高層建筑電氣系統(tǒng)設計與線路安裝要點探索

鐘江輝

摘要：隨著建筑行業(yè)不斷發(fā)展，我國的高層建筑數(shù)量越來越多，電氣系統(tǒng)是高層建筑中的重要組成部分，電氣線路安裝技術(shù)水平會直接影響整個建筑的電氣安全性。本文對高層建筑電氣系統(tǒng)的設計以及電氣線路安裝技術(shù)要點進行分析與探討，旨在不斷提高高層建筑電氣系統(tǒng)運行的安全性與穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：高層建筑 電氣系統(tǒng) 設計要點 安裝施工

引言

高層建筑的層數(shù)較多，面積較大，人員密集，運行的機電設備的較復雜，加上智能化技術(shù)不斷普及，使得高層建筑的電氣安全隱患越來越大，為了不斷提高高層建筑的電氣安全水平，必須要積極加強對電氣安全施工，對建筑的電氣系統(tǒng)進行全面、科學、綜合設計，使得建筑的電氣系統(tǒng)更加合理。在高層建筑的電氣系統(tǒng)安裝過程中，必須要做好負荷計算，并且對電氣線路進行綜合設計，使得電氣線路之間不會產(chǎn)生相互干擾，同時對管線的敷設也具有一定的要求。

一、高層建筑電氣設計的主要內(nèi)容

高層建筑電氣設計指的是對高層建筑的電氣系統(tǒng)的負荷、布線、管線線路等進行全面設計的過程，具體來講包括以下幾個方面：

（一）電氣負荷計算

電氣負荷計算是電氣系統(tǒng)設計的關(guān)鍵，對電氣系統(tǒng)的負荷進行明確，也是選擇合適的電氣設備的基礎。由于高層建筑的層數(shù)較高，規(guī)模較大，人員密集，所以電氣設備的數(shù)量也比較多，為了提高電氣運行水平，，必須要做好電氣負荷計算，作為建筑供電設計的參數(shù)。電氣負荷計算的結(jié)果是否準確，也直接影響了電氣系統(tǒng)運行的安全性與可靠性。在高層建筑的電力負荷計算過程中，主要采用的方法有負荷密度法和需要系數(shù)法。

（二）供電電源及電壓的選擇

為了確保高層建筑電氣系統(tǒng)的供電可靠性，目前很多高層建筑都設計了兩個獨立的電源，有的建筑甚至更多，具體的電源數(shù)量是根據(jù)電壓負荷大小以及當?shù)氐碾娋W(wǎng)條件決定的。設計兩套獨立的電源運行方式，原則上是為了保證兩路電路可以同時供電，互為備用電源，當一個電源出現(xiàn)問題的時候，另一路電源以及電力設備可以繼續(xù)工作，為高層建筑內(nèi)部的人員提供持續(xù)的電力支持。另外，由于高層建筑的用電量較大，為了保證用電安全性，還，必須要裝設應急備用柴油發(fā)電機組，如果出現(xiàn)斷電故障，則能在15秒之內(nèi)自動恢復供電，確保事故照明、消防設備、電梯等可以正常運行。

（三）高低壓配電系統(tǒng)的設計

在高層建筑中，高壓電和低壓配電系統(tǒng)之間是區(qū)分開的，兩個不同的配電系統(tǒng)相互獨立作用，為高層建筑提供穩(wěn)定的電能支持。其中高壓配電系統(tǒng)一般都采用兩路獨立的10kV電源同時供電，兩路高壓電路采用單母線分段，自動切換，互為備用。其中母線的分段數(shù)目和電源進線回路數(shù)目基本相同，只有當供電電源為一個主電源一個備用電源的時候，才要考慮采用單母線不分段的方式進行結(jié)線。

在建筑電氣的高壓系統(tǒng)以及低壓干線的配電設計上一般都采用放射式系統(tǒng)，每一層的配電為混合式系統(tǒng)，其中配電設備中的主要部分是干線，現(xiàn)代高層建筑的豎向干線一般都采用插接式母線槽，水平干線因為走線比較困難，一般都采用全塑電纜與豎井母干線聯(lián)接。在每一層樓都會配備單獨的配電房，層與層之間的配電箱經(jīng)過插接自動空氣開關(guān)，從豎井母干線取得電源。如果高層建筑的層數(shù)較多，電力負荷較大，則可以按照層數(shù)進行分區(qū)供電，或者將變壓器設置在地下層、中間層以及最頂層。

（四）防雷與接地設計

防雷與接地設計是確保高層建筑電氣系統(tǒng)安全的重要環(huán)節(jié)，通過防雷與接地設計，可以防止設備被雷擊。現(xiàn)代高層建筑的防雷設計一般都采用避雷針以及避雷帶，這兩種方法都比較簡單、經(jīng)濟性高，但是這兩種避雷方式也有一個前提條件，即要保證各層的樓面鋼筋、金屬管道與該層用作引下線的柱筋之間有可靠的連接，能夠形成等電位。隨著現(xiàn)代高層建筑的電氣系統(tǒng)設計不斷完善，其防雷接地、電氣設備的保護接地和工作接地都是混合在一起，組成混合接地系統(tǒng)，而且一般都利用建筑物的鋼筋混凝土基礎作為接地板，盡管基礎鋼筋已經(jīng)能夠滿足自然接地的要求，但是為了確保安全性，依舊需要安裝人工接地體，將主要的建筑物基礎連接成接地網(wǎng)，對于平衡電位，提高電氣系統(tǒng)的安全性具有十分重要的作用。

