高层办公建筑供配电系统设计应用分析

2019年3 月

建筑节能Building Energy Conservation建筑技术开发Building Technology Development高层办公建筑供配电系统设计

应用分析王梅艳(上海索兴建筑规划设计事务所(普通合伙)，上海 200431 )［摘 要］高层办公建筑在追求高度的同时，也应保证建筑配电设备的安全性能，从设计角度同时满足效率、安全等要求。 故以上海虹漕路41号工业研发楼建设项目为例，论述了高层办公建筑供配电系统的设计要点，从而使高层办公建筑能够实现高 效快捷的设计，为相关应用与研究提供参考。［关键词］高层办公建筑；供配电系统；建筑设计；工业研发楼［中图分类号］TU99 ； TU976.1 ［文献标志码］A ［文章编号］1001-523X (2019) 06-0152-03Design and Application Analysis of Power Supply and Distribution

System for High-rise Office BuildingsWang Mei-yan［Abstract ］ While pursuing height, high-rise office buildings should also ensure the safety performance of building power distribution equipment, and meet the requirements of efficiency and safety from the design perspective.Therefore, taking the construction project of No.41 Industrial R&D Building of Hongqiao Road in Shanghai as an example, the design points of the high-rise office building power supply and distribution system are discussed, so that the high-rise office building can achieve efficient and rapid design, and provide reference for related applications and research.［Keywords ］ high-rise office buildings ； power supply and distribution systems ； architectural design ； industrial research and development building高层办公建筑的范围一般包括建筑高度大于24m的办公 建筑，因此在生活中高层办公建筑是十分常见的建筑类型, 为了确保整体建筑的功能够完善，合格的高层办公建筑都必 须配备有相当完善的配电系统，完善的配电系统不仅使高层 办公建筑本身的功能更加完善，同时还能保证整栋高层建筑 的供电安全以及配电要求。因此，考虑高层办公建筑整体建筑的供电使用，配电系 统设计方案既要满足合理高效的原则，又要充分考虑到各个 因素的要求，使配电系统满足高层办公建筑的需求，从基本 的办公用电、生活用电到紧急事故发生时的消防用电等方面， 都要保证负荷电气能稳定持续供电。通过完善设计方案，最 大限度消除安全隐患，保证办公建筑内常驻人员安全，避免 严重意外危险事故的发生。具备实际的操作意义，同时还需要使设计资金合理利用。同 时对于变电所位置的选择也是重要的影响因素，通常需要结 合建筑内部实际情况考虑实际需求以及技术因素。2虹漕路41号工业研发楼建设项目概况虹漕路41号工业研发楼建设项目位于上海徐汇区漕河泾 开发区，由4栋多层和5栋高层组成，总占地面积27659.6m2, 总建筑面积79169.7m2,其中地上建筑面积58280.2m2,地下 建筑面积208.5 m2,具有高层办公建筑的典型特征。在这项设计的过程中将110kV变电站设置在地块最北侧 既满足接近负荷中心，同时保证环境的周围不存在潮湿以及 爆炸性物质的场所，充分考虑后期的维修工作及安全性能。大 多数情况而言，建筑物内部的普通照明及普通动力负荷的配 电由低压的母线进行回路运转，而建筑内其他的供电，如电梯、 消防用电及水泵用电大多都由双重电源进行保障供电，当碰 到不可预料的特殊情况时，可根据需求及时切换，避免人身 财产遭遇危险。1高层办公建筑供配电系统设计原则1.1重视高低压供配电系统电力供给是高层办公建筑正常运转无法缺少的必要条件， 而高低压供配电系统则是决定电力供给这一必要条件的首要 因素，通常高低压供配电系统设计的完善程度将直接影响到 整栋高层建筑的配电系统能否正常运转以及是否具有完备的 各项功能。3高层办公建筑的配电需求高层办公建筑通常用于办公生活，人群较为密集，不但 结构复杂而且功能繁多，所以针对供配电系统的相关设计不 但需要高效更需要安全，持续性强的特点，保证整体建筑供 电过程的稳定性，更需要保证用电的安全，因此高层办公建 筑本身对于供配电系统的诉求比较繁杂。在虹漕路41号工业研发楼建设项目中，楼层较高、建筑 面积较大的高层办公建筑一般具有用电负荷相对不稳定、易 起伏、自然功率因数低等需要注意的特点，这些特点可能够 造成高层办公建筑的供电系统产生额外的能够源消耗，以及 电压的不必要损失，针对这一难题，通过试验证明可以通过 对电容器进行并联来化解自然功率因数的不足，保证建筑内 部人员的用电需求，同时将地库与人防工程相结合，提高了 建筑内部的安全系数。通常情况下，虹漕路41号工业研发楼建设项目这样的高1.2严格要求变电所设计同时，在供配电系统设计环节还需要充分考虑到高层办 公建筑的规模以及发展规划，变电所的设计需要充分考虑用 电容量、工程特点以及负荷性质等，在变电所设核，选择过 程中应严格按照国家规范要求进行选取，不得选用淘汰的不 合格产品，这方面的经济成本不得马虎。1.3紧密结合实际在设计过程中，设计师也要充分考量该项设计是否能够收稿日期：2018-10-28作者简介：王梅艳（1983-）,女，贵州遵义人，工程师，主要研究方向

