現代高層建筑電氣設計探析

劉雪華

摘 要：近年來，高層建筑已成為我國城市建筑的最主要形勢。隨著高層建筑在各大城市建設數量的增加，高層建筑電氣設計問題越來越受到大家的關注。當前人們對高層建筑電氣設計直接到建筑工程使用過程中的用電安全，所以在具體設計過程中需要遵循高層建筑電氣設計的原則，同時采用切實可行的高層建筑電氣設計方法，確保高層建筑電氣設計的質量能夠得到有效地保障。

關鍵詞：高層建筑；電氣設計；原則；方法

前言

隨著城市化建設進程的加快，城市加快了改擴建的步伐，這對城市建筑工程的開展起到了積極的推動作用。建筑電氣系統作為建筑工程的重要組成部分，直接關系到建筑電氣設計功能的實現。在建筑電氣設計過程中，設計文件作為電氣施工的指導性文件，是安裝施工過程中的重要依據。在當前高層建筑電氣設計過程，由于設計原因而導致的質量問題也較為常見，所以需要對期加以分析和解決，確保電氣設計的質量。

1 高層建筑電氣設計的原則

當前我國大力提倡構建節約型社會，建筑能耗一直占社會總能耗的較大比例，所以需要在現代建筑電氣設計工作中加強節能設計，根據電氣工程的實際需求和現狀來進行電氣設計，有效的提高建筑工程的質量，確保建筑工程使用功能的正常發揮。

1.1 經濟性

在建筑電氣設計時需要遵循經濟性的原則，確保初期投資和運行費用的經濟性和合理性，在節能設計過程中，需要對實際經濟效益進行有效的考慮，避免為了節能而過多的對投資進行消耗，從而導致運行費用增加的情況發生。

1.2 可靠性

在建筑電氣設計時，需要確保在各種運行方式下供電的可靠性和連續性，需要根據實際的用電負荷等級確保電氣設計能夠提供可靠的供電，更好的滿足建筑物照明、舒適性及運輸通道的要求。

1.3 靈活性

在建筑電氣設計過程中，需要確保主結線的簡單性和明顯性，盡量的做到不會有多余的電氣設備存在。在對線路上的設備或是線路進行投入或是切除操作時具有較好的便利性。這樣可以有效的避免誤操作的發生，有利于電氣系統運行安全性和可靠性的提升，能夠迅速實現對事故的處理。

1.4 安全性

高層建筑電氣設計時還需要確保做到安全性，有效的確保在對設備和系統進行操作時設備和人員的安全，需要在安全的環境下進行維護和檢修工作。

2 高層建筑電氣設計的方法

2.1 負荷的計算

在供電設計時，需要以電力負荷作為設計參數的重要依據。所以需要準確對負荷進行計算，選擇適宜的設備，確保電氣系統能夠安全、經濟的運行。通常情況下需要采用負荷密度法和需要系數法來對高層建筑的電力負荷進行計算。

2.2 供電電源及電壓的選擇

在當前高層建筑供電電源設計時，至少需要兩個獨立的電源，這樣才能有效的確保供電的可靠性。具體電源數量的確定需要根據實際負荷大小和當地電網條件來進行綜合性考慮。當確定為兩個獨立的電源進行運行時，需要確保兩路獨立的電源運行方式能夠做到互為備用。同時還要裝備柴油發電機組作為備用電源，一旦停電事故發生，則需要在15秒鐘內即可自動恢復供電，確保事故照明、消防設備、電梯設備等事故用電需求。

2.3 高低壓配電系統的設計

2.3.1 高壓配電系統。在當前高層建筑電氣設計中，通常都會選擇兩路獨立的10KV電源進行同時供電。在高壓配電系統中，采用的單母線分段，自動進行切換并互為備用。同時母線分段數目還需要與電源進線回路數具有較好的適應性。當供電電源有主、備之分時，則結線方式宜則采用單母線不分段。全部采用電纜作為電源的進線。

