高層公共建筑電氣設計的主要內容及相關問題

柳瑞

摘要：隨著社會的進步，現在高層建筑越來越多，并呈現出大型化、復合化、智能化、人性化等特征。為滿足使用性能，相應的電氣系統也就越來越多，設計體量也越來越大。那么如何保證高層建筑電氣設計質量？高層建筑的主要設計內容及相關問題有哪些？本文著重對高層建筑電氣設計內容及遇到的相關問題進行分析與探討。

關鍵詞：高層公共建筑;電氣設計

一、高層建筑電氣設計的主要內容

1.荷的計算

電力負荷是供配電設計的參數依據。計算準確與否，對合理選擇設備，安全可靠與經濟運行，均起決定性作用。高層建筑的電力負荷計算，多上采用負需要系數法。

2.供電電源的選擇

為了保證供電可靠性，高層建筑根據其建筑分類.負荷分級及供電要求，一級負荷（含消防負荷）.二級負荷應由雙電源供電，當一個電源發生故障時，另外一個電源不應同時受損，具體容量應視負荷大小及當地電網條件而定。兩路獨立電源互為備用。另外，一級負荷中的特別重要負荷，在滿足雙電源供電的前提條件下，還應該設置應急電源供電，以確保供電的可靠性。備用柴油發電機組可作為應急電源，要求在15秒鐘內自動恢復供電，保證事故照明.應急照明.消防設備.客梯等設備的應急用電。

3.高低壓配電系統的設計

（1） 高壓配電系統∶現代高層建筑優先采用兩路獨立的10kV電源同時供電，也可采用兩路獨立的10kV電源和柴油發電機組進行供電。一般高壓采用單母線分段，自動切換，互為備用。母線分段數目，與電源進線回路數相適應。只有當供電電源為一主一備時，才考慮采用單母線不分段的接線。

（2） 計費方式∶采用高供高計。但在低壓側，仍裝設計費電度表，采用將照明與動力分開的兩部電價法。有些地方供電部門又把空調設備的用電，全部劃人照明計價系統，一般做法是安裝總表及動力表，由總表減去動力表以后，全部為照明電費。

（3） 為減少變壓器臺數∶高層主體建筑內變電所應選用不燃或難燃型變壓器。一般變壓器低壓側電壓為0.4KV時，單臺變壓器容量不宜大于1250KVA，當用電設備容量較大.負荷集中且運行合理時，可選用容量較大變壓器。正常情況下兩臺變壓器分別獨立運行，中間設聯絡開關，當任意一臺變壓器檢修斷開時，另一臺變壓器的容量應能滿足全部一級負荷及二級負荷的用電。動力和照明宜共用變壓器，當動力用電容量較小時，照明.動力可不分開裝設變壓器，而在低壓側對動力負荷分類計費：當照明負荷較大或動力和照明采用共用變壓器嚴重影響照明質量及光源壽命時，應設專用變壓器。

（4） 高壓系統及低壓干線的配電方式基本上都采用放射式系統∶樓層配電則為混合式（放射式和樹干式相結合）系統。配電設備中的主要部分是干線?，F代高層建筑根據其用電容量大小，豎井配電干線可選擇采用插接式母線槽或直接采用電纜。水平干線因走線困難，多采用電纜。每層樓豎井設層配電小間，以便根據設備容量進行分配電設置。

