淺析如何做好高層建筑電氣設計

楊凱

摘 要：高層建筑越來越多，也逐漸為人們所認可，但是高層建筑電氣設計質量保證是比較復雜的一個課題，同時，高層建筑耗能浪費的現象也是一個迫在眉睫的問題。本文作者根據自己的實際工作經驗為如何做好高層建筑電氣設計提供了一些意見，僅供參考。

關鍵詞：高層建筑；電氣設計；要點

1 高層建筑電氣設計特征

（1）高層建筑由于照明及空調負荷多、電梯等運輸設備多、給排水設備多，所以用電量特別大，對供電的可靠性要求很高；（2）高層建筑中，動力電與照明電各成系統、分別供電。動力負荷多采用放射式供電，照明負荷則采用母線槽配電方式；（3）高層建筑內部空間大、柱距大，又因其電氣設備多，導致墻面埋線多、地面管道多；（4）高層建筑主體通常采用干法施工，并且建筑構件的預制裝配化使施工周期縮短，要求電氣施工科學地高效運行；（5）消防要求高，高層建筑高度高、設備多、人員密集、裝修豪華、火災隱患多，施救難度大，故對消防提出很高的要求，設計中對選材要有消防方面的針對性；（6）用電設備分散，管理難度大。要求微機系統監控管理；（7）防震要求：配電屏、燈具等電氣設備的防震處理：管線的層間貫通和建筑伸縮縫與沉降縫的耐震處理；（8）節能要求：高層建筑的電氣設計中，要把電能消耗指標作為全面技術經濟分析的重要組成部分，圍繞經濟、節能和環保護的原則，采用技術先進、安全適用的配電方式，選用高效率變壓器、電動機和高光效電光源、無功功率補償裝置和設備監控系統，減少電耗，節約用電；（9）電梯按供電電流分有交直流兩大類，據不同使用功能又有客梯、貨梯、自動扶梯、觀光梯、消防梯、服務梯之分。電梯的數量、性能選擇、布局配置要符合建筑本身的功能需求，需要工程各方集思廣益而定。

2 高層建筑電氣設計要點

2.1 提高電力負荷計算的準確性

電力負荷是供電設計的主要依據，按國家現行規范，消防用電設備（如消防水泵、消防電梯、噴淋泵、排煙風機、消控控制中心、應急照明等）、電梯、生活水泵用電、電話機房、安保設備和航空障礙燈等應按一級負荷中特別重要的負荷要求供電，其它用電負荷分別為二級或三級負荷。電力負荷預算時應分別計算動力電和照明電。電力負荷預算正確與否，對電氣設備的選擇、配置，保證電氣設備系統安全、高效運行。對整體工程的經濟分析和相關設計，都有重要的指導意義。高層建筑的電力負荷計算，基本上采用負荷密度法和需要系數法。

2.2 選擇合適的電源與電壓

高層建筑的供電是十分重要的，它不僅影響著建筑中所有人的辦公和生活，還對人們的生命安全帶來著不同的隱患。所以，保障建筑物的供電系統和供電能力是勢在必行的。因此，在考慮到這些因素的前提下，現在的高層建筑都會安裝兩個及其以上的獨立電源，而且它們都是同時啟動，相互備用。針對高層建筑中存在大量的一級負荷，還需備用柴油發電機組，要求在15s內自動恢復供電，應付意外情況的發生。

2.3 選擇合適型號的電氣設備

首先，高壓開關柜，通常高層建筑的變配電室設在主樓地下層，不宜采用油開關，根據高層建筑地下室的規定，選用具有“五防”功能的真空開關手車式高壓開關柜；其次，電力變壓器的選擇，主樓內不能裝置油浸電力變壓器，高層建筑單體面積大、負載多，可選擇多臺大容量變壓器組合使用，對季節性負載集中設置，以便在過渡期停用相應變壓器，從而降低能耗；再次，低壓配電屏，多為大容量出線，建議采用手車式；最后，應急備用發電機組，應急發電機組應自成系統，避免接入其他負荷，位置宜靠近各區域配電中心。發電機選型建議采用燃汽輪發電機，較之傳統的柴油發電機這種發電機具有體積小、重量輕、故障率低的優勢，尤其適用于高層建筑。

