試論超高層建筑電氣設計的關鍵技術要點

孟祥繼

【摘? 要】隨著我國經濟的快速發展，建筑行業水平不斷提高，超高層建筑在我國變得越來越多，人們對其質量水平提出更高的要求，超高層建筑設計直接影響整個建筑物的質量。作為超高層建筑設計的重要環節，電氣設計粗腰設計人員予以高度重視，掌握其設計技術要點。本文分析超高層建筑電氣設計關鍵技術。

【關鍵詞】超高層建筑;電氣設計;關鍵技術

一、超高層建筑電氣設計的特點

超高層建筑一般是指整個建筑高度大于100m的民用建筑。在超高層建筑的設計中，電氣設計是非常重要的環節。眾所周知，超高層建筑中的供配電系統、發電機系統以及設備的垂直運輸等都要依靠電氣設計。一般情況下，超高層建筑中的電氣設計會涉及較多的用電負荷，而且這樣的用電負荷種類較多，不同性質的高層建筑對用電量的要求不同，存在較大的差異，因此，要根據國家頒布的關于超高層建筑的規范和標準確定負荷供電的等級，也要結合當地的市政電力情況確定具體的電源，在不同的使用功能下確定整個電氣設計的指標。

超高層建筑輸配電的距離大，使得用電的負荷也會增加，電力設備的安全性和可靠性是電氣設計的關鍵，對其要求也相當高。因此，在電氣設計中，一定要保證應急照明燈以及消防用電設備的安全可靠性。一般情況下，為了滿足超高層建筑的供電需求，在建筑內部避難層的設計上，要根據樓層的設置設計具體的樓層變電所。

二、超高層建筑供配電設計要點

1.超高層建筑負荷分級

超高層建筑的主要使用功能多為人員密集、疏散困難的酒店、寫字樓、商業、公寓等，對于此類建筑的用戶負荷分級應按特別重要用戶考慮。這里需要注意的是航空障礙標志燈電源應按一級負荷中特別重要的負荷要求供電。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.超高層建筑電源設計

超高層建筑應按不少于兩個電源供電，兩個電源分別來自不同的電網或同一電網但在運行時電路相互之間聯系很弱。電氣距離較遠，保證當一路電源斷電時，另一路電源應能保證二級及以上負荷的供電。且超高層建筑的應急電源應采用柴油發電機，不可以使用煤油，天然氣，汽油等作為動力源。

3.超高層建筑變配電站設計

超高層建筑的最大特點就是建筑高度高，對電氣設計的影響就是要考慮供電半徑問題。低壓配電線路的長度一般不允許超過250m。

建筑高度200m對供配電設計而言是個界限，通常超過此高度的建筑應設置多處變配電站。使變配電站設置在負荷中心，高壓配電室宜設在主體建筑物的地下，也可設置獨立的變電站、分配變電站應根據負荷情況設在避難層、頂層、冷凍機房附近等處。

變壓器如果設置在樓上應該注意兩個問題：一是要考慮與其相鄰的住房的電磁屏蔽、減噪，降振，防水等。二是其選型要考慮在體積和重量上的運輸要求，通常是能夠滿足貨梯運輸或者吊裝運輸的方式，因此不宜選擇體積大、重量大的變壓器。

三、超高層建筑電氣設計的關鍵技術分析

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.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.電壓與電源的選擇要合適

電源與電壓是整個高層用電系統中較為關鍵的部分，在進行這兩方面的選擇時，一定要綜合考慮多種因素，如用電容量、負荷等級等。在電氣設計環節可以設計兩個電源的供電系統，確保兩個電源分別是屬于不同的電網。如果是兩個電源都屬于同一用電網，也必須避免兩個電源在電路上的連接，這樣設計的主要目的就是為了當其中的一個電源不能供電時，另一個電源可以保證整個電力系統持續運轉，有效確保整個高層建筑可以實現持續不斷的供電需求。其次，由于超高層建筑實際使用功能的不同，在電氣設計上也存在著較為巨大的差異，其中最為重要的就是變壓器的選擇。高層建筑本身就有著規模較大的需求，所以對電壓也有著較高的要求，如果實際運行中電壓線路的實際供電能力有限，可以借助采用多個較為小型的電源實現供電。此外，在進行電氣設計時還需要首先與當地的市政電網取得聯系，結合意見建議選擇合適的電壓與電源。

在這兒著重強調，一定要結合國家的相關規定選擇合適的電壓，國家明確規定過，如果實際電網中沒有35kV的輸電電壓，10kV就是最大的電壓等級，電容量不能再大了，同時考慮地理位置的因素，各個地區之間對于電壓的需求與整個電力運轉系統的承受的負荷量有著各自的差異。因此在超高層建筑電氣設計時，需要結合當地的具體實際情況，盡可能提高高效、安全、穩定的供電系統。

4.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。

5.設計電壓的技術

通常電壓會隨功能用途的改變而改變。所以，在設計電氣時，應根據超高層建筑的具體功能來科學地選擇電壓，并通過相關分析，明確變壓器總容量。對于超高層建筑，一、二級負荷在其總用電負荷中，所占比例較大，單位符合功率宜在100～130VA/m2之間。大規模是超高層建筑的一個基本特點，且用電量也非常大并且集中，因而由單回路供電，將滿足不了供電需求，所以應同時使用多個電源。設計人員在進行初步供電方案設計時應充分考慮，還需要積極與所在地的有關供電局進行有效交流溝通，及時了解可以為整個建筑工程供給足夠電源的實際電壓等級，并全方位地進行考慮，以選出合適的電壓。

結語

對超高層建筑的電力設計要根據建筑的特點及相關的設計標準，對其關鍵技術，如負荷分級、供電電源和電壓的選擇、變電站和配電站的設計、應急電源和備用電源的設計、配電方式的設計、航空障礙燈設計等，進行詳細的分析，確保超高層建筑電氣設計的安全性和可靠性。

參考文獻

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