为建筑学。• 152 •建筑技术开发Building Technology Development建筑节能Building Energy Conservation第46卷第6期2019年3月层办公建筑一般属于大负荷建筑，适应一级负荷规划，除了 要求能够保证建筑内部日常生活工作用电以外，还需要承担 消防、电梯、水泵的供电设备的运行，保证在紧急情况发生时， 供配电系统能做到满足建筑内部人员及时进行自救，同时也 为消防人员在事故发生时提供充足的救援时间以及救援保障， 而上述供电设备都需要满足较高的要求并且具备持续的稳定 性，同时还应该保证在关键时刻电源能正常工作，目前高层 办公建筑内部大多都釆用双电源设计，所以还需注意及时切 换配电模式，保证安全。供配电系统包括电源的传输以及消耗这几个主要步骤， 而在虹漕路41号工业研发楼建设项目这样的高层建筑中系统 面向的是人群与用电设施，所以需充分考虑供电的安全性能 与规避隐患的能力。高层办公建筑耗电量大，因此可以通过等级划分的方法 负荷，提高用电效率，通过等级划分釆用不同标准，这 样就既能保证建筑正常用电，又不会产生不必要的浪费，同 时还应注意根据建筑的类别以及性质区别对待用电问题。通 常功率通过系统传送到用户一端，结合电压大多都是100kV 以下的现实因素，在实践设计过程中，必须按照负荷的性质 以及供电量进行分配，分析实际情况结合实际操作，这样的 配电方案设计就充分考虑到了后期使用过程中的长久性能以 及稳定性能。4高层办公建筑供配电系统安全可靠性优化措施(1) 高层办公建筑的配电系统需要严格按照JGJ 16—2008

《民用建筑电气设计规范》中的规定进行实践中的具体操作， 在负荷的原则是保证两路电源在紧急情况进行自由切换，保 证电路使用的安全性能。(2) 同时，对于特别重要的负荷电路，应当根据实际情 况增设应急电源，并且保证单路供电，不受其他电路的影响， 紧急需要的情况下，保证各级负荷的需求，可采用同级电压 的方法保证互相备用的效果。(3) 在电源的选择上需要满足在断开电源10s以上能立即 启动备用电源，电源中断供电时间不应过长，可保证建筑整 体紧急用途。在此过程中需要注意的是，切换电源需要能自 行切换无需认为操作，在自动化操作过程中反应需要及时以 及灵敏，一旦发现电路中发生故障或者有危险产生都能够及 时作出应变。(4) 应急电源与主电源釆用串联的方式连接，这样一来

