超高層建筑電氣設計要點研究

焦博

（深圳市建筑科學研究院股份有限公司，廣東 深圳 518049）

超高層建筑電氣設計要點研究

焦博

（深圳市建筑科學研究院股份有限公司，廣東 深圳 518049）

隨著我國經濟的發展，許多地區都建立了超高層建筑作為地標性建筑，展示自己城市的形象以及實力。本文首先介紹了超高層建筑的發展現狀，從多個方面分析其設計要點，其中包括超高層建筑負荷分級，高層建筑供電電源、電壓的選擇，超高層建筑變配電站設計，超高層建筑的應急電源等，并重點分析了超高層建筑的照明設計以及防雷接地措施。

超高層；電氣設計；建筑電氣

由于超高層建筑高度較高、建筑密度大，超高層建筑的主要使用功能多為酒店、寫字樓、商業、公寓等業態，人口密集度高，疏散難度大。因此其電氣設計需要根據建筑特點進行特殊設計，從而保證建筑的電氣安全，降低危險系數，確保建筑的安全運行。本文在國內超高層建筑發展現狀的基礎上，結合設計施工經驗，分析目前超高層建筑的設計要點，并重點介紹照明以及防雷的電氣設計方法。

1 國內超高層建筑發展現狀

在城市經濟不斷繁榮的同時，許多超高層建筑成為了各城市的地標，尤其是在一些城市，超高層建筑的發展更加迅速。超高層建筑是現代科學技術和現代建筑技術相結合的結晶，并將現代城市前沿的給排水系統、供電、智能控制科技成果綜合一體。在超高層建筑的總體設計中，電氣設計占據著主要的地位。超高層建筑具有建筑面積大，電氣設備多的特點。從而使得電氣設計屬于超高層建筑總體設計中技術難度較高的工程設計之一。下面通過自身的設計與施工經驗，從多個方面分析目前超高層建筑的設計要點，并重點介紹照明以及防雷的電氣設計方法。

2 超高層建筑供配電設計要點

主要從以下幾個方面進行分析超高層建筑供配電設計。

2.1 超高層建筑負荷分級

超高層建筑的使用功能比較多樣，一般包括酒店、商場、寫字樓、商業公寓等，都屬于人員密集并且疏散難度大的建筑功能。對于這種功能較多，消防難度較大的建筑，其用戶負荷分級需要針對其特別的重要用戶進行針對性的設計，從而保證在關機時刻重要功能的順利實現，穩定運行。其管理部分的負荷級別可以參照表1中所示。

表1

其負荷密度與其自身的建筑功能、建筑面積、建筑高度以及附屬功能等因素有關。一般在80～120W/m2。

2.2 超高層建筑供電電源設計

超高層建筑的供電來源應該至少有兩個，并且這兩個電源的聯系不應該太大，以免兩個電源同時斷電，讓建筑陷入停電的風險。一般而言，當一路電源出現故障，中斷供電，另一路電源能夠為建筑用戶提供一級以上的負荷供電，從而提高建筑的用電穩定。并且超高層建筑應該注意應急電源的設計，一般由柴油發電機組擔當，其容量能夠在兩路電源同時斷電后能夠維持二級以上負荷用電即可。電源數量和工作方式建議如表2。

表2

2.3 超高層建筑變配電站設計

超高層建筑由于建筑高度高、建筑密度大、用電量多的原因，其電氣的供電半徑較大。一般而言，低壓配電線路的長度不超過250m。從而對于建筑高度在200m以上的建筑需要對其供配電方案進行特殊的設計才能保證建筑的正常用電。通常的設計方案是超過200m高度的建筑設置多出變電站和配電站，從而使得變配電站設置在建筑用電負荷的中心位置，高壓電配電室設置在建筑物地下。并且設置獨立的變電站、配電站，根據建筑中電氣負荷的分布設置。并且在建筑物的高樓層上設置變壓器需要考慮與鄰近房間的電磁屏蔽降噪防水等建筑效果，而且根據設備的體積和重量選擇折當的運輸安裝方式。一般不采用體積或重量較大的變壓器，從而降低設計運輸以及安裝難度。

在節能功效上，應根據高層樓宇建筑實際用電負荷需求，首先按略高于配電變壓器最佳負荷率選擇配電變壓器，一般配電變壓器負荷率在70%更加節能。其次在配電變壓器優選三角形立體卷鐵芯高效節能經濟型配電變壓器其不僅有效提高建筑供配電系統的電能轉換效率、降低配電變壓器的運行能耗，同時還可以降低配電變壓器空載電流延長配電變壓器的綜合使用壽命。再次電機拖動系統能耗約占整個建筑電氣能耗的91%，同時大多數電機拖動系統中其電能轉換利用效率普遍較低，存在非常大的節能降耗優化設計潛力，應根據實際情況針對其進行專門的 配電設計，降低電能的損耗。

2.4 超高層建筑的應急電源

為了保證消防設計，計算機數據等重要設備的供電穩定，一般超高層建筑除了采用多路供電外，更會設置應急電源備用，保證重要設備在危機時刻供電。對于兩路供電的建筑而言，當一路供電失敗之后，應急電源便應處于啟動待送電狀態，在第二路電源中斷后應急電源能及時對重要設備供電，保證其正常使用。但是應急發電機組不能與國家電網并網運行，從而在電力回復后，應自動停止發電機組。當UPS及EPS的應急電源與應急發電機配合使用時，停電初期，可先使用UPS或EPS作為應急電源，但是作為與自動起動的應急發電機配合使用時的EPS的工作時間不宜小于10min，待柴油發電機電源進人穩態后，使用應急發電機電源。圖1為數據中心UPS供電系統示意圖。

圖1

3 超高層建筑的防雷接地

建筑應該按照當地雷雨云的生成頻繁程度、雷暴平均強度，建筑物具體高度以及形狀，設計相應的防雷等級。一般可設置法拉第籠式保護，屋面設置避雷帶結合避雷針的聯合保護方式。并采用聯合接地的方式降低接地電阻。對大樓進行電磁屏蔽設計，防止雷暴時電流浪涌對樓內重要電子設備造成損壞。

4 結語

上文對超高層建筑電氣設計中的重要部分的設計思路進行簡單的歸納和分析。但在實際工程中，應該按照不同的建筑功能、當地具體的電氣環境進行因地制宜的設計，充分考慮其電氣系統的安全、兼容、安裝、維護等各方面工作。文章最后對超高層建筑的應急電源以及防雷接地進行了比較詳細的介紹。

[1]韓風明.超高層辦公建筑電氣設計[J].現代建筑電氣，011,02(1):37-41.

[2]范玉山.超高層建筑電氣設計的關鍵技術分析[J].江西建材，2016(2):22-22.

[3]孔嵩.超高層建筑電氣設計關鍵技術解析[J].建筑電氣，2015(5):39-44.

[4]章華利.超高層建筑電氣設計關鍵技術解析[J].低碳世界，2016(12):182-183.

TU976.1

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1671-0711（2017）05（上）-0149-02