项目概况
该项目位于XX，为当地地标建筑，建筑高度498 m，包含办公、会议、酒店、商业、地下车库、地下人防等业态，总建筑面积383 350 m2，其中：地下部分89 569 m2，地上部分293 781 m2；地下4层，地上塔楼层数100层，共计10个避难和设备层。
本工程属一类超高层公共建筑，应按一级负荷要求供电。为满足本项目供电要求，本工程引入电源电压等级为10 kV，由市电网引来4路10 kV专线，4路10 kV电源两两成对，每一对10 kV电源中当一路电源发生故障时，另一路电源不应同时受到损坏。4路10 kV电源引入地下一层10 kV中心配电室，经分配后由大厦10 kV的垂直管井送至地上各设备层、地下一层各10 kV分变电所，各10 kV变电所经10 kV降压至0.4 kV。
为满足一级负荷中特别重要的负荷的供电要求，设置发电机电源如下：酒店设置1台10 kV发电机组，为酒店地下室和高区变电所提供发电电源；办公设置1台400 V发电机组，为低区办公变电所提供发电电源；设置1台10 kV发电机组，为中高区办公变电所提供发电电源。发电机供电范围为一级负荷中特别重要的负荷及有特殊要求的负荷。
各区域变电所变压器和柴油发电机组容量如表1所示。
关于发电机接入方案的探讨
应急电源设置依据
对于超高层建筑设置柴油发电机，XX地标DGJ08-2048-2016《民用建筑电气防火设计规程》的要求是最明确的，其4.1.1条以黑体字明确，建筑高度大于250 m的公共建筑应设置柴油发电机组作为消防设备的应急电源。
《加强性技术要求》则是全国规范中第一个明确对超高层应急电源作出明确规定的，其第二十四条规定：消防用电应按一级负荷中特别重要的负荷供电。应急电源应采用柴油发电机组，柴油发电机组的消防供电回路应采用专用线路连接至专用母线段，连续供电时间不应小于3.0 h。
对于存在酒店业态的超高层建筑来说，JGJ62-2014《旅馆建筑设计规范》第6.3.1条第2款：四级旅馆建筑宜设自备电源，五级旅馆建筑应设自备电源，其容量应能满足实际运行负荷的需求。
综上几点，对于250 m以上超高层建筑，设置柴油发电机作为应急电源是必不可少的。
柴油发电机电源接入方式
对于高度超过250 m的超高层建筑，随着发电机组供电距离的增加，电压降会进一步增加，如果采用常规的400 V柴油发电机组，其电能质量有可能得不到保证。
根据大量的工程案例，常规进行超高层建筑电气设计时，柴油发电机供电距离在250 m以下时，通常会选用400 V低压柴油发电机组；柴油发电机供电距离在250 ~ 400 m时，采用低压400 V或中压10 kV需要进行技术经济比较；柴油发电机供电距离在400 m以上时，一般采用中压10 kV柴油发电机组或采用低区低压400 V、高区10 kV的应急电源配置方案。
本项目建筑高度接近500 m，经过前期技术经济比较，同时结合酒店业态位于高区的特点，拟考虑分业态分区段设置3台柴油发电机。其中酒店业态在地下1层、78层和屋顶机房层均有分区变电所，根据酒管公司要求，酒店业态的发电机组必须独立，且高区两个酒店变电所肯定采用10 kV柴油发电机，为低区的酒店变电所单独设置1台400 V低压柴油发电机技术经济性不合理，因此酒店业态就合用一台10 kV柴油发电机组。其他商业、办公及地库变电所，物业统一运营 ，应急电源分区段设置了2台柴油发电机，其中低区采用1台400 V低压发电机，中高区采用1台10 kV中压发电机。
