高層建筑的電氣設計原則解析

楊福雙

摘 要：在高層建筑施工中，電氣設計是一項重要的影響因素，如果處理不好將會影響這個建筑的使用效果，尤其是在高層建筑越來越多的前提下，更要對電氣設計加以高度的重視，因此對高層建筑中電氣設計原則的研究也有著重要的意義。文章針對高層建筑中電氣設計的原則進行了深入的分析和探討。

關鍵詞：高層建筑；電氣設計；原則

在我國國民經濟快速發展的同時，城市的人口數量不斷增加，城市中高層建筑也隨之不斷興起，并且人們也青睞于高層建筑的使用。特別是現代，高層建筑不僅能夠節省土地資源，也有效的減少了城市中日益增加的人口負擔，因此高層建筑的興起也有著重要的基礎條件。我國的高層建筑發展也有了較為悠久的歷史，近年來隨著高層建筑的不斷增加，人們對于高層建筑的要求也越來越高，電氣設計的內容也需要有新的轉變，這也就增加了電氣設計者的工作難度。并且電氣設計是一門綜合性較強的技術工作，尤其是在高層建筑中，所要考慮的影響因素也相對較多，因此對高層建筑中電氣設計原則的分析也有著重要的意義。本文從電氣設計的基本原則、控制和保護設備等方面來對高層建筑設計中的電氣設計原則進行詳細的分析說明。

1 電氣設計過程中要注意的影響因素

高層建筑不同于普通的建筑，其電力的消耗也相對較多，并且電力設備多且分布不均勻。在進行電氣設計時，要考慮到電力線路設備的分布問題，照明和動力干線的設計需要保證合理性。很多干線系統故障的影響范圍都相對較大，并且影響時間也相對較長，因此采用互投聯絡系統是非常必要的。同時，類似于空調等電氣設備在高層建筑中分布較為分散，如果要加強管理還需要進行監控系統的設計，并且采用統一管理的模式。此外，對其他電氣設備的應用和電力的設置也需要仔細的進行分析和研究，這樣才能夠做出更好的電氣設計方案。

2 在設計中所要遵循的幾點原則

2.1 提高供電的可靠性

根據建筑不同的結構特點來選擇合適的供電方式，不同建筑物內的電負荷性質也有所不同，在設計過程中要確定電源的回路數，從而提高供電的可靠性。由于高層建筑中供電的負荷相對較大，因此對符合級別的劃分要保證其合理性，供電系統的配制要以合理使用為基本前提，這樣也能夠更好的保證電力資源的合理使用，避免出現浪費的現象。同時，按照《高層民用建筑設計防火規范》的相關規定，高層建筑也可以分為兩大類，第一類是消防控制、消防設施、火災自動報警裝置以及自動滅火裝置等，這些裝置是高層建筑中不可缺少的重要部分，屬于一級負荷。由此可以看出，高層建筑需要設立兩個獨立的供電系統，在設計的過程中，供電部門要確定設計的方案是否能夠達到標準要求，如果不能夠設置兩個獨立的電源回路，在符合較大時也要設置兩個回路進行供電，這樣才能夠更好的保證供電系統的穩定性。同時除了外部電網的可靠電源外，還應當設置應急的電源裝置，一旦供電系統出現故障，也可以采取相應的補救措施。

2.2 提高電能的利用效率

高層建筑中電能的利用效率需要對供電系統進行優化設計，配電電壓要保證在10千伏作用，并且最低電壓不能低于6千伏，如果供電系統的設計質量能夠達到標準也可以采用35千伏的電壓設計，這樣也能夠更好的提高電能的利用率，對于降低用電成本也有著重要的作用。

2.3 接線簡單靈活

供電系統的接線方式立求簡單靈活，便于維護管理，能適應負荷的變化，并留有必要的發展余地。同時也要充分考慮節約投資，降低運行費用，減少有色金屬消耗量。

3 控制和保護設備的選擇原則

控制和保護設備在高層建筑中是相當重要的，它們用于配電系統、采暖、照明、通信、空調和電梯等方面。高層建筑的用電設備主要是水泵、風機、壓縮機和電梯等，它們都利用手動或自動控制方式完成對它們預定的功能。此外，電動機和配電線路都必須給予保護。控制和保護設備是根據一定的技術條件制造的，設計中采用應根據周圍環境特征、電流種類、電壓大小、保護要求（過負荷、短路和失壓保護）等條件進行選擇。

