高層建筑電氣設(shè)計存在的問題及針對性解決辦法

瞿生斌QU Sheng-bin

（芒市建筑設(shè)計有限公司，德宏 678400）

0 引言

隨著我國城鎮(zhèn)化發(fā)展，城市人口密度日益增加，造成了嚴重的人口壓力，高層建筑需求量逐漸增多，有效緩解了城市人口問題，推動了城市高效發(fā)展。高層建筑在城市建設(shè)發(fā)展中的作用較為突出，但是也對建筑施工帶來了一定的壓力和挑戰(zhàn)。電氣設(shè)計施工是高層建筑工程關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，電氣設(shè)計質(zhì)量和施工效果直接關(guān)系到高層建筑的功能能否正常發(fā)揮。因此，要結(jié)合具體情況，優(yōu)化高層建筑電氣設(shè)計質(zhì)量，確保其高效運轉(zhuǎn)，減少安全事故的發(fā)生幾率，保障人們的生命財產(chǎn)安全，促進建筑工程施工技術(shù)水平的全面性提升。

1 高層建筑電氣設(shè)計概述

1.1 電氣設(shè)計特點、原則

高層建筑高度較高，面積大，因此對電氣設(shè)計提出了更高的要求。在開展電氣設(shè)計工作時，要結(jié)合高層建筑的具體運行需求，按照一定的原則進行優(yōu)化設(shè)計。①優(yōu)化設(shè)計內(nèi)容。高層建筑人口較多，電氣設(shè)備數(shù)量、種類逐漸增多，其功能需求呈現(xiàn)多樣化特點，針對這種情況，需要優(yōu)化電氣設(shè)計內(nèi)容，保障滿足應(yīng)急照明、電梯供電等設(shè)備的正常運行[1]。②要注重電源設(shè)計多元化。在高層建筑中電氣設(shè)備種類較多，功能需求差異性較大，因此為了滿足人們的個性化用電需求，需要設(shè)計多元化的電源，確保人們各項用電功能得到滿足，如可以設(shè)置應(yīng)急電源，對電梯、消防等提供專門的電源，一旦發(fā)生火災(zāi)、停電事故，可以保障消防防火、消防電梯的正常運行。③要保障電氣設(shè)計的規(guī)范性，要符合相關(guān)的法律法規(guī)條款要求，確保電氣設(shè)計的標(biāo)準性操作，提高電氣設(shè)計技術(shù)工藝水平，強化電氣設(shè)備安裝質(zhì)量。④要與高層建筑的實際功能需求相符合。如要按照技術(shù)標(biāo)準進行照明設(shè)計，確保其亮度、顯色、色溫符合相關(guān)指標(biāo)；進行制冷設(shè)計時要滿足風(fēng)速、溫度標(biāo)準要求；在對娛樂場所、公共場所、電影院等進行消防系統(tǒng)設(shè)計時，要結(jié)合具體的場所特點進行針對性設(shè)計。⑤強化節(jié)能效果。在進行電氣設(shè)計時，要融合節(jié)能減排理念，加強整體高層建筑的節(jié)能環(huán)保性能，突出體現(xiàn)其科學(xué)性與實用性價值，如使用節(jié)能設(shè)備等。⑥要對安全性、經(jīng)濟性等要素進行綜合性考量，對電氣設(shè)計進行合理規(guī)劃，確保其運行穩(wěn)定性的同時，體現(xiàn)經(jīng)濟性和安全性，推動其綜合效益的提升。

