华东建筑设计研究总院华东建筑设计研究总院20162016年年1010月月浅谈超高层建筑电气设计浅谈超高层建筑电气设计2021/9/151一、超高层建筑发展一、超高层建筑发展一、超高层建筑发展一、超高层建筑发展1、在中国，每五天就有一栋超高层拔地而起，2、预计到2016年，中国将有大约800栋超高层建筑建成，是美国的四倍，3、我国在建或即将建设的500米以上超高层有14栋4、中国在建设最高建筑：苏州中南中心超过700米，达到729米。5、中国已经到达最高点：上海中心632米6、中国已经建成运行的建筑：上海环球中心492米7、分布：长三角33%、珠三角25%、中西南20%、环渤海和东北16%2021/9/152截止截止2016年年10月，月，我国在建或即将建设的500米以上超高层有14栋我院原创或参与我院原创或参与11栋栋 部分原创作品部分原创作品部分合作作品部分合作作品2021/9/153全国全国12座座500米以上超高层建筑，我院参与设计米以上超高层建筑，我院参与设计7座、咨询座、咨询2座座(上海中心上海中心-结构咨询、中国樽结构咨询、中国樽-全专业咨询）全专业咨询）2021/9/154合肥宝能（合肥宝能（588m588m） 合肥恒大合肥恒大(518m)(518m)建筑总面积建筑总面积270270万万m m2 2T1-T3T1-T3总面积总面积133133万万T1T1，588m,588m,T2, 490m,T2, 490m,T3, 380m,T3, 380m,2021/9/155问题？超高层建筑电气设计的难点？上海对超高层建筑的变压器、柴油机设置在屋顶、避难层、设备层如何处理？通常采用哪些运输、降噪、防火措施？上海超高层建筑的电气竖井如何设置？超高层建筑强、弱电线缆如何选择？上海规范对建筑设计防火规范50016-2014第10.1.10条（以下简称建规）第1款矿物绝缘类不燃电缆如何理解和执行的，在线缆敷设上是如何做的？上届建筑电气分会会议上讨论消防负荷低压配电分组意见提到对超高层建筑应采用分组供电（见建规10.1.6条文说明），上海市对超高层建筑低压系统分组如何设计的？2021/9/156二、部分代表建筑电气指标介绍市场优势 / Market Advantage苏州中南中心苏州中南中心 中国第一高楼中国第一高楼 总建筑高度总建筑高度729米米 138层，层，49万平方米万平方米 1、电源：、电源：6路路20KV 45760KVA 2、高压发电机、高压发电机 4台台3000KVA 3、指标：、指标：93VA 应急应急24VA 4、变电所位置：、变电所位置： B1 9F 25F 41F 57F 88F 103F 119F 2021/9/158南昌绿地中央广场（双塔）250m，60层，29万平方米3组2路10kv电源30层2000kva4台1600kva2台60层1000kva2台1250kva2台3台10kv发电机3X2000kw并网1742021/9/159武汉世贸中心武汉世贸中心 原创设计中国最高双子塔原创设计中国最高双子塔 建筑高度建筑高度438米，米，89层层 功能涵盖办公、酒店、商业、功能涵盖办公、酒店、商业、 35万平米超大型综合体万平米超大型综合体1、供电电源：、供电电源：6路路10KV（4有有2备）备）2、高压发电机、高压发电机 3台台 低压发电机低压发电机 1台台3、变电所位置：、变电所位置：B1、5F、18F、 31F、 47F、75F4、上楼变压器容量：、上楼变压器容量：1250KVA5、指标：、指标：103VA 应急应急22VA2021/9/1510上海中心上海中心（目前结构最高（目前结构最高2014/8/32014/8/3）高度：高度：632米层数：层数：地上124层面积：面积：582,000米2 电源电源：2路110kV 2台40000kVA指标指标：138VA 17+19VA（应急+备用）上海环球中心上海环球中心（目前建成并投入运营最高（目前建成并投入运营最高.2008.2008）高度：高度：492米层数：层数：地上101层面积：面积：386,000米2电源电源：3路35KV 3台12500KVA高压发电机高压发电机：4台2500KVA上楼变电所上楼变电所：6F: 4X1250KVA 