2.4 科學的安置變電所

縮短供電半徑是提高供電質量、降低電耗的基本出發點。高層建筑的主要用電負荷（如中央空調機房、泵房）都設在地下層，通常情況下，變配電所也設在地下層就具有經濟上及環保方面的雙重意義。

2.5 對電氣照明進行節能設計

高光效電光源是節能的需要。以此為出發點，根據使用功能、照度設計、眩光控制進行光源的選擇、布局，由于電光源的裝飾特性，它的布局還必須符合人們的審美情趣，力求在使用功能與藝術境界方面達到統一。

2.6 準確的選擇電纜與電線

一般動力設備與照明回路采用阻燃電纜線：消防設備與應急照明應選擇礦物絕緣的防火纜線，才能保證其緊急狀態下的正常功能。

2.7 重視防雷與接地設計

高層建筑主體都是采用鋼筋混凝土剪力墻，與樓板的連接牢固，關鍵是做好金屬管線的接地。在高層建筑中防雷接地、電氣設備的保護接地和工作接地，都是合為一體組成聯合接地系統，接地電阻按最小的要求而定，通常是在4歐以下。聯合接地網利用建筑物底板內的鋼筋作為接地網。盡管基礎鋼筋等自然接地體已能滿足接地電阻的要求，仍需要裝設水平的人工接地體，將主要的建筑物基礎連接成接地網，這對均衡電位、提高安全性都有好處。

2.8 消防自動報警滅火系統設計

系統包括：火災探測器、分區消防報警控制器、消防中心和氣體自動噴射滅火及自動灑水滅火系統等四個部分。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。消防中心負責整座大樓火災的監控和消防指揮。高層建筑中消防用電的設計問題，涉及到其他許多學科，而且規模越大、功能越多，控制內容越廣泛、設計內容也就越復雜。

3 高層建筑電氣節能設計

3.1 建筑配電系統節能設計

首先，在設計配電系統時，設計人員應當根據配電系統的容量、配點距離以及電氣設備的特點來設計，盡量縮短變配電所和負荷中心的距離，不僅能夠節省電纜材料，還能減少在輸電過程中消耗的電能，達到節能效果，此外，設計人員還要合理選擇變壓器的容量和數量，通過變壓器的設計節省電能；其次，電容器放完電后才能充電，如果沒有放完電就進行充電，則會浪費電能，因此，應盡量避免這種情況。

3.2 提高供配電系統功率因數

自然功率因數的提高，這可以通過選擇異步電機、使用同步電動機以及實現電力變壓器輕載運行的方法來實現。無功功率的人工補償，設計人員在設計的過程中可以采用高低壓柜集中補償和分散就地補償的辦法，結合建筑電氣設備的實際情況來進行設計。

3.3 減少線路電能損耗

線路電能損耗也是高層建筑電能損耗的重要方面，設計人員要重視線路上的電能損耗，按照發熱條件、機械長度來進行低壓線路截面選擇，減少線路損耗，選用電阻率比較小的材質作為線路導線，包括銅芯導線和鋁線。

3.4 照明節能設計

設計人員應該盡量的選用高效光源，室內場所照明可以使用高效的熒光燈和LED燈等燈源，室外照明和道路照明可以使用高效的LED燈和鈉燈等燈源，對于氣體放電燈發光光源則需要安裝電容器。

4 總結

隨著現代社會科技、經濟的快速發展，建筑電氣在日常生活中的應用越來越廣泛，人們對電氣功能的要求也越來越高，電氣設計的復雜程度也隨之而增加。為了保障高層建筑電氣運行的安全與穩定，設計人員必須努力提高自身的設計水平。

參考文獻：

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