小議高層建筑電氣設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

洪祖華

摘要：城市高層建筑的增多，讓高層建筑電氣設(shè)計(jì)成為一個人們不得不面對的技術(shù)課題。高層建筑的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、用電需求不均勻、能耗不易控制等都成為了高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的難題，因此應(yīng)當(dāng)在充分了解高層用電特征的同時，盡量合理地設(shè)計(jì)主要系統(tǒng)，并合理選擇基礎(chǔ)設(shè)備。這樣才能打造出一個高效率、低能耗的高層建筑供電網(wǎng)絡(luò)。

關(guān)鍵詞：高層建筑供電；設(shè)計(jì)內(nèi)容；設(shè)備選取；節(jié)能

前言

高層建筑電氣設(shè)計(jì)工作是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮其特點(diǎn)并注重節(jié)能的功效，才能滿足現(xiàn)代高層建筑的各項(xiàng)需求。本文將對高層建筑電氣設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及節(jié)能設(shè)計(jì)方案等進(jìn)行分析與闡述，以提高電氣設(shè)計(jì)工作的應(yīng)用率。

1高層建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1供電系統(tǒng)電源的選擇

在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中，電力供應(yīng)的基礎(chǔ)就是電源，因此電氣設(shè)計(jì)的首要內(nèi)容就是電源的選取。高層建筑供電系統(tǒng)均與市政電源條件有關(guān)，高層建筑應(yīng)有兩路高壓電源，國內(nèi)高層建筑所采用的電壓都是10kV標(biāo)準(zhǔn)，并且兩路高壓電源需獨(dú)立運(yùn)行，采用兩路同時供電互為備用的方式，并要求其中一個電源發(fā)生故障（或檢修）時另一個電源不致同時受到損壞（或檢修）。另外，依據(jù)高層建筑的定位及供電方案要求，有時需要配備發(fā)電機(jī)組作為備用電源，保證高層建筑中特別重要的一級負(fù)荷、二級負(fù)荷、消防負(fù)荷等的設(shè)備用電。

1.2建筑的電力負(fù)荷估算

電氣設(shè)計(jì)的下一步就是確定整個建筑的用電負(fù)荷容量，高層建筑電氣設(shè)計(jì)也不例外。在這里，對電力負(fù)荷的估算是否準(zhǔn)確將關(guān)系到整個系統(tǒng)的設(shè)備、安全和經(jīng)濟(jì)性，因此高層建筑的電氣設(shè)計(jì)離不開負(fù)荷計(jì)算，普遍采用的方法是負(fù)荷密度和需要系數(shù)這兩種計(jì)算方法。

1.3高壓變配電系統(tǒng)

高壓變配電系統(tǒng)是設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，因?yàn)榻ㄖ械碾姎庠O(shè)備用電大部分為低壓設(shè)備（220～380V），所以需要將高壓電（10kV）經(jīng)過變壓器進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換才能正常使用。這些任務(wù)就由建筑中的高壓變配電系統(tǒng)來完成。

1.3.1高壓配電系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

高壓配電系統(tǒng)：現(xiàn)代高層建筑均是采用兩路獨(dú)立的10kV電源同時供電。一般高壓采用單母線分段，自動切換、互為備用。母線分段數(shù)目與電源進(jìn)線回路數(shù)相適應(yīng)。只有當(dāng)供電電源為一主一備時，才考慮采用單母線不分段的結(jié)線。電源進(jìn)線幾乎全部采用電纜進(jìn)線。

1.3.2電路的計(jì)費(fèi)方式

電路的計(jì)費(fèi)方式普遍采用高供高計(jì)形式（或依據(jù)當(dāng)?shù)毓╇姴块T的要求進(jìn)行設(shè)置），但是在低壓側(cè)仍需要安裝電表進(jìn)行計(jì)費(fèi)，以便將動力和照明系統(tǒng)分開進(jìn)行計(jì)費(fèi)。這主要是為了適應(yīng)供電部門的計(jì)費(fèi)差異，有的地方將空調(diào)設(shè)備也劃入到照明用電計(jì)價中，因此在電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)安裝總電表和動力電表合理管理電能，了解電能的使用情況。

