树干式供电。超高层建筑的低压供电线路的基本供电方式一般均采用两种方式相结合的供电方式，也在很大程度上解决了低压供电线路过长的问题。
1.4 由于超高层建筑的变压器在建筑的低、中、高层均有设置，也就是变压器均处于负荷中心，这就从根本上解决了低压供电线路过长的问题，使有色金属的消耗量大大减少，从而降低了工程造价；另外，超高层建筑大多采用以树干式接线为主的供电方式，树干式接线的一个主要特点就是有色金属的消耗量较少。因此，超高层建筑的上述系统结构形式不但解决了电压偏差的问题，而且使有色金属的消耗量大大减少，从而节省了工程造价。
2．应注意的施工要点
为了保证超高层建筑的供配电系统能够可靠运行，变配电室、供电线路的施工规范性也是至关重要的，在施工过程中有以下问题应重点注意。
2.1 变配电室的施工
⑴ 可燃油油浸电力变压器室的耐火等级应为一级。非燃(或难燃)介质的电力变压器室、电压为l0kV配电装置室的耐火等级不应低于二级。电压为0.4kV 配电装置室的耐火等级不应低于三级。
⑵ 变配电室位于建筑物中间层或更高层时，通向其他相邻房间的门应为甲级防火门，通向走道的门应为乙级防火门。
⑶ 变配电室位于超高层建筑中间层或更高层时，应注意结构楼板的荷载能力是否满足要求，如不能，应向设计单位提出修改。
⑷ 变配电室位于超高层建筑中间层或更高层时，应设吊装设备的吊装孔或吊装挂钩，吊装孔或吊装挂钩的尺寸及承载能力应满足吊装最大设备的需要。
变配电室位于外墙装饰为玻璃幕墙的超高层建筑中间层或更高层时，如果变配电室的位置紧靠玻璃幕墙且玻璃幕墙无窗槛墙时，则应在靠玻璃幕墙的楼板外沿设置耐火极限不低于1小时、高度不低于0.8米的不燃烧实体裙墙。
为了节省空间，超高层建筑的中间层变配电室可以设置于避难层。
变配电室周围环境不应该多尘或受腐蚀性气体的危害。
由于超高层建筑本身的管道、线路复杂多样，因此，在施工时尤其应注意变配电所非本身所用的明敷线路、管道、风道不能从其中通过。
⑼ 超高层建筑的变配电室的其他要求与普通变配电室相同。
2.2 供电线路及竖井的施工
⑴ 电气竖井应尽量靠近负荷中心，并尽量与中间层或更高层的变配电室联络方便。
⑵ 电气竖井的井壁应为耐火极限不低于1小时的不燃烧体；电气竖井应在每层楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔。
⑶ 因超高层建筑有的变配电室设于中间层或更高层，因此，10KV高压电缆需敷设于电气竖井内，高压电缆与低压电缆相互之间应保持0.3m 以上距离或采取隔离措施，并且高压线路应设有明显标志。
⑷ 在进行电缆敷设时，由于超高层建筑的电缆长度及直径一般较大，在敷设时应注意牵引强度不能太大、展放速度不能太快，否则，容易损坏电缆。
⑸ 如果设计为预制分支电缆布线，分支电缆的长度不应大于3m，如不能满足要求，应在不超过3m处装设过电流保护装置。
⑹ 超高层建筑电缆一般设计为矿物绝缘电缆，单芯矿物绝缘电缆进出柜（箱）及支承电缆的桥架、支架及固定卡具，均应采取分隔磁路的措施，防止涡流产生。多根单芯电缆敷设时，应选择合适的排列方式，以减少涡流影响。
3.结语
综上所述，为了保证超高层建筑供配电系统的供电偏差符合要求、节省投资，且系统能可靠运行，必须在设计阶段就做好供配电系统的整体规划，在图纸会审及施工工程中如发现不合理之处也应根据施工经验及时与设计单位沟通协商。
关键词：超高层建筑；供配电；电压偏差；供电线路；系统结构；规范性
中图分类号：TU972+.9文献标识码：A 文章编号：
引言