3.1 根據周圍環境特征選擇

按照控制和保護設備外殼結構形式分類，它們有開啟式、保護式、封閉式、密閉式和防爆式等數種。其中保護式主要應用于干燥或比較潮濕的場所；封閉式主要應用于灰塵比較多的場所；密閉式主要應用于有火災、爆炸等危險的場所或者是室外；防爆式主要應用于有爆炸危險的場所。

3.2 根據電流、電壓選擇

控制和保護設備按適用于一定的電流和電壓范圍進行設計的，在選擇時必須按照實際所需要的電流、電壓值，根據產品目錄選擇適當形式的電氣設備。如果使用條件與產品目錄所載不符，只有在制造廠有特別說明的情況下才能使用。

4 高層建筑物的防雷設計

高層建筑高度很高，落雷容易，發生雷害危險性更大，故在設計高層建筑時，具備有效的避雷設施，從人員安全和建筑物保護來說都是極為重要的。雷電的破壞作用有兩種，一種是雷電直接擊在建筑物上，因雷電的高溫而引起建筑物的燃燒，在雷電流的通道上，物體水分受熱汽化膨脹，產生強大的機械力，使建筑物遭到破壞。雷電的第二種破壞作用是由于雷電流變化梯度大而產生強大的交變磁場，使得周圍的金屬構件產生感應電流，從而構成火災危險。另外，雷擊架空輸電線路時，高壓流動波沿架空線侵入室內，造成人身傷亡或設備損壞。因此，必須根據雷的放電特性研究高層建筑的防雷措施。

4.1 防止直擊雷的措施

4.1.1 建筑物頂部采用避雷網保護，網格不應大于10×10米。突出屋面的物體，應沿著其頂部設避雷針（避雷針的保護范圍按45度計算），或環狀避雷帶保護。若為金屬物體則可以不裝，但應與屋面避雷網連接。避雷網的裝設，首先應沿屋脊、屋角、檐角和屋檐等易受雷擊部位布置，然后再按上述要求設置網絡。

4.1.2 自30米以上，每3層沿建筑物四周設避雷帶。

4.1.3 自30米以上的金屬欄桿，金屬門窗等較大的金屬物體，應與防雷裝置連接。

4.2 防止雷電流侵入的措施

4.2.1 進入建筑物的各種線路及管道宜用全線埋地引入，并在入戶端將電纜的金屬外皮、鋼管與接地裝置連接。當全線采用埋地電纜有困難時，可采用一段長度不小于50米的鎧裝電纜直接埋地引入，其入戶端電纜的金屬外皮與接地裝置連接；在電纜與架空線連接處，還應裝設閥型避雷器，并與電纜金屬外皮和絕緣子鐵腳連在一起接地，其沖擊接地電阻應不大于5～10歐。

4.2.2 進入建筑折的埋地金屬管道及電氣設備的接地裝置，應在入戶處與防雷接地裝置連接。

4.2.3 垂直敷設的主干金屬管道，盡量設在建筑物的中部和屏蔽的豎井中。

4.2.4 建筑物內的電氣線路采用鋼管配線。

4.2.5 垂直敷設的電氣線路，在適當部位裝設帶電部分與金屬外殼間的擊穿保護裝置。

4.2.6 除特殊要求的接地外，各種接地與防雷接地裝置共用。

5 結束語

在對高層建筑電氣設計原則進行分析后可以看出，高層建筑的電力設計與普通的住宅建筑設計有所不同，在設計中主要體現在對電力系統的控制和使用中，并且高層建筑的電力設計要遵循每個設計原則，這樣才能夠保證設計方案的合理性，從而更好的提高電能的使用效率。

參考文獻

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