淺析超高層建筑電氣設計策略

蘇清評 （鑫杭（廈門）置業有限公司，福建 廈門 361000）

0 前言

科學技術的發展為我國建筑設計提供了技術支持，新材料、新技術的應用，大大提升人們生活與工作幸福感，促使生活節奏變得更加高效。其中，建筑電氣設計成為人們居住的必要條件，其設計質量直接決定居住體驗的好壞。因此，有必要優化電氣設計策略，提升設計質量，滿足人們對電氣的基本需求。

1 超高層建筑電氣設計特點

超高層建筑是指高度超過100m的民用建筑，與普通建筑相比，其呈現高度高、層數多、建筑面積大、規模大、功能多等基本特點。從電氣設計角度而言，超高層建筑用電量較大，供電半徑長，且其大多由多個電源供應，自配配變電所并帶有備用電源或應急電源，用電容量在100-140VA/m2或以上，因此其電氣設計關乎建筑用電安全及生命財產安全。

在超高層建筑中的發電系統、供配電系統以及設備運輸系統中，電氣設計占據重要地位。一般而言，由于建筑使用面積較大，且功能類型較多，其用電需求十分之高。因此，超高層建筑電氣設計中需要充分考慮用電負荷問題。一旦用電負荷超過其電氣設計根本承受能力，將帶來較大的安全隱患。為保證超高層建筑用電安全，首先應分析其特點，并嚴格遵循我國用電標準與有關規定，結合當地市政用電實際情況選擇電源，針對電氣功能分析電氣設計指標[1]。

與此同時，超高層建筑的配電距離相對較大，在一定程度上增加用電負荷，因此在設計中要密切關注用電設備的可靠性與安全性。同時，超高層建筑人員呈現密集特點，當事故來臨時，無法在短時間內被疏散。對此，有必要采取安全措施，增加保護裝置。尤其針對消防用電設備，常采取單獨供電渠道，以滿足其在緊急時刻不受電力問題的影響，為人員疏散提供必要條件。

2 超高層建筑電氣設計基本要求

2.1 負荷等級與電源

超高層建筑應按一級負荷用電單位設計，其消防控制室、消防水泵、消防電梯、防煙排煙設施、火災自動報警與聯動系統、應急照明用電，以及安全系統用電、走道照明、障礙照明、生活泵、客梯等用電等負荷為一級，其他用電負荷為三級。其中，消防控制室以及防煙、排煙等機房，均應具備完善的消防用電設備。在配電線路末端均采用自動切換裝置，以提升電路運行的穩定性。與此同時，消防配電室常采用獨立的、專用的供電線路。主要目的為，若建筑供電系統發生故障，導致電路被切斷時，消防用電仍然能夠獨立運行，以備建筑內發生火災或其他安全隱患時，能夠有效解決。

另一方面，超高層建筑供電一般由柴油發電機組與市電結合組成，因此在市電與柴油發電機之間應有電氣和機械聯鎖，確保不并列運行。變電所變配電設備全部采用無油元件、組合形式。高壓的電氣設備、布線系統以及繼電保護系統必須交接試驗合格。

2.2 設備安裝

超高層建筑的消防用電設備供電干線及分支干線應采用礦物絕緣類不燃性電纜。消防設備的分支線路和控制線路，選用與消防供電干線及分支干線耐火等級降一類的電線或電纜。

由于超高層建筑有其自己的配電系統，因此所有配電柜要嚴格按照我國有關規定進行安裝。包括所有電氣產品包括由設備配套提供的控制箱應符合國家有關標準，凡屬于強制性認證的產品應得到國家認可的有關認證證書。供電產品、消防產品應具有入網許可證。電氣裝置安裝應按《建筑電氣工程施工質量驗收規范》GB50303-2015進行。

其中，對于變壓器、柴油發電機組安裝：發電機安裝做法詳15D202-2《應急柴油發電機組安裝》，干式變壓器安裝做法詳99D201-2《干式變壓器安裝》，變配電所常用設備安裝做法詳03D201-4《變電所常用設備構件安裝》。

