高層建筑電氣設計

運金倫 閆敏菲

摘要：本文結合筆者的實際工作經驗，對現代高層建筑的電氣設計的主要內容及其注意事項做出了簡要的論述。

關鍵字：高層建筑；電氣，設計

0 緒論

現代社會各大城市的高層建筑的數量逐日增大，同時用戶對其電氣設計的質量也提出了更高的要求，電氣設計的好壞直接關系到建筑的使用功能。本文結合筆者自身多年的工作經驗，針對高層建筑，對其電氣設計進行了簡單的探討。

一、高層建筑電氣設計的主要內容

1.負荷的計算

電氣設計中負荷的計算是很重要的步驟，它為整個設計提供了參數依據，其計算結果的準確性直接決定了設計的合理可靠性。高層建筑電力負荷的計算經常采用的方法是負荷密度法和需要系數法。

2.供電電源及電壓的選擇

現代高層建筑的獨立電源的數量通常不少于兩個，在實際設計中，應該根據建筑所在地的電網條件以及之前計算出來的電力負荷等實際情況設計獨立電源的個數，設立多個電源的目的主要是為了保證供電的可靠性，從而保證用戶的正常的使用。通常來說，兩個獨立電源同時處于工作狀態，彼此互為備用。除了設立適當數量的獨立電源，高層建筑電氣系統還應該設有應急發電機組，且其應該在緊急情況發生15秒之內自動恢復供電，以保證在緊急事故情況下，使得照明、消防電梯等的處于工作狀態。

3.高低壓配電系統的設計

3.1 高壓配電系統

高層建筑的高壓的兩獨立電源采用單母線分段，自動切換，互為備用。母線的分段數量和電源的進線回路數相適應。對于某些供電電源為一主一備的情況，對母線的結線可以不進行分段，此時電源的進線方式基本上都是電纜進線。

3.2 計費系統

高層建筑的用電計費方式一般采用高供高計的方式。然而在低壓側，電度表的計電方式仍然被采用，將照明和動力用電分開計算。部分地區的供電部門將空調設備用電劃分在照明計價系統，這種計電方式通常在電氣系統中安裝總表和動力表，兩者相減就能得出照明用電所耗費的費用。

3.3 變壓器的設計

為減少變壓器的使用數量，在高層建筑種使用的變壓器的容量通常都大于kVA。為了對低壓側電流進行限制，變壓器在正常工作狀態下采用的時解列運行的方式，在其中間設置聯絡開關。對照明用電和的動力用電所使用的變壓器是分開設置的。

3.4電氣配電

高層建筑電氣的高壓系統和低壓進線系統采用的方式是放射性系統配電，對于建筑的各個樓層，采用的是混合配電的方式。配電系統的主要設備是干線，高層建筑的豎井通常采用的是插接式母線槽，水平干線的走線難度較大，一般是將電纜和豎井母干線連接起來。

3.5 其它

高層建筑中的所有樓梯均應該按照有關規范的要求，由兩路變壓器引出的專用電纜進線。電梯的配電箱應設兩路電源的自動切換裝置，互為備用。

4.主要設備選型

4.1 高壓開關柜

現代建筑的變配電室設置在建筑主樓部分的地下層，且盡可能的不使用油開關。綜合國內外市場上的高壓開關設備，真空斷路器由于其自身的優點被廣泛應用。根據高層建筑地下室的有關規范和要求，高壓開關柜要采用具備 “五防”功能的真空開關手車式。

4.2 電力變壓器

電力變壓器的選擇要注意防火的要求，從這點來說大容量的油浸電力變壓器是不合格的，目前國內外市場上存在的電力變壓器能夠達到的有關規范要求的有干式變壓器、SFe 變壓器和硅油變壓器等產品。

