高層建筑電氣系統設計與線路安裝要點探索

鐘江輝

摘要：隨著建筑行業不斷發展，我國的高層建筑數量越來越多，電氣系統是高層建筑中的重要組成部分，電氣線路安裝技術水平會直接影響整個建筑的電氣安全性。本文對高層建筑電氣系統的設計以及電氣線路安裝技術要點進行分析與探討，旨在不斷提高高層建筑電氣系統運行的安全性與穩定。

關鍵詞：高層建筑 電氣系統 設計要點 安裝施工

引言

高層建筑的層數較多，面積較大，人員密集，運行的機電設備的較復雜，加上智能化技術不斷普及，使得高層建筑的電氣安全隱患越來越大，為了不斷提高高層建筑的電氣安全水平，必須要積極加強對電氣安全施工，對建筑的電氣系統進行全面、科學、綜合設計，使得建筑的電氣系統更加合理。在高層建筑的電氣系統安裝過程中，必須要做好負荷計算，并且對電氣線路進行綜合設計，使得電氣線路之間不會產生相互干擾，同時對管線的敷設也具有一定的要求。

一、高層建筑電氣設計的主要內容

高層建筑電氣設計指的是對高層建筑的電氣系統的負荷、布線、管線線路等進行全面設計的過程，具體來講包括以下幾個方面：

（一）電氣負荷計算

電氣負荷計算是電氣系統設計的關鍵，對電氣系統的負荷進行明確，也是選擇合適的電氣設備的基礎。由于高層建筑的層數較高，規模較大，人員密集，所以電氣設備的數量也比較多，為了提高電氣運行水平，，必須要做好電氣負荷計算，作為建筑供電設計的參數。電氣負荷計算的結果是否準確，也直接影響了電氣系統運行的安全性與可靠性。在高層建筑的電力負荷計算過程中，主要采用的方法有負荷密度法和需要系數法。

（二）供電電源及電壓的選擇

為了確保高層建筑電氣系統的供電可靠性，目前很多高層建筑都設計了兩個獨立的電源，有的建筑甚至更多，具體的電源數量是根據電壓負荷大小以及當地的電網條件決定的。設計兩套獨立的電源運行方式，原則上是為了保證兩路電路可以同時供電，互為備用電源，當一個電源出現問題的時候，另一路電源以及電力設備可以繼續工作，為高層建筑內部的人員提供持續的電力支持。另外，由于高層建筑的用電量較大，為了保證用電安全性，還，必須要裝設應急備用柴油發電機組，如果出現斷電故障，則能在15秒之內自動恢復供電，確保事故照明、消防設備、電梯等可以正常運行。

（三）高低壓配電系統的設計

在高層建筑中，高壓電和低壓配電系統之間是區分開的，兩個不同的配電系統相互獨立作用，為高層建筑提供穩定的電能支持。其中高壓配電系統一般都采用兩路獨立的10kV電源同時供電，兩路高壓電路采用單母線分段，自動切換，互為備用。其中母線的分段數目和電源進線回路數目基本相同，只有當供電電源為一個主電源一個備用電源的時候，才要考慮采用單母線不分段的方式進行結線。

在建筑電氣的高壓系統以及低壓干線的配電設計上一般都采用放射式系統，每一層的配電為混合式系統，其中配電設備中的主要部分是干線，現代高層建筑的豎向干線一般都采用插接式母線槽，水平干線因為走線比較困難，一般都采用全塑電纜與豎井母干線聯接。在每一層樓都會配備單獨的配電房，層與層之間的配電箱經過插接自動空氣開關，從豎井母干線取得電源。如果高層建筑的層數較多，電力負荷較大，則可以按照層數進行分區供電，或者將變壓器設置在地下層、中間層以及最頂層。

（四）防雷與接地設計

防雷與接地設計是確保高層建筑電氣系統安全的重要環節，通過防雷與接地設計，可以防止設備被雷擊。現代高層建筑的防雷設計一般都采用避雷針以及避雷帶，這兩種方法都比較簡單、經濟性高，但是這兩種避雷方式也有一個前提條件，即要保證各層的樓面鋼筋、金屬管道與該層用作引下線的柱筋之間有可靠的連接，能夠形成等電位。隨著現代高層建筑的電氣系統設計不斷完善，其防雷接地、電氣設備的保護接地和工作接地都是混合在一起，組成混合接地系統，而且一般都利用建筑物的鋼筋混凝土基礎作為接地板，盡管基礎鋼筋已經能夠滿足自然接地的要求，但是為了確保安全性，依舊需要安裝人工接地體，將主要的建筑物基礎連接成接地網，對于平衡電位，提高電氣系統的安全性具有十分重要的作用。

