高層建筑電氣設(shè)計(jì)問題探討

【摘要】電氣專業(yè)可以比喻成整個(gè)高層建筑的神經(jīng)，電氣設(shè)計(jì)質(zhì)量的高低，在很大程度上影響著整個(gè)建筑的安全運(yùn)行，所以，高層建筑電氣設(shè)計(jì)階段應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，保證各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)安全可靠及合理節(jié)能。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一、高層建筑電氣設(shè)計(jì)的組成及內(nèi)容分析

1. 0.4/0.23kV配電系統(tǒng)（包括電力.照明系統(tǒng)）

為了保證高層建筑的供電可靠性，對于高層建筑中一二級負(fù)荷等重要負(fù)荷應(yīng)由雙重電源供電，當(dāng)一電源發(fā)生故障時(shí)，另一電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞。這兩路電源可以是雙市電、市電+發(fā)電機(jī)、市電+EPS，兩路電源互為備用，當(dāng)一路電源發(fā)生故障時(shí)，備用電源能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換對重要負(fù)荷供電，保證重要電氣設(shè)備的正常使用，保證建筑內(nèi)人身財(cái)產(chǎn)安全。

2.建筑物防雷及接地系統(tǒng)

高層建筑接地設(shè)計(jì)中，由于高層建筑基礎(chǔ)一般都采用鋼筋砼剪力墻技術(shù)，接地設(shè)計(jì)利用基礎(chǔ)鋼筋（兩根不小于D16）及混凝土墊層內(nèi)的鍍鋅扁鋼作聯(lián)合接地體，很多高層建筑都將防雷接地、工作接地和電氣設(shè)備保護(hù)接地三者合一，從而能夠形成一個(gè)聯(lián)合接地體系統(tǒng)，當(dāng)測量接地電阻不滿足規(guī)范要求時(shí)，通常還要補(bǔ)打人工接地體，如此方可更好的使建筑物的安全性得到提高。

3.電話及寬帶網(wǎng)絡(luò)布線、有線電視、可視對講及家庭安全防范報(bào)警系統(tǒng)

電話及寬帶網(wǎng)絡(luò)布線、有線電視、可視對講及家庭安全防范報(bào)警系統(tǒng)統(tǒng)稱為弱電系統(tǒng)，一般在做電氣設(shè)計(jì)時(shí)都需要專業(yè)廠家配合完成，這里就不過多論述了。

4.火災(zāi)自動報(bào)警及聯(lián)動控制系統(tǒng)

高層建筑層數(shù)多，垂直距離長，疏散到地面或者其它房間的時(shí)間長，并且，高層建筑人員相對集中，且一般室內(nèi)可燃物較多，一旦發(fā)生起火，燃燒猛烈、蔓延迅速，人員疏散相當(dāng)困難，為此，提前發(fā)現(xiàn)火情，盡快控制火情就顯得尤為重要，這就要求，高層建筑必須設(shè)置火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)。

按照目前來看，消防自動報(bào)警滅火機(jī)制主要包括：火災(zāi)探測器、手動火災(zāi)報(bào)警按鈕、火災(zāi)聲光警報(bào)器、消防應(yīng)急廣播、消防專用電話、消防控制室圖形顯示裝置、火災(zāi)報(bào)警控制器、消防聯(lián)動控制器等。由火災(zāi)探測器負(fù)責(zé)對火災(zāi)信號進(jìn)行探測，并自動轉(zhuǎn)化成電信號，通過總線傳遞到火災(zāi)報(bào)警控制器，由火災(zāi)報(bào)警控制器完成整個(gè)消防報(bào)警、聯(lián)動、監(jiān)控任務(wù)。火災(zāi)報(bào)警控制器分為區(qū)域報(bào)警控制器、集中報(bào)警控制器和控制中心報(bào)警控制器，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)工程性質(zhì)及規(guī)模根據(jù)規(guī)范要求合理選擇報(bào)警系統(tǒng)。

二、設(shè)計(jì)要達(dá)到的目標(biāo)

高層建筑電氣設(shè)計(jì)的設(shè)備選型應(yīng)能滿足建筑使用期內(nèi)（一般按30～50年考慮）用電量增加的要求，使電氣安裝一次達(dá)到要求，不搞重復(fù)建設(shè)，以建筑用電達(dá)到中等電氣化水平位為目標(biāo)。

具有合格的電能質(zhì)量，各種電氣能正常工作，即要滿足工程要求，又得考慮接能及節(jié)省投資。

三、高層建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能

作為一個(gè)能源消費(fèi)大國，我國能源相對短缺，能源浪費(fèi)也比較嚴(yán)重。節(jié)能問題一直是我國發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針，如何實(shí)現(xiàn)建筑電氣節(jié)能，如何從設(shè)計(jì)源頭將電氣節(jié)能體現(xiàn)在整個(gè)項(xiàng)目的建設(shè)和使用過程中，如何節(jié)約電能，降低項(xiàng)目投資成本和運(yùn)行成本問題顯得尤為突出。依據(jù)多年工作經(jīng)驗(yàn)，我認(rèn)為我們應(yīng)在電氣設(shè)計(jì)中采取以下幾點(diǎn)措施。