切换速度快，供电速度也比较及时，提高电源的实用效果， 也能够降低在切换电源时候的风险。(5) 并且要求电路中釆取安全的接地方式，提高建筑供 配电可靠性，现代高层办公建筑电气设备保护接地以及工作 节地成为一个混合接地系统，接地电阻小于国家标准规定4<1, 在高层办公建筑自然接地电板满足接地电阻的基础上，还需 要重视合理选择基础设备，装设合理的人工接地设备，组成 性能优势完善的接地网，该做法对优化高层建筑用电安全有 更加积极的帮助。能有效达到节能够减排的这一设计要点。配电变压器是重要的电能够转换设备，但同时这又是一 个电能高速消耗的用电设备，为了兼顾效率与质量，需要同 时兼顾能源转化效率与能源消耗的问题，努力做到既能使效 率最大化，又能使消耗最小化，这实际上是一个需要平衡的 问题，不能盲目追求提高电能够转化效率也不能盲目追求降 低运营的能耗，只有当二者达到平衡状态，才可使配电系统 既能满足最大程度上的效率与节能环保并存。所以，在实际工程中，需要根据负荷要求采用略高于变 压器最佳负荷的容量确定变压器，优选空载负载损耗程度低 的环保型配点变压器。5.2釆取无功补偿策略虹漕路41号工业研发楼建设项目实践设计的过程中发现， 高层办公建筑一般具有用电负荷相对不稳定易起伏、自然功率 因数地等需要格外注意的特点，这些特点不仅是设计更为复 杂，而且还会造成建筑物无法实现节能减排的环保要求，以 及电压的不必要损失，关于这一问题可以通过完善高层建筑 物内部设计的过程中，釆用无功补偿的方式，可以有效快速 提高配电系统的功率因数，同时减轻用电的不必要浪费，最 终实现建设节能型配电系统设计的目标。高层办公建筑中，供电主要包括照明电器办公设备，其 余负荷包括电梯，水泵以及消防设备，因此建筑配电系统节 能设计过程中，从技术经济的角度出发，也是十分有必要釆 用无功补偿的方式的，这样的配电设计在高层办公建筑中能 充分满足较为密集人群的用电需求，还能在一定程度上使多 种额外损耗能够源减少，使得整个高层办公建筑的配电系统 设计达到节能以及经济这一关键的双向优点。5.3正确选择配电所位置合理选择配电所位置，在配电系统中配电所的位置应尽 量分布在靠近负荷中心的位置，以便于设备的运行，同时能 避免高温以及剧烈颤动，从而降低危险因素。同时，在材料选择方面，对电缆的选择主要应该优先选 择电阻率较小的铜芯线，并且通过合理布置走向的方式节省 电缆长度，针对长期供电的电路走向，就应选择电缆截面稍 微放大的材料，这样以便于保护装置以及后期技术更新提供 便捷的服务，在合适处选择合适的材料，使材料得到合理的 利用，既做到了不浪费资源的同时还能最大化优化配电系统 的各项性能，以达到与节能及环保理念相契合的目的。此外，为考虑虹漕路41号工业研发楼建设项目这样的 高层办公建筑内部较为密集人群的安全，配电所的设立位置 应安排在的建筑物内，避免设置不合理导致的各种安全 隐患。5.4升级电机电机的耗电对于整个配电系统设计来说是不容忽视的关

5配电系统节能设计应用要点虹漕路41号工业研发楼建设项目的配电系统•般来说需 要充分考虑用电容量、工程特点以及负荷性质等要素，还应 注意设计需要满足高层办公建筑常驻人口多，用电设施消耗 电量大，需要釆用一级负荷规划设计，同时还应考虑当紧急 情况发生时是配电系统否能提供满足高层办公建筑内部人员 的自救需求等，但是结合我国的与实际情况，满足这些 要求显然是不够的。结合我国的可持续发展，还应在设 计过程中注意高层办公建筑配电系统的环保性能。键，电机耗电对于整个建筑来说达到90%以上，并且大多数 电机设备的电能使用效率很低，因此在电机方面更需要做到 节能又降耗的设计，对于低功率以下的电机，优先选择低压 电机来使用，其余则优先选择高压电机使用，而且还应该结 合高层办公建筑内部的具体情况，从经济以及技术的角度多 方面综合评估，最终选取最为合适的电机功率，随着电子科 技类技术的不断发展，变频调速技术也逐渐完善，还结合建 筑电机拖动系统的实际情况，对电机拖动系统进行节能又降 耗的技术升级，达到节能降耗的目的。6结束语随着经济不断快速发展，高层办公建筑行业也在不断进 步，其内部供电系统也在日益更新。高层办公建筑在追求高 度的同时，要保证建筑配电设备的安全性能，做到能将建筑 高度的质量以及建筑电气供电系统相互匹配，从设计角度考 虑时可以同时满足效率、安全等要求。5.1选择正确变压器在配电变压器选择过程中，选择高效节能的配电变压器

• 153 •第46卷第6期2019年3月地基与基础Foundation and Basement建筑技术开发Building Technology Development下穿高速公路路基顶进框架桥施工监测

