超高層建筑電氣設計的關鍵技術分析

[摘要]經(jīng)濟條件的迅速發(fā)展，促使了超高層建筑產(chǎn)生，尤其是在經(jīng)濟較為發(fā)達的地區(qū)，超高層建筑越來越普遍。超高層建筑相對于普通高度的建筑來說，本身具有特殊性，較高的層數(shù)使得對電氣的供應要求比較嚴格，高層建筑需要運行較多的用電設備，需要的消防條件也比較高。顯然，高層建筑電氣設計的復雜程度較大，電氣設計是一個需要反復琢磨，不斷改進的過程。每一個階段需要的思維模式不同。電氣設計的好壞直接決定了超高層建筑的實用效果。

[關鍵詞]超高層；建筑電氣；設計

1、超高層建筑電氣設備中配電站與避難層技術

建筑高度高是超高層建筑最主要的特點，在該特點的影響下，設計人員必須要重點考慮電氣設計的供電半徑。一般情況下，電氣設計中，低壓出線柜到末端配電箱的最佳長度應該控制在120m之內(nèi)，并按照超高層建筑總電壓5.0%的比例確定低壓供電線路的要求。同時在設計中，需要采用分區(qū)域設計的方法處理變配電站，按照不同的功能清苦情況，對供配電站各個功能區(qū)進行劃分，包括地下區(qū)負荷中心、超高區(qū)負荷中心等。高壓配電室一般會設置在超高層建筑底部，而在建筑空間面積足夠的情況下，可以設置獨立變電站。

在設計避難層中，需要充分考慮不同樓層人員的求生需求，其中第一個避難層與地面之間的高度要小于等于50m，以后所有避難層與前一個避難層之間的高度都應該小于50m。在供電系統(tǒng)設計中，所有避難層的交直流電采用單獨供應的方法，保證供電穩(wěn)定性。

2、超高層建筑電氣設計中應急照明系統(tǒng)設計

超高層建筑電氣設計中的應急照明系統(tǒng)，必要充分考慮避難層照明的需求，因此在設計中，應該選擇平均照度值大于等于3Ix的燈具；而對于避難層走廊等特殊位置，所選擇的照明系統(tǒng)燈具水平照度值應該大于等于5lx。

對于具有特殊要求的應急照明層，其避難區(qū)、疏散走道的平均照度值應該大于等于10lx。而如果超高層建筑裙樓為大型商場，則需要采用一級負荷供電系統(tǒng)，保證照明供給水平。

3、應急電源與備用電源設計

考慮到超高層建筑具有高度高、人員密集的特點，疏散時間較長。因此為了進一步保證居民的生命安全，除了要配置可靠的市電電源外，還需要在建筑內(nèi)設置一組柴油發(fā)電機組，作為面對突發(fā)事件時的應急電源。

在設計過程中，相關人員必須要重視以下幾個問題：

1）由于超高層建筑中的主要負荷量較大，因此正常的電源在斷電之后需要在較長的時間內(nèi)持續(xù)供電，因此需要配置具有穩(wěn)定功率的柴油發(fā)電機組作為應急電源。

2）建筑內(nèi)電子信息系統(tǒng)機房需要設置柴油發(fā)電機電源，保證能隨時滿足建筑空調(diào)、制冷設備等重要電氣設備運行要求。

3）在使用柴油機組過程中必須要認識到建筑高度因素的影響，要設置不同的柴油機組，并且接地方式要與市電電源保持一致。

4、超高層建筑防雷及接地設計

依據(jù)規(guī)范，超高層建筑物應劃為第二類防雷建筑物，由于超高層建筑物的用戶多為重要企業(yè)辦公或特級、一級金融機構(gòu)、五星級酒店等，根據(jù)電子信息系統(tǒng)的重要性、使用性質(zhì)和價值角度考慮，系統(tǒng)的雷電防護等級宜按A級設計。