1. 合理選擇變壓器臺數(shù)及容量，減少變壓器的有功損耗。變壓器的有功損耗計(jì)算公式如下： ΔP=P0+β2Pk 式中ΔP：變壓器的有功損耗（KW） P0：變壓器的空載損耗 Pk：變壓器的額定負(fù)載損耗（KW）β：平均負(fù)載系數(shù)（1）P0作為變壓器的空載損耗又稱鐵損，空載損耗是一個(gè)常數(shù)，它不隨變壓器的負(fù)荷變化而變化。它是變壓器主磁通在鐵芯中產(chǎn)生的有功功率損耗，因?yàn)橹鞔磐ㄖ慌c外加電壓和頻率有關(guān)，當(dāng)外加電壓和頻率恒定時(shí)，鐵損一定。所以在選用變壓器時(shí)最好選擇節(jié)能型變壓器如S11，S10型等或非晶合金材料的干式變壓器。采用非晶合金材料的干式變壓器空載損耗可以降低75%，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1600KVA普通變壓器一年空載損耗費(fèi)用要比非晶合金變壓器一年空載損耗費(fèi)用貴8000元左右。（2）Pk是變壓器的額定負(fù)載損耗，它與負(fù)荷電流的平方成正比。所以在選擇變壓器繞組時(shí)要選用阻值較小的。（3）在確定變壓器容量和臺數(shù)時(shí)，應(yīng)依據(jù)用電負(fù)荷負(fù)荷情況，綜合考慮投資和運(yùn)行費(fèi)用，合理分配負(fù)荷，選取容量相適應(yīng)的變壓器，使其工作在高效低耗區(qū)內(nèi)。

2. 供配電系統(tǒng)功率因數(shù)的提高可以減少線路無功功率的損耗，從而達(dá)到節(jié)能的目的。輸電線路損耗中即有傳輸有功功率引起的損耗、也有傳輸無功功率引起的損耗。傳輸有功功率在供電系統(tǒng)中是必需的、不變的。而在供配電系統(tǒng)中存在大量的電感性電氣設(shè)備，會產(chǎn)生滯后的無功電流，它要從系統(tǒng)中經(jīng)過高低壓線路傳輸?shù)接秒娫O(shè)備末端，無形中增加了線路的功率損耗。為了降低這部分損耗，首先應(yīng)盡量減少用電設(shè)備的無功損耗，提高用電設(shè)備的功率因數(shù)。在設(shè)計(jì)時(shí)盡可能采用高功率因數(shù)的用電設(shè)備；還可以用電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，電容器可以產(chǎn)生超前的無功電流來抵消用電設(shè)備的滯后無功電流，從而達(dá)到提高功率因數(shù)的目的。在三相不平衡的系統(tǒng)中，可以采用三相補(bǔ)償和單相補(bǔ)償相結(jié)合的補(bǔ)償方式，提高補(bǔ)償效率。

3. 由于配電線路有電阻，所有減少線路損耗，在一定程度上能實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能問題。有電流通過時(shí)就會產(chǎn)生功率損耗，線路電阻在通過電流不變時(shí)，線路長度越長則電阻值越大。一個(gè)工程使用的電纜數(shù)量不下上千米，造成的電能損耗是相當(dāng)可觀的。

為了減少線路損耗，必須選擇電阻率較低的導(dǎo)線，所以銅線比鋁線損耗小；盡可能減少線路長度，合理布線，不走回頭路，減少供電半徑；增大導(dǎo)線截面積，按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行來選擇導(dǎo)線截面積，雖然初期投資較大，但是整個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)的成本是最小的。

總結(jié)：

隨著我過經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展與科學(xué)技術(shù)水平的提高，我國的高層建筑也越來越多，各大城市的高層建筑質(zhì)量問題也漸漸顯現(xiàn)出來，以史為鑒，我們在電氣設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)采取進(jìn)一步的優(yōu)化和革新。同時(shí)與全球其他國家進(jìn)行交流，積極學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，填補(bǔ)自身方面的不足之處，如此方可是我國的建筑行業(yè)發(fā)展的更快，才能讓我們的正常生活和工作得以保障。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王湘紅.覃德金.高層建筑電氣設(shè)計(jì)與節(jié)能[J].中國房地產(chǎn)業(yè).2015.9

作者簡介：

王旭（1988.01-）性別：男籍貫：河北石家莊學(xué)歷：本科職稱：助理工程師研究方向：建筑電氣工程設(shè)計(jì)。