超高層建筑電氣設計的關鍵技術分析

[摘要]經濟條件的迅速發展，促使了超高層建筑產生，尤其是在經濟較為發達的地區，超高層建筑越來越普遍。超高層建筑相對于普通高度的建筑來說，本身具有特殊性，較高的層數使得對電氣的供應要求比較嚴格，高層建筑需要運行較多的用電設備，需要的消防條件也比較高。顯然，高層建筑電氣設計的復雜程度較大，電氣設計是一個需要反復琢磨，不斷改進的過程。每一個階段需要的思維模式不同。電氣設計的好壞直接決定了超高層建筑的實用效果。

[關鍵詞]超高層；建筑電氣；設計

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。

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3Ix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、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。

4、超高層建筑防雷及接地設計

依據規范，超高層建筑物應劃為第二類防雷建筑物，由于超高層建筑物的用戶多為重要企業辦公或特級、一級金融機構、五星級酒店等，根據電子信息系統的重要性、使用性質和價值角度考慮，系統的雷電防護等級宜按A級設計。

設計時應計算建筑物年預計雷擊次數、防雷裝置攔截效率，超高層建筑各項雷擊風險指數均很高。由于超高層建筑的建筑高度均超過滾球半徑，因此有側擊雷擊中建筑物中上層表面的幾率。具體實施應采用防直擊雷、側擊雷、閃電感應、電磁脈沖等措施，并做好總等電位連接。此外強電機房、智能化電子信息機房接地宜采取接地干線方式，各層強、弱電機房分別接至強、弱電豎井內的接地干線上；當超高層屋頂設有直升機停機坪時，不應在安全區內設避雷針，設在安全區以外的避雷針上應裝設航空障礙標志燈。

5、超高層建筑防災設計

建筑高度大于100m的公共建筑，應設置避難層（間）。第一個避難層（間）的樓面至滅火救援場地地面的高度不應大于50m，兩個避難層（間）之間的高度不宜大于50m。各避難層的交直流電源，應按避難層分別供給，并在末端互投；建筑物中的電纜豎井宜按避難層上下錯位設置。

超高層建筑，除游泳池、溜冰場外，均應設火災自動報警系統。各避難層內應設獨立的火災應急廣播系統，應能接收消防控制中心的有線無線兩種播音信號；各避難層與消防控制中心之間應設置獨立的有線和無線呼救通信；除肖防控制室內設置的控制器外，每臺控制器直接控制的火災探測器、手動報警按鈕和模塊等設備不應跨越避難層；各避難層應設置消防專線電話和應急廣播；在避難層（間）進入樓梯間的入口處和疏散樓梯通向避難層（間）的出口處，設置明顯的指示標志。

6、超高層建筑的變電所設計

對超高層建筑的變電所進行設計，可從兩方面內容來提高設計的適用度。具體來說，變電所的設計至少要在超高層建筑的地下一層進行設置。這是因為，變電所的電氣設計需要充分考慮到，首層占地面積的商業價值以及經濟用途。將變電所設計在地下一層，既可以減少電氣設備占用首層的商業面積，還可以有效避免因外界環境發生洪水等災害時而導致的浸水問題。

當超高層建筑的高度超過200m時，應把變電所的相關設備設計在頂層位置的避難層作為電氣場所。這樣一來，就可以從根本上解決電能質量的問題。此外，將變電所設置在超高層建筑的上部避難層，還能解決大量的母線以及電纜通過地下一層，穿過電井到達頂層的管井面積需求問題，這就起到了節約建筑工程電氣建設成本的作用。與此同時，還能在一定程度上減少電纜使用的電能耗損量。因而，設計人員應將這一設計內容重視起來，以便其發揮出應有的作用效果。

7、超高層建筑的弱電消防設計

具體來說，增加設備的測量工作主要對象是電纜，進行測量的項目是電纜運行的溫度。在實際測量的過程中，由于超高層建筑的電氣豎井對配電容量的需求較大，這就意味著其干線電纜會非常多。但電纜設備的長期運行會發生不同程度的過載問題和接頭質量的問題，這種情況就使得電纜設備在大多數時間是在高溫的狀態下進行工作的。長此以往，這就形成了導致火災發生的設備運行過程安全隱患。所以相關人員，要對電纜的運行溫度進行定期測量，以保證其在合理的溫度變化范圍內進行工作。實際就是采用纜式感溫探測器，將其安裝在電纜的橋架上，這就可以通過感知電纜的運行溫度進行相應的報警處理。此外，還可以利用剩余電流動作的報警系統，來增加電纜運行溫度的傳感器設置。

結語：

超高層建筑具有高度高、規模大、用電量大、負荷等級高等特點，我國明確規定了包括電力設計在內的超高層建筑各項設計，同時將相關的技術標準制定完善。所以，在設計電氣系統的過程中，需要對國家標準嚴格執行，從而保障整個超高層建筑的電力安全。