18F: 6X1250KVA30F、42F、54F :7X1250KVA66F: 6X1250KVA 90F: 11X1250KVA指标指标：98VA 应急+备用26VA2021/9/1511武汉绿地国际金融城武汉绿地国际金融城 武汉绿地中心武汉绿地中心办公、酒店、商业办公、酒店、商业 、公寓、公寓总建设面积：总建设面积：735000735000平方米平方米建筑高度：建筑高度：636636米米, , 120120层层电源：电源：8 8路路10KV10KV，冷冻机采用，冷冻机采用10KV10KV应急：高压发电机应急：高压发电机变电所：变电所：B2 3F 35F 63F 98F 117F B2 3F 35F 63F 98F 117F 变压器上楼：变压器上楼：1250KVA1250KVA指标：指标：115VA 115VA 应急应急23VA23VA2021/9/1512天津高银天津高银天津高银天津高银117117117117金融大厦金融大厦金融大厦金融大厦用途：商业、酒店、办公用途：商业、酒店、办公设计年份：设计年份：20072007至今至今总建筑面积总建筑面积 ：832000832000m2m2建筑高度：建筑高度：597597米米 117117层层 电源:2路110KV2台31500KVA高压发电机：4台3000KVA上楼变电所：31F：10台1600KVA62F：10台1250KVA93F：8台1600KVA指标：118VA、应急15VA2021/9/1513天津周大福滨海发展中心天津周大福滨海发展中心天津周大福滨海发展中心天津周大福滨海发展中心建设单位：香港新世界地产（中国）建设单位：香港新世界地产（中国）用途：商业、酒店及写字楼综合体用途：商业、酒店及写字楼综合体设计年份：设计年份：2011/20122011/2012建设地点：天津滨海新区建设地点：天津滨海新区总建筑面积总建筑面积 ：389000389000 m2 m2建筑高度：建筑高度：530530米米 100100层层电源：电源：10KV10KV，1212路（路（8 8用用4 4备）备） 58700KVA 58700KVA高压发电机高压发电机+ +低压发电机低压发电机 23650KVA 23650KVA 指标：指标：183VA 73VA183VA 73VA( (业主要求冷冻机的电源也要接发电机）业主要求冷冻机的电源也要接发电机）2021/9/1514大连绿地中心大连绿地中心用途：办公、酒店、商业用途：办公、酒店、商业 设计年份：设计年份：20102010年年/2013/2013年年建设地点：大连市东港区建设地点：大连市东港区总建设面积：总建设面积：300000300000平方米平方米建筑高度：建筑高度：518518米米 8585层层电源：电源：4 4路路10KV 10KV 低压发电机和高压发电机各一台低压发电机和高压发电机各一台上楼变电所上楼变电所: 5F 38F 66F : 5F 38F 66F 屋顶屋顶指标：指标：107VA/10VA 107VA/10VA 2021/9/1515天津环球金融中心天津环球金融中心办公、酒店（瑞吉）、商业办公、酒店（瑞吉）、商业 、公寓、公寓设计年份：设计年份：20052005年年/2009/2009年年总建设面积：总建设面积：550000550000平方米平方米建筑高度：建筑高度：337337米米 电源：电源：2 2路路35KV (35KV (直降）直降） 低压发电机低压发电机 B1 45F 60F B1 45F 60F 指标：指标：97VA/12VA97VA/12VA2021/9/1516天津现代城天津现代城A A区和区和B B区区办公、酒店（四季）、商业办公、酒店（四季）、商业 、公寓、公寓设计年份：设计年份：20092009年年/2012/2012年年总建设面积：总建设面积：528000528000平方米平方米建筑高度：建筑高度：339339米米电源：电源：2 2路路35KV (35KV (直降）直降） 高压发电机：高压发电机：2 2台台1500KW1500KW指标：指标：117VA 117VA 应急应急17VA17VA2021/9/1517上海北外滩白玉兰广场上海北外滩白玉兰广场建设单位：印尼建设单位：印尼APPAPP金光集团金光集团用途：办公、酒店（用途：办公、酒店（WW酒店）、商业酒店）、商业 