1.3.3變壓器的選擇

變壓器應(yīng)當(dāng)按照前面的估算負(fù)荷來進(jìn)行選用，包括容量和臺數(shù)的確定。這里應(yīng)注意對變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和節(jié)能需求著重進(jìn)行考慮，盡量讓變壓器能在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的條件下工作，以達(dá)到節(jié)能的目的。為減少變壓器臺數(shù)，單臺變壓器的容量選擇一般都大于1000kVA。為限制低壓側(cè)的短路電流，正常時變壓器解列運(yùn)行，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。照明和動力分開設(shè)變壓器，當(dāng)動力用電容量太小時，動力變壓器可不分開裝設(shè)，而在低壓側(cè)應(yīng)對動力負(fù)荷分類計(jì)費(fèi)。

1.4配電系統(tǒng)的線路設(shè)計(jì)

在建筑電氣設(shè)計(jì)中還應(yīng)對整個電路的分布和敷設(shè)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。在原則上，高壓和低壓干線的配電都是以放射式來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，樓層配電則以樹干式或放射式進(jìn)行配電。配電設(shè)備中的主要部分就是“干線”，對高層建筑來說，配電豎井一般優(yōu)先采用插接式的母線槽，布線方便。而水平的干線鋪設(shè)較為困難，多采用全塑電纜和豎井中的母線相連。每個樓層都需要配置小型的配電間，以保證配電和用電安全。層間的配電箱經(jīng)過空氣開關(guān)從母線上取電，并經(jīng)過預(yù)埋線路管進(jìn)入到室內(nèi)。這時如果建筑的層數(shù)較多，應(yīng)合理設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)分區(qū)供電，或者將變壓器進(jìn)行分散設(shè)置。

1.5其他配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.5.1低壓配電系統(tǒng)的控制

在低壓配電系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)注意對斷路器的應(yīng)用和設(shè)計(jì)，這主要是對分路系統(tǒng)進(jìn)行必要的安全保護(hù)，防止一些人為或者意外事故造成大面積的停電或短路事故，而且在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)合理分級，合理選擇斷路器的過流標(biāo)準(zhǔn)，防止隨意配置造成隱患。

1.5.2電梯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在對電梯供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，電梯配電應(yīng)當(dāng)采用兩路專用電纜，且兩路電纜應(yīng)引自不同變壓器的低壓柜饋線回路，并在電梯機(jī)房末端配備自動切換裝置。

2高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵設(shè)備選取

2.1高壓開關(guān)柜的選用

目前現(xiàn)代化高層建筑的配電室一般都在地下，應(yīng)根據(jù)高層建筑地下室的標(biāo)準(zhǔn)選用適合建筑負(fù)荷的真空高壓開關(guān)柜，以保證整個供電系統(tǒng)的安全。

2.2變壓器的選擇

變壓器在選擇中除了根據(jù)負(fù)荷需求進(jìn)行選用外，還需要考慮防火要求，在主樓內(nèi)不允許裝設(shè)大容量的油浸電力變壓器。

2.3低壓配電屏和發(fā)電機(jī)組

配電屏一般的形式都是采用抽屜式結(jié)構(gòu)，大容量的出線則采用車式結(jié)構(gòu)。在發(fā)電機(jī)組的選擇中，應(yīng)當(dāng)采用較為先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，其優(yōu)勢為體積小、反應(yīng)快、故障率低，采用這一類型的機(jī)組可以延長機(jī)組壽命，提高備用供電的能力。

2.4對變電所的位置設(shè)計(jì)

高層建筑的用電特點(diǎn)就是需求的電量較大，在確定變電所位置時應(yīng)當(dāng)考慮負(fù)荷的中心位置，盡量使之靠近負(fù)荷中心。這主要是為了降低大負(fù)荷供電造成的線損，也提高了供電的質(zhì)量。

2.5照明電器設(shè)備的選擇

照明系統(tǒng)是高層建筑的重要基礎(chǔ)設(shè)備，在設(shè)計(jì)和選取過程中應(yīng)注意對光源、照度、美觀、位置等的合理配合，并且盡量采用可以實(shí)現(xiàn)智能控制的燈具，以便于節(jié)能。

