1 概述
超高层建筑常因其独特的建筑特点成为城市的标志,对供电可靠性和消防系统提出了越来越高的要求。在消防供电干线中大量应用的矿物绝缘电缆是否适用于超高层建筑?其供电可靠性是否满足要求?笔者将在本文中通过试验研究予以验证和探讨。
1.1 超高层建筑的特点
超高层建筑主要特点:
a. 最显著的特点就是建筑高度高。1972年,在美国Pennsylvania(宾夕法尼亚州)的Bethlehem(伯利恒市)的国际高层建筑会议上,将40层以上,建筑高度在100m以上的建筑定义为超高层建筑。我国长期以来没有“超高层建筑”的官方定义,直到《民用建筑设计通则》(GB 50352-2005)颁布执行,才有超高层建筑的定义。“通则”第3.1.2条第2款指出,“建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑”。《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045-95 ,2005年版)也对100m以上的高层建筑做出了更严格的要求和规定。
b. 建筑规模大,在建筑高度增加的同时,建筑面积也随之增大。
c. 功能多,人员密度大。通常一栋超高层建筑中包含办公、酒店、商业等功能,可同时容纳数万人。在紧急情况下疏散时间长,疏散难度大[1][2]。
d. 用电量大,配变电所数量较多。为了深入负荷中心,除了总配变电所外,往往在地下层、避难层或设备层、顶层设置分配变电所。
表1为国内部分超高层建筑电源及相关参数,最大的用电量高达55.5MVA[3],最小的用电量也达28MVA。用电量如此之大,设置110kV变电站也不为过。
表1 部分超高层建筑主要电气参数
建筑物名称 |
中钢国际广场 |
天津津塔 |
上海金茂大厦 |
深圳平安 国际金融中心 |
上海环球 金融中心 |
天津陆家嘴广场 及商务大酒店 |
广州珠江新城 |
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建筑面积(m2) |
395000 |
360000 |
290000 |
460000 |
381600 |
450000 |
210000 |
|
建筑高度(m) |
358 |
336.9 |
360 (塔尖420.5) |
588 (塔尖646) |
492 |
200 |
309 |
|
层数(层) |
83 |
75 |
88 |
116 |
101 |
42 |
71 |
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功能 |
五星级和超五星级酒店、酒店式公寓、办公、商业 |
办公、酒店、公寓、商业 |
酒店、办公、商业等 |
办公、商业 |
超五星级宾馆、写字楼、会议室、商业 |
两栋办公楼、一座高档商务酒店和一座大型购物中心 |
办公、会议 |
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电源 |
2路35kV电源,同时工作,互为备用 |
3路35kV电源,两用一备 |
2路35kV电源,同时工作,互为备用 |
9路10kV电源, 6用3备 |
3路35kV电源,同时工作,互为备用 |
两路35kV,独立电源 |
3路10kV电源 |
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变压器 |
总容量 |
40200kVA;1个主站,9个分站 |
35400kVA;除主站外,在地下、45层、60层、冷冻机房设分站 |
主变35/6.3kV,4×10000kVA |
55500kVA |
主站35/10kV,3×12500kVA =37.5MVA; 每个避难层(12层一个)均设分站 |
1个35kV总变电所,7个分变电所,总容量:41900kVA |
4个变电所,主-从关系,28000kVA,最小变压器1600kVA |
单位 容量 |
101.7VA/m2 |
122VA/m2 |
137.9 VA/m2 |
120.7VA/m2 |
98.27 VA/m2 |
93.1 VA/m2 |
133.3 VA/m2 |
由此看来,超高层建筑中供配电系统的可靠性非常重要,而供配电系统干线电缆的可靠性是关键因素之一。
1. 2 超高层建筑竖向干线采用矿物绝缘电缆的依据
《民用建筑电气设计规范》(JGJ 16-2008)第13.10.4条规定:“1 火灾自动报警系统保护对象分级为特级的建筑物,其消防设备供电干线及分支干线,应采用矿物绝缘电缆。 2 火灾自动报警系统保护对象分级为一级的建筑物,其消防设备供电干线及分支干线,宜采用矿物绝缘电缆;当线路的敷设保护措施符合防火要求时,可采用有机绝缘耐火类电缆……。”
根据《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-98)第3.1.1条规定,建筑高度超过100m的高层民用建筑为特级保护对象。
综合上述两本规范,超高层建筑中消防设备供电干线及分支干线应采用矿物绝缘电缆(以下简称MI电缆)。 1