高層建筑電氣設(shè)計(jì)

運(yùn)金倫 閆敏菲

摘要：本文結(jié)合筆者的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)代高層建筑的電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及其注意事項(xiàng)做出了簡(jiǎn)要的論述。

關(guān)鍵字：高層建筑；電氣，設(shè)計(jì)

0 緒論

現(xiàn)代社會(huì)各大城市的高層建筑的數(shù)量逐日增大，同時(shí)用戶對(duì)其電氣設(shè)計(jì)的質(zhì)量也提出了更高的要求，電氣設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到建筑的使用功能。本文結(jié)合筆者自身多年的工作經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)高層建筑，對(duì)其電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探討。

一、高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

1.負(fù)荷的計(jì)算

電氣設(shè)計(jì)中負(fù)荷的計(jì)算是很重要的步驟，它為整個(gè)設(shè)計(jì)提供了參數(shù)依據(jù)，其計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性直接決定了設(shè)計(jì)的合理可靠性。高層建筑電力負(fù)荷的計(jì)算經(jīng)常采用的方法是負(fù)荷密度法和需要系數(shù)法。

2.供電電源及電壓的選擇

現(xiàn)代高層建筑的獨(dú)立電源的數(shù)量通常不少于兩個(gè)，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)該根據(jù)建筑所在地的電網(wǎng)條件以及之前計(jì)算出來(lái)的電力負(fù)荷等實(shí)際情況設(shè)計(jì)獨(dú)立電源的個(gè)數(shù)，設(shè)立多個(gè)電源的目的主要是為了保證供電的可靠性，從而保證用戶的正常的使用。通常來(lái)說(shuō)，兩個(gè)獨(dú)立電源同時(shí)處于工作狀態(tài)，彼此互為備用。除了設(shè)立適當(dāng)數(shù)量的獨(dú)立電源，高層建筑電氣系統(tǒng)還應(yīng)該設(shè)有應(yīng)急發(fā)電機(jī)組，且其應(yīng)該在緊急情況發(fā)生15秒之內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)供電，以保證在緊急事故情況下，使得照明、消防電梯等的處于工作狀態(tài)。

3.高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 高壓配電系統(tǒng)

高層建筑的高壓的兩獨(dú)立電源采用單母線分段，自動(dòng)切換，互為備用。母線的分段數(shù)量和電源的進(jìn)線回路數(shù)相適應(yīng)。對(duì)于某些供電電源為一主一備的情況，對(duì)母線的結(jié)線可以不進(jìn)行分段，此時(shí)電源的進(jìn)線方式基本上都是電纜進(jìn)線。

3.2 計(jì)費(fèi)系統(tǒng)

高層建筑的用電計(jì)費(fèi)方式一般采用高供高計(jì)的方式。然而在低壓側(cè)，電度表的計(jì)電方式仍然被采用，將照明和動(dòng)力用電分開(kāi)計(jì)算。部分地區(qū)的供電部門將空調(diào)設(shè)備用電劃分在照明計(jì)價(jià)系統(tǒng)，這種計(jì)電方式通常在電氣系統(tǒng)中安裝總表和動(dòng)力表，兩者相減就能得出照明用電所耗費(fèi)的費(fèi)用。

3.3 變壓器的設(shè)計(jì)

為減少變壓器的使用數(shù)量，在高層建筑種使用的變壓器的容量通常都大于kVA。為了對(duì)低壓側(cè)電流進(jìn)行限制，變壓器在正常工作狀態(tài)下采用的時(shí)解列運(yùn)行的方式，在其中間設(shè)置聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)。對(duì)照明用電和的動(dòng)力用電所使用的變壓器是分開(kāi)設(shè)置的。

3.4電氣配電

高層建筑電氣的高壓系統(tǒng)和低壓進(jìn)線系統(tǒng)采用的方式是放射性系統(tǒng)配電，對(duì)于建筑的各個(gè)樓層，采用的是混合配電的方式。配電系統(tǒng)的主要設(shè)備是干線，高層建筑的豎井通常采用的是插接式母線槽，水平干線的走線難度較大，一般是將電纜和豎井母干線連接起來(lái)。

3.5 其它

高層建筑中的所有樓梯均應(yīng)該按照有關(guān)規(guī)范的要求，由兩路變壓器引出的專用電纜進(jìn)線。電梯的配電箱應(yīng)設(shè)兩路電源的自動(dòng)切換裝置，互為備用。

4.主要設(shè)備選型

4.1 高壓開(kāi)關(guān)柜

現(xiàn)代建筑的變配電室設(shè)置在建筑主樓部分的地下層，且盡可能的不使用油開(kāi)關(guān)。綜合國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上的高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備，真空斷路器由于其自身的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。根據(jù)高層建筑地下室的有關(guān)規(guī)范和要求，高壓開(kāi)關(guān)柜要采用具備 “五防”功能的真空開(kāi)關(guān)手車式。

4.2 電力變壓器

電力變壓器的選擇要注意防火的要求，從這點(diǎn)來(lái)說(shuō)大容量的油浸電力變壓器是不合格的，目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上存在的電力變壓器能夠達(dá)到的有關(guān)規(guī)范要求的有干式變壓器、SFe 變壓器和硅油變壓器等產(chǎn)品。

4.3 低壓配電屏

目前市場(chǎng)上的低壓配電屏國(guó)外的技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較先進(jìn)，國(guó)內(nèi)通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，部分已經(jīng)能夠達(dá)標(biāo)了?，F(xiàn)階段，低壓配電屏通常所采用自動(dòng)開(kāi)關(guān)出線。