明确了发电机的电压等级，如何接入供配电系统，也有讲究。在《建规》第10.1.6条，就强调消防用电设备应采用专用供电回路，并在条文说明中给出了400 V低压柴油发电机与变压器的接线示意图，可以看出规范编制组希望表达，在柴油发电机出线端就将消防负荷和重要负荷分回路供电，以达到消防用电设备采用专用供电回路的目的。
在《加强性技术要求》中，第二十四条更进一步强调了这一点，柴油发电机组的消防供电回路应采用专用线路连接至专用母线段。既然是针对250 m以上超高层建筑的新规，那么我们就理解为对于400 V低压发电机组和10 kV中压发电机组都需要满足上述条文。
图1为本项目采用的400 V低压柴油发电机组应急电源主接线示意图，消防负荷和重要负荷分别采用专用线路接至专用母线段，其中消防专用线路必须满足950 ℃ 3 h耐火试验，可以采用耐火母线或矿物绝缘电缆，这种接线方案被大量的民用建筑设计单位采用，接受度较高。
对于10 kV柴油发电机应急电源的接入，有下列几种方案，笔者分别就其优缺点作如下分析：
a．方案A（如图2所示），此方案在10 kV柴油发电机出口就将重要负荷和消防负荷供电回路分开，分别引至末端变压器，在变压器低压侧也区分了消防和重要负荷的母线段，二、三级负荷的母线段与消防 / 重要负荷专用母线段用断路器分开，方便火灾或停电状态下切除非消防 / 重要负荷，完全满足《加强性技术要求》，但发电机出口端中压柜以及竖井内10 kV配电线路会较多，为保证可靠性对应会有较多的成本投入。
b．方案B（如图3所示），对于个别地区电业部门不允许10 kV柴油发电机与市电进行切换，就必须考虑设置应急电源专用变压器，此种方案下，应急变压器出口端同样将消防回路和重要负荷回路区分开，分别接入消防母线段和重要负荷母线段，这个方案的缺点是专用应急电源变压器会占据较大机房位置，平时不用，如果不通电难以确保停电时的可靠性，如果平时通电则长期空载运行，并不节能。另外从10 kV柴油发电机出口端这个10 kV回路并未将消防和重要负荷分开，严格意义上与《加强性技术要求》并不完全一致。如果10 kV柴油发电机出口就分开消防和重要负荷的回路，电缆造价增加的同时，应急专用变压器也要分设，会占据更大机房面积和增加造价，经济性较差，不建议采用。
c．方案C（如图4所示），在与业主、顾问的方案讨论会中，也有建议采用方案C。诚然，在10 kV配电中心处，将柴油发电机组提供的应急电源和市电切换后，再统一配出至各个分区变电所，可以节省大量的10 kV线缆，也避免了末端的10 kV切换装置，可以节约造价和机房面积，但正由于其市电和柴油发电机电源是切换后配出的，普通市电电源和柴油发电机应急电源兼用同一配电线路，与《加强性技术要求》提出的柴油发电机组的消防供电回路应采用专用线路连接至专用母线段并不一致，所以采用这种方案需要谨慎。
综上所述，本项目还是采用了方案A，满足加强性技术要求的同时，兼顾经济性，占用的避难 / 机电层机房面积也相对较小。
关于电缆选型
如果说电能是人体的血液，供电线缆就相当于人体的血管，其可靠性尤其是火灾情况下的可靠性，对于建筑物来说至关重要。对于超高层建筑的电线电缆选型，多本规范都有提及，如《建规》、DGJ 08 - 2048 - 2016等。其中《建规》10.1.10第3款提到：消防配电线路宜与其他配电线路分开敷设在不同的电缆井、沟内；确有困难需敷设在同一电缆井、沟内时，应分别布置在电缆井、沟的两侧，且消防配电线路应采用矿物绝缘类不燃性电缆。DGJ 08 - 2048 - 2016虽然是一本上海地标，但由于上海地区的超高层建筑在国内属于最多最密集的，也对其他地区的建筑电气设计有较强的借鉴意义，其中提到建筑高度大于100 m的建筑，普通设备配电应采用阻燃A级的电缆，建筑高度大于250 m的建筑还应采用通过现行国家标准《电缆及光缆燃烧性能分级》GB 31247中的B1级试验的产品，也是比较超前的提法。对于超过250 m以上的超高层建筑，最全面的还是《加强性技术要求》提出的以下要求：