近年来，国内的超高层建筑逐渐增多，因超高层建筑本身使用功能的复杂性，其供配电技术的重要性也日益凸显，这就对超高层建筑供配电系统的设计与施工提出了更高的要求。本文结合我司曾经施工过的大连期货广场B座工程，主要从以下两个方面对超高层建筑供配电系统来进行叙述：控制供配电系统的电压偏差并节省有色金属；施工需注意的要点。
1．控制供配电系统的电压偏差、节省有色金属
超高层建筑中的用电设备种类繁多，为使各类用电设备正常运行且有合理的使用寿命，就必须保证供配电系统的电压偏差符合要求。
1.1 电压偏差是供配电系统各点的实际电压与系统额定电压之差。按照规范要求，用电设备要正常运行，用电设备端子处电压偏差允许值(以额定电压的百分数表示)宜符合下列要求：
一般电动机为±5%。
电梯电动机为±7%。
照明：室内场所为±5%；对于远离变电所的小面积一般工作场所，难以满足上述要求时，可为+5%、-10%；应急照明、景观照明、道路照明和警卫照明为+5%、-10%。
其它用电设备，当无特殊规定时为±5%。
要使超高层建筑中的用电设备端子处电压偏差满足规范要求，在供配电系统设计中，必须正确选择供电线路指标和系统结构。
1.2供电线路的各项指标对供配电系统电压偏差有决定性影响，可以从以下两个供电线路的参数来进行分析，公式如下：
⑴ 供電线路电阻计算公式：
其中，ρ为线路材质的电阻率，单位为欧姆米（Ω. m)；
L为线路长度，单位为米（m）；
S为线路截面积，单位为平方米（m2）；
⑵ 供电线路的电压损失计算公式：
其中，P为线路输送的电功率，单位为千瓦（KW)；
L为线路长度，单位为米（m）；
S为线路截面积，单位为平方厘米（mm2）；
C为线路的材质系数，视导线材质、供电电压、配电方式等而定。
经对比以上两个参数公式：在供电线路的输送功率及材质一定的情况下，线路长度越长，线路截面越小，线路的电阻越大，线路的电压损失也越大；反之，线路长度越短，线路截面越大，线路的电阻越小，线路的电压损失也越小。
由以上对比可以得出结论，系统的电压损失与其线路阻抗成正比，在技术经济合理时，减少供电线路长度，可以减少电压损失，从而缩小电压偏差范围。
普通低层、多层、高层建筑供配电系统的低压出线端（变配电所）一般位于建筑物的地下室或首层；如果超高层建筑供配电系统的低压出线端也置于建筑物的地下室或首层，势必造成超高层建筑中上部设备的供电线路普遍过长，进而会造成线路的电压损失过大。因此，超高层建筑的供配电系统在设计之初就应避免低压供电线路过长的问题，而这一问题必须与供配电系统的系统结构的合理性合并考虑。
1.3系统结构是至关重要的，要使系统的电压偏差满足规范要求，系统结构的设计必须合理。超高层建筑的供配电系统结构应重点考虑变配电所位置、低压供电线路的基本接线方式两个方面。
⑴ 确定变配电所位置的主要原则是其应靠近低压用电负荷中心，该原则制定的出发点之一就是避免低压供电线路过长。规范对变配电所的位置设置也做了相应规定，即对于负荷较大及建筑高度超过100m的超高层建筑，除底层、地下层外，可根据负荷分布将变压器设在顶层、中间层；规范中的100m不是强制性规定，是否需要在建筑的中间层设置变压器还要根据用电负荷的大小及负荷分布情况来确定。大连期货广场B座工程共53层，建筑高度为242米，结合实际负荷情况进行设计后，共计布置了4个变配电所，分别位于地下1层、14层、26层、40层，具体如图1所示。
图1供配电系统图
⑵ 低压供电线路的基本供电方式有放射式接线和树干式接线两种。放射式接线的特点是引出线发生故障时互不影响，供电可靠性高；但其有色金属消耗量较多，导线和开关设备用量大，且系统的灵活性较差；这种接线方式适于对一级负荷供电，特别是用于对大型设备供电。树干式接线的特点与放射式接线相反，系统的灵活性好，采用的开关设备较少，一般情况下有色金属的消耗量较少；但干线发生故障时影响范围大，供电可靠性较低；这种接线方式适于供电容量较小而分布较均匀的用电设备。
