淺析如何做好高層建筑電氣設(shè)計(jì)

楊凱

摘 要：高層建筑越來越多，也逐漸為人們所認(rèn)可，但是高層建筑電氣設(shè)計(jì)質(zhì)量保證是比較復(fù)雜的一個(gè)課題，同時(shí)，高層建筑耗能浪費(fèi)的現(xiàn)象也是一個(gè)迫在眉睫的問題。本文作者根據(jù)自己的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)為如何做好高層建筑電氣設(shè)計(jì)提供了一些意見，僅供參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑；電氣設(shè)計(jì)；要點(diǎn)

1 高層建筑電氣設(shè)計(jì)特征

（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，對供電的可靠性要求很高；（2）高層建筑中，動(dòng)力電與照明電各成系統(tǒng)、分別供電。動(dòng)力負(fù)荷多采用放射式供電，照明負(fù)荷則采用母線槽配電方式；（3）高層建筑內(nèi)部空間大、柱距大，又因其電氣設(shè)備多，導(dǎo)致墻面埋線多、地面管道多；（4）高層建筑主體通常采用干法施工，并且建筑構(gòu)件的預(yù)制裝配化使施工周期縮短，要求電氣施工科學(xué)地高效運(yùn)行；（5）消防要求高，高層建筑高度高、設(shè)備多、人員密集、裝修豪華、火災(zāi)隱患多，施救難度大，故對消防提出很高的要求，設(shè)計(jì)中對選材要有消防方面的針對性；（6）用電設(shè)備分散，管理難度大。要求微機(jī)系統(tǒng)監(jiān)控管理；（7）防震要求：配電屏、燈具等電氣設(shè)備的防震處理：管線的層間貫通和建筑伸縮縫與沉降縫的耐震處理；（8）節(jié)能要求：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，圍繞經(jīng)濟(jì)、節(jié)能和環(huán)保護(hù)的原則，采用技術(shù)先進(jìn)、安全適用的配電方式，選用高效率變壓器、電動(dòng)機(jī)和高光效電光源、無功功率補(bǔ)償裝置和設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，減少電耗，節(jié)約用電；（9）電梯按供電電流分有交直流兩大類，據(jù)不同使用功能又有客梯、貨梯、自動(dòng)扶梯、觀光梯、消防梯、服務(wù)梯之分。電梯的數(shù)量、性能選擇、布局配置要符合建筑本身的功能需求，需要工程各方集思廣益而定。

2 高層建筑電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 提高電力負(fù)荷計(jì)算的準(zhǔn)確性

電力負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，按國家現(xiàn)行規(guī)范，消防用電設(shè)備（如消防水泵、消防電梯、噴淋泵、排煙風(fēng)機(jī)、消控控制中心、應(yīng)急照明等）、電梯、生活水泵用電、電話機(jī)房、安保設(shè)備和航空障礙燈等應(yīng)按一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷要求供電，其它用電負(fù)荷分別為二級或三級負(fù)荷。電力負(fù)荷預(yù)算時(shí)應(yīng)分別計(jì)算動(dòng)力電和照明電。電力負(fù)荷預(yù)算正確與否，對電氣設(shè)備的選擇、配置，保證電氣設(shè)備系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行。對整體工程的經(jīng)濟(jì)分析和相關(guān)設(shè)計(jì)，都有重要的指導(dǎo)意義。高層建筑的電力負(fù)荷計(jì)算，基本上采用負(fù)荷密度法和需要系數(shù)法。

2.2 選擇合適的電源與電壓

高層建筑的供電是十分重要的，它不僅影響著建筑中所有人的辦公和生活，還對人們的生命安全帶來著不同的隱患。所以，保障建筑物的供電系統(tǒng)和供電能力是勢在必行的。因此，在考慮到這些因素的前提下，現(xiàn)在的高層建筑都會(huì)安裝兩個(gè)及其以上的獨(dú)立電源，而且它們都是同時(shí)啟動(dòng)，相互備用。針對高層建筑中存在大量的一級負(fù)荷，還需備用柴油發(fā)電機(jī)組，要求在15s內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)供電，應(yīng)付意外情況的發(fā)生。

2.3 選擇合適型號(hào)的電氣設(shè)備

首先，高壓開關(guān)柜，通常高層建筑的變配電室設(shè)在主樓地下層，不宜采用油開關(guān)，根據(jù)高層建筑地下室的規(guī)定，選用具有“五防”功能的真空開關(guān)手車式高壓開關(guān)柜；其次，電力變壓器的選擇，主樓內(nèi)不能裝置油浸電力變壓器，高層建筑單體面積大、負(fù)載多，可選擇多臺(tái)大容量變壓器組合使用，對季節(jié)性負(fù)載集中設(shè)置，以便在過渡期停用相應(yīng)變壓器，從而降低能耗；再次，低壓配電屏，多為大容量出線，建議采用手車式；最后，應(yīng)急備用發(fā)電機(jī)組，應(yīng)急發(fā)電機(jī)組應(yīng)自成系統(tǒng)，避免接入其他負(fù)荷，位置宜靠近各區(qū)域配電中心。發(fā)電機(jī)選型建議采用燃汽輪發(fā)電機(jī)，較之傳統(tǒng)的柴油發(fā)電機(jī)這種發(fā)電機(jī)具有體積小、重量輕、故障率低的優(yōu)勢，尤其適用于高層建筑。

