試論超高層建筑電氣設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

孟祥繼

【摘? 要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑行業(yè)水平不斷提高，超高層建筑在我國(guó)變得越來(lái)越多，人們對(duì)其質(zhì)量水平提出更高的要求，超高層建筑設(shè)計(jì)直接影響整個(gè)建筑物的質(zhì)量。作為超高層建筑設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，電氣設(shè)計(jì)粗腰設(shè)計(jì)人員予以高度重視，掌握其設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)。本文分析超高層建筑電氣設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】超高層建筑;電氣設(shè)計(jì);關(guān)鍵技術(shù)

一、超高層建筑電氣設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

超高層建筑一般是指整個(gè)建筑高度大于100m的民用建筑。在超高層建筑的設(shè)計(jì)中，電氣設(shè)計(jì)是非常重要的環(huán)節(jié)。眾所周知，超高層建筑中的供配電系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)以及設(shè)備的垂直運(yùn)輸?shù)榷家揽侩姎庠O(shè)計(jì)。一般情況下，超高層建筑中的電氣設(shè)計(jì)會(huì)涉及較多的用電負(fù)荷，而且這樣的用電負(fù)荷種類較多，不同性質(zhì)的高層建筑對(duì)用電量的要求不同，存在較大的差異，因此，要根據(jù)國(guó)家頒布的關(guān)于超高層建筑的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)確定負(fù)荷供電的等級(jí)，也要結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖姓娏η闆r確定具體的電源，在不同的使用功能下確定整個(gè)電氣設(shè)計(jì)的指標(biāo)。

超高層建筑輸配電的距離大，使得用電的負(fù)荷也會(huì)增加，電力設(shè)備的安全性和可靠性是電氣設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，對(duì)其要求也相當(dāng)高。因此，在電氣設(shè)計(jì)中，一定要保證應(yīng)急照明燈以及消防用電設(shè)備的安全可靠性。一般情況下，為了滿足超高層建筑的供電需求，在建筑內(nèi)部避難層的設(shè)計(jì)上，要根據(jù)樓層的設(shè)置設(shè)計(jì)具體的樓層變電所。

二、超高層建筑供配電設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.超高層建筑負(fù)荷分級(jí)

超高層建筑的主要使用功能多為人員密集、疏散困難的酒店、寫字樓、商業(yè)、公寓等，對(duì)于此類建筑的用戶負(fù)荷分級(jí)應(yīng)按特別重要用戶考慮。這里需要注意的是航空障礙標(biāo)志燈電源應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷要求供電。其負(fù)荷密度與其自身的建筑功能、建筑面積、建筑高度以及附屬功能等因素有關(guān)。一般在80～120W/m2。

2.超高層建筑電源設(shè)計(jì)

超高層建筑應(yīng)按不少于兩個(gè)電源供電，兩個(gè)電源分別來(lái)自不同的電網(wǎng)或同一電網(wǎng)但在運(yùn)行時(shí)電路相互之間聯(lián)系很弱。電氣距離較遠(yuǎn)，保證當(dāng)一路電源斷電時(shí)，另一路電源應(yīng)能保證二級(jí)及以上負(fù)荷的供電。且超高層建筑的應(yīng)急電源應(yīng)采用柴油發(fā)電機(jī)，不可以使用煤油，天然氣，汽油等作為動(dòng)力源。

3.超高層建筑變配電站設(shè)計(jì)

超高層建筑的最大特點(diǎn)就是建筑高度高，對(duì)電氣設(shè)計(jì)的影響就是要考慮供電半徑問(wèn)題。低壓配電線路的長(zhǎng)度一般不允許超過(guò)250m。

建筑高度200m對(duì)供配電設(shè)計(jì)而言是個(gè)界限，通常超過(guò)此高度的建筑應(yīng)設(shè)置多處變配電站。使變配電站設(shè)置在負(fù)荷中心，高壓配電室宜設(shè)在主體建筑物的地下，也可設(shè)置獨(dú)立的變電站、分配變電站應(yīng)根據(jù)負(fù)荷情況設(shè)在避難層、頂層、冷凍機(jī)房附近等處。