二、高層建筑電氣系統(tǒng)的主要設備

（一）高壓開關(guān)柜

高層建筑的變配電室一般都設置在主樓的地下層，按照電氣系統(tǒng)的安全規(guī)定，一般不能采用油開關(guān)，國外一般用于高層建筑的電氣開關(guān)有三種，分別是高壓空氣斷路器、SF6開關(guān)、真空斷路器，由于前兩種的劣勢比較明顯，所以當前使用較多的是10kV慎空斷路器，為了提高開關(guān)的安全性，可以選擇具有“五防”功能的真空開關(guān)手車式高壓開關(guān)柜。

（二）電力變壓器

電力變壓器是電氣系統(tǒng)中的重要組成部分，根據(jù)高層建筑的防火要求，在建筑物內(nèi)部不允許安裝大容量的油浸電力變壓器，國外使用的電力變壓器主要有干式變壓器、SFE變壓器和硅油變壓器。

（三）應急備用發(fā)電機組

高層建筑的用電負荷巨大，在使用過程中難免會出現(xiàn)斷電情況，為了確保高層建筑內(nèi)部的各種電氣設備可以正常運行以及人們可以正常用電，必須要配備應急備用發(fā)電機組，當出現(xiàn)停電事故的時候可以及時啟動備用發(fā)電機組，為高層建筑內(nèi)部的電氣設備供電，斷電的時間規(guī)定不能超過15秒。

（四）電氣照明設計

電氣照明設計是高層建筑電氣系統(tǒng)中的重要組成部分，主要包括光源選擇、照度計算、燈具選擇、燈具布置、光線強度控制等幾個方面，為了滿足人們?nèi)粘Ｉ钆c工作中的照度要求，必須要對照明燈具進行合理選擇，并且對燈具進行設計，使得照明燈具兼具實用性和美觀性。

三、高層建筑電氣系統(tǒng)安裝要點

（一）地面線槽敷設

由于電氣設備對應的線路比較復雜，在進行安裝的時候必須要做好線槽開挖，當前高層建筑的線路安裝一般都采用地面線槽敷設的方式。在線槽敷設過程中，首先要根據(jù)線路的設計圖紙確定線槽的走向，從始端至終端要確定好水平線和垂直線，按照設計的要求找出分線盒、分線口以及支架的位置，并且做好標記。其次是做好線槽敷設，根據(jù)標準的位置放置先和、支架，然后放置線槽和出線口，同時要增加其他的配件。在敷設的過程中，朝上的線槽不能拉得太長，否則很容易被砸斷，連接完畢之后可以不斷調(diào)整支架和塑料蓋，使得出線口可以達到適當?shù)母叨取＞€槽的水平方向或者或垂直方向上的敷設偏差不能超過5mm。為了防止灰漿進入線槽，在各個連接處的位置可以使用專用膠進行涂抹，將各個分線盒、出線口盒蓋擰緊，并且使用鐵絲進行綁扎。第三，線槽敷設結(jié)束之后要對線槽內(nèi)部進行清理，確保線槽內(nèi)部沒有雜物，以便將導線放入其中。

（二）高低壓變配電室設備的安裝

在變配電室設備的安裝過程中，高壓室應該要選擇在靠近電源的一側(cè)，高低壓配電室內(nèi)，必須要保持良好的通風，而且在低壓室的進線柜的母線應該要盡量保持最短。在對配電箱進行安裝的時候，箱體，必須要使用專業(yè)的水平儀進行校準，確保箱體保持與地面平行。另外，手車柜安裝的過程中應該要確保柜內(nèi)控纜牢固，便于手車可以隨時進出。

（三）開關(guān)插座的安裝

插座、燈具開關(guān)等配件的安裝應該要與土建工程施工保持一致，在進行預埋安裝的時候，必須要符合圖紙的相關(guān)要求，并且要配合土建安裝輕質(zhì)隔板與外墻保溫板，在隔墻板與保溫板內(nèi)接管與穩(wěn)盒的時候必須要使用開口鋸，確保開槽的尺寸滿足要求。施工定位過程中，對于開關(guān)以及其他的配件設備，左右、前后盒位允許偏差應該控制在50mm之內(nèi)，燈具和吊扇中心之間的偏差控制在50mm之內(nèi)，開關(guān)盒距門框的距離一般為150-200mm之間。當各種設備安裝結(jié)束之后必須要立即進行調(diào)試，確保設備可以正常使用。

四、結(jié)語

綜上所述，隨著工業(yè)以及居民用地不斷緊張，超高層建筑也越來越多，已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑行業(yè)選擇的主要類型。高層建筑的電氣系統(tǒng)設備較多，在進行安裝的時候必須要根據(jù)電氣系統(tǒng)的施工要求和施工標準，對電氣系統(tǒng)內(nèi)部的設備進行有效安裝，以提高電氣系統(tǒng)運行過程中的安全性與穩(wěn)定性。