高層建筑中電氣設(shè)計(jì)的要點(diǎn)研究

王玉鵬

【摘要】本文從高層建筑電氣設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)原則入手，對(duì)高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上對(duì)與高層建筑電氣設(shè)計(jì)有關(guān)的問(wèn)題進(jìn)行了探討。期望通過(guò)本文的研究能夠?qū)μ岣呓ㄖ姎庠O(shè)計(jì)質(zhì)量有所幫助。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；電氣設(shè)計(jì)；質(zhì)量

前言：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，我國(guó)建筑業(yè)也取得了飛越發(fā)展，各類建筑工程也隨之增多，但以高層建筑為多。本文就對(duì)高層建筑中電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了論述。

一、高層建筑電氣設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)原則

（一）高層建筑電氣設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

對(duì)于高層建筑而言，其電氣設(shè)計(jì)具有十分鮮明的特點(diǎn)，具體體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面上：其一，對(duì)供電可靠性的要求相對(duì)較高。由于高層建筑當(dāng)中絕大多數(shù)的電力負(fù)荷均為一二級(jí)負(fù)荷，這使其對(duì)供電可靠性提出了更高的要求，需有兩個(gè)電源供電，可以是兩路不同區(qū)域變電站引來(lái)高壓源，或一路市政高壓源加柴油發(fā)電機(jī)供電，這樣才能確保供電可靠性；其二，設(shè)備能耗高、用電量較大。國(guó)內(nèi)目前已經(jīng)建成和在建的高層建筑內(nèi)部都存在數(shù)量非常大的電氣設(shè)備，在這些設(shè)備當(dāng)中不乏一些能耗較高的設(shè)備，這使得用電量相對(duì)較大；其三，線路復(fù)雜程度高。用電設(shè)備繁多是高層建筑的一大特點(diǎn)，正因如此，使得電氣線路的布設(shè)也趨于復(fù)雜化，其中不但包括高壓供電線路，也有低壓配電線路，而且還有通訊線路等等，如此眾多的線路給電氣設(shè)計(jì)帶來(lái)一定的難度；其四，自動(dòng)化程度較高。為了有效降低高層建筑電氣設(shè)備的整體能耗，并大幅度減少設(shè)備的維修與更換周期，延長(zhǎng)其使用年限，需要通過(guò)自動(dòng)化綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化管理，這樣才能使高層建筑朝著智能化方向發(fā)展。

（二）高層建筑電氣設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則

1.可靠性原則。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合電氣設(shè)備的用電負(fù)荷等級(jí)，以此來(lái)確保在各種工況及運(yùn)行方式下都能夠連續(xù)不間斷地供電，從而實(shí)現(xiàn)可靠供電的目標(biāo)。

2.安全性原則。在電氣設(shè)計(jì)的過(guò)程中，安全性是非常重要的環(huán)節(jié)之一，也是高層建筑電氣設(shè)計(jì)必須遵循的基本原則，即確保在進(jìn)行全部操作切換時(shí)，工作人員以及電氣設(shè)備都必須處于絕對(duì)的安全狀態(tài)，同時(shí)還要在安全的條件下進(jìn)行維護(hù)與檢修工作。

3.節(jié)能性原則。目前，我國(guó)建筑能耗持續(xù)增高，其中又以電能方面的消耗居多，所以在進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)本著節(jié)能降耗的原則，積極應(yīng)用各種先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，選用低能耗高效率的節(jié)能型產(chǎn)品，從根本降低建筑的總體能耗。

二、高層建筑電氣設(shè)計(jì)的要點(diǎn)分析

（一）高層建筑電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

1.供電電源

①負(fù)荷等級(jí)。按照《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》要求，確定建筑物為一類高層還是二類，是居住建筑還是公共建筑。一類高層建筑物的消防控制室、消防風(fēng)機(jī)、消防泵、消防電梯、應(yīng)急照明等消防用電，以及客梯、生活泵、潛水泵等用電為一級(jí)負(fù)荷；二類高層建筑的上述用電為二級(jí)負(fù)荷。要求一級(jí)負(fù)荷用電需由雙電源供電并末端配電箱切換。

②負(fù)荷密度。根據(jù)規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定要求，高層建筑的負(fù)荷密度可以按照建筑的實(shí)際使用功能、總面積、高度等因素進(jìn)行確定，在沒(méi)有特殊要求的前提下，辦公和商業(yè)建筑的用電負(fù)荷定在80-120W/㎡，居住建筑定在30-50W/㎡。

2.供配電系統(tǒng)

①高壓配電系統(tǒng)。對(duì)于重要的公共建筑用電，可向供電部門(mén)申請(qǐng)兩路不同區(qū)域變電站的高壓源進(jìn)行供電，并確定兩高壓源是獨(dú)立運(yùn)行互為備用，還是一用一備，切換方式自投自復(fù)，還是自投人工復(fù)位等。對(duì)不具備雙高壓供電的項(xiàng)目，應(yīng)當(dāng)設(shè)置市電失電后自啟動(dòng)發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源。

②為了對(duì)低壓側(cè)的短路電流進(jìn)行有效控制，并盡可能減少變壓器的總臺(tái)數(shù)，盡量將單臺(tái)變壓器的容量控制在1600kVA以內(nèi)。同性質(zhì)兩臺(tái)變壓器之間設(shè)置聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，平時(shí)各自獨(dú)立運(yùn)行，其中一臺(tái)檢修改或故障時(shí)，自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)整負(fù)荷用電后合上聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，以提供供電可靠性，需注意兩變壓器主進(jìn)開(kāi)關(guān)與聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)之間任何時(shí)刻只能三合二。