技术研究与应用周广友，郭运佳，万品良，龚虎，龚威(中建五局土木工程有限公司，长沙410014)［摘要］顶进法是既有线条件下修建平改立或新增立交通道的通常采用的方案，其主要的特点是在保证运输安全、行车不 中断或限速通过施工地段、基本不修筑便线进行过渡施工、临时占地比较少，将提前整体预制好的结构物一次或分段顶进，施 工工艺可靠、安全性较高。通过框架桥结构顶进过程中实时监测与控制，以掌握顶进施工全过程中桥梁结构各关键部位的安全 状态和发展动态，严守结构的安全性底线，预防各种可能损伤施工区域结构的事件，保障高速路面的行车安全，为施工过程提 供数据指导，因此监测工作尤其重要。［关键词］下穿公路；顶进；框架桥［中图分类号］TU99 ； U445.4 ［文献标志码］A ［文章编号］1001-523X (2019) 06-0154-03Research and Application of Construction Monitoring Technology for Jacking

Frame Bridge under Expressway SubgradeZhou Guang-you, Guo Yun-jia, Wan Pin-liang, Gong Hu, Gong Wei［Abstract ］ Jacking method is a commonly used method to build new or upgraded traffic lanes on existing lines. Its main characteristics are to ensure the safety of transportation, uninterrupted driving or speed limit through the construction site, basic non­construction of temporary lines for transitional construction, less temporary occupation of land, the whole pre-fabricated structure will be pushed forward in one time or in segments, the construction technology is reliable and safe. Through real-time monitoring and control in the jacking process of frame bridge structure, the safety status and development trends of key parts of bridge structure in the whole process of jacking construction are grasped, the safety bottom line of structure is strictly observed, various events that may damage the structure of construction area are prevented, and the traffic safety of high-speed pavement is guaranteed, so as to provide for the construction process. Data guidance, therefore monitoring is particularly important.［Keywords ］ under the highway : jacking ； frame bridge通过众多的施工实践，在框架桥顶进行施工方面已取得 了一定的经验。刘惠兵从监测方案设计、监测结果分析等角 度入手，对问题产生的原因进行探究，提出了提高专业技术 水平、完善施工监测方案的方案。唐惮琦等通过实时监测框 架桥方向偏差，提出了解决框架桥方向偏差的控制措施与调 整方案。谭向荣通过对既有高速公路施工全过程的精密监测，收稿日期：2018-11-14作者简介：周广友(1981—)，男，安徽天长人，工程师，经济师，主要

研究方向为路桥施工技术研究。

保障既有线路的安全运营。杨正先通过对大断面箱涵下穿高 速公路过程的施工监测进行具体分析，总结针对该工程具有 代表性的监测方案。王飞球对箱涵下穿铁路线进行了全过程 监测，重点对箱涵顶力系数和形态变化以及支墩的受力和倾 角变化进行了分析。齐永立通过釆用自动化监测系统对城际 高铁的差异沉降和地下水位进行连续监测，对监测数据进行 实时分析处理与计算，进行预测和反馈，指导施工。李家稳 等通过分析框架桥施工的风险等级，对其不利位置进行重点 监控，结合监测结果及时釆取合理的风险控制措施来纠正 施工。随着高层办公建筑数量的增多，未来的建筑设计工作需 要创造更完善的设计方案来满足高层建筑的多元化需求，让 高层办公建筑不仅满足办公需求，也能让人们专心在高层办 公建筑内部工作，不必为配电系统带来的安全隐患所烦恼，有 效地保证高层办公建筑的安全以及供电设备的正常运转，使 配电系统不仅成为提供能源的必要设计，更要成为稳定安全 的放心设计，在提供能源支持建筑正常运转的同时，更能使 建筑安全得到有效保障。⑵蒋珊珊•高层建筑电气设计中低压供配电系统可靠性分析[J]•低碳世界，

2018 (5) : 43-44.[3] 张奕.关于高层建筑电气设计中低压配电系统的安全性能分析[J].城市

建设理论研究(电子版)，2018 (10)： 1.[4] 吕波.当前民用高层建筑供配电系统电气设计[J].城市建设理论研究(电

参考文献[1]陈涛•高层建筑电气设计中低压配电系统安全性能初探[J].建材与装饰， 2018 (28) : 197-198.子版)，2018 (10) : 58.[5] 袁萌.高层办公建筑供配电系统在实际中的应用与研究[J].中国房地产 业，2017 (8) : 217.[6] 龚金明，邓煜勇.论超高层公共建筑供配电的设计[J].建筑工程技术与 设计，2016 (20) : 742.[7] 张欢.高层建筑高压供配电系统的电气设计分析[J].建筑工程技术与设 计，2016 (4) : 1138.・154・