高層建筑的電氣設(shè)計原則解析

楊福雙

摘 要：在高層建筑施工中，電氣設(shè)計是一項重要的影響因素，如果處理不好將會影響這個建筑的使用效果，尤其是在高層建筑越來越多的前提下，更要對電氣設(shè)計加以高度的重視，因此對高層建筑中電氣設(shè)計原則的研究也有著重要的意義。文章針對高層建筑中電氣設(shè)計的原則進(jìn)行了深入的分析和探討。

關(guān)鍵詞：高層建筑；電氣設(shè)計；原則

在我國國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時，城市的人口數(shù)量不斷增加，城市中高層建筑也隨之不斷興起，并且人們也青睞于高層建筑的使用。特別是現(xiàn)代，高層建筑不僅能夠節(jié)省土地資源，也有效的減少了城市中日益增加的人口負(fù)擔(dān)，因此高層建筑的興起也有著重要的基礎(chǔ)條件。我國的高層建筑發(fā)展也有了較為悠久的歷史，近年來隨著高層建筑的不斷增加，人們對于高層建筑的要求也越來越高，電氣設(shè)計的內(nèi)容也需要有新的轉(zhuǎn)變，這也就增加了電氣設(shè)計者的工作難度。并且電氣設(shè)計是一門綜合性較強(qiáng)的技術(shù)工作，尤其是在高層建筑中，所要考慮的影響因素也相對較多，因此對高層建筑中電氣設(shè)計原則的分析也有著重要的意義。本文從電氣設(shè)計的基本原則、控制和保護(hù)設(shè)備等方面來對高層建筑設(shè)計中的電氣設(shè)計原則進(jìn)行詳細(xì)的分析說明。

1 電氣設(shè)計過程中要注意的影響因素

高層建筑不同于普通的建筑，其電力的消耗也相對較多，并且電力設(shè)備多且分布不均勻。在進(jìn)行電氣設(shè)計時，要考慮到電力線路設(shè)備的分布問題，照明和動力干線的設(shè)計需要保證合理性。很多干線系統(tǒng)故障的影響范圍都相對較大，并且影響時間也相對較長，因此采用互投聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)是非常必要的。同時，類似于空調(diào)等電氣設(shè)備在高層建筑中分布較為分散，如果要加強(qiáng)管理還需要進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，并且采用統(tǒng)一管理的模式。此外，對其他電氣設(shè)備的應(yīng)用和電力的設(shè)置也需要仔細(xì)的進(jìn)行分析和研究，這樣才能夠做出更好的電氣設(shè)計方案。

2 在設(shè)計中所要遵循的幾點(diǎn)原則

2.1 提高供電的可靠性

根據(jù)建筑不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來選擇合適的供電方式，不同建筑物內(nèi)的電負(fù)荷性質(zhì)也有所不同，在設(shè)計過程中要確定電源的回路數(shù)，從而提高供電的可靠性。由于高層建筑中供電的負(fù)荷相對較大，因此對符合級別的劃分要保證其合理性，供電系統(tǒng)的配制要以合理使用為基本前提，這樣也能夠更好的保證電力資源的合理使用，避免出現(xiàn)浪費(fèi)的現(xiàn)象。同時，按照《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，高層建筑也可以分為兩大類，第一類是消防控制、消防設(shè)施、火災(zāi)自動報警裝置以及自動滅火裝置等，這些裝置是高層建筑中不可缺少的重要部分，屬于一級負(fù)荷。由此可以看出，高層建筑需要設(shè)立兩個獨(dú)立的供電系統(tǒng)，在設(shè)計的過程中，供電部門要確定設(shè)計的方案是否能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，如果不能夠設(shè)置兩個獨(dú)立的電源回路，在符合較大時也要設(shè)置兩個回路進(jìn)行供電，這樣才能夠更好的保證供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時除了外部電網(wǎng)的可靠電源外，還應(yīng)當(dāng)設(shè)置應(yīng)急的電源裝置，一旦供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，也可以采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。

2.2 提高電能的利用效率

高層建筑中電能的利用效率需要對供電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，配電電壓要保證在10千伏作用，并且最低電壓不能低于6千伏，如果供電系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)也可以采用35千伏的電壓設(shè)計，這樣也能夠更好的提高電能的利用率，對于降低用電成本也有著重要的作用。

2.3 接線簡單靈活

供電系統(tǒng)的接線方式立求簡單靈活，便于維護(hù)管理，能適應(yīng)負(fù)荷的變化，并留有必要的發(fā)展余地。同時也要充分考慮節(jié)約投資，降低運(yùn)行費(fèi)用，減少有色金屬消耗量。