設計時應計算建筑物年預計雷擊次數(shù)、防雷裝置攔截效率，超高層建筑各項雷擊風險指數(shù)均很高。由于超高層建筑的建筑高度均超過滾球半徑，因此有側(cè)擊雷擊中建筑物中上層表面的幾率。具體實施應采用防直擊雷、側(cè)擊雷、閃電感應、電磁脈沖等措施，并做好總等電位連接。此外強電機房、智能化電子信息機房接地宜采取接地干線方式，各層強、弱電機房分別接至強、弱電豎井內(nèi)的接地干線上；當超高層屋頂設有直升機停機坪時，不應在安全區(qū)內(nèi)設避雷針，設在安全區(qū)以外的避雷針上應裝設航空障礙標志燈。

5、超高層建筑防災設計

建筑高度大于100m的公共建筑，應設置避難層（間）。第一個避難層（間）的樓面至滅火救援場地地面的高度不應大于50m，兩個避難層（間）之間的高度不宜大于50m。各避難層的交直流電源，應按避難層分別供給，并在末端互投；建筑物中的電纜豎井宜按避難層上下錯位設置。

超高層建筑，除游泳池、溜冰場外，均應設火災自動報警系統(tǒng)。各避難層內(nèi)應設獨立的火災應急廣播系統(tǒng)，應能接收消防控制中心的有線無線兩種播音信號；各避難層與消防控制中心之間應設置獨立的有線和無線呼救通信；除肖防控制室內(nèi)設置的控制器外，每臺控制器直接控制的火災探測器、手動報警按鈕和模塊等設備不應跨越避難層；各避難層應設置消防專線電話和應急廣播；在避難層（間）進入樓梯間的入口處和疏散樓梯通向避難層（間）的出口處，設置明顯的指示標志。

6、超高層建筑的變電所設計

對超高層建筑的變電所進行設計，可從兩方面內(nèi)容來提高設計的適用度。具體來說，變電所的設計至少要在超高層建筑的地下一層進行設置。這是因為，變電所的電氣設計需要充分考慮到，首層占地面積的商業(yè)價值以及經(jīng)濟用途。將變電所設計在地下一層，既可以減少電氣設備占用首層的商業(yè)面積，還可以有效避免因外界環(huán)境發(fā)生洪水等災害時而導致的浸水問題。

當超高層建筑的高度超過200m時，應把變電所的相關設備設計在頂層位置的避難層作為電氣場所。這樣一來，就可以從根本上解決電能質(zhì)量的問題。此外，將變電所設置在超高層建筑的上部避難層，還能解決大量的母線以及電纜通過地下一層，穿過電井到達頂層的管井面積需求問題，這就起到了節(jié)約建筑工程電氣建設成本的作用。與此同時，還能在一定程度上減少電纜使用的電能耗損量。因而，設計人員應將這一設計內(nèi)容重視起來，以便其發(fā)揮出應有的作用效果。

7、超高層建筑的弱電消防設計

具體來說，增加設備的測量工作主要對象是電纜，進行測量的項目是電纜運行的溫度。在實際測量的過程中，由于超高層建筑的電氣豎井對配電容量的需求較大，這就意味著其干線電纜會非常多。但電纜設備的長期運行會發(fā)生不同程度的過載問題和接頭質(zhì)量的問題，這種情況就使得電纜設備在大多數(shù)時間是在高溫的狀態(tài)下進行工作的。長此以往，這就形成了導致火災發(fā)生的設備運行過程安全隱患。所以相關人員，要對電纜的運行溫度進行定期測量，以保證其在合理的溫度變化范圍內(nèi)進行工作。實際就是采用纜式感溫探測器，將其安裝在電纜的橋架上，這就可以通過感知電纜的運行溫度進行相應的報警處理。此外，還可以利用剩余電流動作的報警系統(tǒng)，來增加電纜運行溫度的傳感器設置。

結(jié)語：

超高層建筑具有高度高、規(guī)模大、用電量大、負荷等級高等特點，我國明確規(guī)定了包括電力設計在內(nèi)的超高層建筑各項設計，同時將相關的技術標準制定完善。所以，在設計電氣系統(tǒng)的過程中，需要對國家標準嚴格執(zhí)行，從而保障整個超高層建筑的電力安全。