1.2 電氣設(shè)計內(nèi)容

在高層建筑的電氣設(shè)計中，往往涉及的內(nèi)容有：①電力負荷，這是在開展電氣設(shè)計時的關(guān)鍵性參數(shù)，能夠保障電氣設(shè)計的各個環(huán)節(jié)的標(biāo)準化和規(guī)范性設(shè)計與規(guī)劃。所以在進行電氣設(shè)計時，要保障對用電設(shè)備所需的數(shù)量、型號、規(guī)格等進行明確，才可以對電力負荷進行精準性計算，從而配置相應(yīng)的型號、規(guī)格、功率的用電設(shè)備，實現(xiàn)電氣設(shè)計的優(yōu)化，保障整體電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性運行。②電源與電壓的設(shè)計。供電系統(tǒng)是整體電氣設(shè)計的關(guān)鍵性關(guān)節(jié)，這也是用電設(shè)備能夠正常運行和使用的內(nèi)在動力，是電氣系統(tǒng)運行的核心要素[2]。為了減少供電設(shè)備故障問題影響整體高層建筑電氣系統(tǒng)的正常運行，通常情況下在進行電氣設(shè)計時，往往設(shè)計兩套相互獨立的電源設(shè)備，主電源和備用電源。一旦主電源發(fā)生異常情況不能運行，要立即啟動備用電源，確保高層建筑電氣系統(tǒng)的正常供電。

1.3 設(shè)備選擇要求

在對電氣設(shè)備型號進行選擇時，要遵循以下原則：

①對高壓開關(guān)柜進行合理選擇，在現(xiàn)代高層建筑建設(shè)中，往往會把變配電系統(tǒng)安裝在地下空間，因此不需要使用油開關(guān)，而是選擇真空手車式高壓開關(guān)柜。②在對電力變壓器的型號、規(guī)格進行選擇時，要結(jié)合高層建筑的消防需求進行進行具體確定，確保其容量適合消防防火規(guī)范要求。通常情況下使用油浸式的變壓器，因為其容量較大，適合高層建筑使用[3]。③對變電所位置進行合理選擇。在高層建筑中空間較大，層數(shù)較高，人員密集，需要用到大量的電氣設(shè)備，消耗電能較大。為了保障安全性，減少變電所運行過程中對人們正常生活、工作帶來危害，要把高壓負荷中心安置在距離主樓較遠的區(qū)域，保持安全距離。

2 高層建筑電氣設(shè)計問題分析

2.1 電源切斷設(shè)計問題

在進行高層建筑電氣設(shè)計時，很多設(shè)計人員對建筑結(jié)構(gòu)、功能理解不了透徹，導(dǎo)致部分區(qū)域的消防電源控制模塊與公共配電區(qū)域模塊設(shè)計在一起，該現(xiàn)象容易在電氣設(shè)備運行過程中引起突發(fā)性災(zāi)害事故，危害電氣系統(tǒng)的正常性運行，加大停電時間和范圍，對人們正常生活生產(chǎn)帶來消極影響，對高層建筑的運行使用造成極大的安全性隱患問題，甚至引起社會恐慌、不穩(wěn)定等因素。

2.2 消防系統(tǒng)設(shè)計問題

高層建筑的消防設(shè)計直接關(guān)系到建筑體功能作用能否正常發(fā)揮，并對人們的生命財產(chǎn)安全息息相關(guān)，因此加強消防系統(tǒng)的安全設(shè)計至關(guān)重要[4]。但是在高層建筑施工中，很多施工單位缺乏責(zé)任意識，認識不到消防系統(tǒng)的重要性，導(dǎo)致消防設(shè)計嚴重不規(guī)范，例如把消防設(shè)備、電源安裝在非消防線路上，留下嚴重的火災(zāi)隱患風(fēng)險，如果對非消防電源切斷，也會限制救火行動的正常開展，加大火災(zāi)危害性，對人們的生命財產(chǎn)安全造成嚴重的威脅和損害。因此，要對消防系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，對火災(zāi)以及非火災(zāi)區(qū)域的消防線路進行優(yōu)化布設(shè)，加強消防系統(tǒng)的功能應(yīng)用效果，減少火災(zāi)對高層建筑的危害性。

2.3 低壓配電系統(tǒng)安全性問題

在高層建筑設(shè)計施工中，往往會受到環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致其低壓配電系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計不當(dāng)，結(jié)構(gòu)設(shè)計缺乏規(guī)范性，限制了其系統(tǒng)功能的高效性發(fā)揮，難以滿足高層建筑的運行需求。部分設(shè)計人員在對低壓配電系統(tǒng)進行設(shè)計時，往往忽視實際的參數(shù)要求，導(dǎo)致電能輸送、電流、供電等波動較大，限制電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性運行。設(shè)計人員對最新的設(shè)計理論不了解，導(dǎo)致低壓配電系統(tǒng)設(shè)計方案較為落后，缺乏時代性和先進性，缺乏市場競爭力，難以滿足高層建筑日益增長的用電需求。這種情況下導(dǎo)配電系統(tǒng)的擴展性、適應(yīng)性較低，造成嚴重的資源浪費，不能為高層建筑提供充足的電能支撐，不利于高層建筑功能發(fā)揮[5]。

