高層建筑中電氣設計的要點研究

王玉鵬

【摘要】本文從高層建筑電氣設計的特點及設計原則入手，對高層建筑電氣設計的主要內容進行了分析，并在此基礎上對與高層建筑電氣設計有關的問題進行了探討。期望通過本文的研究能夠對提高建筑電氣設計質量有所幫助。

【關鍵詞】高層建筑；電氣設計；質量

前言：隨著經濟的發展和城市現代化進程的加快，我國建筑業也取得了飛越發展，各類建筑工程也隨之增多，但以高層建筑為多。本文就對高層建筑中電氣設計要點進行了論述。

一、高層建筑電氣設計的特點及設計原則

（一）高層建筑電氣設計的特點

對于高層建筑而言，其電氣設計具有十分鮮明的特點，具體體現在如下幾個方面上：其一，對供電可靠性的要求相對較高。由于高層建筑當中絕大多數的電力負荷均為一二級負荷，這使其對供電可靠性提出了更高的要求，需有兩個電源供電，可以是兩路不同區域變電站引來高壓源，或一路市政高壓源加柴油發電機供電，這樣才能確保供電可靠性；其二，設備能耗高、用電量較大。國內目前已經建成和在建的高層建筑內部都存在數量非常大的電氣設備，在這些設備當中不乏一些能耗較高的設備，這使得用電量相對較大；其三，線路復雜程度高。用電設備繁多是高層建筑的一大特點，正因如此，使得電氣線路的布設也趨于復雜化，其中不但包括高壓供電線路，也有低壓配電線路，而且還有通訊線路等等，如此眾多的線路給電氣設計帶來一定的難度；其四，自動化程度較高。為了有效降低高層建筑電氣設備的整體能耗，并大幅度減少設備的維修與更換周期，延長其使用年限，需要通過自動化綜合監測系統對電氣設備進行自動化管理，這樣才能使高層建筑朝著智能化方向發展。

（二）高層建筑電氣設計應遵循的原則

1.可靠性原則。在進行設計時，應當充分結合電氣設備的用電負荷等級，以此來確保在各種工況及運行方式下都能夠連續不間斷地供電，從而實現可靠供電的目標。

2.安全性原則。在電氣設計的過程中，安全性是非常重要的環節之一，也是高層建筑電氣設計必須遵循的基本原則，即確保在進行全部操作切換時，工作人員以及電氣設備都必須處于絕對的安全狀態，同時還要在安全的條件下進行維護與檢修工作。

3.節能性原則。目前，我國建筑能耗持續增高，其中又以電能方面的消耗居多，所以在進行電氣設計時，應當本著節能降耗的原則，積極應用各種先進的節能技術，選用低能耗高效率的節能型產品，從根本降低建筑的總體能耗。

二、高層建筑電氣設計的要點分析

（一）高層建筑電氣設計的主要內容

1.供電電源

①負荷等級。按照《高層民用建筑設計防火規范》要求，確定建筑物為一類高層還是二類，是居住建筑還是公共建筑。一類高層建筑物的消防控制室、消防風機、消防泵、消防電梯、應急照明等消防用電，以及客梯、生活泵、潛水泵等用電為一級負荷；二類高層建筑的上述用電為二級負荷。要求一級負荷用電需由雙電源供電并末端配電箱切換。

②負荷密度。根據規范中的有關規定要求，高層建筑的負荷密度可以按照建筑的實際使用功能、總面積、高度等因素進行確定，在沒有特殊要求的前提下，辦公和商業建筑的用電負荷定在80-120W/㎡，居住建筑定在30-50W/㎡。

2.供配電系統

①高壓配電系統。對于重要的公共建筑用電，可向供電部門申請兩路不同區域變電站的高壓源進行供電，并確定兩高壓源是獨立運行互為備用，還是一用一備，切換方式自投自復，還是自投人工復位等。對不具備雙高壓供電的項目，應當設置市電失電后自啟動發電機作為應急電源。

