現代城市高層建筑電氣設計的要點研究

俞珙政 華匯工程設計集團股份有限公司

1 前言

在城市化進程不斷加快的背景下，現代城市中高層建筑越來越多，高層建筑雖然在應用中具備明顯優勢，也是現代化城市的重要表現，但是前期構建難度同樣也比較大。電氣系統作為現代城市高層建筑中不容忽視的關鍵組成部分，在高層建筑應用過程中發揮著極強的作用價值。因此，需要做好相應設計工作，借助于合理可行的高層建筑電氣設計方案，對后續電氣系統的布置加以指導，最終使其發揮出應有價值?；诖?，應該對現代城市高層建筑電氣設計工作引起高度重視，要求在明確基本設計原則的同時，圍繞各個設計要點規范處理，避免該環節出現的異常問題。

2 現代城市高層建筑電氣設計原則

2.1 安全性原則

現代城市高層建筑電氣設計，首先應該遵循安全性原則，只有確保高層建筑電氣系統安全有序的運行，才能夠使其發揮出應有作用，解決根源性問題。因為高層建筑電氣系統具有的復雜性以及特殊性，在運行過程中存在較多的安全隱患，這些安全隱患的重要來源就是前期設計工作。高層建筑電氣設計方案不合理，存在較多的隱患，在后續電氣系統安裝施工后，必然會帶來諸多安全威脅，極易對高層建筑電氣系統造成不利影響和危害。

在高層建筑電氣設計中，需安裝大量的電器設備以及線路，如果有明顯的防雷接地處理不到位現象，很可能在后續應用中使電氣設施受損，同時也增加了人員傷亡的概率。因此，前期設計工作為高層建筑電氣設計中積極關注的核心問題，將安全性作為首要設計原則至關重要。

2.2 功能性原則

現代城市高層建筑電氣設計工作還應該遵循功能性原則，確保電氣系統在后續運行中滿足高層建筑的使用要求，避免在功能價值方面產生不利影響。高層建筑電氣設計人員，應該首先了解各項具體要求，尤其是建筑物的正常使用需求，以規避可能出現的功能欠缺問題。

隨著現代城市高層建筑整體復雜性的提升，同樣也面臨著較多的功能要求，比如照明功能、暖通功能以及消防功能等，需充分考慮以使相應功能滿足人們的正常需求，解決功能欠缺帶來的危害。要求電氣設計人員具備全面性和綜合性意識，兼顧各種功能需求，以此更好地發揮電氣系統的應有價值。

2.3 節能性原則

節能要求，是為了減少原有高層建筑電氣系統運行中各類能耗損失問題，優化整個高層建筑的節能效益?，F階段，高層建筑電氣系統的復雜性較為突出，涉及的電器設備以及系統均比較繁雜，因此會消耗大量的電力能源。但很多電力能源并未被應用到高層建筑中，反而被無端消耗掉，需要重點關注，力求采取適宜合理的策略予以優化處理，切實提升相應節能效益。

針對當前高層建筑電氣系統設計中面臨的新要求，設計人員應具備較高的節能理念，進而采取新型設計方式以及新型技術手段，逐步推動電氣系統的優化發展。

2.4 協調性原則

現代城市高層建筑電氣設計工作還需重點考慮協調性原則，以促使整個高層建筑電氣系統具備理想的協調性，避免因為相互之間的沖突問題帶來危害?；谶@種高層建筑電氣設計協調性原則的踐行而言，設計人員首先應重點考慮總的布置要求，使高層建筑電氣系統的各個構成部分較為協調有序，避免出現嚴重干擾或者混亂現象。

比如，對于照明系統以及消防系統中的應急照明，需在電氣設計中加以高度重視，避免因為理念混亂或者設計不規范，影響到后續運行效果。此外，對于高層建筑電氣系統中涉及的電力線路，設計人員須高度重視，確保所有線路協調有序，避免因為線路之間的交叉混亂，影響到整體運行效果。

3 現代城市高層建筑電氣設計要點

3.1 電力負荷計算

在現代城市高層建筑電氣設計中，要重點關注電力負荷的準確計算，使電力供應穩定可靠，規避可能出現的嚴重病害問題。在電力負荷計算中，設計人員面臨著較高難度挑戰，容易因為考慮不全面或者計算方法不當，出現電力負荷計算結果的偏差問題。

為了達到較為理想的電力負荷計算效果，首先應依據GB 51348—2019《民用建筑電氣設計標準》，參考其中的相關規定和要求，避免在電力負荷計算中出現較為嚴重的偏差問題，以此優化最終計算結果的合理性和可行性效果。

具體到電力負荷計算方法的選用上，負荷密度法以及需要系數法都是當前比較常用的方式，電氣設計人員應結合不同現代城市高層建筑項目，采取適宜合理的方式，保障電力負荷的計算準確合理，確保高層建筑電氣系統的穩定運行。