（5） 低壓配電系統各級開關均采用自動空氣開關（斷路器），設置瞬時.短延時.長延時三級過流保護裝置。各級自動空氣開關的保護整定，應注意選擇性配合，防止越級跳閘。

（6） 所有電梯（包括客梯和消防電梯）均要求采用兩路不同變壓器引出的專用電纜進線。在電梯機房的末端配電箱，設兩路電源的自動切換裝置，互為備用。

（7） 功率因數按規定應補償到0.9—0.95。無功補償都采用集中補償方式。為降低變壓器容量，多集中裝設在低壓側，與配電屏放在一起。

4.變電所位置的確定

現代高層建筑的用電量相當大，在確定變電所位置時，應盡可能使高壓深人負荷中心.宜接近電源側.應方便進出線.應方便設備運輸：不應設在有劇烈振動或高溫的場所不應設在廁所.浴室.廚房或其他經常積水場所的正下方處，也不宜設在與上述場所相貼鄰的地方，當貼鄰時，相鄰的隔墻應做無滲漏.無結露的防水處理：不應設在地勢低洼和可能積水的場所。這對節約電能，提高供電可靠性都有重要意義。高層建筑的變電所都設在主樓內。一.二類高層，大都集中在底層，但不宜設置在地下二層：超高層建筑物根據需要可以在避難層.設備層和屋頂設置配電所.變電所，但應設置設備的垂直搬運及電纜敷設的措施。變電所的數量及其位置的分布，應通過技術經濟比較決定。

5.電氣照明設計

電氣照明設計，包括光源選擇.照度計算.燈具造型.燈具布置，眩光控制和調光控制及照明配電線路的敷設等等。照明設計與建筑裝飾有著非常密切的關系，應該相互配合，在使用功能及藝術意境方面求得統一。選用高光效節能電光源，可以取得節能的明顯效果。

6防雷與接地∶

現代高層建筑的防雷設計，基本采用避雷針和避雷帶的傳統做法。根據計算確定建筑物防雷等級，按照要求設防。防雷接地.電氣設備的保護接地.弱電系統的接地和工作接地，都是合在一起的，組成聯和接地系統。接地電阻按最小的要求而定，通常是在1歐以下。利用建筑物的鋼筋混凝土基礎作接地板（要求基礎鋼筋連接貫通）。盡管基礎鋼筋等自然接地體已能滿足接地電阻的要求，仍需要裝設水平的人工接地體，將主要的建筑物基礎連接成接地網，這對均衡電位，提高安全性都有好處。

7.應急照明系統∶

現在高層建筑均應設置消防應急照明和疏散指示系統，該系統可在火災確認斷電后自動點亮火場應急照明燈具，為消防人員提供現場作業照明，并能有效引導人民群眾進行疏散.安全逃生。燈具為A型（電壓等級36V），系統根據建筑物分類進行確定。為確保系統可靠性，樓梯間單獨設置配電回路，不與其他疏散區域同回路供電。系統在消防控制室集中控制。

8.火災自動報警系統∶

現代高層建筑均應設置火災自動報警系統，可在火災初期實現快速報警.聯動防排煙措施.啟動自動滅火系統，實現早期火災發現和通報.及時通知人員疏散并進行滅火.以及預防和減少人員傷亡，控制火災損失等方面起著至關重要的作用。消防設備控制總機設置在消防控制室內，可實現消防設備的實時監控，并在控制室設置火警外線電話，便于火災時報火警求救。

二、高層建筑電氣設計中應注意的幾個問題

1.在高層建筑中，照明與動力均獨立配電。2.由于建筑構件的預制裝配化，頂棚一般采用標準化.系統化的吊頂，頂棚線纜敷設需注意。3.電氣設備的管線應采取防火措施。4.空調設備等主要用電設備分散，多數要求集中管理，要求采用電腦管理和監控系統。5.采取防震措施。如配電屏.燈具等電氣設備的防震：管線的層間貫通和建筑伸縮縫與沉降縫的耐震處理等。6.消防要求高。因為高層建筑高度高，體量大，人員密集，設備多，裝飾豪華，建筑本身火災危險性大.隱患多。

結語∶節省能源是我國經濟建設中的一項重大政策，節約用電又是節省能源工作中的一個重要方面，它直接關系到企業的經濟效益和人們的日常生活。在高層建筑的電氣設計中，要把電能消耗指標作為全面技術經濟分析的重要組成部分。節電的設計方案，應根據技術先進.安全適用.經濟合理.節約能源和保護環境的原則確定。采用合理的配電方式，采用高效率變壓器.電動機和照明光源.無功功率補償裝置和設備監控電腦系統等措施，減少電能損耗，節約用電。

參考文獻

（1） 《建筑設計防火規范》CB50016-2014（2018），中國計劃出版社。（2）《建筑照明設計標準》CB50034-2013，中國建筑工業出版社。（3）《民用建筑電氣設計標準》CB51348-2019，中國建筑工業出版社。