現代城市高層建筑電氣設計的關鍵要素分析

何亮

(江西省建筑設計研究總院吳旭設計事務所)

0 引言

高層建筑中的電氣設計是一項復雜而龐大的工程，涉及的方面極其廣泛，只要是與電氣相關的技術、設備、系統都要考慮在內[1]。在電氣設計過程中要充分考慮電能的消耗、設備選擇的實用性和經濟性以及配電輸送系統的質量安全。現代城市高層建筑中的電力設計的關鍵要素包含電力負荷的計算、高壓配電系統的設計、供電配電設備的選擇、防雷和接地裝置的設計、樓層照明系統的設計、樓層電梯樣式和數量的選擇以及消防安全系統的設計等七個方面，本文將對這七大要素進行詳細剖析，得出提高現代城市高層建筑電氣設計質量安全和節能環保的對策。

1 高層建筑電力負荷的計算

電力負荷作為建筑物供電的參考數據，計算結果的精準度界定了供電設備的選擇和運行。高層建筑的電力負荷計算尤其重要，關系了建筑物電力供應的安全可靠和節能運行高層建筑的電氣系統與工廠電氣系統相比，具有更多的不規律性和變化性的特征，高層建筑的電氣系統涉及到居民用電、用戶的經濟條件、生活習慣、消費水平、家電的置辦等多種不穩定性因素。這些不穩定性因素往往會加大電力負荷計算難度，因此一般情況下，我們會根據建筑負荷面積來計算電力負荷值，因為電力負荷值與建筑面積呈現正比例相關，建筑面積在120m2以下，電力負荷值為8kw；建筑面積在120m2～150m2，電力負荷值為12kw；建筑面積在150m2以上的，電力負荷值為16kw。但是電力負荷值的大小與季節的變化關系密切，冬季因供暖需要的電能多，夏季因降溫需要的電能也很多，但是春秋季節相對就少，因此在設定電力負荷基本值的基礎上，根據實際情況和季節的變化酌情增減電力配置容量。

2 高層建筑高壓配電系統的設計

現代高層建筑所采用高壓配電系統是15KV左右的雙路電源同時配電，采用單母線分段，可智能安全切斷，另外一條電源可進行電源回路，疏通電源，互為備用[2]。高層建筑所采用的配電方式多為放射狀系統，而樓層間的配電多采用混合式系統。對于無功補償裝置應及時進行輸電補償，減少電能傳輸，減少電能在長時間不用的情況下的浪費。以位于紅谷灘CBD為中心周圍的“綠地中央廣場”小區為例，該小區中的高層建筑高壓接線設計主要分為單母線和雙母線兩種形式，采用雙電源供電系統，配電方式采用互為輔助備用的放射狀輸電，以豎井式為主要形態采取插接式單母線插槽，高層建筑樓層中的配電箱采用自動定時開關，電源取得方式為豎井干線。該小區中設置了無功補償裝置，并根據該小區高層建筑的層數和用電負荷將功率因數補償到1.23～1.63，這樣可以有效降低變壓器的變電量，而將重點放置在低壓側。

3 高層建筑的供電、變電設備的選擇

（1）變電設備。根據高層建筑防火防災要求，在高層建筑主體部位盡量不要安裝油浸電力變壓器。由于高層建筑中的電能消耗巨大，因此對變壓器型號和數量的選擇盡量要滿足供電需求。目前市場上常用的變壓器規格為650KVA、850KVA、1000KVA、1250KVA。此外配電室的設置盡量科學合理，最佳位置應設置在距離負壓中心地帶，方便高壓輸入負壓中心，減少能耗，提高變電效率。

（2）供電設備。供電設備主要是指應急備用的發電裝置，現在的高層建筑中多數采用柴油機發電，這種方式能耗大，發電效率不高。世界上一些先進的高層建筑已經陸續使用燃氣輪發電，這種機器體小精悍、反應靈敏、發電效率高、故障產生少，值得廣泛推廣[3]。

4 高層建筑的防雷和接地設計

高層建筑因樓層高，受雷雨天氣影響較大，因此其防雷和接地設計不容馬虎。現代城市高層建筑的防雷、接地技術，一般都是利用避雷針將雷電接引入地的方法，這種方式壁壘效果好、簡便可行性高、經濟實用性強。但是在裝設避雷針時需要將建筑物的金屬管道、雷電引下線以及樓面鋼筋等導電物品連接成一個完整的導電位層，盡量保證防雷接地設施、保護和導電接地設施是連接在一起的，共同組成混合接地系統。

5 高層建筑的照明系統設計

高層建筑的照明系統應該以安全、節能為主，將照明方式、光源選擇、調光控制以及輸電線路的布局都依據節能減排的原則進行。比如調光方式選擇定時開關、聲控開關、節電開關，光源選擇LED光源，線路布局以實用性強為主等。以南昌市湖濱南路上的銀湖大廈為例，這棟集普通住宅與寫字樓為一體的高層建筑，整棟大廈的照明系統以節能環保的LED光源為主，有效將聲控開關、智能識別、節電開關等技術結合。

6 結束語

電氣設計關系著現代城市高層建筑的日后投入使用和正常運行，牽動著高層建筑內每個用戶的切身利益。優質、高效、安全的電氣設計能夠有效提高高層建筑的用電質量和用電效率。因此，在高層建筑電氣設計過程中應該將電力負荷、高低壓配電系統、供電配電設備的選擇、防雷和接地裝置的設計、樓層照明系統的設計、樓層電梯樣式和數量的選擇以及消防安全系統的設計這七大要素全部考慮在內，設計人員必須與時俱進，始終堅持貫徹“節能環保，安全第一”的設計原則，力圖創建一個高質量、高水平的電氣系統，為人們的生活和工作減少安全隱患和不便，盡量讓電氣設計與節能減排有機融合，保障高層建筑能夠安全、高效、環保地運行。

[1] 顧俊.研究現代城市高層建筑電氣設計的要點[J].中華民居,2014,(3):105-106.

[2] 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,(6):95.

[3] 夏能勇.現代城市高層建筑電氣設計的要點[J].江西建材,2012,119(2):71-72.