高層建筑電氣設計探討

【摘 要】本文作者闡述了高層建筑電氣設計的原則，介紹了高層建筑電氣設計的方法，供大家參考。

【關鍵詞】高層建筑；電氣；設計；探討

隨著人民生活水平的提高、城市的擴建與改造促進了我國建筑行業的發展。作為建筑工程的重要組成部分，建筑工程電氣系統關系到建筑工程使用過程中的用電安全、關系到建筑設計功能的實現。作為建筑工程電氣施工安全的指導性文件，建筑電氣設計文件是施工安裝的主要依據。針對我國建筑工程電氣施工中由于設計原因導致的質量問題，在現代建筑電氣設計中必須加強現有問題的調研與分析。

1 高層建筑電氣設計的原則

我國節約型社會構建中，建筑電氣節能設計成為了現代建筑電氣設計工作的首要任務。針對電氣設計對建筑工程質量、建筑工程使用的影響，在建筑工程設計中應針對電氣工程需求及現狀進行設計。

1.1 經濟性。建筑電氣設計的經濟性就是電氣設備的初期投資與運行費用達到經濟合理，節能必須考慮實際經濟效益，不能因為節能而過高地消耗投資，增加運行費用。

1.2 可靠性。根據用電負荷的等級，保證在各種運行方式下提高供電的連續性，力求可靠供電，并滿足建筑物的功能，即滿足照明的亮度、色溫、顯色指數；舒適性空調的溫度及新風量，也就是舒適衛生；滿足上下、左右的運輸通道暢通無阻。

1.3 靈活性。主結線力求簡單、明顯、沒有多余的電氣設備；投入或切除某些設備或線路的操作方便。這樣就可以避免誤操作，又能提高運行的可靠性，處理事故也能簡單迅速。

1.4 安全性。保證在進行一切操作切換時工作人員和設備的安全，以及能在安全條件下進行維護檢修工作。在高層建筑電氣設計的過程中，必須綜合考慮上述的四個方面，才能真正起到改善高層建筑電氣設計質量的目的。在具體的操作中，一定要綜合考慮，力爭做到設計的最優化。

2 高層建筑電氣設計的方法

2.1 負荷的計算

電力負荷是供電設計的依據參數。計算準確與否，對合理選擇設備，安全可靠與經濟運行，均起決定性作用。高層建筑的電力負荷計算，基本上采用負荷密度法和需要系數法。

2.2 供電電源及電壓的選擇

為了保證供電可靠性，現代高層建筑至少應有兩個獨立電源，具體數量應視負荷大小及當地電網條件而定。兩路獨立電源運行方式，互為備用。另外，還須裝設應急備用柴油發電機組，要求在15 秒鐘內自動恢復供電，保證事故照明、電腦設備、消防設備、電梯等設備的事故用電。國內高層建筑的供電電，一般采用10kV標準電壓等級。

2.3 高低壓配電系統的設計

2.3.1 高壓配電系統：現代高層建筑均是采用兩路獨立的10kV電源同時供電。一般高壓采用單母線分段，自動切換，互為備用。母線分段數目，與電源進線回路數相適應。只有當供電電源為一主一備時，才考慮采用單母線不分段的結線。電源進線幾乎全部采用電纜進線。

2.3.2 高壓系統及低壓干線的配電方式基本上都采用放射式系統。樓層配電則為混合式系統。配電設備中的主要部分是干線。水平干線因走線困難，多采用電纜與豎井母干線聯接。每層樓豎井設層間配電箱。層間配電箱經插接空氣開關從豎井母干線取得電源。當層數較多負荷數較大時，一般按層數分區供電，或將變壓器分散設在地下層、中間層或最頂層。

2.3.3 功率因數按規定應補償到0.9～0.95.無功補償都采用集中補償方式。為降低變壓器容量，多集中裝設在低壓側，與配電屏放在一起，但必須采用干式電容器。

2.4 主要設備的選型

2.4.1 高壓開關柜。現代高層建筑的變配電室設在主樓地下層，按規定不宜采用油開關。國外用于高層建筑的開關有三種類型可供選用：高壓空氣斷路器，SF6 開關和真空斷路器。其中高壓空氣斷路器因技術陳舊，SF6 開關尺寸數大，氣體具有毒性，故目前10kV真空斷路器應用的較為普遍。

