超高層建筑電氣設計的關鍵技術分析

王科

安徽萬代工程設計有限公司

超高層建筑電氣設計的關鍵技術分析

王科

安徽萬代工程設計有限公司

建筑電氣是建筑工程施工過程中的重要組成部分。建筑工程作為我國工業生產行業的能源消耗大戶，如何從各個環節實施節能減排，對于減少環境污染和緩解能源緊張的狀況有著十分重要的意義。文章針對超高層建筑電氣設計的關鍵技術分析進心里更詳細的闡述，內容僅供參考。

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1 前言

隨著國家經濟的快速發展和人們利用科技開發能源的能力不斷提升，社會的發展對能源的需求也在不斷的增加，而有限的資源和無限的需求以及不斷提升的資源開發能力，使得人們逐漸意識到能源危機的迫近，從而使得節能意識逐漸成為現階段人類發展的共識。電氣工程作為建筑項目施工領域的一個重要支撐，需要有源源不斷的大量電力供應才能夠正常的運行。在國家倡導構建節約型社會，紛紛出臺各種相關政策的同時，人們也被逐漸引導著積極的參加社會節能減排活動。

2 變壓器的電氣節能分析

由于民用35kV以下多以雙繞組變壓器為主，所以本文以雙繞組變壓器為研究對象，提出變壓器的節能電氣設計方法。

2.1 節能型變壓器的選擇

GB20052－2013《三相配電變壓器能效限定值及能效等級》中對三相10kV電壓等級，容量30kVA～1600kVA范圍內的油浸式變壓器及容量30kVA～2500kVA范圍內的干式變壓器的能效等級進行了詳細的劃分。其中1級為節能效果最好、自身功率損失最低的產品，符合我國變壓器設備節能的最高水平。在設備的實際選擇中，不管所選用的設備類型是油浸式還是干式都應達到限定標準中的最低要求即第3級標準。而要使變壓器達到節能標準，則兩種類型設備的相關功率損失指標都不應高于限定標準中的第2級。電工鋼也叫做硅鋼片是變壓器中普遍采用的軟磁金屬材料，而非晶合金是目前最有可能替代電工鋼的金屬材料，相比之下，非晶合金的有著良好性能指標，在導磁、抗腐蝕、磨損、強度、電流通過率等方面優勢明顯。若以熱軋硅鋼片單位損耗定為100%，則采用冷軋工藝處理后的產品其單位損耗只有32%，非晶合金僅為7%，所以在變壓器中采用非晶材料已被國際公認為變壓器未來發展的方向。目前，在非晶合金變壓器的使用過程中，往往會出現在設備運行的最初幾年里節能效果非常明顯，但隨著設備運行時間的逐年增加節能效果逐漸減弱的情況。該問題的出現為非晶合金變壓器的發展帶來了瓶頸，只有解決設備的使用穩定性，才能得到市場的認可，最終使產品得到客戶的信賴。非晶合金變壓器從90年代至今的二十多年中發展迅速，特別在民用配電領域的使用比例逐年增大，年增長率超過兩成。由此預測，隨著非晶技術的不斷突破與成熟，必將對該領域的發展帶來顛覆性的影響。

2.2 變壓器容量與臺數的判定

變壓器容量的選擇不應僅僅考慮其在運行中的經濟性，應該更加綜合的考慮整個運行周期所產生的費用，根據用戶的具體需求，選擇適應用戶使用的變壓器容量。變壓器臺數的選擇方法需要求出不同臺數變壓器的節電效果、經濟效益、社會效益，然后進行比較，選擇最佳變壓器的最佳臺數。

3 超高層建筑電氣設計的關鍵技術分析

3.1 超高層建筑電氣設備中配電站與避難層技術

建筑高度高是超高層建筑最主要的特點，在該特點的影響下，設計人員必須要重點考慮電氣設計的供電半徑。一般情況下，電氣設計中，低壓出線柜到末端配電箱的最佳長度應該控制在120m之內，并按照超高層建筑總電壓5.0%的比例確定低壓供電線路的要求。同時在設計中，需要采用分區域設計的方法處理變配電站，按照不同的功能清苦情況，對供配電站各個功能區進行劃分，包括地下區負荷中心、超高區負荷中心等。高壓配電室一般會設置在超高層建筑底部，而在建筑空間面積足夠的情況下，可以設置獨立變電站。

在設計避難層中，需要充分考慮不同樓層人員的求生需求，其中第一個避難層與地面之間的高度要小于等于50m，以后所有避難層與前一個避難層之間的高度都應該小于50m。在供電系統設計中，所有避難層的交直流電采用單獨供應的方法，保證供電穩定性。

3.2 超高層建筑電氣設計中應急照明系統設計

超高層建筑電氣設計中的應急照明系統，必要充分靠考慮避難層照明的需求，因此在設計中，應該選擇平均照度值大于等于3lx的燈具；而對于避難層走廊等特殊位置，所選擇的照明系統燈具水平照度值應該大于等于5lx。對于具有特殊要求的應急照明層，其避難區、疏散走道的平均照度值應該大于等于10lx。而如果超高層建筑裙樓為大型商場，則需要采用一級負荷供電系統，保證照明供給水平。

3.3 應急電源與備用電源設計

考慮到超高層建筑具有高度高、人員密集的特點，疏散時間較長。因此為了進一步保證居民的生命安全，除了要配置可靠的市電電源外，還需要在建筑內設置一組柴油發電機組，作為面對突發事件時的應急電源。在設計過程中，相關人員必須要重視以下幾個問題：(1)由于超高層建筑中的主要負荷量較大，因此正常的電源在斷電之后需要在較長的時間內持續供電，因此需要配置具有穩定功率的柴油發電機組作為應急電源。(2)建筑內電子信息系統機房需要設置柴油發電機電源，保證能隨時滿足建筑空調、制冷設備等重要電氣設備運行要求。(3)在使用柴油機組過程中必須要認識到建筑高度因素的影響，要設置不同的柴油機組，并且接地方式要與市電電源保持一致。

3.4 合理選擇供電電壓、電源

在超高層建筑中選擇供電電壓、電源的時候，必須要根據建筑負荷分析與用電容量等情況進行確定，一般可以按照1級負荷分級進行確定。同時，為了保證整個電氣設計具有可靠性與安全性，在電氣設計中可以至少選擇兩個電源供電方法，并且兩個電源之間的運行電路聯系不密切，保證在一條電路出現故障后，另一條電路也能完成正常供電。

在電氣設計中，需要根據建筑電氣設備的不同功能以及用途，確定項目變壓器總裝機容量情況。一般而言，超高層建筑中的1、2級負荷在總用電負荷中所占的比例較大；建筑規模越大，其用電量越多，所產生的電壓需求量也會有所增加。因此在設計階段，應該對本地區市政電網進行咨詢，在了解本次工程項目電源電壓等級后，再做出比較選擇。

4 結束語

在進行超高層建筑電氣設計時，應該要滿足多種需求，需要綜合考慮實際的經濟效益與建筑電氣設計中的節能措施，保證通過合理科學的方式實現減排的目的。

[1] 盧祿.簡析民用建筑電氣設計的節能措施[J].建材與裝飾,2016(47).

[2] 李小花.公共建筑消防電氣設計中的一些技術問題[J].低碳世界,2017(03).

[3] 王蔚.現代城市高層建筑電氣設計的要點研究[J].低碳世界,2017(3).