具體要求為：配電網絡的有關設備，如配電柜、配電控制箱等的安裝應遵循以下規定：所有設備控制箱均應保證落地，且配電箱底距離地面應保持在1.2米左右的距離，其余的動力控制箱，應保證距離地面1.3米的距離。公共場所照明配電箱底距地1.6m暗裝，動力箱靠墻落地安裝時，應適當將底部抬高，距離地面高出50mm所有。若該設備在室外，則應保證底座高出地面200mm以上。切記做好封閉措施，防止鼠類、蛇類等動物進入配電箱中。配電柜（箱）不應設置在水管的正下方。做法詳04D702-1《常用低壓配電設備安裝》，電氣豎井內設備安裝詳04D701-1《電氣豎井設備安裝》。

防火卷簾門控制箱距頂200mm安裝，并應做好防火保護措施，卷簾門兩側設就地控制按鈕，底距地1.3m，并設玻璃門保護。卷簾門下降時，在門兩側頂部應有聲、光警報裝置。施工單位應配合廠家預留管。卷簾門應設熔片裝置及斷電后的手動裝置。

2.3 滿足節能基本要求

超高層建筑耗能較高，因此在設計過程中應充分考慮其節能性能。現市場在節能需求方面，采用T5節能熒光燈，以減少燈具的耗能。在水泵以及空調風機的設置過程中，常采用變頻空調，以實現最優節能效果。并根據建筑實際情況，優化門窗設計，提升建筑自身通風性能。以滿足超高層居住或辦公的基本需求。其次，充分發揮建筑自身節能效果，利用太陽能轉化電能的基本技術，并充分結合自然光線，減少室內電能消耗[2]。

3 超高層建筑電氣設計關鍵技術

3.1 獨立用電技術

超高層建筑電氣設計過程中，應充分考慮其整體配電系統的設計。通常，至少有兩路獨立市電電源，并配備緊急的供電設備。其正常電源至少在兩個以上，且保證線路為不同路由，專線以上級變電站或開關站放射式供電模式為主。電源常見的電壓等級為10、20、35、110kv。以該種方式進行供電后，當線路其中某一電源發生故障時，剩余電源也能夠保證建筑供電狀態正常。

超高層建筑的配電系統常采用主——分配變電所的結構。主配變電所以放射方式，將線路引至各分配變電所，再分別為各有關建筑、設備提供電源。根據有關規定，應保證電壓在35KV電壓等級可與0.4KV電壓等級來回迅速變換，以及35KV電壓等級可降低到10KV電壓等級。

而其中的低壓配電系統應采用三級配電方式。即按照配變電室，配電間、終端配電方式進行分配。在線路布置過程中需要注意：設立獨立豎井，保證高壓線路安全；電纜數量增多時，要設立普通橋架以及應急橋架，分設兩側；禁止采用穿刺線夾接線方式[3]。

3.2 應急電源的設置方式

超高層建筑常采用柴油發電機組以及市電聯合供應配電方式，因此其應急負荷集中的變電所應貼臨布置。機房的設計應充分考慮其通風問題，排煙管道以及儲油間的設置。當建筑高度在200m以下時，建議采用0.4KV低壓機組。高度在200～350m之間時，建議在采用低壓機組時應提前進行障礙分析與試驗。以及，若末端無法滿足應急負荷基本要求時，應采取增加線路截面或其他方式減少壓降，滿足建筑的基本用電需求。當高度在350m以上時，供電線路的降壓無法滿足應急負荷基本需求，此時考慮更換為中壓機組。

但，由于配電線路的限制，柴油發電機可能無法滿足超高層建筑的非動力類應急符合，因此，需要結合實際情況，設置應急電源系統。以EPS電源設置最為適宜，是很好的解決應急電源的方案之一。

結論：綜上所述，本文針對超高層建筑電氣設計的基本要求進行了闡述，并在電氣線路設計、應急配電系統設計等方面進行了研究。超高層建筑是我國未來建筑的發展方向，其電氣設計十分重要，關乎建筑整體質量以及居民的人身安全。應充分結合建筑自身功能需求，當地供電局對用電的基本要求等方面，合理設計電氣施工方案。在滿足建筑基本功能需求的基礎上，也能夠符合我國用電基本規定，并在最大程度上提升用電安全。