淺談高層建筑電氣設(shè)計的重要性分析

馮銘堅

【摘 要】隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，居民對建筑電氣需求越來越高。建筑的使用質(zhì)量及安全性與建筑電氣設(shè)計有著密不可分的關(guān)系，建筑電氣設(shè)計是實現(xiàn)建筑設(shè)計功能的關(guān)鍵。文章將對高層建筑電氣設(shè)計的特點進行分析，從而找出其中存在的主要問題，并對問題進行分析總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】高層建筑、電氣設(shè)計、特點、問題；

一、高層建筑電氣設(shè)計的特點

安全照明、室內(nèi)、樓梯過道燈具等屬于照明設(shè)備；生活水泵和消防泵等給排水設(shè)備；冷卻塔風(fēng)機以及水機組等制冷設(shè)備；排風(fēng)機、電冰箱等廚房用電；包括送風(fēng)機、回風(fēng)機、風(fēng)機管盤在內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)送電設(shè)備；包括正壓風(fēng)機、排煙風(fēng)機等在內(nèi)的消防設(shè)備。高層建筑的用處不同其用電量也就有著一定的不同，不過從總體上說，耗電量還是非常大的。

二、高層建筑電氣設(shè)計的主要內(nèi)容

高層建筑電氣設(shè)計工作的復(fù)雜性是由其涵蓋的廣度所決定，下面筆者將介紹高程建筑電氣設(shè)計的部分內(nèi)容并做對應(yīng)的分析。

1.供電電源和電壓的選擇

現(xiàn)代高層建筑至少應(yīng)有兩個獨立電源來確保供電可靠性，具體數(shù)量應(yīng)該按照負(fù)荷大小和當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)條件來決定。原則上兩路獨立電源運行方式應(yīng)為同時供電以互相作為備用。若地理位置或者市政供電的局限，也可以采用一路獨立電源與應(yīng)急備用電源相結(jié)合的方式供電。 要求其在十五秒鐘內(nèi)能夠自動恢復(fù)供電，保證電梯以及消防設(shè)備等的事故用電。國內(nèi)高層建筑的供電電壓，都采用標(biāo)準(zhǔn)電壓等級。除此以外，含有特別重要負(fù)荷的特殊建筑還應(yīng)當(dāng)另外裝設(shè)應(yīng)急備用柴油發(fā)電機組，以保證重要負(fù)荷的供電可靠性。

2.負(fù)荷的分級和計算

高層建筑的電力負(fù)荷根據(jù)用戶的重要性或其用電設(shè)備對供電可靠性的要求及中斷供電將造成的損失或影響程度劃分為一級、二級、和三級負(fù)荷，有些高層建筑還有特別重要負(fù)荷。施工圖設(shè)計時基本上是采用需要系數(shù)法來進行計算，為供電設(shè)計提供參數(shù)依據(jù)。負(fù)載計算的準(zhǔn)確性決定了設(shè)備的選擇是否合理，繼而對設(shè)備的安全可靠與經(jīng)濟運行起著決定性作用。

3.高低壓配電系統(tǒng)設(shè)計

在高層建筑中，高壓配電系統(tǒng)的組成是兩路的10kV電源，兩路電源同時供電。高壓配電采用的形式是單母線分段，自動切換的同時起到相互備用的目的。為了在電氣設(shè)計中使變壓器臺數(shù)盡量減少，一般單臺變壓器都采用容量大于1000kVA的，正常狀態(tài)下的變壓器能夠解列運行，中間設(shè)置聯(lián)絡(luò)開關(guān)，來控制低壓時短路電流的情況。另外，高低壓配電的計費方式，多采取高供高計，仍然需要安裝設(shè)計費電度表，將照明和動力兩方面分開的方式計價。

（1）高壓配電系統(tǒng)：就一般情況而言，現(xiàn)代高層建筑大都采用兩路獨立的十千伏電源以確保同時供電。高低壓側(cè)的接線均采用單母線分段，中間設(shè)連絡(luò)開關(guān)，獨立運行，互為備用。采用高供高計。

（2）為控制變壓器數(shù)量單臺變壓器的容量選擇一般都大于1000kva。為限制低壓側(cè)的短路電流，正常情況下變壓器解列運行時，中間應(yīng)該設(shè)置聯(lián)絡(luò)開關(guān)。照明和動力變壓器需分開設(shè)置，但動力用電容量太小，動力變壓器則可不分開裝設(shè)，且在低壓側(cè)則應(yīng)對動力負(fù)荷分類計費。變壓器多集中裝設(shè)在低壓側(cè)，與配電屏放在一起，宜采用防護等級以上的干式變壓器。

（3）功率因數(shù)補償采用在低壓側(cè)集中補償方式，在變配電所低壓側(cè)設(shè)功率因數(shù)自動補償裝置，補償后的功率因數(shù)在0.9以上。

（4）低壓配電系統(tǒng)中各級開關(guān)均采用斷路器，應(yīng)注意選擇性配合各級自動空氣開關(guān)的保護整定以防止越級跳閘的情況發(fā)生。

（5）高壓系統(tǒng)及低壓干線的配電方式基本上都采用放射式系統(tǒng)，樓層配電則采用樹干式和放射式混合系統(tǒng)。其中，干線是配電設(shè)備中的主要部分。現(xiàn)代高層建筑的豎井多采用插接式母線槽和銅芯電纜橋架敷設(shè)。層間配電箱以插接自動空氣開關(guān)的方式從豎井母線槽獲得電源。

