論高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及有關(guān)問題

摘 要：高層建筑日漸增多，也逐漸為人們所認(rèn)可，但是高層建筑電氣設(shè)計(jì)質(zhì)量保證是一個(gè)比較復(fù)雜的課題；高層建筑電氣設(shè)計(jì)質(zhì)量要如何保證？高層建筑的主要內(nèi)容及有關(guān)問題有哪些？本文對(duì)現(xiàn)代高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容進(jìn)行探討，并提出設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的有關(guān)問題。

關(guān)鍵詞：高層建筑；電氣設(shè)計(jì)；主要內(nèi)容

1 電氣設(shè)計(jì)在高層建筑工程中的重要性

電氣工程是高層建筑工程項(xiàng)目的重要組成部分，如果把高層建筑比作計(jì)算機(jī)，電氣工程就相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的中央處理器，同時(shí)提供所有硬件運(yùn)行所需的能源。而電氣設(shè)計(jì)是電氣工程的重要部分，它直接關(guān)系到整個(gè)高層建筑工程的質(zhì)量、工期、投資和預(yù)期效果，工程質(zhì)量直接影響到建筑物整體設(shè)備的安全運(yùn)行、節(jié)能效果及高層建筑投入使用后的使用功能，包括工作、生活在其中的人員的舒適性、安全性、高效性。

2 高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

有關(guān)高層建筑電氣設(shè)計(jì)的內(nèi)容很多，主要包括：負(fù)荷的分級(jí)計(jì)算、供電電源的選擇、高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、電氣照明設(shè)計(jì)、弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。

2.1 負(fù)荷的分級(jí)及計(jì)算

用電負(fù)荷的等級(jí)作為電氣設(shè)計(jì)的依據(jù)，應(yīng)根據(jù)用戶的重要性或其用電設(shè)備對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電將造成的損失或影響程度劃分。在高層建筑中一般都含有一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)負(fù)荷，有時(shí)還會(huì)含有特別重要負(fù)荷。

負(fù)荷計(jì)算作為電氣設(shè)計(jì)的參數(shù)。計(jì)算準(zhǔn)確與否對(duì)于電氣設(shè)計(jì)過程中能否合理選擇所需電氣設(shè)備，選擇的設(shè)備能否安全可靠地運(yùn)行，起到了決定性的作用。在現(xiàn)階段我國(guó)高層建筑的負(fù)荷計(jì)算，在方案設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì)時(shí)，一般采用單位指標(biāo)法估算，在施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，基本上采用需要系數(shù)法來進(jìn)行計(jì)算。

2.2 供電電源及電壓的選擇

為了保證供電可靠性，現(xiàn)代高層建筑至少應(yīng)有兩個(gè)獨(dú)立電源，具體數(shù)量應(yīng)視負(fù)荷大小及當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)條件而定。兩路獨(dú)立電源運(yùn)行方式，原則上是兩路同時(shí)供電，互為備用。另外，還須裝設(shè)應(yīng)急備用柴油發(fā)電機(jī)組，要求在短時(shí)間內(nèi)（除疏散照明外，疏散照明要求不大于5s的應(yīng)急電源供電轉(zhuǎn)換時(shí)間）自動(dòng)恢復(fù)供電，保證事故照明、電腦設(shè)備、消防設(shè)備、電梯等設(shè)備的事故用電。

2.3 高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.3.1 高壓配電系統(tǒng)

現(xiàn)代高層建筑均是采用兩路獨(dú)立的電源同時(shí)供電。一般高壓采用單母線分段，自動(dòng)切換，互為備用。母線分段數(shù)目，與電源進(jìn)線回路數(shù)相適應(yīng)。只有當(dāng)供電電源為一主一備時(shí)，才考慮采用單母線不分段的方式。電源進(jìn)線幾乎全部采用電纜進(jìn)線。

2.3.2 低壓配電系統(tǒng)

變壓器低壓側(cè)采用單母分段方式運(yùn)行，設(shè)置母聯(lián)開關(guān)。聯(lián)絡(luò)開關(guān)設(shè)自投自復(fù)/自投不自復(fù)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)。自投時(shí)應(yīng)自動(dòng)斷開非保證負(fù)荷，并保證變壓器可正常運(yùn)行。

2.4 變電所位置的確定

由于現(xiàn)代高層建筑的用電量十分巨大，因此在確定變電所位置時(shí)，應(yīng)盡可能達(dá)到深入負(fù)荷中心效果。一般設(shè)置在底層或地下層。這對(duì)節(jié)約電能。提高供電質(zhì)量都有非常好的效果。

2.5 消防自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

現(xiàn)代高層建筑的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)主要包括：火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)：消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)；消防專用電話系統(tǒng)、電梯運(yùn)行監(jiān)視控制系統(tǒng)：應(yīng)急照明控制及消防系統(tǒng)接地、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)等組成。

高層建筑的消防供電極其重要，將會(huì)直接影響人生安全及經(jīng)濟(jì)損失，因此，應(yīng)按高層建筑負(fù)荷等級(jí)的最高級(jí)別供電。

2.6 現(xiàn)代高層建筑的防雷設(shè)計(jì)

現(xiàn)在高層建筑的防雷設(shè)計(jì)過程中除了采用傳統(tǒng)的避雷針和避雷帶以外，還應(yīng)大范圍地采用消雷器和放射性避雷針，用來提高避雷的效果。

2.7 安全技術(shù)防范系統(tǒng)

安余技術(shù)防范系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)建筑物的使用功能、規(guī)模、性質(zhì)、安防管理要求及建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)適用等進(jìn)行設(shè)計(jì)。其主要對(duì)周界、通道、出入口、公共區(qū)域及重要區(qū)域等進(jìn)行監(jiān)控、探測(cè)及管理。