②為了對低壓側的短路電流進行有效控制，并盡可能減少變壓器的總臺數，盡量將單臺變壓器的容量控制在1600kVA以內。同性質兩臺變壓器之間設置聯絡開關，平時各自獨立運行，其中一臺檢修改或故障時，自動或手動調整負荷用電后合上聯絡開關，以提供供電可靠性，需注意兩變壓器主進開關與聯絡開關之間任何時刻只能三合二。

③樓層的配電方式可采用放射式、樹干式、鏈接或混合式。對用電性質、走向一樣且總用電較大的配電可采用母線槽樹干式，經樓層插接箱后引入各層間箱。對重要設備供電采用放射式供電。對性質相同、容量小又分散布置的設備采用鏈接式配電。

④低壓配電系統中的各級開關全部采用自動空氣開關進行控制，并設置瞬時過流保護裝置。

3.設備選型

按多地供電部門的要求，單臺變壓器在1000KVA以上的，高壓開關柜宜選擇真空斷路器；項目室內設置的電力變壓器應當選用能耗較低的干式變壓器；低壓配電屏可采用自動空氣斷路器，其分斷能力應符合不同容量變壓器低壓側短路電流的要求。備用發電機可以采用燃氣輪發電機，從可靠性和經濟性的角度出發，建議設置兩臺，并進行自動并車，這樣可以根據實際用電負荷決定啟動兩臺還是一臺，如果容量相對較小也可設置1臺；母線槽可選用接茬是絕緣母線槽，其最為顯著的特點是可靠性高，便于安裝和維護。

4.照明系統

高層建筑電氣照明主要包括以下內容：按不同使用功能確定照度及照明功率密度，光源選擇、燈具布設、線路敷設以及調光控制等等。由于高層建筑照明設計與裝修裝飾工程的聯系比較密切，所以在設計時應當做好協調配合，力爭在使用功能上達到統一。

5.防雷接地

由于高層建筑的電氣設備較多，所以防雷接地成為電氣設計中比較重要的內容之一。基于簡單、可靠、經濟的角度，可以選擇傳統的避雷方法，但是必須確保各個樓層的鋼筋、金屬管道能夠與作為引下線的主筋可靠連接，從而形成等電位層。除此之外，還要保證電氣設備的接地安全、可靠。一般防雷接地與電氣接地是采用共用接地體，按規范接地電阻應當不大于1Ω。對重要弱電設備機房還應當采取屏蔽保護措施，避免電氣設備互相干擾，影響運行可靠性。

（二）電氣節能

現階段，與高層建筑電氣設計有關的問題中，較為普遍是節能方面的問題，為此，在實際工程中，應當將電氣節能設計作為重點問題予以考慮，并采取有效的節能方法進行電氣設計，以此來地降低高層建筑的整體能耗。

1.可以通過提高供配電系統的功率因數來達到節能降耗的目標。實踐證明，功率因數的提高能夠使電氣設備的利用效率大幅度提升，從而顯著減少無功功率的損耗，進而達到電氣節能的目的。比較有效的方法是無功功率補償、提高自然功率因數以及電動機節能等等。

2.通過降低線損也能起到一定的節能效果，如線路導線可以選用電阻率比較小的銅芯導線；布線時要盡可能不免繞彎；對供電線路較長壓降較大的適當增大導線截面積等等。

3.應當對天然光源加以充分利用。在照明系統設計時，應當確定采光方式，并將之與照明設計有機結合到一起，在日間盡量利用天然光源，使建筑內部有一個比較穩定的光照條件，同時太陽光的引入還有利于降低照明能耗。

4.合理考慮照明控制。大空間采用分區分組控制，能利用太陽自然光的部分區域設置光電自動控制的可調光控制器，隨室外光線的變化自動調節室內照明的光量；居住、辦公樓的疏散前室和公共走道設置光時延時自閉開關。

結論：

總而言之，在高層建筑中有著數量非常龐大的電氣設備，它們直接關系到建筑使用功能的發揮。為此，必須充分了解并掌握電氣設計的主要內容和重點，并采取行之有效的措施解決電氣設計中的各種問題，以此來確保電氣設備的運行安全、可靠，這對于高層建筑而言尤為重要。

參考文獻

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