變壓器如果設(shè)置在樓上應(yīng)該注意兩個(gè)問(wèn)題：一是要考慮與其相鄰的住房的電磁屏蔽、減噪，降振，防水等。二是其選型要考慮在體積和重量上的運(yùn)輸要求，通常是能夠滿足貨梯運(yùn)輸或者吊裝運(yùn)輸?shù)姆绞?，因此不宜選擇體積大、重量大的變壓器。

三、超高層建筑電氣設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)分析

1.超高層建筑電氣設(shè)備中配電站與避難層技術(shù)

建筑高度高是超高層建筑最主要的特點(diǎn)，在該特點(diǎn)的影響下，設(shè)計(jì)人員必須要重點(diǎn)考慮電氣設(shè)計(jì)的供電半徑。一般情況下，電氣設(shè)計(jì)中，低壓出線柜到末端配電箱的最佳長(zhǎng)度應(yīng)該控制在120m之內(nèi)，并按照超高層建筑總電壓5.0%的比例確定低壓供電線路的要求。同時(shí)在設(shè)計(jì)中，需要采用分區(qū)域設(shè)計(jì)的方法處理變配電站，按照不同的功能清苦情況，對(duì)供配電站各個(gè)功能區(qū)進(jìn)行劃分，包括地下區(qū)負(fù)荷中心、超高區(qū)負(fù)荷中心等。高壓配電室一般會(huì)設(shè)置在超高層建筑底部，而在建筑空間面積足夠的情況下，可以設(shè)置獨(dú)立變電站。在設(shè)計(jì)避難層中，需要充分考慮不同樓層人員的求生需求，其中第一個(gè)避難層與地面之間的高度要小于等于50m，以后所有避難層與前一個(gè)避難層之間的高度都應(yīng)該小于50m。在供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，所有避難層的交直流電采用單獨(dú)供應(yīng)的方法，保證供電穩(wěn)定性。

2.應(yīng)急電源與備用電源設(shè)計(jì)

考慮到超高層建筑具有高度高、人員密集的特點(diǎn)，疏散時(shí)間較長(zhǎng)。因此為了進(jìn)一步保證居民的生命安全，除了要配置可靠的市電電源外，還需要在建筑內(nèi)設(shè)置一組柴油發(fā)電機(jī)組，作為面對(duì)突發(fā)事件時(shí)的應(yīng)急電源。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，相關(guān)人員必須要重視以下幾個(gè)問(wèn)題：①由于超高層建筑中的主要負(fù)荷量較大，因此正常的電源在斷電之后需要在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)持續(xù)供電，因此需要配置具有穩(wěn)定功率的柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源。②建筑內(nèi)電子信息系統(tǒng)機(jī)房需要設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)電源，保證能隨時(shí)滿足建筑空調(diào)、制冷設(shè)備等重要電氣設(shè)備運(yùn)行要求。③在使用柴油機(jī)組過(guò)程中必須要認(rèn)識(shí)到建筑高度因素的影響，要設(shè)置不同的柴油機(jī)組，并且接地方式要與市電電源保持一致。

