超高層建筑電氣設計關鍵技術分析

李 銳

(山西省建筑設計研究院，山西 太原 030013)

超高層建筑電氣設計關鍵技術分析

李 銳

(山西省建筑設計研究院，山西 太原 030013)

闡述了超高層建筑電氣設計的特點，從負荷分級、供電電源和電壓的選擇、變電站和配電站的設計、導體的選擇與敷設等方面入手，分析了超高層建筑電氣設計的關鍵技術，以期為電氣設計人員提供有效的參考依據。

超高層建筑，電氣設計，建筑特點，應急照明，配電方式

0 引言

超高層建筑的不斷增加，會增加整個建筑對機電設備的使用，隨之而來的是電力負荷的提高。因此，在超高層建筑設計的過程中要特別注意電氣設計，力求能滿足不同機電設備的用電需求[1]。國家對超高層建筑中的各項設計都具有明確的規定和技術標準，電力設計也不例外，在具體的設計過程中，要積極按照國家的標準進行，不斷完善整個超高層建筑的電力設計。

1 超高層建筑電氣設計的特點

超高層建筑一般是指整個建筑高度大于100 m的民用建筑。在超高層建筑的設計中，電氣設計是非常重要的環節。眾所周知，超高層建筑中的供配電系統、發電機系統以及設備的垂直運輸等都要依靠電氣設計[2]。一般情況下，超高層建筑中的電氣設計會涉及較多的用電負荷，而且這樣的用電負荷種類較多，不同性質的高層建筑對用電量的要求不同，存在較大的差異，因此，要根據國家頒布的關于超高層建筑的規范和標準確定負荷供電的等級，也要結合當地的市政電力情況確定具體的電源，在不同的使用功能下確定整個電氣設計的指標。

超高層建筑輸配電的距離大，使得用電的負荷也會增加，電力設備的安全性和可靠性是電氣設計的關鍵，對其要求也相當高。另外，由于超高層建筑的人員比較密集，如果發生事故，人員的疏散較為困難。因此，在電氣設計中，一定要保證應急照明燈以及消防用電設備的安全可靠性。一般情況下，為了滿足超高層建筑的供電需求，在建筑內部避難層的設計上，要根據樓層的設置設計具體的樓層變電所。

2 超高層建筑電氣設計的關鍵技術

超高層建筑在具體的電氣設計中，要考慮整個建筑的特點，結合相關的國家標準和規范，將電氣設計的可靠性和安全性作為整個設計的目標，對設計中的關鍵技術進行優化。

在具體的技術中對超高層建筑中的負荷分級、供電電源和電壓的選擇、變電站和配電站的設計、應急電源和備用電源的設計、配電方式的設計、航空障礙燈設計，都要進行具體的分析，對相關的技術進行優化，為整個電氣設計提供可靠的保障。

1)負荷分級。一般情況下超高層建筑通常為酒店、寫字樓、商業及公寓等場所。在人員密集、疏散困難的情況下，超高層建筑的用戶負荷分級應該積極考慮重要用戶的需求，主要用電設備的負荷分級不能低于國家標準(見表1)。

表1 用電負荷分級標準

2)供電電源和電壓的選擇。超高層建筑中對供電電源和電壓的選擇，要根據建筑的負荷分級、用電容量以及地區供電的實際情況來確定。一般情況下，可以根據表1的負荷分級進行對照選擇。為保證整個電氣設計的安全和可靠，要設置至少兩個電源供電，并且兩個電源要來自不同的電網，或者在同一個電網中，但具體的運行電路之間的聯系要相對微弱一些，電力的距離也要相對較遠。這樣一旦電源斷電時，另一個電源仍然可以保證2級以上的負荷供電。通常情況下，可以參考日常生活中，超高層建筑的供電電源的配置情況，進行具體的電源設計。

在超高層建筑的電氣設計中，不同的功能用途，會決定項目的變壓器總裝機容量。一般情況下，超高層建筑的1，2級負荷，占總用電負荷的比例較大。超高層建筑的規模較大，對電壓的需求較高，單位合計的電壓線路的供電能力有限，一般都會選擇使用多個小型的電源進行供電。在項目方案設計的階段，要積極咨詢當地的供電部門，充分了解市政電網能為其建筑項目提供什么樣等級的電源電壓，然后根據項目工程的具體情況進行比較選擇。

不同電壓線路的送電能力有所不同，國家在相關規定中明確表示：當電網中無32 kV等級線路時，10 kV的電壓等級線路最大的供電容量為15 MVA。在我國，不同地區的供電電壓與所承受的負荷限制各不相同，需要根據當地的實際情況進行選擇辨別。