（6）所有消防負(fù)荷均要求采用兩路不同變壓器引出的專用電纜進線。在末端配電箱設(shè)自動切換裝置，自投方式采用雙電源自投自復(fù)。

4.確定變電所位置

現(xiàn)代高層建筑的耗電量大，應(yīng)盡可能使高壓深入負(fù)荷中心，然后再確定變電所位置時這對節(jié)約電能和提高供電質(zhì)量都有重大意義。建筑高度在三十層左右的，變電所大都集中設(shè)置在底層。建筑高度在六十層左右的，則分散布置在整個建筑內(nèi)。也有僅僅在中間層或僅在地下層、頂層設(shè)變電所的。變電所的位置分布、數(shù)量設(shè)置在多少應(yīng)該在經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較后再做決定。

5.防雷接地系統(tǒng)及安全

現(xiàn)代高層建筑的防雷設(shè)計，主要采用避雷針和避雷帶相結(jié)合的傳統(tǒng)做法。現(xiàn)代的高層建筑大多是由鋼筋水泥鑄造的剪力墻，和樓板的銜接十分穩(wěn)固可靠，建筑中的電氣接地保護以及防雷接地也是和建筑本身相結(jié)合的，組成了混合接地的系統(tǒng)。以建筑物的混凝土作為幾處來接地板，接地電阻通常是在1歐以下。雖然建筑中的自然接地達(dá)到了接地電阻標(biāo)準(zhǔn)要求，可是仍然需要相關(guān)工作人員把主要的建筑物連接，形成接地電網(wǎng)。這種做法進一步提高了工程的安全性。電源系統(tǒng)、弱電設(shè)備等裝設(shè)過電壓保護器，以避免雷電過電壓對系統(tǒng)的影響。

6.電氣的照明設(shè)計

對于高層建筑，電氣照明包括的內(nèi)容很多，比如有如何布置燈具，如何設(shè)計燈具的外形，如何選擇光源類型等等。電氣照明設(shè)施直接影響到建筑物的外觀，所以在設(shè)計照明設(shè)備的時候要注意其外形要與建筑物形成一個整體，不要影響美觀。現(xiàn)代的建筑中，感應(yīng)器、聲控、光控設(shè)施被廣泛采用，這大大節(jié)約了能源，對可持續(xù)發(fā)展社會起到良好的模范作用。

7.電梯的用電設(shè)計

電梯機房一般在井道的上方。普通電梯的梯井能夠連通或者設(shè)置開口相連通。電梯根據(jù)使用功能多分為客用電梯與貨用電梯等；而按照速度劃分可分為超高速、高速、快速與低速電梯；按電流可分為直流和交流。在現(xiàn)代高層建筑中使用的電梯，為了縮短等待的時間并提高運輸能力，多采用超高速或者高速的電梯，分組采取控制。為提高運行的舒適性與穩(wěn)定度，客用電梯多采取直流電動機作為驅(qū)動。

二、高層建筑電氣設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題

1. 高層建筑由于電梯、消防水泵、排煙風(fēng)機等設(shè)備多、空調(diào)負(fù)荷大等等原因，供電的可靠性要求很高，消防負(fù)荷還需末端切換。

2. 在高層建筑中，照明與動力基本上不共用干線。動力負(fù)荷多采用放射式供電，照明負(fù)荷則多采用母線槽配電。

3. 高層建筑用電負(fù)荷等級應(yīng)按規(guī)范正確劃分等級。

4. 電氣施工圖設(shè)計未達(dá)到設(shè)計深度，將直接導(dǎo)致施工困難或者錯誤。例如設(shè)計表明各種設(shè)備材料的型號規(guī)格參數(shù)尤其重要。

5. 高層建筑消防設(shè)備供電及控制線路選擇應(yīng)符合規(guī)定或規(guī)范。火災(zāi)時，高層建筑的疏散時間無法確定，因此，應(yīng)急線路和消防報警線路成為火災(zāi)中最重要的線路必須要保持線路完整。

6. 與各專業(yè)高度配合，合理處理各專業(yè)的管道打架。

7.節(jié)能減排是我國經(jīng)濟建設(shè)過程中所大力倡導(dǎo)的，節(jié)約電的使用量又是節(jié)省能源工作中的一個重要方面，它與我們的日常生活和企業(yè)的經(jīng)濟效益息息相關(guān)。在高層建筑的電氣設(shè)計中進行技術(shù)經(jīng)濟分析時，應(yīng)考慮到電腦消耗這一問題，并將其劃為重要的一部分。節(jié)電的設(shè)計方案應(yīng)首先考慮技術(shù)和安全，然后還有考慮其經(jīng)濟性和環(huán)境保護方面。電氣設(shè)計時采用經(jīng)濟合理的配電方式以減少電能的損耗，節(jié)約用電量。

三、結(jié)束語

總而言之，電氣設(shè)計是否合理直接影響著工程質(zhì)量以及人們對建筑的使用。企業(yè)想要可持續(xù)發(fā)展，在激烈的市場競爭中獲得更高更好的發(fā)展就要全面統(tǒng)籌，注重電氣設(shè)計中存在的問題，反思并解決。文章對建筑電氣設(shè)計的特點以及存在的幾個問題以及應(yīng)當(dāng)引起注意的地方作出了簡單的闡述，希望對相關(guān)行業(yè)能夠有所幫助。