③樓層的配電方式可采用放射式、樹(shù)干式、鏈接或混合式。對(duì)用電性質(zhì)、走向一樣且總用電較大的配電可采用母線槽樹(shù)干式，經(jīng)樓層插接箱后引入各層間箱。對(duì)重要設(shè)備供電采用放射式供電。對(duì)性質(zhì)相同、容量小又分散布置的設(shè)備采用鏈接式配電。

④低壓配電系統(tǒng)中的各級(jí)開(kāi)關(guān)全部采用自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，并設(shè)置瞬時(shí)過(guò)流保護(hù)裝置。

3.設(shè)備選型

按多地供電部門(mén)的要求，單臺(tái)變壓器在1000KVA以上的，高壓開(kāi)關(guān)柜宜選擇真空斷路器；項(xiàng)目室內(nèi)設(shè)置的電力變壓器應(yīng)當(dāng)選用能耗較低的干式變壓器；低壓配電屏可采用自動(dòng)空氣斷路器，其分?jǐn)嗄芰?yīng)符合不同容量變壓器低壓側(cè)短路電流的要求。備用發(fā)電機(jī)可以采用燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)，從可靠性和經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā)，建議設(shè)置兩臺(tái)，并進(jìn)行自動(dòng)并車(chē)，這樣可以根據(jù)實(shí)際用電負(fù)荷決定啟動(dòng)兩臺(tái)還是一臺(tái)，如果容量相對(duì)較小也可設(shè)置1臺(tái)；母線槽可選用接茬是絕緣母線槽，其最為顯著的特點(diǎn)是可靠性高，便于安裝和維護(hù)。

4.照明系統(tǒng)

高層建筑電氣照明主要包括以下內(nèi)容：按不同使用功能確定照度及照明功率密度，光源選擇、燈具布設(shè)、線路敷設(shè)以及調(diào)光控制等等。由于高層建筑照明設(shè)計(jì)與裝修裝飾工程的聯(lián)系比較密切，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)做好協(xié)調(diào)配合，力爭(zhēng)在使用功能上達(dá)到統(tǒng)一。

5.防雷接地

由于高層建筑的電氣設(shè)備較多，所以防雷接地成為電氣設(shè)計(jì)中比較重要的內(nèi)容之一。基于簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟(jì)的角度，可以選擇傳統(tǒng)的避雷方法，但是必須確保各個(gè)樓層的鋼筋、金屬管道能夠與作為引下線的主筋可靠連接，從而形成等電位層。除此之外，還要保證電氣設(shè)備的接地安全、可靠。一般防雷接地與電氣接地是采用共用接地體，按規(guī)范接地電阻應(yīng)當(dāng)不大于1Ω。對(duì)重要弱電設(shè)備機(jī)房還應(yīng)當(dāng)采取屏蔽保護(hù)措施，避免電氣設(shè)備互相干擾，影響運(yùn)行可靠性。

（二）電氣節(jié)能

現(xiàn)階段，與高層建筑電氣設(shè)計(jì)有關(guān)的問(wèn)題中，較為普遍是節(jié)能方面的問(wèn)題，為此，在實(shí)際工程中，應(yīng)當(dāng)將電氣節(jié)能設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)問(wèn)題予以考慮，并采取有效的節(jié)能方法進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)，以此來(lái)地降低高層建筑的整體能耗。

1.可以通過(guò)提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)來(lái)達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo)。實(shí)踐證明，功率因數(shù)的提高能夠使電氣設(shè)備的利用效率大幅度提升，從而顯著減少無(wú)功功率的損耗，進(jìn)而達(dá)到電氣節(jié)能的目的。比較有效的方法是無(wú)功功率補(bǔ)償、提高自然功率因數(shù)以及電動(dòng)機(jī)節(jié)能等等。

2.通過(guò)降低線損也能起到一定的節(jié)能效果，如線路導(dǎo)線可以選用電阻率比較小的銅芯導(dǎo)線；布線時(shí)要盡可能不免繞彎；對(duì)供電線路較長(zhǎng)壓降較大的適當(dāng)增大導(dǎo)線截面積等等。

3.應(yīng)當(dāng)對(duì)天然光源加以充分利用。在照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)確定采光方式，并將之與照明設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合到一起，在日間盡量利用天然光源，使建筑內(nèi)部有一個(gè)比較穩(wěn)定的光照條件，同時(shí)太陽(yáng)光的引入還有利于降低照明能耗。

4.合理考慮照明控制。大空間采用分區(qū)分組控制，能利用太陽(yáng)自然光的部分區(qū)域設(shè)置光電自動(dòng)控制的可調(diào)光控制器，隨室外光線的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)照明的光量；居住、辦公樓的疏散前室和公共走道設(shè)置光時(shí)延時(shí)自閉開(kāi)關(guān)。

結(jié)論：

總而言之，在高層建筑中有著數(shù)量非常龐大的電氣設(shè)備，它們直接關(guān)系到建筑使用功能的發(fā)揮。為此，必須充分了解并掌握電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和重點(diǎn)，并采取行之有效的措施解決電氣設(shè)計(jì)中的各種問(wèn)題，以此來(lái)確保電氣設(shè)備的運(yùn)行安全、可靠，這對(duì)于高層建筑而言尤為重要。

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