2.4 電氣設(shè)計適用性問題

很多高層建筑電氣設(shè)計難以滿足人們的正常用電需求。造成這種現(xiàn)象的原因有：設(shè)計人員水平不足，設(shè)計方案質(zhì)量不符合規(guī)范性要求；相關(guān)行業(yè)缺乏統(tǒng)一化的電氣設(shè)計標(biāo)準；承包商為了片面追求經(jīng)濟利益，枉顧實際需求，導(dǎo)致電氣設(shè)計參數(shù)低于實際需求標(biāo)準，在運行生產(chǎn)中難以滿足實際用電需求，容易引起電氣故障等問題，危害高層建筑功能的正常發(fā)揮；很多高層建筑的電氣設(shè)計缺乏深度，難以進行具體實施與操作，對電氣工程施工帶來很大難度。如在電氣設(shè)計中沒有標(biāo)明定期設(shè)備的規(guī)格、型號、數(shù)量等，導(dǎo)致設(shè)備采購、結(jié)算、施工等工序難以具體開展[6]。

3 高層建筑電氣設(shè)計優(yōu)化策略

3.1 對非消防電源區(qū)域進行優(yōu)化設(shè)計

要嚴格按照國家相關(guān)規(guī)范要求，在發(fā)生火災(zāi)后，要在第一時間切斷非消防電源，實現(xiàn)對火災(zāi)的有效性控制。因此，在進行電氣設(shè)計時，要對非消防區(qū)域的電源進行進行優(yōu)化，并對其運行過程進行全面控制，在具體操作中，一般要對火災(zāi)樓層的干線電源進行切斷。

3.2 對消防系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計

為了保障高層建筑防火能力的提升，要對消防系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，按照我國相關(guān)規(guī)范要求，為消防設(shè)施設(shè)置專門的消防供電回路，避免與非消防電源設(shè)備混淆。消防設(shè)備的低電壓線路需要直接接引低壓配電柜，防止在切斷非消防電源時對其產(chǎn)生影響。同時要優(yōu)化整體高層建筑結(jié)構(gòu)的消防系統(tǒng)射界，設(shè)置自動報警系統(tǒng)，對建筑物進行實時在線監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)異常情況并采取智能化措施對火災(zāi)隱患進行控制，為人們的生命財產(chǎn)安全提供保障。現(xiàn)階段，隨著高新技術(shù)、人工智能技術(shù)的發(fā)展，消防自動報警系統(tǒng)功能越來越廣泛，如自動火災(zāi)報警、消防給水系統(tǒng)、消防監(jiān)控系統(tǒng)、機械滅火系統(tǒng)等，同時還有煙霧系統(tǒng)、消防應(yīng)急燈等。一旦高層建筑內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，傳感器就會進行自動檢測并自動發(fā)出火災(zāi)信號，傳輸?shù)较乐行?，以便工作人員對火災(zāi)區(qū)域、報警級別等進行及時明確，開展針對性的防治系統(tǒng)，實現(xiàn)對火災(zāi)的高效控制，減少火災(zāi)危害性[7]。