4.3 低壓配電屏

目前市場上的低壓配電屏國外的技術相對來說比較先進，國內通過引進國外先進技術，部分已經能夠達標了?，F階段，低壓配電屏通常所采用自動開關出線。

4.4 應急備用發電機組

隨著科技的進步，以往所使用的作為應急電源的柴油發電機組已經不能滿足有關規范的要求，在國外，燃氣輪發電機作為備用電源已被廣泛使用，這種發電機不但具備了很高的靈活性，且其故障發生率遠比傳統的柴油發電機組低。燃氣輪發電機的可靠性要比傳統的設備好得多。

5.變電所位置的選取

變電所的位置和電力負荷、建筑所在地的地形地貌以及其周圍環境等有關，所以在對其位置進行確定的時候，要根據建筑所在地的實際情況綜合考慮。從經濟效益上講，為了縮短或者減少低一級的電壓傳輸距離，應該使高壓盡可能的深入負荷中心，不僅節省了傳輸電線，同時減少了在線路上損耗的電能。

6.電氣照明設計

電氣照明設計的內容很繁雜，包括光源選擇、照度計算、燈具造型，燈具布置，眩光控制和調光控制和照明配電線路敷設等。照明設計在建筑室內裝修中具有重要的作用，所以在設計時應該綜合考慮。此外，光源的選擇是否得當關系著建筑的節能效果。

7.防雷與接地

由于高層建筑本身的高度較大，所以其在雷雨天氣下容易遭到雷擊破壞，所以，對于高層建筑，防雷是不容忽視的。高層建筑的防雷一般包括防直雷擊和防側雷擊。

7.1 防直雷擊

防直雷擊主要措施是在高層建筑的頂部安裝避雷針和避雷網。獨立避雷針要由獨立的避雷裝置，其沖擊電阻應該在10Ω以下，接地裝置和被保護建筑及與其連接的金屬導體的距離最少要大于3米。對第一類防雷建筑物，避雷網的網格邊長應選擇5米，對第二類防雷建筑，其避雷網的網格邊長為10米。

7.2 防側擊雷

防雷高層建筑的層間要設置避雷帶、均壓環，且他們應該和建筑屋頂的避雷網相連接，并通過向下引線連接接地設備。若高層建筑的側面為金屬或者鋼筋混凝土等導體時，此時需要把所有的金屬體或者鋼筋連接成電氣通路，從而防止側面受雷擊。高層建筑的每三個樓層需要設置一條長25mm寬4mm的扁鋼，和引下線焊接成環形的避雷帶。

7.3 均壓環和等電位體的連接

為了避免高層建筑內部由于電位差引起的反擊、危險接觸電壓和跨步電壓，在進行防雷設計時，要保證建筑物的地面、墻板、金屬管、線路等的等電位。這就要求鋼筋混凝土結構的高層建筑在施工的時候在建筑各樓層的切當位置預埋與房屋結構內防雷導體相連的等電位連接板，目的是連接接地裝置的主線。

8.消防用電配線

消防所用的電線，考慮到其使用的特殊情況，要選擇阻燃或者防火的導線，且其外部應由耐熱絕緣物質的敷設，消防用線的訊號和控制管線不能和強電管線使用同一個豎井，目的是避免在發生火災的時候消防配電線管路受到熱破壞而停電，從而影響消防設備的控制和工作。消防控制中心的設計在消防用電設計中起著舉足輕重的作用。消防控制中心能夠在火災發生時啟動自動報警系統和消防系統，并且在這個控制中心能夠顯示出被保護對象的模擬圖，以方便在事故發生之后及時了解情況并做出應對策略。此外，控制中心還能夠強制電梯降到建筑底層，并切斷火災地區的電源，啟動消防水泵和防、排煙系統，自動報警等。

二、結語

改革開放以來，全國各地的高層建筑如雨后春筍般的拔地而起，隨著人們生活水平的不斷提高，人們越來越注重和追求建筑內部生活的舒適性，而最為建筑不可或缺的電氣部分，在建筑舒適性中起著最基本最直接作用。在對建筑電氣進行設計的時候，不僅要考慮經濟性、安全性，更對建筑的智能化提出了要求。

參考文獻

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