某城市綜合高層建筑電氣設計方式芻議

張志剛

（核工業第五研究設計院，河南 鄭州 450000）

一、高層建筑的特點

（一）整體特點

高層建筑主要有以下特點：（1）面積大。一座大樓的建筑面積在幾萬至幾十萬平方米不等；（2）有較高高度。隨著城市建設用地資源緊張趨勢的加劇，高層建筑在興建時，為既可以減少占地面積，又擴大建筑面積，就只能采取增加建筑物高度的方法。（3）有地下層。一般高層建筑不僅層數較多，在興建時，為了實現對空間資源的充分利用，普遍存在地下層。

（二）電氣專業特點

高層建筑不僅構造較復雜，電氣設計上也具有諸多特點，主要有以下方面：（1）用電設備的種類相對較多。一般高層建筑既可以民用，也可以商用，由于使用功能的多樣化，所以用電設備包括制冷設備、電氣照明設備、廚房用電設備等；（2）耗電量較大。高層建筑中，雖然民用和商用在用電量的耗費上有一定區別，但是從總體上看，耗電量較大；（3）供電方面，可靠性較大。在高層建筑中，客梯電力、消防用電、生活水泵等一級負荷，通常會用兩個獨立電源來供電，所以電源方面能提供有效保障。

二、高層建筑電氣設計的主要內容

（一）用電負荷的計算

在對高層建筑進行供電設計時，通常電力負荷是重要的參數依據，只有對這個參數進行精確計算，才能選擇合理的設備，為高層建筑電力的安全可靠運行提供有效保障。一般計算電量負荷時，常用需要系數法和負荷密度法。

（二）高壓低壓的配電系統

高層建筑常由兩路10kV電源構成高壓配電系統，供電時兩路電源同時發揮作用。對高層建筑中的高壓配電而言，單母線分段是較常用的形式，不僅實現自動切換，還起到互相備用的目的。進行電氣設計時，為減少變壓器的使用臺數，一般采用單臺容量大于1000kV的變壓器，使變壓器在正常的情況下，能夠實現解列運行，同時需要將聯絡開關恰當的設置在中間，低壓情況下對電流的短路情況進行全面的控制。除外，設計高低壓配電的計費方式時，多數情況會采用高供高計，但是依然要安裝計費電度表，分開計算動力和照明的耗電量。

（三）選擇合理的供電源

為確保高層建筑投入使用后供電可靠性，電氣設計時要設置相對獨立的兩個電源，一般會將電網實際條件和負荷的大小作為主要依據，確定電源具體數量。電力系統運行中，兩路電源保持相對地獨立，實際上這兩路電源是同時供電，并且作為彼此的備用電源。除外，選好電源后，還應該在高層建筑中安裝柴油發電機，以確保在電源發生故障后整座建筑能快速恢復供電，將對人們生活的影響降到最低。高層建筑為確保電梯、照明、消防以及電腦等設備的事故用電，選擇電壓時都是嚴格按照相關的標準規定，即10kV。

（四）接地和防雷設計

在對高層建筑進行電氣設計時，充分考慮建筑整體使用安全性，高層建筑修建時大多采用鋼筋混凝土剪力墻，每層樓板間，連接上相對可靠，所以設計重點在保障金屬管線工作上。除外，通常高層建筑會采用避雷帶和避雷針方式防雷，隨著科技發展，已經出現消雷器和放射性避雷針等較先進的防雷技術。因此電氣設計時要結合高層建筑實際情況，采用合適工藝，做到因地制宜，為高層建筑安全穩定運行提供有效保障。

（五）主要電氣設備的選擇

高層建筑的使用性能在一定程度上決定了電氣設備的多樣性，電氣設計時關鍵的環節就是相關電氣設備的選擇，可以從以下方面入手：（1）高壓開關柜。高層建筑通常會選擇在主樓的地下層設置變配電室，按照相關的施工標準，不能選用油開關。所以選擇電氣設備時，應該將地下室的實際情況作為主要依據，選擇具備“五防”功能的高壓開關柜；（2）電力變壓器。為保障高層建筑的使用安全，不能將大容量的電力變壓器安裝在建筑的主樓內，所以電氣設計時應該選擇容量小、安全性能高的電力變壓器；（3）低壓配電屏。在設置低壓配電屏時，可以將結構做成抽屜式，不僅方便維修和維護，還具有美觀度。雖然高層建筑設置了兩個獨立電源，但還是需要設置應急發電組，在選擇發電組時，可以采用反映速度較快、體積小、發生故障率低以及重量輕的燃氣輪發電機；（4）確定變電所位置。由于高層建筑的耗電量比較大，所以確定變電所位置時，要讓高壓盡量深入符合中心，不僅保障高層建筑的供電，還能節約電能，有效提高供電質量；（5）電氣照明設計。對于高層建筑而言，在進行電氣照明設計時，通常包括計算照明度、設計燈具造型、選擇光源類型以及布置燈具位置等諸多方面內容。可以說電氣的照明設計在一定程度上與建筑的裝飾有著密不可分的聯系，所以二者間應該相互配合、相互統一，只有這樣才能營造舒適的生活空間。從現代高層建筑的照明設計現狀來看，大多數都采用光敏元件或者傳感器來實現對照明的自動控制，并且高光效的電光源也被得到廣泛的推廣和運用。在高層建筑的設計中加入節能理念，一方面帶來獨特的視覺感受，另一方面還能通過節能照明，實現對資源合理利用。

（六）電梯的用電設計

高層建筑一般電梯的機房都位于井道上方，并且能與梯井相連通。如果從功能來劃分，電梯分貨用和客用兩種；從速度來劃分，電梯分為快速、超高速、低速以及高速電梯四種；而從電流來劃分，電梯分為交流和直流兩種。從現代高層建筑的電梯使用現狀來看，大多采用高速或者超高速電梯，采取分組控制，一方面節約時間，另一方面有效提高運輸能力。高層建筑客用電梯的設置上，為在運行中增強電梯的穩定性和舒適性，大多都將直流電動機作為主要驅動。因此在高層建筑電梯的電氣設計時，要充分考慮到插座設置、配電設計、裝置通風以及電氣照明等各方面因素，只有實現各環節統一協調，才能確保高層建筑的穩定運行。

結語

高層建筑的電氣設計時，要充分考慮高層建筑整體特點，根據實際情況采取合適的施工工藝，并且做好高低壓配電、用電設備選擇、電源選擇、電梯用電設計等各個方面的統籌協調工作，只有這樣，才能有效提高高層建筑電氣設計的質量，從而為高層建筑的安全穩定運行提供有效的保障。

[1]韓峰.淺議高層建筑電氣的節能設計[J].科技促進發展，2009（12）.