3)變電站和配電站的設計。超高層建筑的高度，會對電氣設計產生一定的影響，在具體的變電站和配電站設計中，要考慮供電半徑，其中低壓配電線路的長度不能超過250 m。建筑高度達到200 m，這是對供電設計的一個界限。設計超過200 m高度的建筑時，要設計多個變電站和配電站，并將其設置在負荷中心，一般情況下，高壓的配電室要設置在整個建筑物的底層。另外，也可以設置獨立的變電站[4]。具體的分配變電站，要設置在避難層、頂層等附近，而且具體的設計要根據負荷的情況來進行。

4)應急電源和備用電源的設計。高層建筑的規模大、高度高、人員密集，疏散時所用的時間較長，因此，除了設置可靠的市電電源外，應該設計柴油發電機組，以作為應急的電源。在具體的應急電源及備用電源的設計中，要注意兩個方面的問題。一方面超高層建筑中的重要負荷量較大，正常的電源在斷電后要求持續供電的時間較長，因此要配備柴油發電機組作為應急的電源。另外，整個建筑內的消防用電、應急照明等電源的供電也應該采用柴油發電機組。另一方面，建筑內電子信息系統的機房應該設置柴油發電機的電源，保證基本的容量可以滿足空調、制冷設備以及不間斷電源系統的負荷容量。在使用柴油機組時要考慮建筑物的高度，設置不同的柴油機組，具體的柴油機組的接地形式要與市電系統保持一致。而對于柴油機組油管的設置要考慮到油管的總容量等因素，確保其設置的合理性。

5)配電方式的設計。放射式和樹干式，是超高層建筑的兩種配電方式，其中放射式的配電系統具有較強的可靠性。因此，在具體的設計中，要采用放射式的方式進行供電。選擇樹干式的供電方式，要根據每一根電纜的配電層數來決定，一般不能超過8層。因此，各個避難層的直交流電源可以按照避難層進行供給。

6)航空障礙燈設計。航空障礙燈一般要設計在建筑物的最高點，當制高點的高度到達一定界限時，還應該在其外側的地方分別設置航空障礙燈。其水平距離和垂直距離不能大于45 m，有停機坪的建筑物同樣要在四周設置航空障礙燈。

7)應急照明。按照一級負荷對應急照明進行供電，一般情況下，大型的商業廣場，其照明也要采用一級的負荷供電，因此，不用單獨設置備用照明。而具有停機坪的建筑，應該在停機坪的周圍設置單獨的應急照明。

8)導體的選擇和敷設。考慮建筑物的擾動來選擇具體的建筑導體，慎重使用可承載數千安的負荷電流。一般應選擇電纜供電，其安全性遠遠高于密集型的母線槽。另外，對線纜的選型，要采用阻燃低煙無鹵交聯聚乙烯絕緣的電力電纜、電線[5]。選用礦物絕緣電纜作為消防設備的配電干線。建筑物內的電纜豎井要按照避難層的上下錯位進行設計。

3 結語

對超高層建筑的電力設計要根據建筑的特點及相關的設計標準，對其關鍵技術，諸如負荷分級、供電電源和電壓的選擇、變電站和配電站的設計、應急電源和備用電源的設計、配電方式的設計、航空障礙燈設計等，進行詳細的分析，確保超高層建筑電氣設計的安全性和可靠性。

[1] 孔 嵩.超高層建筑電氣設計關鍵技術解析.建筑電氣,2015(5):39-44.

[2] 趙 振.超高層建筑中電氣設計的一些特點分析.現代物業(上旬刊),2014(8):36-37.

[3] 高國重.超高層建筑電氣設計要點淺析.科技致富向導,2015(8):192.

[4] 李炳華.超高層建筑電氣設計要點.智能建筑電氣技術,2011(4):9-19.

[5] 賈春利.超高層建筑電氣設計總結.中華民居,2012(3):75.

Analysis on the key technology of super-tall building electrical design

Li Rui

(ShanxiArchitecturalDesignandResearchInstitute,Taiyuan030013,China)

This paper elaborated the characteristics of super-tall building electricity design, from the load classification, power supply and voltage selection, transformer and distribution substation design, conductor selection and installation and other aspects, analyzed the key technology of super-tall building electrical design, so as to provide effective reference basis for electrical design personnel.

super-tall building, electrical design, construction characteristic, emergency lighting, distribution mode

2015-09-14

李 銳(1984- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)33-0147-03

TU855

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