2.6系統(tǒng)的防雷和接地系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)防雷和接地是十分重要的保障措施，其處理除采用避雷針和避雷帶等傳統(tǒng)措施外，還可采用消雷器、放射性避雷針，這兩項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中得到了推廣，也取得了較好的效果。目前的設(shè)計(jì)方向是將防雷、接地、電氣設(shè)備接地保護(hù)、工作性接地等系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來，形成一個接地系統(tǒng)。接地電阻應(yīng)當(dāng)按照要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，保障在1以下。可以采用建筑物本身的鋼筋混凝土基礎(chǔ)作為接地極，但同時也要額外敷設(shè)接地扁鋼，負(fù)責(zé)將小區(qū)內(nèi)其他臨近的建筑物基礎(chǔ)連接形成一個接地網(wǎng)絡(luò)，以提高安全性能。

2.7消防系統(tǒng)的構(gòu)建

目前高層建筑都需要配備火災(zāi)自動報警和自動滅火系統(tǒng)，具體包括：火災(zāi)探測器、分區(qū)消防報警控制器、消防中心和氣體自動噴射滅火及自動灑水滅火系統(tǒng)等，以此形成報警、滅火的自動化。在電氣設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)保證必要的專用線路來維持這些系統(tǒng)的日常伺服性能，使其在火災(zāi)中能夠發(fā)揮作用。探測器探測到火災(zāi)信號后轉(zhuǎn)換成電信號，進(jìn)入分區(qū)報警器和消防中心，發(fā)出聲光報警信號。消防中心負(fù)責(zé)整座大樓火災(zāi)的監(jiān)控和消防指揮。

3高層建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)

隨著我國人口的加劇、工業(yè)的不斷發(fā)展，對能源的消耗也不斷增加。我國正面臨能源危機(jī)問題，為此各行各業(yè)都已提出節(jié)能的需求，這也是高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的重要特點(diǎn)之一。

3.1滿足建筑物的使用功能

高層建筑電氣設(shè)計(jì)在使用功能方面要滿足照明在色溫、照度、顯色指數(shù)這幾方面的要求，空調(diào)溫度和風(fēng)量也要得到滿足，使用的舒適度和衛(wèi)生狀況應(yīng)得到保障，運(yùn)輸通道上下和左右都要暢通無阻。在一些特殊技術(shù)方面的使用要求要滿足，如在娛樂場的用電、展廳的工藝照明以及電力用電等。

3.2經(jīng)濟(jì)效益需要充分考慮

節(jié)能的同時也要充分考慮到經(jīng)濟(jì)因素，建立在過分增加成本和投入基礎(chǔ)上的節(jié)能是不被提倡的。節(jié)能的焦點(diǎn)應(yīng)該在電氣設(shè)計(jì)當(dāng)中體現(xiàn)，能在較短時間內(nèi)通過節(jié)能得到費(fèi)用的回報。

3.3減少無謂的耗能

應(yīng)明確哪些電量消耗是與建筑物的功能無關(guān)，再考慮采取具體的措施。在設(shè)計(jì)過程中，節(jié)能措施應(yīng)遵循“經(jīng)濟(jì)合理、價值實(shí)用、技術(shù)先進(jìn)”等原則。由于高層建筑耗電量大，節(jié)能空間也相對較大，應(yīng)在設(shè)計(jì)過程中予以充分考慮，因此在選擇電氣節(jié)能設(shè)備時，應(yīng)對其性能、原理、效果等多方面因素給予考慮。無論是從技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上，都要反復(fù)進(jìn)行比較，再最后選定節(jié)能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)真正的節(jié)能功效。

4結(jié)語

雖然電氣設(shè)計(jì)是建筑工程的一項(xiàng)重要內(nèi)容，但在我國目前還沒有制定出有關(guān)建筑電氣設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，仍然沒有引起行業(yè)的重視。比如高層住宅電氣設(shè)計(jì)不規(guī)范、考慮不夠周全，同時電氣設(shè)計(jì)人員的整體經(jīng)驗(yàn)還不足、知識掌握不夠豐富等，以上這些問題都有待于我們?nèi)ソ鉀Q。