3 控制和保護(hù)設(shè)備的選擇原則

控制和保護(hù)設(shè)備在高層建筑中是相當(dāng)重要的，它們用于配電系統(tǒng)、采暖、照明、通信、空調(diào)和電梯等方面。高層建筑的用電設(shè)備主要是水泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和電梯等，它們都利用手動或自動控制方式完成對它們預(yù)定的功能。此外，電動機(jī)和配電線路都必須給予保護(hù)。控制和保護(hù)設(shè)備是根據(jù)一定的技術(shù)條件制造的，設(shè)計中采用應(yīng)根據(jù)周圍環(huán)境特征、電流種類、電壓大小、保護(hù)要求（過負(fù)荷、短路和失壓保護(hù)）等條件進(jìn)行選擇。

3.1 根據(jù)周圍環(huán)境特征選擇

按照控制和保護(hù)設(shè)備外殼結(jié)構(gòu)形式分類，它們有開啟式、保護(hù)式、封閉式、密閉式和防爆式等數(shù)種。其中保護(hù)式主要應(yīng)用于干燥或比較潮濕的場所；封閉式主要應(yīng)用于灰塵比較多的場所；密閉式主要應(yīng)用于有火災(zāi)、爆炸等危險的場所或者是室外；防爆式主要應(yīng)用于有爆炸危險的場所。

3.2 根據(jù)電流、電壓選擇

控制和保護(hù)設(shè)備按適用于一定的電流和電壓范圍進(jìn)行設(shè)計的，在選擇時必須按照實(shí)際所需要的電流、電壓值，根據(jù)產(chǎn)品目錄選擇適當(dāng)形式的電氣設(shè)備。如果使用條件與產(chǎn)品目錄所載不符，只有在制造廠有特別說明的情況下才能使用。

4 高層建筑物的防雷設(shè)計

高層建筑高度很高，落雷容易，發(fā)生雷害危險性更大，故在設(shè)計高層建筑時，具備有效的避雷設(shè)施，從人員安全和建筑物保護(hù)來說都是極為重要的。雷電的破壞作用有兩種，一種是雷電直接擊在建筑物上，因雷電的高溫而引起建筑物的燃燒，在雷電流的通道上，物體水分受熱汽化膨脹，產(chǎn)生強(qiáng)大的機(jī)械力，使建筑物遭到破壞。雷電的第二種破壞作用是由于雷電流變化梯度大而產(chǎn)生強(qiáng)大的交變磁場，使得周圍的金屬構(gòu)件產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而構(gòu)成火災(zāi)危險。另外，雷擊架空輸電線路時，高壓流動波沿架空線侵入室內(nèi)，造成人身傷亡或設(shè)備損壞。因此，必須根據(jù)雷的放電特性研究高層建筑的防雷措施。

4.1 防止直擊雷的措施

4.1.1 建筑物頂部采用避雷網(wǎng)保護(hù)，網(wǎng)格不應(yīng)大于10×10米。突出屋面的物體，應(yīng)沿著其頂部設(shè)避雷針（避雷針的保護(hù)范圍按45度計算），或環(huán)狀避雷帶保護(hù)。若為金屬物體則可以不裝，但應(yīng)與屋面避雷網(wǎng)連接。避雷網(wǎng)的裝設(shè)，首先應(yīng)沿屋脊、屋角、檐角和屋檐等易受雷擊部位布置，然后再按上述要求設(shè)置網(wǎng)絡(luò)。

4.1.2 自30米以上，每3層沿建筑物四周設(shè)避雷帶。

4.1.3 自30米以上的金屬欄桿，金屬門窗等較大的金屬物體，應(yīng)與防雷裝置連接。

4.2 防止雷電流侵入的措施

4.2.1 進(jìn)入建筑物的各種線路及管道宜用全線埋地引入，并在入戶端將電纜的金屬外皮、鋼管與接地裝置連接。當(dāng)全線采用埋地電纜有困難時，可采用一段長度不小于50米的鎧裝電纜直接埋地引入，其入戶端電纜的金屬外皮與接地裝置連接；在電纜與架空線連接處，還應(yīng)裝設(shè)閥型避雷器，并與電纜金屬外皮和絕緣子鐵腳連在一起接地，其沖擊接地電阻應(yīng)不大于5～10歐。

4.2.2 進(jìn)入建筑折的埋地金屬管道及電氣設(shè)備的接地裝置，應(yīng)在入戶處與防雷接地裝置連接。

4.2.3 垂直敷設(shè)的主干金屬管道，盡量設(shè)在建筑物的中部和屏蔽的豎井中。

4.2.4 建筑物內(nèi)的電氣線路采用鋼管配線。

4.2.5 垂直敷設(shè)的電氣線路，在適當(dāng)部位裝設(shè)帶電部分與金屬外殼間的擊穿保護(hù)裝置。

4.2.6 除特殊要求的接地外，各種接地與防雷接地裝置共用。

5 結(jié)束語

在對高層建筑電氣設(shè)計原則進(jìn)行分析后可以看出，高層建筑的電力設(shè)計與普通的住宅建筑設(shè)計有所不同，在設(shè)計中主要體現(xiàn)在對電力系統(tǒng)的控制和使用中，并且高層建筑的電力設(shè)計要遵循每個設(shè)計原則，這樣才能夠保證設(shè)計方案的合理性，從而更好的提高電能的使用效率。

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