3 高層建筑電氣設(shè)計(jì)存在的問題

合格的高層建筑電氣設(shè)計(jì)應(yīng)滿足七個(gè)質(zhì)量特性規(guī)定的要求，即功能性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、可信性、可實(shí)施性、適應(yīng)性及時(shí)間性。電氣設(shè)計(jì)單位本應(yīng)將通過了設(shè)計(jì)評(píng)審的合格的設(shè)計(jì)文件多少會(huì)存在缺少或偏離質(zhì)量特性要求的缺陷。

3.1 電氣設(shè)計(jì)違背或偏離設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定

對(duì)高層建筑電氣工程質(zhì)量造成影響的設(shè)計(jì)問題又主要表現(xiàn)在安全性、可信性（包括可用性、可靠性、維修性等）及可實(shí)施性的缺失或偏離。

如民用高層建筑低壓配電線路截面選擇問題。由于民用高層建筑用電負(fù)荷絕大多數(shù)為單相負(fù)荷，三相負(fù)荷不平衡必然導(dǎo)致中性線通過不平衡電流，隨著電腦及各種家用電器設(shè)備的發(fā)展與普及，低電壓網(wǎng)高次諧波污染日益加劇，3次整數(shù)倍及非三次整數(shù)倍奇次諧波均構(gòu)成中性線電流、中性線過電流并由此引發(fā)電氣火災(zāi)的現(xiàn)象也日漸增多。為此，相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范已規(guī)定民用建筑配電系統(tǒng)的干線、支干線及支線的導(dǎo)線截面原則上均應(yīng)選擇N或PEN線截面與相線截面相同。然而當(dāng)前仍有為數(shù)不少的名用高層建筑配電設(shè)計(jì)中扔沿用80年代前曾采用過的做法，選用的N或PEN線截面仍為相線的1/2甚至1/4-1/3，這也是最常見的電氣設(shè)計(jì)安全問題之一。再如，關(guān)于變、配電所位置的選擇，相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范都明確提出應(yīng)考慮“設(shè)備吊裝及運(yùn)輸方便”，這是保證可用性及維修性的基本要求。近年來不少高層建筑工程項(xiàng)目設(shè)置在地下層的變、配電所及柴油發(fā)電機(jī)房的配置多違背了這個(gè)要求。另外電氣設(shè)計(jì)也必須妥善考慮其運(yùn)輸及維修吊裝通道問題。

3.2 高層建筑電氣設(shè)計(jì)深度不夠

目前電氣施工圖設(shè)計(jì)深度達(dá)不到建設(shè)部《建設(shè)工程設(shè)計(jì)文件編制深度規(guī)定》要求的現(xiàn)象相當(dāng)普遍，主要是設(shè)計(jì)文件可實(shí)施性方面的缺陷，將直接導(dǎo)致施工安裝困難或錯(cuò)誤，也往往造成設(shè)計(jì)文件本身出現(xiàn)原則錯(cuò)誤而難于及時(shí)發(fā)現(xiàn)，將影響項(xiàng)目建成的使用功能。

例如，設(shè)計(jì)標(biāo)明各種設(shè)備材料的型號(hào)規(guī)格參數(shù)尤為重要，這是業(yè)主或施工單位進(jìn)行設(shè)備訂貨及采購(gòu)的依據(jù)。然而近年來電氣設(shè)計(jì)文件中普遍習(xí)慣于只在系統(tǒng)圖的設(shè)備符號(hào)旁邊標(biāo)注該設(shè)備的型號(hào)或廠家產(chǎn)品編號(hào)，而國(guó)內(nèi)外各種型號(hào)規(guī)格的產(chǎn)品琳瑯滿目，這就使設(shè)備訂貨無所適從，并往往造成錯(cuò)誤。

4 高層建筑電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

（1）高層建筑由于照明及空調(diào)負(fù)荷多，電梯等運(yùn)輸設(shè)備多，給排水設(shè)備多所以用電量特別大，且供電的可靠性要求很高。

（2）在高層建筑中，照明與動(dòng)力負(fù)荷基本上不共用干線。負(fù)荷多采用放射式或母線槽配電方式。

（3）頂棚一般采用標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化的吊頂。

（4）電氣設(shè)備的管線應(yīng)采取防火措施

（5）空調(diào)設(shè)備等主要用電設(shè)備分散，多數(shù)要求集中管理，即要求采用電腦管理和監(jiān)控系統(tǒng)。

（6）采取防震措施。如配電屏、燈具等電氣設(shè)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。

（7）消防要求高。因?yàn)楦邔咏ㄖ叨雀?、體量大、人員密集、設(shè)備多、裝飾豪華、建筑本身火災(zāi)隱患多，故對(duì)消防要求很高。

（8）在高層建筑的電氣設(shè)計(jì)中，要把電能消耗指標(biāo)作為全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的重要組成部分。節(jié)電的設(shè)計(jì)方案，應(yīng)根據(jù)技術(shù)先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的原則確定。

5 結(jié) 語

電氣設(shè)計(jì)文件是高層建筑工程施工與監(jiān)理的最主要根據(jù)，設(shè)計(jì)是否認(rèn)真執(zhí)行國(guó)家規(guī)定、設(shè)計(jì)文件的深度及相關(guān)專業(yè)的密切配合問題等等都直接影響工程質(zhì)量。因此，高層建筑電氣設(shè)計(jì)人員在開展設(shè)計(jì)工作前，應(yīng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集必要的資料，把有關(guān)的基本條件搞清楚，這是保證設(shè)計(jì)質(zhì)量、加快設(shè)計(jì)進(jìn)度的前提條件，也是保證高層建筑電氣工程質(zhì)量的重要保障。

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