高層建筑中電梯電氣部分選型與設計

張幸樂

【摘要】本文結合1棟12層高層辦公大樓案例，闡述了高層建筑電梯的選型、工作方式設置，并從負荷分級與供電要求、電梯配電設計與計算、電梯井道照明設計、機房照明與通風、消防電梯的設置等方面分析了電梯的電氣設計方法。

【關鍵詞】高層建筑；電梯電氣；選型；設計

1、 高層建筑電梯選型與設置

1.1 電梯選型原則

電梯選型應以“安全、高效、方便、可靠、經(jīng)濟”為原則，不同功能的電梯有不同要求。載貨電梯主要以載貨為主，對舒適性要求不高；住宅電梯在保證安全的前提下，應注重經(jīng)濟性，以降低電梯運行成本；辦公大樓客梯要求方便、快捷和舒適；還有專用于消防功能的電梯，應根據(jù)消防部門的要求進行配置。

1.2電梯選型方法與步驟

電梯選型方法與步驟如下：計算交通規(guī)?！浪憧土?min內的集中人數(shù)→計算電梯平均使用人數(shù)→選擇電梯控制方式（如集選、并聯(lián)、群控等）→初定電梯規(guī)格、臺數(shù)→計算電梯運行一周時間→計算電梯5min輸送能力→計算電梯平均間隔時間（乘客侯梯時間）→分析計算結果是否滿足交通能力和服務質量要求→最終確定電梯數(shù)量。例如某12層辦公大樓層高3.5m，門廳設在首層，停靠3～12層，大樓每層建筑面積732m2，每人占有9m2，經(jīng)過計算選擇4臺載重1000kg、速度1.6m/s的交流電梯，總裝機功率4×13kW=52kW。

1.3電梯電氣工作方式設置

電機工作制是根據(jù)啟動、電制動、空載、斷電停轉等要求進行分類的，共有S1～S10類，電梯電機工作制屬于S5。電梯電機斷續(xù)周期工作，所以普通電梯電機功率因素（）為0.5～0.6，但采用VVVF變頻調速電梯的電機功率因素可超過0.9。

2、 高層建筑電梯電氣設計

2.1電梯負荷分級與供電要求

根據(jù)《民用建筑電氣設計規(guī)范》（JGJ 16-2008）3.2.2條及附錄A規(guī)定，高層建筑電梯負荷分級與建筑的重要性一致，一類高層建筑客梯按一級負荷供電，二類高層建筑客梯按二級負荷供電。再據(jù)3.2.3條，一類高層建筑消防電梯用電為一級負荷，二類高層建筑消防電梯用電為二級負荷。另據(jù)3.2.8條規(guī)定，一級負荷應由雙重電源供電，且兩個電源不應同時損壞，所以一類高層建筑電梯應采用雙重電源供電。又據(jù)3.2.10條，二級負荷供電宜由兩回路線路供電，所以二類高層建筑電梯需由雙回路供電。

2.2 電梯配電設計與計算

下面以本文1.2節(jié)電梯案例進行計算。

2.2.1 負荷電流計算

該高層建筑配置4臺電梯，計算供電容量時應按重復短時工作制考慮，客梯負載持續(xù)率（）取60%，且計算容量應變換為為25%時有功功率[1]。單臺電梯電機折算后有功功率為=2×13 =20.14kW（ 為電梯電動機額定功率）。單臺電梯電動機以長期工作制的額定電流確定的電梯負荷電流為 =1.4×20.14×1000/（ ×380×0.9）=47.60A（為電梯電動機的額定電壓，采用VVVF變頻調速電梯取0.9）。

2.2.2 電梯回路保護電器的選擇

單臺電梯斷路器選擇100A，脫扣器整定電流 =47.60×0.9×1.1=47.12A，所以保護整定電流選擇60A。干線負荷電流 =4×47.60×0.72=137.08A（為電梯同時使用系數(shù)，查文獻[1]表11.3.1-1），所以電梯配電箱斷路器選擇200A，脫扣器整定電流 =137.08×0.9×1.1=135.71A，保護整定電流 選擇150 A。

2.2.3 電梯配電線纜選擇與壓降校驗

本建筑4臺電梯的配電箱與電源距離為70m，干線電纜選擇NH-YJV-0.6/1kV-（3×70+2×35），保護套管80mm。電梯控制箱到配電箱距離為15m，支線電纜選擇為NH-YJV-0.6/1kV-（3×25+2×16），保護套管50mm。電梯配電干線電壓損失 =0.225%×137.08×0.070=2.16%（%為干線電壓損失百分率，查文獻[1]表8.3.1-3；為干線負荷計算電流，A；為線路長度，km）。電梯配電支線電壓損失=0.601%×47.60×0.015=0.43%（%為支線電壓損失百分率，查文獻[1]表8.3.1-3； 為支線負荷計算電流，A；為線路長度，km）。電梯回路總電壓損失=2.59%，根據(jù)JGJ 16-2008第3.4.5-3規(guī)定，電梯電動機電壓偏差允許范圍為±7%，所以壓降校驗合格。

2.3 電梯井道照明設計

《電梯制造與安全規(guī)范》（GB7588-2003）5.9條規(guī)定，電梯井道應設置永久性電氣照明裝置，距井道最高、最低點0.5m及中間間隔不大于7m均需安裝一盞燈，以便轎頂面和底坑地面1m以上照度不小于50lx。根據(jù)這條規(guī)定，機房和井道坑底需各設1個控制開關，并且井道內的燈具應具有一定的防護和防水能力（至少達到IP21）。井道照明電壓宜采用36V安全電壓，以保證維修人員的安全。但是高層建筑高度較大時必須考慮壓降損失，所以超高層建筑井道照明宜選擇220V，這種情況下應安裝剩余電流動作保護器，同時配出PE線。如果采用36V安全電壓，不要設置PE線。假如36V安全電壓設置了PE線，可能高電壓侵入PE線內，反而不安全了。對于非封閉井道，周圍有照明條件，可以不設井道照明。

2.4 消防電梯的設置

根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》（GB 50016-2014）7.3.1條規(guī)定，高度大于33m的住宅建筑、一類高層公共建筑和高度大于32m的二樓高層建筑應設置消防電梯。本文1.2節(jié)電梯案例，高度12×3.5=42m的二類高層建筑應設置消防電梯。再據(jù)7.3.4條，客梯可兼做消防電梯，本例可設置2臺客梯兼消防電梯。另據(jù)7.3.8條，電梯載重量、首層至頂層運行時間均符合規(guī)定。

結語：

電梯是高層建筑不可或缺的垂直交通工具，電梯選型與電氣設計在高層建筑電氣設計工作中占有重要地位。雖然電梯配電設計不算復雜，但在沒有型號規(guī)格的前提下設計結果往往偏差較大，例如計算容量和負荷電流偏大。雖然設計結果偏于保守安全更有保障，但從綠色建筑和節(jié)能減排角度來看，材料和能源都會造成浪費，因此應充分了解電梯技術數(shù)據(jù)，這樣才能更準確地確定電梯配電容量和線纜截面。

參考文獻：

[1]戴瑜興，黃鐵兵，梁志超，民用建筑電氣設計手冊[M].2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007：372，536，539.