大连期货广场B座工程中，采用以树干式接线为主放射式接线为辅的两种接线形式相结合的供电方式，对于小部分容量较大的用电设备或重要用电设备从配电室以放射式直接供电，对各楼层的照明和电力通风空调系统采用树干式供电。超高层建筑的低压供电线路的基本供电方式一般均采用两种方式相结合的供电方式，也在很大程度上解决了低压供电线路过长的问题。
1.4 由于超高层建筑的变压器在建筑的低、中、高层均有设置，也就是变压器均处于负荷中心，这就从根本上解决了低压供电线路过长的问题，使有色金属的消耗量大大减少，从而降低了工程造价；另外，超高层建筑大多采用以树干式接线为主的供电方式，树干式接线的一个主要特点就是有色金属的消耗量较少。因此，超高层建筑的上述系统结构形式不但解决了电压偏差的问题，而且使有色金属的消耗量大大减少，从而节省了工程造价。
2．应注意的施工要点
为了保证超高层建筑的供配电系统能够可靠运行，变配电室、供电线路的施工规范性也是至关重要的，在施工过程中有以下问题应重点注意。
2.1 变配电室的施工
⑴ 可燃油油浸电力变压器室的耐火等级应为一级。非燃(或难燃)介质的电力变压器室、电压为l0kV配电装置室的耐火等级不应低于二级。电压为0.4kV 配电装置室的耐火等级不应低于三级。
⑵ 变配电室位于建筑物中间层或更高层时，通向其他相邻房间的门应为甲级防火门，通向走道的门应为乙级防火门。
⑶ 变配电室位于超高层建筑中间层或更高层时，应注意结构楼板的荷载能力是否满足要求，如不能，应向设计单位提出修改。
⑷ 变配电室位于超高层建筑中间层或更高层时，应设吊装设备的吊装孔或吊装挂钩，吊装孔或吊装挂钩的尺寸及承载能力应满足吊装最大设备的需要。
变配电室位于外墙装饰为玻璃幕墙的超高层建筑中间层或更高层时，如果变配电室的位置紧靠玻璃幕墙且玻璃幕墙无窗槛墙时，则应在靠玻璃幕墙的楼板外沿设置耐火极限不低于1小时、高度不低于0.8米的不燃烧实体裙墙。
为了节省空间，超高层建筑的中间层变配电室可以设置于避难层。
变配电室周围环境不应该多尘或受腐蚀性气体的危害。
由于超高层建筑本身的管道、线路复杂多样，因此，在施工时尤其应注意变配电所非本身所用的明敷线路、管道、风道不能从其中通过。
⑼ 超高层建筑的变配电室的其他要求与普通变配电室相同。
2.2 供电线路及竖井的施工
⑴ 电气竖井应尽量靠近负荷中心，并尽量与中间层或更高层的变配电室联络方便。
⑵ 电气竖井的井壁应为耐火极限不低于1小时的不燃烧体；电气竖井应在每层楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔。
⑶ 因超高层建筑有的变配电室设于中间层或更高层，因此，10KV高压电缆需敷设于电气竖井内，高压电缆与低压电缆相互之间应保持0.3m 以上距离或采取隔离措施，并且高压线路应设有明显标志。
⑷ 在进行电缆敷设时，由于超高层建筑的电缆长度及直径一般较大，在敷设时应注意牵引强度不能太大、展放速度不能太快，否则，容易损坏电缆。
⑸ 如果设计为预制分支电缆布线，分支电缆的长度不应大于3m，如不能满足要求，应在不超过3m处装设过电流保护装置。
⑹ 超高层建筑电缆一般设计为矿物绝缘电缆，单芯矿物绝缘电缆进出柜（箱）及支承电缆的桥架、支架及固定卡具，均应采取分隔磁路的措施，防止涡流产生。多根单芯电缆敷设时，应选择合适的排列方式，以减少涡流影响。
3.结语
综上所述，为了保证超高层建筑供配电系统的供电偏差符合要求、节省投资，且系统能可靠运行，必须在设计阶段就做好供配电系统的整体规划，在图纸会审及施工工程中如发现不合理之处也应根据施工经验及时与设计单位沟通协商。