3.電壓與電源的選擇要合適

電源與電壓是整個(gè)高層用電系統(tǒng)中較為關(guān)鍵的部分，在進(jìn)行這兩方面的選擇時(shí)，一定要綜合考慮多種因素，如用電容量、負(fù)荷等級(jí)等。在電氣設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可以設(shè)計(jì)兩個(gè)電源的供電系統(tǒng)，確保兩個(gè)電源分別是屬于不同的電網(wǎng)。如果是兩個(gè)電源都屬于同一用電網(wǎng)，也必須避免兩個(gè)電源在電路上的連接，這樣設(shè)計(jì)的主要目的就是為了當(dāng)其中的一個(gè)電源不能供電時(shí)，另一個(gè)電源可以保證整個(gè)電力系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，有效確保整個(gè)高層建筑可以實(shí)現(xiàn)持續(xù)不斷的供電需求。其次，由于超高層建筑實(shí)際使用功能的不同，在電氣設(shè)計(jì)上也存在著較為巨大的差異，其中最為重要的就是變壓器的選擇。高層建筑本身就有著規(guī)模較大的需求，所以對(duì)電壓也有著較高的要求，如果實(shí)際運(yùn)行中電壓線路的實(shí)際供電能力有限，可以借助采用多個(gè)較為小型的電源實(shí)現(xiàn)供電。此外，在進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)還需要首先與當(dāng)?shù)氐氖姓娋W(wǎng)取得聯(lián)系，結(jié)合意見(jiàn)建議選擇合適的電壓與電源。

在這兒著重強(qiáng)調(diào)，一定要結(jié)合國(guó)家的相關(guān)規(guī)定選擇合適的電壓，國(guó)家明確規(guī)定過(guò)，如果實(shí)際電網(wǎng)中沒(méi)有35kV的輸電電壓，10kV就是最大的電壓等級(jí)，電容量不能再大了，同時(shí)考慮地理位置的因素，各個(gè)地區(qū)之間對(duì)于電壓的需求與整個(gè)電力運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)的承受的負(fù)荷量有著各自的差異。因此在超高層建筑電氣設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐木唧w實(shí)際情況，盡可能提高高效、安全、穩(wěn)定的供電系統(tǒng)。

4.超高層建筑電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

超高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)急照明系統(tǒng)，必要充分靠考慮避難層照明的需求，因此在設(shè)計(jì)中，應(yīng)該選擇平均照度值大于等于3lx的燈具;而對(duì)于避難層走廊等特殊位置，所選擇的照明系統(tǒng)燈具水平照度值應(yīng)該大于等于5lx。對(duì)于具有特殊要求的應(yīng)急照明層，其避難區(qū)、疏散走道的平均照度值應(yīng)該大于等于10lx。而如果超高層建筑裙樓為大型商場(chǎng)，則需要采用一級(jí)負(fù)荷供電系統(tǒng)，保證照明供給水平。

5.設(shè)計(jì)電壓的技術(shù)

通常電壓會(huì)隨功能用途的改變而改變。所以，在設(shè)計(jì)電氣時(shí)，應(yīng)根據(jù)超高層建筑的具體功能來(lái)科學(xué)地選擇電壓，并通過(guò)相關(guān)分析，明確變壓器總?cè)萘?。?duì)于超高層建筑，一、二級(jí)負(fù)荷在其總用電負(fù)荷中，所占比例較大，單位符合功率宜在100～130VA/m2之間。大規(guī)模是超高層建筑的一個(gè)基本特點(diǎn)，且用電量也非常大并且集中，因而由單回路供電，將滿足不了供電需求，所以應(yīng)同時(shí)使用多個(gè)電源。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行初步供電方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮，還需要積極與所在地的有關(guān)供電局進(jìn)行有效交流溝通，及時(shí)了解可以為整個(gè)建筑工程供給足夠電源的實(shí)際電壓等級(jí)，并全方位地進(jìn)行考慮，以選出合適的電壓。

結(jié)語(yǔ)

對(duì)超高層建筑的電力設(shè)計(jì)要根據(jù)建筑的特點(diǎn)及相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)，如負(fù)荷分級(jí)、供電電源和電壓的選擇、變電站和配電站的設(shè)計(jì)、應(yīng)急電源和備用電源的設(shè)計(jì)、配電方式的設(shè)計(jì)、航空障礙燈設(shè)計(jì)等，進(jìn)行詳細(xì)的分析，確保超高層建筑電氣設(shè)計(jì)的安全性和可靠性。

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