淺論超高層建筑電氣設計要點

【摘要】隨著城市的發展，大量外來人口的涌入，使得城市住房逐漸向高層發展，城市中不斷涌現出大量的超高層建筑，超高層建筑中電氣設計全面、合理與否，直接關系到整個建筑的使用安全與正常。鑒此，提升城市超高層電氣設計技術成為當前亟待解決的問題。

【關鍵詞】超高層；建筑電氣設計；要點

引言：超高層建筑相對于普通的高層建筑而言，層數較多，供應電能的可靠與否以及消防安全疏散等要求也較高，因此，超高層建筑需要的建設用的資金投入大，需要的處于運行狀態的設備也比較多，所以，其設計的復雜程度也比一般高層建筑要高很多。

1、供配電系統

1.1負荷等級及供電電源

根據現在國家規范的要求來說，超高層建筑需要按一級的負荷要求供應電能的有應急照明、客梯電力、電話機房、保安和排污水泵等用電設備，還有其他的用電設備，如消防水泵、防排煙風機、消防電梯和消控中心等消防用電設備。其他一般照明、空調、風機等用電設備可按二級負荷供電。

10kV的電壓等級是供電電源一般采用的電壓等級，并且往往由來自同一或不同變電站的兩段不同母線引進10kV電源。兩路電源同時供電，分列運行，每路電源均應能承擔工程中全部用電負荷。為確保超高層建筑中消防等用電設備的可靠供電，以滿足超高層建筑的高要求供電，保證超高層建筑持續、穩定、安全的供電，另外可設置一組柴油發電機以作為備用電源，增強消防等用電的可靠程度。

1.2變配電所的設置

變配電所的所址選擇宜接近負荷中心，應方便進出線，不應在廁所、浴室等經常有積水場所的正下方。超高層建筑地下部分主要用電負載為風機、水泵。地上部分以中央空調、風機、水泵等為主要用電負載。因此，在地下室可設置變電所給地下室設備供電，當地下室較大時，可分散設置變電所，供電半徑不超過規范要求時也附帶地上部分一起供電。從變配電所引至屋頂需要用電的設備所需的輸電費用仍是相對來說比較經濟合理的。而對于那些高度較高的超高層建筑物，上部的避難層和屋頂相對于一般建筑物而言多了許多用電設備，設置單個的變配電所供電可靠性較差，所以可以根據需要可以在避難層、設備層和屋頂設置配電所、變電所，但應設置設備的垂直搬運及電纜敷設的措施，與地下一層的變配電所同時運行，以達到配電要求。

1.3 高低壓主結線設計

項目10kV的高壓主結線采用的是單母線分段的方式供電，而且不在中間部位設置母聯，為達到供電要求兩路的10kV電源同時供電，但不合在一起運行。 變壓器分組設置，面對冬夏兩季空調所占負荷較高，而春夏兩季較低的問題，將設計中的部分荷載集中設置到一起，然后在春夏兩季中，根據情況摘除部分負荷，以達到減少變壓器損耗、節約電能的目的。低壓主結線采用單母線分段的方式，在變壓器低壓的一邊設置一個母聯開關，變電所的兩臺變壓器在平時的時候分開運行，互不干擾，當發生意外導致其中一臺變壓器故障時，就可摘除部分空調等季節性負載，閉合低壓母聯的開關，由另外一臺變電器來為大樓中的一些應急消防設備提供持續供電。

2、超高層建筑電氣的設計要點

2.1低壓配電系統

低壓配電系統采用三級配電方式，即總配電（變配電所）、區域配電（配電間）、終端配電。三級配電系統相互之間保護開關要求具有選擇性。低壓系統一般采用單母線分段+一段應急母線的形式，即二路市電為分段的母線供電，中間設聯絡開關，設置一段應急母線，為應急負荷及備用負荷供電。