2.3.2 高壓系統及低壓干線的配電方式基本上都采用放射式系統。當樓層采用混合式系統進行配電時，由于干線作為配電設備中的主要部分，再加之水平干線存在著走線難的問題，所以在這種情況下多以電纜與豎井母干線聯接為主。在每層樓都需要在豎井內設置層間配電箱，層間配電箱會從豎井母干線上來獲取電源。對于高層建筑層數較多而且負荷較大的情況，則通常情況下需要按層數來進行分區供電，也可以在地下層、中間層及最頂層等處分別進行變壓器的設置。

2.3.3 功率因數。功率因數按規定應補償到0.9～0.95，無功補償都采用集中補償方式。為降低變壓器容量，多集中裝設在低壓側與配電屏放在一起，但必須采用干式電容器。

2.4 主要設備的選型

2.4.1 高壓開關柜。現代高層建筑的變配電室設在主樓地下層，按規定不宜采用油開關。國外用于高層建筑的開關有三種類型可供選用：高壓空氣斷路器，SF6開關和真空斷路器。

2.4.2 電力變壓器。根據防火要求，主樓內是不允許裝設大容量的油浸電力變壓器的。目前主要是干式變壓器應用廣泛。

2.4.3 低壓配電屏。國外低壓配電屏的結構，幾乎都做成抽屜式，特別是大容量的出線，則做成手車式。

2.4.4 應急備用發電機組。長期以來我國應急備用電源多以柴油發電機組為主，近年來，燃汽輪發電機由于期體積小、重量輕、反應快及故障率低等諸多優點開始在高層建筑中作為備用發電機組進行應用。在選擇應急備用發電機組時，需要具有快速自起動的性能，而且需要在15s內恢復供電，所以為了提高其可靠性宜選用兩臺。

2.5 變電所位置的確定

由于當前高層建筑結構較為復雜，層數較多，這就使其用電量較大，所以了為確保供電質量和電能的節約，在對變壓器位置進行確定時宜使其深入到負荷的中心位置。

2.6 電氣照明設計

在電氣照明設計上，由于其包括的內容較多，而且還與建筑裝飾息息相關，所以需要確保兩者之間能夠有效的配合，確保使用功能能夠與藝術意境達到良好的統一，在光源選擇時宜選擇高光效電光源，確保實現電能的節約。

2.7 防雷與接地

高層建筑防雷設計是必不可少的關鍵環節，避雷針和避雷帶是高層建筑防雷的重要措施，具有較好的可靠性和經濟性。但在現代高層建筑防雷設計中，需要確保各層樓面鋼筋、金屬管道與該層用引下線的柱筋能夠可靠的連接，從而形成等電位層。在現代高層建筑中防雷設計時，金屬管線的接地需要重點關注。在當前高層建筑中，由于防雷接地、電氣設備保護接地和工作接地是合為一體的，稱為混合接地系統。接地電阻需要在1歐以下。接地板可以利用建筑物的鋼筋混凝土基礎，同時需要在基礎鋼筋上裝設水平的人工接地體，從而將建筑基礎連接成地網，確保在雷擊作用下建筑整體的安全性。

2.8 電梯

高層建筑中電梯具有較多種類，但無論是哪種電梯，設計人員的任務是要確定電梯臺數和決定電梯功能。電梯的配置和造型，電氣設計人員必須與總建筑師或總體交通設計人員共同研究才能確定。

2.9 消防

自動報警和自動滅火系統現代高層建筑的火災自動報警滅火系統，探測器探測到火災信號后轉換成電信號，進入分區報警器和消防中心，發出聲光報警信號。

3 結束語

近年來，高層建筑數量越來越多，而且集中多種功能和必需設施于一體，高層建筑越來越成為當前建筑的主要發展趨勢。所以需要做好高層建筑的電氣設備工作，針對現代高層建筑用電的特點來進行電氣內容的設計，確保電氣設計的質量。

參考文獻

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