3.3 合理設(shè)計低壓配電系統(tǒng)設(shè)計

在對高層建筑低壓配電系統(tǒng)進行設(shè)計時，要優(yōu)化設(shè)計理念，合理控制設(shè)計成本，對其具體的屬性指標(biāo)進行明確，同時解決未來發(fā)展規(guī)劃要求，對其應(yīng)用前景進行科學(xué)預(yù)測，以便提升低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量。在進行具體設(shè)計時，要保障電能生產(chǎn)、傳輸頻率的一致性，并嚴格按照國家相關(guān)要求進行規(guī)范性設(shè)計和使用，滿足國家最低設(shè)計標(biāo)準。要結(jié)合高層建筑電氣系統(tǒng)的運行規(guī)模，對相關(guān)數(shù)據(jù)進行全面性分析，以便對配電設(shè)備的連接方式、設(shè)備材料、參數(shù)等進行精準性設(shè)計和測量，保障低壓配電系統(tǒng)的高質(zhì)量運行；要加強系統(tǒng)運行安全性，避免對其電能傳輸能力造成不利影響；要嚴格按照相關(guān)規(guī)范要求，對住宅配電箱進線開關(guān)級配進行合理選擇，防止配電級數(shù)過高對供電穩(wěn)定性造成影響。通常情況下，會選擇具有隔離功能的斷路器或者負荷開關(guān)等，才能對其配電級數(shù)進行有效性控制。此外也要保障要保障其具有一定的斷開相線和中性線功能，以便在火災(zāi)時及時切斷入戶電源，避免對用戶造成危險。

3.4 加強節(jié)能設(shè)計

高層建筑的電氣設(shè)備較多，電能消耗量較大，造成極大的電能資源浪費，與我國節(jié)能減排、綠色發(fā)展觀念相背離?；诖?，在對高層建筑電氣系統(tǒng)進行設(shè)計時，要樹立環(huán)保節(jié)能理念，加大節(jié)能技術(shù)、設(shè)備的合理應(yīng)用，以便降低高層建筑對電能的消耗，延長電氣設(shè)備的使用受驚。要對變電所的設(shè)置位置進行合理選擇，在保障安全距離的基礎(chǔ)上，盡量選擇在供電范圍中心附近，避免電能遠距離運輸過程中引起的功率消耗問題，并且要盡量選擇電阻率較小的導(dǎo)線、低能耗電路組件等，建設(shè)整體電氣系統(tǒng)的能源消耗[8]。要優(yōu)化電動機設(shè)計，結(jié)合高層建筑的實際需求，選擇合適的電機容量和型號，在確保實際電能需求的基礎(chǔ)上，防止容量過大引起較大的電能浪費問題，同時還可以對電動機進行變頻調(diào)速設(shè)計，保障其運行安全性，提高其運行效率；要進行節(jié)能照明設(shè)計，結(jié)合具體的用電需求，對燈具型號進行合理選擇，如聲控?zé)?、?jié)能燈等，還可以對光導(dǎo)纖維、采光窗等新型技術(shù)進行合理使用，對天然光源進行優(yōu)化利用，減少電能消耗；要對建筑電氣進行合理使用，加大對新能源的使用，如太陽能、風(fēng)能等，充分體現(xiàn)電氣設(shè)計的環(huán)保節(jié)能理念。

3.5 引進補償機制

為了保障高層建筑供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性運行，需要結(jié)合具體要求設(shè)置補償機制，如有功補償和無功補償。結(jié)合高層建筑的實際用電特點，可以采取主動補償機制，以便對供電系統(tǒng)提供輔助功能。在高層商住樓中，白天和夜晚的用電量差異性較大，在具體的電氣設(shè)計中，可以對相關(guān)參數(shù)進行全面性收集與分析，對相關(guān)建筑的用電特點進行總結(jié)歸納，尤其要對那些用電量較大、變化較大的樓層以及用電設(shè)備進行重點分析，明確具體參數(shù)，為該樓層、設(shè)備的控制端的設(shè)計提供依據(jù)，如設(shè)置大容量的蓄電池，在用電量較小的時候，可以對過量電能進行儲備；在用電量較高的時候，可以對蓄電池進行啟動，發(fā)揮其輔助供電的作用，確保整體建筑體的供電穩(wěn)定性和安全性。在具體使用過程中，要注重結(jié)合具體需求對蓄電池開展升壓操作，確保其始終處于高壓狀態(tài)，防止出現(xiàn)電能反流現(xiàn)象。要安排專業(yè)人員度蓄電池進行定期維護管理，確保保持良好的使用性能。