2.2安全的避雷系統

由于超高層建筑高度較高，且大部分均為玻璃幕墻，在雷雨時節，就要注意自然發生的雷雨天氣，注意玻璃幕墻的等電位聯接，做好防雷接地措施。在避雷方面做好雷電直擊，防感應雷和防高電位入侵。在頂層板鋼筋作為避雷網，設計將主鋼筋引入地下，基礎鋼筋作為接地裝置；另外，可設計在樓頂安裝專業的避雷裝置。對弱電機房、消防控制室等設備接地LEB板，采用專用接地體引至基礎接地。樓內所有電氣設備運行情況下，不帶電的外露導電體及單相三孔插座的保護接地裝置均與PE保護接地線連接。室外高出金屬欄桿也應要求接地，各層金屬桿、金屬窗、金屬玻璃幕墻都要與周圍防雷接地體連接。有效避免自然雷擊，保護整個高層建筑的人和物安全。現代超高層建筑的防雷接地、電氣設備的保護接地和工作接地等共用接地體，接地電阻按最小的要求而定，通常是在1 歐以下。電源總進線設置一級過電壓保護器，重要設備配電箱設有二級過電壓保護器，最末級配電箱根據需要可設三級過電壓保護器。

2.3完善的消防系統

消防系統就類似一種意外保險，在火災發生的時候盡量減小破壞的程度。對于超高層建筑的消防系統設計要充分考慮火災的預防處理措施，安裝整個完善的消防應急系統，超高層建筑高度高，人員密集，超高層建筑宜設置建筑設備管理系統，滿足不同區域的管理要求，已利于管理和節能。 對供電的可靠性以及消防等的要求必須安全可靠，對高低壓配電系統應能靈活控制，滿足在不同的區域發生火災時都能準確啟動相應的消防水泵，供水滅火。超高層建筑各層的消防疏散樓梯口部和消防電梯前室內宜設置帶光閃爍的樓層火警指示燈。面對火災的安全隱患，消防措施一定要準備充分，使各個消防設備處于良好的工作狀態。應急疏散系統建議使用集中式智能應急系統，對人員疏散起到更好的指導作用。并設置消防電源監控和漏電火災監控系統。對消防電源設備的電源工作狀態和電壓進行監控，對線路的剩余電流進行監控，從而提高供電可靠性。

2.4工作照明系統

超高層建筑存在面積大，電力設備多等實際因素，為了使動力電氣設備用電對照明線路電壓不造成波動影響，應該使照明用電與電力動力用電線路要分開設計，構成一般照明和應急照明系統，設計上要一分為二，一條為正常使用，另一條為應急使用，保證安全照明燈和其他電氣設備的正常工作。另外，在照明設計時，應最大程度地滿足建筑的功能，不僅要考慮照度水平、燈具布置，還需考慮視覺環境及照明節能效果。

2.5合理的供配電系統

合理設計供配電系統，使供配電系統在運行中的損耗減至最低，實現供配電系統的經濟運行。設計應考慮一下要點：第一，供配電系統應盡量簡單可靠，同一電壓等級供電系統變配電級數不宜多于兩級，盡量減少電能損耗。第二，合理選擇供電電壓。第三，變電所應靠近負荷中心。第四，根據負荷情況合理選擇變壓器容量與數量。

2.6節電節能設計

節電設計，根據技術先進、安全適用、經濟合理、節約能源和保護環境的原則為出發點，采用合理的配電方式，采用高效率變壓器、電動機和照明光源、無功功率補償裝置和設備監控電腦系統等措施，減少電能損耗，節約用電。照明光源選擇應從發光效率高、顯色性好、使用壽命長、啟動可靠、方便快捷、性能價格比高等方面選擇高效光源。按不同的工作場所，選擇相適應的高效光源，可以降低電能消耗，節約能源。公共部分照明可采用智能控制系統照明，可對燈具的開斷進行定時設置，實行統一管理，達到節能的目的。

3、結語

超高層建筑所承載的人員量較大、樓層較高，因此對火災等危急情況時消防等設施的持續供電要求較高，漏電火災時需要有足夠的時間來疏散人群。由于超高層建筑電氣設計和普通建筑有著不同的設計理念和特殊的關鍵性設計處理，照建筑行業及電氣安裝設計中的規定及標準進行設計工作，在設計的結果上，達到安全可靠，全面合理，節能節電的目的。

參考文獻：

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