2.4 科學(xué)的安置變電所

縮短供電半徑是提高供電質(zhì)量、降低電耗的基本出發(fā)點(diǎn)。高層建筑的主要用電負(fù)荷（如中央空調(diào)機(jī)房、泵房）都設(shè)在地下層，通常情況下，變配電所也設(shè)在地下層就具有經(jīng)濟(jì)上及環(huán)保方面的雙重意義。

2.5 對電氣照明進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)

高光效電光源是節(jié)能的需要。以此為出發(fā)點(diǎn)，根據(jù)使用功能、照度設(shè)計(jì)、眩光控制進(jìn)行光源的選擇、布局，由于電光源的裝飾特性，它的布局還必須符合人們的審美情趣，力求在使用功能與藝術(shù)境界方面達(dá)到統(tǒng)一。

2.6 準(zhǔn)確的選擇電纜與電線

一般動(dòng)力設(shè)備與照明回路采用阻燃電纜線：消防設(shè)備與應(yīng)急照明應(yīng)選擇礦物絕緣的防火纜線，才能保證其緊急狀態(tài)下的正常功能。

2.7 重視防雷與接地設(shè)計(jì)

高層建筑主體都是采用鋼筋混凝土剪力墻，與樓板的連接牢固，關(guān)鍵是做好金屬管線的接地。在高層建筑中防雷接地、電氣設(shè)備的保護(hù)接地和工作接地，都是合為一體組成聯(lián)合接地系統(tǒng)，接地電阻按最小的要求而定，通常是在4歐以下。聯(lián)合接地網(wǎng)利用建筑物底板內(nèi)的鋼筋作為接地網(wǎng)。盡管基礎(chǔ)鋼筋等自然接地體已能滿足接地電阻的要求，仍需要裝設(shè)水平的人工接地體，將主要的建筑物基礎(chǔ)連接成接地網(wǎng)，這對均衡電位、提高安全性都有好處。

2.8 消防自動(dòng)報(bào)警滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)包括：火災(zāi)探測器、分區(qū)消防報(bào)警控制器、消防中心和氣體自動(dòng)噴射滅火及自動(dòng)灑水滅火系統(tǒng)等四個(gè)部分。探測器探測到火災(zāi)信號(hào)后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，進(jìn)入分區(qū)報(bào)警器和消防中心，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。消防中心負(fù)責(zé)整座大樓火災(zāi)的監(jiān)控和消防指揮。高層建筑中消防用電的設(shè)計(jì)問題，涉及到其他許多學(xué)科，而且規(guī)模越大、功能越多，控制內(nèi)容越廣泛、設(shè)計(jì)內(nèi)容也就越復(fù)雜。

3 高層建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)

3.1 建筑配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

首先，在設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)配電系統(tǒng)的容量、配點(diǎn)距離以及電氣設(shè)備的特點(diǎn)來設(shè)計(jì)，盡量縮短變配電所和負(fù)荷中心的距離，不僅能夠節(jié)省電纜材料，還能減少在輸電過程中消耗的電能，達(dá)到節(jié)能效果，此外，設(shè)計(jì)人員還要合理選擇變壓器的容量和數(shù)量，通過變壓器的設(shè)計(jì)節(jié)省電能；其次，電容器放完電后才能充電，如果沒有放完電就進(jìn)行充電，則會(huì)浪費(fèi)電能，因此，應(yīng)盡量避免這種情況。

3.2 提高供配電系統(tǒng)功率因數(shù)

自然功率因數(shù)的提高，這可以通過選擇異步電機(jī)、使用同步電動(dòng)機(jī)以及實(shí)現(xiàn)電力變壓器輕載運(yùn)行的方法來實(shí)現(xiàn)。無功功率的人工補(bǔ)償，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過程中可以采用高低壓柜集中補(bǔ)償和分散就地補(bǔ)償?shù)霓k法，結(jié)合建筑電氣設(shè)備的實(shí)際情況來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.3 減少線路電能損耗

線路電能損耗也是高層建筑電能損耗的重要方面，設(shè)計(jì)人員要重視線路上的電能損耗，按照發(fā)熱條件、機(jī)械長度來進(jìn)行低壓線路截面選擇，減少線路損耗，選用電阻率比較小的材質(zhì)作為線路導(dǎo)線，包括銅芯導(dǎo)線和鋁線。

3.4 照明節(jié)能設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員應(yīng)該盡量的選用高效光源，室內(nèi)場所照明可以使用高效的熒光燈和LED燈等燈源，室外照明和道路照明可以使用高效的LED燈和鈉燈等燈源，對于氣體放電燈發(fā)光光源則需要安裝電容器。

4 總結(jié)

隨著現(xiàn)代社會(huì)科技、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑電氣在日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛，人們對電氣功能的要求也越來越高，電氣設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度也隨之而增加。為了保障高層建筑電氣運(yùn)行的安全與穩(wěn)定，設(shè)計(jì)人員必須努力提高自身的設(shè)計(jì)水平。

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