3.6 保障變壓器設(shè)計施工的規(guī)范性

在高層建筑電氣設(shè)計時，涉及到很多設(shè)備、環(huán)節(jié)、工序等，只有彼此之間的協(xié)調(diào)性運作，才能保障電力系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，強化整體供電效果。在具體運用中，要對主變壓器進行優(yōu)化設(shè)計，對相關(guān)數(shù)據(jù)信息進行全面收集、分析，明確標(biāo)準參數(shù)，為變壓器型號、容量的選擇提供依據(jù)；要嚴格按照設(shè)計要求對變壓器進行規(guī)范性安裝[9]。安裝完成之后，需要進行現(xiàn)場調(diào)試，對其變壓器容量的適應(yīng)性進行檢驗，一般情況下要先后開展四種調(diào)試檢驗作業(yè)，包含空載、低負載、高負載、過負載等調(diào)試環(huán)節(jié)。每種調(diào)試檢驗都要操作三次以上，并每次調(diào)試持續(xù)半小時以上、兩小時以下。最后要對每一次的調(diào)試檢驗結(jié)果、過程進行真實全面性記錄，并開展綜合性數(shù)據(jù)分析，對調(diào)試中的異常數(shù)據(jù)進行整理，從而對變壓器容量、質(zhì)量的不良因素進行明確。要結(jié)合具體情況對變壓器容量、質(zhì)量等進行調(diào)整和優(yōu)化，保障整體電氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性運行。

3.7 其他方面的優(yōu)化措施

①確保電源選擇的適宜性，要選擇獨立性電源，以便保障其穩(wěn)定性。要確定電源數(shù)量，并對電網(wǎng)運行環(huán)境、負載需求等開展綜合性考量，為電源安裝操作提供依據(jù)；需要設(shè)計備用電源，以便應(yīng)對突發(fā)情況；

②要嚴格按照相關(guān)要求對電氣系統(tǒng)進行設(shè)計，并對其設(shè)計內(nèi)容進行合理設(shè)置，確保其滿足使用要求，維護系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，突出體現(xiàn)電氣節(jié)能性和環(huán)保性；

③強化細致化設(shè)計。在進行電氣設(shè)計時，要確保精細化和深度化設(shè)計，針對不同原材料的個性化需求，設(shè)計差異化的路線設(shè)計圖，保障滿足不同電源的使用需求；要保障材料、設(shè)備的質(zhì)量、型號、數(shù)量等符合設(shè)計要求，減少用電運行安全隱患，確保電氣系統(tǒng)施工的順利進行[10]。

④提高設(shè)計施工人員的綜合素質(zhì)。為了保障電氣設(shè)計的高質(zhì)量開展，需要培養(yǎng)專業(yè)能力較強的高素質(zhì)專業(yè)型人才隊伍。要加強對電氣設(shè)計施工人員的專業(yè)化培訓(xùn)，掌握基本的專業(yè)知識技能，積累更多的電氣設(shè)計施工經(jīng)驗、理論、技能等；要積極引進先進的現(xiàn)代化電氣質(zhì)量檢測技術(shù)與設(shè)備儀器，提高電氣工程設(shè)計安裝的規(guī)范性和高效性開展，推動整體工程施工質(zhì)量的提升，為人們提供更加優(yōu)質(zhì)、安全的居住環(huán)境。

4 結(jié)語

綜上所述，電氣工程是高層建筑工程的關(guān)鍵性分布，對于提升整體建筑使用功能至關(guān)重要。但是在電氣設(shè)計工作開展過程中，涉及很多影響因素，導(dǎo)致其設(shè)計工作中出現(xiàn)很多問題，嚴重限制電氣系統(tǒng)的安全可靠性運行，危害高層建筑的穩(wěn)定性使用?；诖?，要對高層建筑電氣設(shè)計中的具體問題進行全面性分析，及時發(fā)現(xiàn)電氣系統(tǒng)運行中的安全隱患問題，并采取針對性的措施進行高效性處理，從而進一步提升電氣設(shè)計的標(biāo)準化和規(guī)范化，滿足相關(guān)規(guī)定要求標(biāo)準，突出體現(xiàn)其環(huán)保節(jié)能理念，推動電氣設(shè)計技術(shù)水平的持續(xù)性提升和創(chuàng)新，推動我國建筑行業(yè)的長遠發(fā)展。