、公寓、公寓设计年份：设计年份：20062006年年/2009/2009年年建设地点：上海市虹口区北外滩建设地点：上海市虹口区北外滩总建设面积：总建设面积：550000550000平方米平方米建筑高度：建筑高度：330330米米 6666层层电源：电源：2 2路路35KV 35KV （直降）（直降）高压发电机高压发电机指标：指标：117VA 117VA 应急应急22VA 22VA 2021/9/1518西南第一高楼西南第一高楼昆明俊发昆明俊发“春之眼春之眼”客户：客户：云南俊发集团用途：用途：办公、酒店、酒店式公寓、商业等建设地点：建设地点：昆明市东风广场合作方：合作方：SOM总建筑面积：总建筑面积：621,540m2建筑高度：建筑高度：460米主楼+310米公寓2021/9/1519东方之门东方之门( (秋裤）秋裤）客户：客户：苏州乾宁置业有限公司用途：用途：办公、酒店、酒店式公寓、商业等建设地点：建设地点：苏州工业园区合作方：合作方：英国RMJM建筑设计事务所总建筑面积：总建筑面积：420,000m2建筑高度：建筑高度：310米电源电源：3路20KV高压发电机高压发电机：3台2000KVA(6KV)指标指标：100VA应急+备用13VA2021/9/1520南京金鹰天地广场南京金鹰天地广场客户：客户：南京建邺金鹰置业有限公司建设地点：建设地点：南京河西区用途：用途：酒店、办公、商业等总建筑面积：总建筑面积：915,000m2建筑高度：建筑高度：358米+328米+308米三塔电源：10路10KV高压发电机：4台2000KVA指标：88VA 应急+备用9VA2021/9/1521南京紫峰大厦南京紫峰大厦客户：客户：绿地集团合作方合作方：SOM建设地点：建设地点：南京鼓楼区用途：用途：酒店（洲际）、办公、商业总建筑面积：总建筑面积：260,000m2建筑高度：建筑高度：450米电源电源：8路10KV高压发电机高压发电机：4台1900KVA上楼变电所上楼变电所：10F:2台1600KVA+2台1250KVA35F:2台1000KVA+2台1250KVA60F:2台1600KVA指标指标：117VA应急29VA2021/9/1522合肥滨湖新区CBD 588米，230万平方米2021/9/1523三、分析1、供电电源2、应急电源和备用电源3、变电所上楼4、负荷计算（用电指标的确定）5、楼层配电竖井的设计6、其他设备选择序号项目名称 高度（米） 面积平方米供电电源用电指标（VA/平方米）备 注正常电源应急+备用电源1苏州中南中心729496路20KV93242上海中心632672路110KV,2X40000KVA13817+193武汉绿地中心636738路10KV115234大连绿地中心518294路10KV107 105天津高银117598802路110KV,2X31500KVA118156上海环球中心49238.63路35KV,3X12500KVA98267上海金茂大厦420292路35KV,2X16000KVA1108上海世茂广场333172路35KV,2X10000KVA11789上海白玉兰广场300422路35KV(直降）1172210天津富力43929.22路35KV,2X16000KVA1092011天津环球（津塔）337262路35KV(直降）971212天津现代城330172路35KV(直降）1171713武汉中心4383510路10KV1032214南京紫峰大厦45026.38路10KV1172915南京金鹰天地36891.910路10KV88916东方之门302453路20KV1001317常州润华308234路10KV92 14 以下是部分项目的用电量设计指标： 供电电源供电电源和供电电压的选择主要根据建筑物的用电设备的负荷等级、用电量和当地城市的电网情况而确定：上海上海和天津：和天津：上海中心、天津117采用2路110kV，其他建筑均采用35KV供电苏州：苏州：采用20KV其他城市：其他城市：采用10KV为主应急电源和备用电源1、大部分项目采用高压柴油发电机组，并机运行部分项目采用低压+高压组合2、消防应急电源和备用电源合用柴油发电机组超高层建筑的消防设备采用柴油发电机组作为应急电源，绝大部分超高层建筑的功能中含五星级酒店，酒店需要备用电源，备用电源也采用柴油发电机，我们在统计中，含酒店功能的15栋超高层建筑中，13栋超高层建筑的应急电源和备用电源共用柴油发电机组，占87%，2栋超高层建筑分别设置应急电源用的柴油发电机组和备用电源用的柴油发电机组，占13%。