4.4 應(yīng)急備用發(fā)電機(jī)組

隨著科技的進(jìn)步，以往所使用的作為應(yīng)急電源的柴油發(fā)電機(jī)組已經(jīng)不能滿足有關(guān)規(guī)范的要求，在國(guó)外，燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)作為備用電源已被廣泛使用，這種發(fā)電機(jī)不但具備了很高的靈活性，且其故障發(fā)生率遠(yuǎn)比傳統(tǒng)的柴油發(fā)電機(jī)組低。燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)的可靠性要比傳統(tǒng)的設(shè)備好得多。

5.變電所位置的選取

變電所的位置和電力負(fù)荷、建筑所在地的地形地貌以及其周圍環(huán)境等有關(guān)，所以在對(duì)其位置進(jìn)行確定的時(shí)候，要根據(jù)建筑所在地的實(shí)際情況綜合考慮。從經(jīng)濟(jì)效益上講，為了縮短或者減少低一級(jí)的電壓傳輸距離，應(yīng)該使高壓盡可能的深入負(fù)荷中心，不僅節(jié)省了傳輸電線，同時(shí)減少了在線路上損耗的電能。

6.電氣照明設(shè)計(jì)

電氣照明設(shè)計(jì)的內(nèi)容很繁雜，包括光源選擇、照度計(jì)算、燈具造型，燈具布置，眩光控制和調(diào)光控制和照明配電線路敷設(shè)等。照明設(shè)計(jì)在建筑室內(nèi)裝修中具有重要的作用，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該綜合考慮。此外，光源的選擇是否得當(dāng)關(guān)系著建筑的節(jié)能效果。

7.防雷與接地

由于高層建筑本身的高度較大，所以其在雷雨天氣下容易遭到雷擊破壞，所以，對(duì)于高層建筑，防雷是不容忽視的。高層建筑的防雷一般包括防直雷擊和防側(cè)雷擊。

7.1 防直雷擊

防直雷擊主要措施是在高層建筑的頂部安裝避雷針和避雷網(wǎng)。獨(dú)立避雷針要由獨(dú)立的避雷裝置，其沖擊電阻應(yīng)該在10Ω以下，接地裝置和被保護(hù)建筑及與其連接的金屬導(dǎo)體的距離最少要大于3米。對(duì)第一類防雷建筑物，避雷網(wǎng)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)應(yīng)選擇5米，對(duì)第二類防雷建筑，其避雷網(wǎng)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為10米。

7.2 防側(cè)擊雷

防雷高層建筑的層間要設(shè)置避雷帶、均壓環(huán)，且他們應(yīng)該和建筑屋頂?shù)谋芾拙W(wǎng)相連接，并通過(guò)向下引線連接接地設(shè)備。若高層建筑的側(cè)面為金屬或者鋼筋混凝土等導(dǎo)體時(shí)，此時(shí)需要把所有的金屬體或者鋼筋連接成電氣通路，從而防止側(cè)面受雷擊。高層建筑的每三個(gè)樓層需要設(shè)置一條長(zhǎng)25mm寬4mm的扁鋼，和引下線焊接成環(huán)形的避雷帶。

7.3 均壓環(huán)和等電位體的連接

為了避免高層建筑內(nèi)部由于電位差引起的反擊、危險(xiǎn)接觸電壓和跨步電壓，在進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)時(shí)，要保證建筑物的地面、墻板、金屬管、線路等的等電位。這就要求鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的高層建筑在施工的時(shí)候在建筑各樓層的切當(dāng)位置預(yù)埋與房屋結(jié)構(gòu)內(nèi)防雷導(dǎo)體相連的等電位連接板，目的是連接接地裝置的主線。

8.消防用電配線

消防所用的電線，考慮到其使用的特殊情況，要選擇阻燃或者防火的導(dǎo)線，且其外部應(yīng)由耐熱絕緣物質(zhì)的敷設(shè)，消防用線的訊號(hào)和控制管線不能和強(qiáng)電管線使用同一個(gè)豎井，目的是避免在發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候消防配電線管路受到熱破壞而停電，從而影響消防設(shè)備的控制和工作。消防控制中心的設(shè)計(jì)在消防用電設(shè)計(jì)中起著舉足輕重的作用。消防控制中心能夠在火災(zāi)發(fā)生時(shí)啟動(dòng)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和消防系統(tǒng)，并且在這個(gè)控制中心能夠顯示出被保護(hù)對(duì)象的模擬圖，以方便在事故發(fā)生之后及時(shí)了解情況并做出應(yīng)對(duì)策略。此外，控制中心還能夠強(qiáng)制電梯降到建筑底層，并切斷火災(zāi)地區(qū)的電源，啟動(dòng)消防水泵和防、排煙系統(tǒng)，自動(dòng)報(bào)警等。

二、結(jié)語(yǔ)

改革開(kāi)放以來(lái)，全國(guó)各地的高層建筑如雨后春筍般的拔地而起，隨著人們生活水平的不斷提高，人們?cè)絹?lái)越注重和追求建筑內(nèi)部生活的舒適性，而最為建筑不可或缺的電氣部分，在建筑舒適性中起著最基本最直接作用。在對(duì)建筑電氣進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，不僅要考慮經(jīng)濟(jì)性、安全性，更對(duì)建筑的智能化提出了要求。

參考文獻(xiàn)

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