為保證計算準確度，電氣設計人員應采用科學合理的設計方法，借助先進電氣設計手段，降低該項工作難度，避免因考慮不全面或者計算方面的錯亂問題，影響到最終結果的可靠性，尤其是當前越來越受重視的三維立體設計技術，更應該予以高度重視。

3.2 供電電源設計

現代城市高層建筑電氣設計工作，還應考慮供電電源的優化設計，使供電穩定可靠，解決因為供電不穩定或者供電短缺出現的異常問題。因為現代城市高層建筑電氣系統對于供電提出的要求較高，尤其是對于消防系統以及弱電系統等要求較為嚴格的部分，一旦在供電電源方面出現偏差問題，勢必會影響到最終整體運行效益，極有可能導致嚴重的危害。

在高層建筑電氣設計中選用供電電源時，市政供電是重要的來源，也是滿足高層建筑電氣系統正常運行的基本供電電源，保證電力線路的接入準確合理，以此滿足高層建筑電力系統的用電需求。

在此基礎上，現代城市高層建筑中很多電氣系統組成部分往往都需要具備兩個獨立電源，這也需要電氣設計人員能夠恰當選擇運用備用電源，以確保相應供電電源的運行穩定可靠，保障電氣系統得以安全穩定運行。

當然，對于兩個獨立電源之間的切換設計同樣也要高度重視，要恰當選擇適宜合理的雙電源自動切換開關，以便當正在使用的電源無法正常供電時，自動轉變為備用電源供電，由此形成較為理想的安全保障效果。常用雙電源自動切換開關如圖1所示。

3.3 變壓器設計

現代城市高層建筑電氣設計工作還須考慮變壓器的優化運用，這也是順利完成高層建筑配電工作的重要手段，避免因為變壓器的選用不合理出現嚴重隱患。另外，還應考慮整個高層建筑的用電需求以及供電狀況，進而選擇相匹配的變壓器設施，使其可以順利完成變配電任務，為高層建筑的穩定可靠供電提供有力支持。

在變壓器設計選用中，電氣設計人員應首先明確供電電壓值，一般高層建筑供電均選用10kV電壓，確定變壓器的輸出電壓值，進而結合供電電壓予以確定具體型號，保障變壓器在應用后發揮出理想作用。

在選用變壓器時，除了要考慮其功能性以及穩定性要求外，還要從節能效益入手，綜合分析高層建筑電氣系統中變壓器的運行要求，在優先選擇節能型變壓器的基礎上，保障其融入電氣系統，有效控制功率因數，由此更好地提升整體運行節能效益。

3.4 配電線路設計

現代城市高層建筑電氣設計中，配電線路設計也是比較關鍵的要點任務，一旦在配電線路方面出現嚴重偏差問題，必然會影響后續整個高層建筑電氣系統的有序運行，甚至會埋下安全隱患。

為了確保相應配電線路的設計運行合理可行，電氣設計人員要全方位了解整個高層建筑的用電需求，尤其是對于各個樓層存在的用電要求，需要精細化明確，使相應配電線路的布置恰當適宜，解決該方面的嚴重阻礙問題。

具體到高層建筑配電線路設計中，在平面設計方面不存在較高難度，尤其是對于各個樓層之間較為相似的高層建筑，更不容易出現偏差問題，且存在較為充分的布線空間，便于電氣設計人員操作執行。但是對于高層建筑配電線路設計中的豎向設計任務，則往往面臨著較高難度，因為可供選用的布線空間并不是很充足，且線路也較為復雜，極易影響到配電線路布置的合理性和可行性效果，需要電氣設計人員予以精細化執行。

當然，為了優化配電線路設計效果，電氣設計人員還可以恰當引入運用一些先進設計手段，比如BIM技術的運用就表現出明顯優勢，使所有線路的布置協調有序，且還能借助管線碰撞檢測等方式，解決配電線路設計中存在的矛盾和沖突問題，應加以高度重視。BIM技術應用于配電線路設計如圖2所示。

3.5 消防配電設計

在現代城市高層建筑電氣設計中，需要高度重視消防系統配電設計工作，以促使消防系統的運行穩定可靠，能夠時刻秉持理想的運行狀態，以防因為配電不當出現的消防系統運行隱患。

在消防配電設計中，除了要重點踐行雙電源供電設計方案外，還需要加強管理所有消防系統中的用電設施，由此形成理想的供配電效果，避免因為供電不充分產生危害。對于當前消防系統中普遍應用的一些自動化設施，更需要加強關注配電設計方面，確保所有線路布置選擇消防專用導線，且能夠保證連接適宜合理，消防電氣設計常用布線處理方式如圖3所示。

4 結束語

綜上所述，現代城市高層建筑電氣設計工作的難度較大，為了有效提升電氣設計效果，設計人員應該首先遵循安全性、功能性、節能性以及協調性等基本原則，進而圍繞著各個主要電氣設計內容予以優化處理，以此增強高層建筑電氣系統運行效果。