第二十五条 消防供配电线路应符合下列规定：
1 消防电梯和辅助疏散电梯的供电电线电缆应采用燃烧性能为A级、耐火时间不小于3.0 h的耐火电线电缆，其他消防供配电电线电缆应采用燃烧性能不低于B1级，耐火时间不小于3.0 h的耐火电线电缆。电线电缆的燃烧性能分级应符合现行国家标准《电缆及光缆燃烧性能分级》GB 31247的规定；
2 消防用电应采用双路由供电方式，其供配电干线应设置在不同的竖井内；
3 避难层的消防用电应采用专用回路供电，且不应与非避难楼层（区）共用配电干线。
第二十六条 非消防用电线电缆的燃烧性能不应低于B1级。非消防用电负荷应设置电气火灾监控系统。
这里要注意的是建筑高度大于250 m的超高层建筑，其消防电缆可以有两种要求，其中消防电梯和辅助疏散电梯的供电电缆要求最高，燃烧性能为A级，对于其他消防供配电电线电缆可以放宽到B1级，但耐火时间都是不小于3.0 h，且其燃烧性能分级都是依据《电缆及光缆燃烧性能分级》GB 31247的规定。这里尤其要注意的，这个燃烧性能B1级与我们平时经常说的低烟无卤阻燃B级，参照标准和含义完全不同。通常我们说的低烟无卤阻燃级别A / B / C / D等，源自GB / T 18380《电缆和光缆在火焰条件下的燃烧试验》系列标准，最早见诸设计规范是上海地标DGJ 08 - 93- 2002《民用建筑电线电缆防火设计规程》（已作废），以及其后续版本DG / TJ 08 - 2048 - 2008《民用建筑电气防火设计规程》（已作废），分别依据的是GB / T 18380.1 ~ 3 - 2001《电缆在火焰条件下的燃烧试验》（已作废）和GB / T 18380 - 2008两个版本，其源头都是IEC 60332 - 3：2000《电缆在火焰条件下的燃烧试验》。主要都是在不同的火焰燃烧条件下（其中A、B级是相同的40 min，C、D级是相同的20 min），同等的焦化高度和自熄时间情况下，阻燃级别更高的电缆，非金属含量多的电缆也能达到同等的焦化高度和自熄时间，实际上就允许敷设更多的高阻燃级别的电缆。而GB 31247 - 2014《电缆和光缆燃烧性能分级》则是一本完全国产的规范，由公安部提出，公安部XX消防研究所负责起草，主要就是针对火灾情况下电缆和光缆的燃烧性能进行的分级，其燃烧性能等级判据如表2所示。
可以看到，要能达到燃烧性能A级，其所依据的试验方法为GB 8624 - 2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》，是将其作为建筑材料和制品放进燃烧炉内进行燃烧试验的，而B1和B2级则都还是用的电缆行业的燃烧试验标准，在钢梯架子上用丙烷喷灯燃烧，这是有质的差别的。另外表注说明需要特别注意：对整体制品及其任何一种组件（金属材料除外）应分别进行试验，测得的整体制品的总热值以及各组件的总热值均满足分级判据时，方可判定为A级，笔者认为，如果对电缆其线芯（金属材料）以及外包绝缘层耐火层分别试验，都要满足判据，那外包绝缘层如果是有机绝缘材料或有机阻燃材料，基本上都不可能通过A级燃烧性能试验。从多家电缆厂家了解到的情况来看也是如此，能满足燃烧性能A级的基本是传统意义上的铜护套刚性氧化镁矿物绝缘电缆，市面上比较多的根据各家厂标生产的柔性矿物绝缘电缆，虽然可以通过950 ℃ 3 h的耐火试验，但基本都无法满足燃烧性能A级试验，只有其中一部分可以达到燃烧性能B1级。