二、高層建筑電氣系統的主要設備

（一）高壓開關柜

高層建筑的變配電室一般都設置在主樓的地下層，按照電氣系統的安全規定，一般不能采用油開關，國外一般用于高層建筑的電氣開關有三種，分別是高壓空氣斷路器、SF6開關、真空斷路器，由于前兩種的劣勢比較明顯，所以當前使用較多的是10kV慎空斷路器，為了提高開關的安全性，可以選擇具有“五防”功能的真空開關手車式高壓開關柜。

（二）電力變壓器

電力變壓器是電氣系統中的重要組成部分，根據高層建筑的防火要求，在建筑物內部不允許安裝大容量的油浸電力變壓器，國外使用的電力變壓器主要有干式變壓器、SFE變壓器和硅油變壓器。

（三）應急備用發電機組

高層建筑的用電負荷巨大，在使用過程中難免會出現斷電情況，為了確保高層建筑內部的各種電氣設備可以正常運行以及人們可以正常用電，必須要配備應急備用發電機組，當出現停電事故的時候可以及時啟動備用發電機組，為高層建筑內部的電氣設備供電，斷電的時間規定不能超過15秒。

（四）電氣照明設計

電氣照明設計是高層建筑電氣系統中的重要組成部分，主要包括光源選擇、照度計算、燈具選擇、燈具布置、光線強度控制等幾個方面，為了滿足人們日常生活與工作中的照度要求，必須要對照明燈具進行合理選擇，并且對燈具進行設計，使得照明燈具兼具實用性和美觀性。

三、高層建筑電氣系統安裝要點

（一）地面線槽敷設

由于電氣設備對應的線路比較復雜，在進行安裝的時候必須要做好線槽開挖，當前高層建筑的線路安裝一般都采用地面線槽敷設的方式。在線槽敷設過程中，首先要根據線路的設計圖紙確定線槽的走向，從始端至終端要確定好水平線和垂直線，按照設計的要求找出分線盒、分線口以及支架的位置，并且做好標記。其次是做好線槽敷設，根據標準的位置放置先和、支架，然后放置線槽和出線口，同時要增加其他的配件。在敷設的過程中，朝上的線槽不能拉得太長，否則很容易被砸斷，連接完畢之后可以不斷調整支架和塑料蓋，使得出線口可以達到適當的高度。線槽的水平方向或者或垂直方向上的敷設偏差不能超過5mm。為了防止灰漿進入線槽，在各個連接處的位置可以使用專用膠進行涂抹，將各個分線盒、出線口盒蓋擰緊，并且使用鐵絲進行綁扎。第三，線槽敷設結束之后要對線槽內部進行清理，確保線槽內部沒有雜物，以便將導線放入其中。

（二）高低壓變配電室設備的安裝

在變配電室設備的安裝過程中，高壓室應該要選擇在靠近電源的一側，高低壓配電室內，必須要保持良好的通風，而且在低壓室的進線柜的母線應該要盡量保持最短。在對配電箱進行安裝的時候，箱體，必須要使用專業的水平儀進行校準，確保箱體保持與地面平行。另外，手車柜安裝的過程中應該要確保柜內控纜牢固，便于手車可以隨時進出。

（三）開關插座的安裝

插座、燈具開關等配件的安裝應該要與土建工程施工保持一致，在進行預埋安裝的時候，必須要符合圖紙的相關要求，并且要配合土建安裝輕質隔板與外墻保溫板，在隔墻板與保溫板內接管與穩盒的時候必須要使用開口鋸，確保開槽的尺寸滿足要求。施工定位過程中，對于開關以及其他的配件設備，左右、前后盒位允許偏差應該控制在50mm之內，燈具和吊扇中心之間的偏差控制在50mm之內，開關盒距門框的距離一般為150-200mm之間。當各種設備安裝結束之后必須要立即進行調試，確保設備可以正常使用。

四、結語

綜上所述，隨著工業以及居民用地不斷緊張，超高層建筑也越來越多，已經成為現代建筑行業選擇的主要類型。高層建筑的電氣系統設備較多，在進行安裝的時候必須要根據電氣系統的施工要求和施工標準，對電氣系統內部的設備進行有效安裝，以提高電氣系統運行過程中的安全性與穩定性。