淺談建筑電氣設計若干問題

【摘要】建筑電氣設計的合理與否，直接影響建筑安全，本文主要對建筑電氣設計若干問題作相關總結，以供參考。

【關鍵詞】建筑電氣 設計 總結

1、中壓供電方式

中壓供電等級由建筑物所在的城市決定，例如深圳中心區采取10KV供電，天津大型建筑采用35kV供電，蘇州工業園區采用20kV供電等。不同的電壓等級相應每路電源的容量不同，要求進線回路數也可能不同，下面以35kV及10kV供電加以說明。

35kV供電：天津的超高層建筑采用35kV供電時，超高層建筑通常由2路獨立的35kV電源，兩路電源互為備用，單母線分段帶聯絡開關。設計的項目采用35kV直接降至0.4kV，可以減少35/10kV及10kV/0.4的多級轉換帶來的設備投資增加及設備房占用面積的增加，35kV供電每個供電回路可帶用電負荷容量也加大（例630A的出線開關，35kV供電負荷可達38MVA，10kV供電負荷不到11MVA），因此兩個35kV供電回路基本可滿足要求。

10kV供電：深圳中心區由于采用10kV供電方式，考慮到10kV區域變電站每個回路容量及出線情況，采用的方式供電：進線采用3路10kV電源供電。系統有下列四種運行方式：①正常運行時，兩路主供電源（1DL、2DL））同時供電，負荷均衡分配，聯絡開關斷開，備用電源（3DL）熱備用；②當其中1路主供電源失電時，該路電源與備用電源間的聯絡開關自動投入，當失壓電源回路恢復電壓時，手動斷開聯絡開關，手動合上已恢復供電回路的電源開關，轉換成正常情況下的供電方式；③當兩路主供電源均停電，10DL聯絡開關自動投入，備用電源供電；④當其中1路主供電源失壓，同時備供電源失壓，另1路主供電源供電，該側聯絡開關保持斷開。

2、變電所的設置及設備的垂直運輸

超高層建筑變電所設置需要考慮到以下三個方面：

2.1超高層建筑地下室層數一般都會超過1層以上，考慮到首層面積的商業價值，變配電房考慮在地下一層設置，既可以解決洪水時浸水的問題，同時不占用首層價值商業面積。

2.2建筑高度超過150米的超高層建筑，應考慮在上部的避難層設變配電房。可以有效解決電能質量的問題（根據甲級寫字樓的標準，穩態電源偏差不大于±2%），同時避免大量的電纜及母線從地下一層穿過電井到頂層，從而減少管井面積，節約電纜投資，同時也可以減少電纜使用中電能的損耗。

2.3要考慮避難層變配電房變壓器的運輸問題，包括首次吊裝運輸及日后更換運輸：

2.3.1盡量利用現有的電梯（消防電梯/貨梯）運輸。筆者設計的深圳超高層項目，貨梯（兼消防梯）運輸重量2.5噸，避難層變壓器選擇SGB-R-10/0.4-1000kVA的變壓器，鐵芯材料為卷鐵芯（R型），線圈絕緣為H級絕緣（SGB型），不帶保護罩重量小于2.4噸，用貨梯可以很好的解決運輸問題，當然用SCB-10/0.4-1000kVA（線圈為樹脂C級絕緣、鐵芯為疊加片式）型變壓器重量近3噸，直接用貨梯運輸就有問題。

2.3.2利用電梯井道運輸。本人設計的某超高層項目，貨梯（兼消防梯）運輸重量2.5噸，由于采用35kV供電，考慮避難層的面積等問題，變壓器臺數受到限制，避難層選用35/0.4-800kVA的變壓器，不帶保護罩重量大于3.5噸，變壓器的更換考慮用專業的吊裝設備從電梯井道內吊裝到避難層的配電房內。這種方法要臨時安裝吊裝設備，施工工序比較麻煩。