如果共用柴油发电机组，柴油发电机组的容量选择既要满足消防要求，又要满足备用要求，但容量不叠加。采用发电机组的容量一般为正常电源容量的15%25%。变电所上楼1、为了满足供电电压降的要求，变电所均上楼，基本上设置在避难层2、上楼变压器以1000KVA、1250KVA为主，南京紫峰和天津117项目采用1600KVA天津117在31层设置10台1600KVA，93层设置8台1600KVA3、注意：变配电设备的运输通道负荷计算（用电指标的确定）从上面项目统计，用电指标在90138VA/平方米,差异很大，当然也有建筑功能的不同引起，但本人认为：目前没有大量已经运行的类似项目的实际测量数据供参考。设计师往往为了保险起见选择的系数偏大，造成设备的不充分利用和能源的大量浪费。目前大部分项目：变压器容量偏大，空调季节时的变压器负荷率不到50%，非空调季节时的变压器负荷率更低，不到30%。因此任何正确进行负荷计算，选择合适的变压器容量，一直是我们电气设计面临的难题。用电指标推荐如下：1、单位面积的变压器装置指标：6090(va/m2)2、变压器的负载率控制在：7085%（空调季节）以下是由我院电气设计师设计并现场采集的数据供大家分享：超高层建筑上海环球金融(设计数据)上海环球金融（运行数据）南京紫峰大厦(设计数据)南京紫峰大厦（运行数据）建筑面积（万m2）38382626总装机容量(kw)59999599993618736187装机用电量（w/m2）157157139139最大使用量(kva)2048612220最大运行指标(va/m2)53.7646.7主变压器台数332424电压等级(kv)35351010变压器装置总容量(kva)3X125003X125003060030600变压器指标(va/m2)9898117117变压器总负荷率78.3%54.6%78%40%目前已经运行的超高层项目的实际测量数据数据采集时间为2013年8月变压器容量配置(kva)最大使用量(kva)变压器负载率变压器年总损耗3*8000kva2048685.3%48984w3*10000kva2048668.2%49026w3*12500kva2048654.6%58236w 以上海环球金融中心为例，如主变容量选择在8000kva、10000kva、12500kva的情况下，变压器总电能损耗计算：变压器年总耗=1/8（春季能耗+夏季能耗+秋季能耗+冬季能耗）+1/2*休业时间段的能耗；按其计算结果如下：如将变压器容量从3*12500kva 调整到3*10000kva，此时变压器实际负荷率约为68.2%；全年大约节省电耗量：WY=av*Pc*Tn=0.7*9.21*8760=56475kWh如将变压器容量从3*12500kva 调整到3*8000kva，此时变压器实际负荷率约为85.3%全年节省电耗量更大楼层配电竖井的设计配电竖井主要敷设高低压电缆、母线槽以及楼层配电箱的布置，超高层建筑的楼层配电竖井一般情况下设置：1、高压电缆竖井2、低压配电竖井，（1）、消防线路竖井（2）、普通线路竖井消防线路和普通线路是否合有一个竖井，经我院设计的项目统计，消防线路和普通线路合有一个竖井和分二个竖井的各占50%。但已经建成投入运营的上海环球中心，高压电缆、低压电缆和母线槽在同一配电竖井中敷设。我的建议：可以分开设置，也可以合用配电线路的选择配电线路的选择本次统计分析的超高层项目基本按照上海市电线电缆防火设计规程的要求进行设计，主要体现为：1、普通设备的电缆采用阻燃A级低烟无卤电缆，大容量配电线路采用母线槽。2、消防设备的电缆采用矿物绝缘电缆和耐火电缆。3、塔楼应急照明配电主干线以采用耐火分支电缆为主（9个项目），也有项目采用矿物绝缘电缆（3个项目），但没有一个项目采用耐火母线槽。4、高压电缆均采用耐火电缆。谢谢！欢迎批评指正！