由此可见，对于250 m以上超高层建筑而言，《加强性技术要求》对消防电梯、辅助疏散电梯的配电要求是采用氧化镁矿物绝缘电缆，而其他消防设备的供电线缆，规范允许可以适当降低要求采用矿物绝缘类不燃性电缆，前提是能通过燃烧性能B1级试验。
另外需要注意的是，《加强性技术要求》还要求非消防用的电线电缆也需要满足燃烧性能B1级试验，笔者也就这一产品作了一番市场调研，满足低烟无卤的电缆产品可以标注为WDZB1 - YJY，但是大部分业主和招标单位对此型号并不熟悉，甚至有当作WDZB - YJY产品处理的情况发生，实际上能达到B1级燃烧性能试验的交联聚乙烯电缆需求较少，出货量小，大部分都不出现在电缆样本中，但一些电缆行业的龙头企业都有生产，成本会高于WDZA - YJY电缆，在设计交底中最好与业主方明确二者的区别。
关于超高层建筑电气竖井的设置
电气竖井是建筑内上下贯通的供电气各系统管线敷设的井道，可以和楼层强弱电间合用，也可单独设置。超高层建筑区段多，各个区段电梯数量也多，根据不同功能，核心筒的布置可能有较大差异，对电气竖井的设置带来了较大的设计难度，合理规划电气竖井并与其他机电专业井道、电梯井道共同整合在核心筒有限的面积内，往往也是超高层建筑设计的难点所在。通常情况下超高层项目，按照防火分区设置强电低压区间竖井、跨区间的强电干线竖井，重要项目会将高压及应急竖井分开设置，弱电竖井多为1个或2个，250 m以上超高层一般设置至少两个弱电竖井。
图5为本项目超高层建筑低区标准层竖井布置。
对于其面积，一般情况下遵照JGJ 16 - 2008《民用建筑电气设计规范》设置电气竖井，确保高、低压及消防应急电源电气线路之间的安全距离不小于0.3 m或采取隔离措施，以及消防配电箱、端子箱前的安全操作距离不小于0.8 m的要求。同时，《建规》还对消防配电线路提出了更严格的要求，10.1.10第3款提到消防配电线路宜与其他配电线路分开敷设在不同的电缆井、沟内；确有困难需敷设在同一电缆井、沟内时，应分别布置在电缆井、沟的两侧，且消防配电线路应采用矿物绝缘类不燃性电缆。通常项目满足上述规范要求，布置好桥架、母线和配电箱，同时考虑一定的预留空间即可。但是对于250 m以上的超高层建筑，《加强性技术要求》提出了更高的要求，其二十五条第2款要求消防用电应采用双路由供电方式，其供配电干线应设置在不同的竖井内。这里的消防用电，应指从各个分区变压器配出的，引至末端消防用电设备双电源切换箱的双路电源。对于有两个防火分区的标准层，可以考虑两个低压强电间放置其消防低压常用电缆，其消防低压备用电缆可考虑放在另一个防火分区强电间内，同时需注意，强电间内的消防桥架和非消防桥架需要设置于强电间的两侧。如有专门的高压竖井或应急竖井，也可将消防低压备用电缆设于其中，都是满足规范要求的。
可以看到，本项目低区标准层设置两个防火分区，各设一个低压强电间兼竖井，高压竖井与发电机供电竖井也单设，每个防火分区的消防常 / 备用电缆分竖井设置，常用电缆设置在区间本防火分区低压强电间兼竖井内，备用电缆设置在另一防火分区低压强电间兼竖井内。此处需要注意，如有消防疏散电梯和消防电梯，且采用与其他消防设备不同的消防专用电缆，建议分桥架敷设。即使同样在高压竖井和发电机应急竖井内，不同业态的电缆桥架也作了区分，中压发电机的消防用电缆和重要负荷电缆也分桥架敷设，尽量确保可靠性。