淺談高層建筑電氣設計的重要性分析

馮銘堅

【摘 要】隨著國民經濟的快速發展，居民對建筑電氣需求越來越高。建筑的使用質量及安全性與建筑電氣設計有著密不可分的關系，建筑電氣設計是實現建筑設計功能的關鍵。文章將對高層建筑電氣設計的特點進行分析，從而找出其中存在的主要問題，并對問題進行分析總結。

【關鍵詞】高層建筑、電氣設計、特點、問題；

一、高層建筑電氣設計的特點

安全照明、室內、樓梯過道燈具等屬于照明設備；生活水泵和消防泵等給排水設備；冷卻塔風機以及水機組等制冷設備；排風機、電冰箱等廚房用電；包括送風機、回風機、風機管盤在內的空調系統送電設備；包括正壓風機、排煙風機等在內的消防設備。高層建筑的用處不同其用電量也就有著一定的不同，不過從總體上說，耗電量還是非常大的。

二、高層建筑電氣設計的主要內容

高層建筑電氣設計工作的復雜性是由其涵蓋的廣度所決定，下面筆者將介紹高程建筑電氣設計的部分內容并做對應的分析。

1.供電電源和電壓的選擇

現代高層建筑至少應有兩個獨立電源來確保供電可靠性，具體數量應該按照負荷大小和當地電網條件來決定。原則上兩路獨立電源運行方式應為同時供電以互相作為備用。若地理位置或者市政供電的局限，也可以采用一路獨立電源與應急備用電源相結合的方式供電。 要求其在十五秒鐘內能夠自動恢復供電，保證電梯以及消防設備等的事故用電。國內高層建筑的供電電壓，都采用標準電壓等級。除此以外，含有特別重要負荷的特殊建筑還應當另外裝設應急備用柴油發電機組，以保證重要負荷的供電可靠性。

2.負荷的分級和計算

高層建筑的電力負荷根據用戶的重要性或其用電設備對供電可靠性的要求及中斷供電將造成的損失或影響程度劃分為一級、二級、和三級負荷，有些高層建筑還有特別重要負荷。施工圖設計時基本上是采用需要系數法來進行計算，為供電設計提供參數依據。負載計算的準確性決定了設備的選擇是否合理，繼而對設備的安全可靠與經濟運行起著決定性作用。

3.高低壓配電系統設計

在高層建筑中，高壓配電系統的組成是兩路的10kV電源，兩路電源同時供電。高壓配電采用的形式是單母線分段，自動切換的同時起到相互備用的目的。為了在電氣設計中使變壓器臺數盡量減少，一般單臺變壓器都采用容量大于1000kVA的，正常狀態下的變壓器能夠解列運行，中間設置聯絡開關，來控制低壓時短路電流的情況。另外，高低壓配電的計費方式，多采取高供高計，仍然需要安裝設計費電度表，將照明和動力兩方面分開的方式計價。

（1）高壓配電系統：就一般情況而言，現代高層建筑大都采用兩路獨立的十千伏電源以確保同時供電。高低壓側的接線均采用單母線分段，中間設連絡開關，獨立運行，互為備用。采用高供高計。

（2）為控制變壓器數量單臺變壓器的容量選擇一般都大于1000kva。為限制低壓側的短路電流，正常情況下變壓器解列運行時，中間應該設置聯絡開關。照明和動力變壓器需分開設置，但動力用電容量太小，動力變壓器則可不分開裝設，且在低壓側則應對動力負荷分類計費。變壓器多集中裝設在低壓側，與配電屏放在一起，宜采用防護等級以上的干式變壓器。

（3）功率因數補償采用在低壓側集中補償方式，在變配電所低壓側設功率因數自動補償裝置，補償后的功率因數在0.9以上。

（4）低壓配電系統中各級開關均采用斷路器，應注意選擇性配合各級自動空氣開關的保護整定以防止越級跳閘的情況發生。

（5）高壓系統及低壓干線的配電方式基本上都采用放射式系統，樓層配電則采用樹干式和放射式混合系統。其中，干線是配電設備中的主要部分?，F代高層建筑的豎井多采用插接式母線槽和銅芯電纜橋架敷設。層間配電箱以插接自動空氣開關的方式從豎井母線槽獲得電源。