2.3.3把變壓器拆分后到避難層安裝。對于鐵芯為疊片式的變壓器，按國家標準要求在車間安裝測試后，把疊片鐵芯拆開，線圈及鐵芯分別用電梯運輸至避難層變配電房，把安裝工具及變壓器檢測設備運至避難層配電房內，將干式變壓器重新組裝。按照變壓器運行前規定的要求， 作驗收試驗， 內容包括：①直流電阻；②絕緣電阻；③變比；④工頻耐壓；⑤空載試驗。此方法比用電梯井運輸方便。據資料珠海的華力通在廣州及深圳的多個大的樓盤使用此方法安裝運輸。當然此方法不適合鐵芯不能拆開的卷鐵芯變壓器。

3、自備發電機的電壓選擇及設置

3.1電壓選擇：

建筑高度超過250米高的建筑，當低壓（0.4kV）發電機組在地下一層設置時，頂層用電設備的電壓需要作電壓降校驗及短路電流校驗，當超過電壓要求時，這時高區的應急電源要考慮用中壓（10kV）的柴油發動機組。由于中壓發電機需設在地下層，10kV電纜通過電井敷設到高區的配電房內，通過變壓器轉換為低壓（0.4kV）電源。接入高區配電房的應急母線段。低壓（0.4kV）應急電纜或母線改為中壓（10kV）供電，可以節省大量到高區配電房的低壓電纜或母線，缺點就是在高區增設相應的變壓器。當然對于低區變配電房的應急電源還是采用低壓（0.4kV）發電機組供電。

3.2柴油發電機的啟動條件：

對于3路10kV供電的情形，當2路電源同時失電時，應要求發電機啟動，由發電機組帶一級負荷，同時通過電力監控系統減少部分空調、通風、采暖負荷，兩兩聯絡的變壓器聯絡開關合上，由另外1路電源帶所有的低壓配電柜的所有負荷。這種方法充分利用了發電機的電力，減少了一般電力的停電范圍。

4、EPS供電時間（用于應急照明）的確定

關于超高層建筑應急照明的供電持續時間，很多同行根據整個建筑的高度重新計算，疏散時間可能要1小時或2小時，以此推導出EPS的持續供電時間。筆者對這個觀點有不同的看法，超高層建筑在設應急柴油發電機的情況下，第二路電源為柴油發電機組（暫且把2路35KV或10KV電源當成第一電源），但柴油發電機作為應急照明的供電轉換時間不能滿足規范要求的5秒要求（見《民用建筑電氣設計規范 JGJ16-2008》13.8.5條），增加EPS電源，在應急柴油發電機啟動并穩定供電后，EPS電源退出供電。理論上說EPS電源的持續供電時間滿足發電機啟動前的轉換時間就可以。考慮到EPS電源的衰減及其他不確定因素，EPS電源按10分鐘設置。EPS電源作為發電機啟動前的轉換電源，10分鐘完全可以滿足要求。

5、豎向配電干線設計

對于一般的高層建筑，豎向配電盡量用母線供電，來滿足不同樓層用戶用電可能的負荷變化。特別對于裙房的商業，由于功能很不確定，利用母線可以很好的解決二裝的功能變化問題，母線的載流量要考慮低壓柜開關出線連接的方便，以不超過1600A為宜。

對于超高層建筑來說，會有新的問題出現，超高層建筑遇到強風時，會出現左右晃動，而且幅度會比一般樓大，只是這種晃動一般人用肉眼很難發現，例如深圳的標志性建筑地王大廈地面和建筑物頂部水平振幅可以達到0.8米，這時在設計上要考慮采用電纜連接銅母線槽配電的方式，以減低超高層建筑物在搖擺時對銅母線槽接駁組件位置的拉扯壓力，減少發生故障及維修的機會，也相對地增加了主干系統的壽命。

6、結語

超高層建筑的機電設計是各個專業協調配合的過程，例如變壓器容量的選擇就要考慮電梯的載重，機房的位置要考慮層高等。同時在設計中還要考慮投資成本等，只有這樣設計成果才能獲得認同。

參考文獻

[1]江雪鳳；電氣節能設計在現代建筑中的應用[J]；科技傳播；2012（02）.

[2]翁薈黎；關于建筑電氣節能設計的探討[J]；工程建設與設計；2011（05）.