因此，應根據高層建筑地下室的標準，選用具有“五防”功能的真空開關手車式高壓開關柜。

2.4.2 電力變壓器。根據防火要求，主樓內是不允許裝設大容量的油浸電力變壓器的。目前主要是干式變壓器應用廣泛。

2.4.3 低壓配電屏。國外低壓配電屏的結構，幾乎都做成抽屜式，特別是大容量的出線，則做成手車式。

2.4.4 應急備用發電機組。過去大多是采用柴油發電機組做應急備用電源的。近年國外高層建筑已開始采用燃汽輪發電機。這種發電機具有體積小、重量輕、反應速度快，故障率低等優點。應急備用發電機組必須是快速自起動的。一般應能在15s內恢復供電。從可靠性出發最好選用兩臺，自動并車。容量較小時也可選用一臺。

2.5 變電所位置的確定

現代高層建筑的用電量相當大，在確定變電所位置時，應盡可能使高壓深入負荷中心。這對節約電能，提高供電質量都有重要意義。

2.6 電氣照明設計

電氣照明設計，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。照明設計與建筑裝飾有著非常密切的關系，應該相互配合，在使用功能及藝術意境方面求得統一。選用高光效電光源，可以取得節能的明顯效果。

2.7 防雷與接地

現代高層建筑的防雷設計，采用避雷針和避雷帶的做法簡單可靠、經濟合算。但必須保證各層樓面鋼筋、金屬管道與該層用作引下線的柱筋有可靠的連接，形成等電位層。現代高層建筑都是采用鋼筋混凝土剪力墻，與樓板的連接是十分可靠的。關鍵是做好金屬管線的接地。現代高層建筑的防雷接地、電氣設備的保護接地和工作接地，都是合在一起的，組成混合接地系統。接地電阻按最小的要求而定，通常是在1 歐以下。利用建筑物的鋼筋混凝土基礎作接地板。盡管基礎鋼筋等自然接地體已能滿足接地電阻的要求，仍需要裝設水平的人工接地體，將主要的建筑物基礎連接成接地網，這對均衡電位，提高安全性都有好處。

2.8 電梯

電梯按使用功能分，有高級客梯、普通客梯、觀景梯、服務梯、消防梯、貨梯、自動扶梯等許多種；按速度又分為低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯等；按電流分則有交流和直流兩大類。設計人員的任務是要確定電梯臺數和決定電梯功能。電梯的配置和造型，不是電氣設計人員單方面所能決定的，必須與總建筑師或總體交通設計人員共同研究才能確定。

2.9 消防

自動報警和自動滅火系統現代高層建筑的火災自動報警滅火系統，包括：火災探測器、分區消防報警控制器、消防中心和氣體自動噴射滅火及自動灑水滅火系統等四個部分，實現報警滅火自動化。探測器探測到火災信號后轉換成電信號，進入分區報警器和消防中心，發出聲光報警信號。

3 結束語

隨著經濟和科技的飛速發展，集住宅、辦公室、旅館、超級市場、醫院、餐廳、文化和體育等各項必需設施為一體的高層建筑，已遍布世界各大城市和游覽勝地，這也是高層建筑發展的趨向。由于高層建筑快速發展，用電量越來越多，其電氣設計顯得越來越重要了，只有做到充分了解高層建筑用電特點和主要設計內容，才可能做好電氣設計工作。

參考文獻：

[1] 原剛.淺談現代建筑電氣設計方法[J].中國新技術新產品，2011，（14）.

[2] 黃翔.現代建筑電氣技術的發展與探索[J].科技信息，2012，（02）.

[3] 曾雁鴻，方曉燕，張亮，徐斌.電氣設備風險評估標準為電氣安全預警[J].中國標準化，2010，（07）.

[4] 劉雅洲， 建筑電氣設計原則與設計中常見問題[J]. 建筑技術. 2009，（11）.

[5] 章楷盛，李洪偉，現代高層建筑電氣設計內容分析[J].中國科技財富，2010，（09）.

[6] 孫文宇.建筑工程電氣設計規范要求及設計要點的探討[J].建筑工程設計與施工，2012，（03）.