（6）所有消防負荷均要求采用兩路不同變壓器引出的專用電纜進線。在末端配電箱設自動切換裝置，自投方式采用雙電源自投自復。

4.確定變電所位置

現代高層建筑的耗電量大，應盡可能使高壓深入負荷中心，然后再確定變電所位置時這對節約電能和提高供電質量都有重大意義。建筑高度在三十層左右的，變電所大都集中設置在底層。建筑高度在六十層左右的，則分散布置在整個建筑內。也有僅僅在中間層或僅在地下層、頂層設變電所的。變電所的位置分布、數量設置在多少應該在經過技術經濟比較后再做決定。

5.防雷接地系統及安全

現代高層建筑的防雷設計，主要采用避雷針和避雷帶相結合的傳統做法?，F代的高層建筑大多是由鋼筋水泥鑄造的剪力墻，和樓板的銜接十分穩固可靠，建筑中的電氣接地保護以及防雷接地也是和建筑本身相結合的，組成了混合接地的系統。以建筑物的混凝土作為幾處來接地板，接地電阻通常是在1歐以下。雖然建筑中的自然接地達到了接地電阻標準要求，可是仍然需要相關工作人員把主要的建筑物連接，形成接地電網。這種做法進一步提高了工程的安全性。電源系統、弱電設備等裝設過電壓保護器，以避免雷電過電壓對系統的影響。

6.電氣的照明設計

對于高層建筑，電氣照明包括的內容很多，比如有如何布置燈具，如何設計燈具的外形，如何選擇光源類型等等。電氣照明設施直接影響到建筑物的外觀，所以在設計照明設備的時候要注意其外形要與建筑物形成一個整體，不要影響美觀?，F代的建筑中，感應器、聲控、光控設施被廣泛采用，這大大節約了能源，對可持續發展社會起到良好的模范作用。

7.電梯的用電設計

電梯機房一般在井道的上方。普通電梯的梯井能夠連通或者設置開口相連通。電梯根據使用功能多分為客用電梯與貨用電梯等；而按照速度劃分可分為超高速、高速、快速與低速電梯；按電流可分為直流和交流。在現代高層建筑中使用的電梯，為了縮短等待的時間并提高運輸能力，多采用超高速或者高速的電梯，分組采取控制。為提高運行的舒適性與穩定度，客用電梯多采取直流電動機作為驅動。

二、高層建筑電氣設計中應注意的幾個問題

1. 高層建筑由于電梯、消防水泵、排煙風機等設備多、空調負荷大等等原因，供電的可靠性要求很高，消防負荷還需末端切換。

2. 在高層建筑中，照明與動力基本上不共用干線。動力負荷多采用放射式供電，照明負荷則多采用母線槽配電。

3. 高層建筑用電負荷等級應按規范正確劃分等級。

4. 電氣施工圖設計未達到設計深度，將直接導致施工困難或者錯誤。例如設計表明各種設備材料的型號規格參數尤其重要。

5. 高層建筑消防設備供電及控制線路選擇應符合規定或規范?；馂臅r，高層建筑的疏散時間無法確定，因此，應急線路和消防報警線路成為火災中最重要的線路必須要保持線路完整。

6. 與各專業高度配合，合理處理各專業的管道打架。

7.節能減排是我國經濟建設過程中所大力倡導的，節約電的使用量又是節省能源工作中的一個重要方面，它與我們的日常生活和企業的經濟效益息息相關。在高層建筑的電氣設計中進行技術經濟分析時，應考慮到電腦消耗這一問題，并將其劃為重要的一部分。節電的設計方案應首先考慮技術和安全，然后還有考慮其經濟性和環境保護方面。電氣設計時采用經濟合理的配電方式以減少電能的損耗，節約用電量。

三、結束語

總而言之，電氣設計是否合理直接影響著工程質量以及人們對建筑的使用。企業想要可持續發展，在激烈的市場競爭中獲得更高更好的發展就要全面統籌，注重電氣設計中存在的問題，反思并解決。文章對建筑電氣設計的特點以及存在的幾個問題以及應當引起注意的地方作出了簡單的闡述，希望對相關行業能夠有所幫助。