現代高層建筑電氣設計技術見解

曹金立

摘要 ：伴隨著改革開放，城市規模日益壯大，高層建筑越來越多，如大型寫字樓、商業大廈、購物中心等結構比較復雜，其中包括大量的動力設備、電氣設備、復雜的照明系統以及完善的消防安全系統，隨之而來的高層建筑電氣設計也越來越被世人所關注。本文結合規范及現場工程經驗，對現代高層建筑電氣設計提出一些見解，供大家分享。

關鍵詞 ：高層建筑 電氣 設計

引言

隨著經濟的飛躍發展，城市規模的不斷擴大，高層建筑越來越多，在節能減排受到普遍關注的今天，其第一特點是要注重節能的設計。 其應堅持以下三個原則：首先滿足建筑物的功能，即滿足照明的照度、色溫、顯色指數等；其次考慮實際經濟效益，不能因為注重節能而過高地消耗投資，增加運行費用。再次節省無謂消耗的能量。其第二個特點就是高度大，使得其電氣設計要求不同于普通的一般建筑。特點主要有：首先是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，且供電的可靠性要求很高。其次是在高層建筑中，照明與動力基本上不共用干線。再次在結構上多采用大柱距，形成大空間，使墻面安裝的設備增多，必然使地面管道增多。

一、高層建筑電氣設計要點

1.1 電力負荷的確定

設計要求：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。

設計原則：高層建筑由于照明、空調、電梯、給排水等諸多設備，因此負荷多，用電量特別大，且供電的可靠性要求很高。

電力負荷是供電設計的依據參數。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。電力負荷預算時應分別計算動力電和照明電。其 計算準確與否，對合理選擇設備，安全可靠與經濟運行，均起決定性作用。作為設計師，在建筑電氣負荷計算前要做大量的調查工作。這些調查工作包括當地居民的經濟狀況、消費水平、生活習慣等。選擇合適的計算參數。一般高層建筑均要求有兩路獨立電源供電。設汁中，通常采用l0kV環網作為高壓供電的形式，輔以自備柴油發電作為應急電源。在具備可靠的兩路獨立電源（或用于不同的區域變電站）時，可考慮采用兩路進線的高壓供電方式，此時，可省去柴油發電機組。

1.2 供電電源及電壓的選擇

為了保證高層建筑供電的可靠性，現代高層建筑至少應有兩個獨立電源，具體數量應視負荷大小及當地電網條件而定。一般采用10KV標準電壓雙回路供電，兩路各帶一半負荷同時供電、互為備用。10KV雙回路供電電源分別來自不同的變電站，或來自雙回路超高壓變電站的兩段獨立母線。另外，還須裝設應急備用柴油發電機組，要求在15秒鐘內自動恢復供電，保證事故照明、電腦設備、消防設備、電梯等設備的事故用電。

1.3 配電系統的設計

設計要求：為了保證供電可靠性，現代高層建筑至少應有兩個獨立電源，還須裝設應急備用柴油發電機組。

設計原則：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，與動力分開。

現代高層建筑均是采用兩路獨立的10kV電源同時供電。一般高壓采用單母線分段，自動切換，互為備用。母線分段數目，與電源進線回路數相適應。只有當供電電源為一主一備時，才考慮采用單母線不分段的結線。電源進線幾乎全部采用電纜進線。當供電電源分為主電源和副電源時，也可選用單母線不分段的結線。高壓供電系統及低壓干線基本采用放射式供電，樓層配電則適合采用混合式系統。配電設備中的主要部分是干線。高層建筑的豎井多采用插接式母線槽，各樓層豎井設有配電間。水平干線較難走線，可采用全塑電纜與豎井母干線聯接。層間配電箱經插接自動空氣開關從豎井母干線取得電源。如果高層建筑需要較大供電負荷，應分散設立區域配電中心（可考慮設備層、中間層或最頂層）。低壓配電系統各級開關均采用自動空氣開關，設置瞬時、短延時、長延時三級過流保護裝置。各級自動空氣開關的保護整定，應注意選擇性配合，防止越級跳閘。功率因數按規定應補償到0.9～0.95，無功補償都采用集中補償方式。為降低變壓器容量，多集中裝設在低壓側，與配電屏放在一起，但必須采用于式移相電容器。單臺變壓器的容量選擇一般都大于1000KVA以便控制變壓器數量。為限制低壓側的短路電流，正常時變壓器解列運行，中間設聯絡開關。照明和動力分開設變壓器，當動力用電容量太小時，動力變壓器可不分開裝設，而在低壓側應對動力負荷分類計費。

1.4 高層建筑的變配電設備的選型

（1）高壓開關柜。高層建筑的變配電室設在主樓地下層，按規定不宜采用油開關。目前10kV真空斷路器應用的較為普遍。因此，應根據高層建筑地下室的標準，選用具有“五防”功能的真空開關手車式高壓開關柜。（2）電力變壓器。根據防火要求，主樓內是不允許裝設大容量的油浸電力變壓器的。（3）低壓配電屏。多采用自動空氣開關出線。（4）應急備用發電機組。應急備用發電機組必須是快速自起動的，按要求應能在15s內恢復供電。從可靠性考慮最好選用兩臺，自動并車。容量較小時也可選用一臺。（5）母線槽和電纜。絕緣母線槽有銅的和鋁的兩種，具有容量大、結構緊湊、可靠性高、使用維護方便等優點。

1.5 高層建筑的配變電所的設計

高層建筑的配變電所的設計應根據負荷性質，用電容量，工程特點，所址環境，地區供電條件和節約電能等因素制定設計方案，并進行多方案的技術經濟比較。變配電所的組成一般可包括：高壓配電室、電容器室、變壓器室、低壓配電室、控制室、工具材料室、檢修場地、夜班休息室等，具體工程中可按需要組合。在采用了不帶可燃油的高、低壓配電裝置和非油浸電力變壓器及非可燃性油浸電容器時，規范允許將其設在同一房間內，變配電室的組成將更趨簡化。？

1.6 電氣照明設計

高層建筑按不同的工作場所，選擇相適應的高效光源，可以降低電能消耗，節約能源。在設計中，應嚴格控制使用白熾燈，盡量減少高壓汞燈的使用量，推廣使用細管徑熒光燈和緊湊型熒光燈，大力推廣高效、壽命長的高壓鈉燈和金屬鹵化物燈。二是充分利用天然光源建筑物盡量利用自然采光，靠近室外部分的建筑面積，應將門窗開大，采用透光率較好的玻璃門窗，以達到充分利用自然光的目的。三是充分利用間接光源。采用提高室內反射面的反射光量來提高照度，可以利用墻面、頂棚、地面的反射來增加照度，如設置全反射的鏡面，采用反射系數高的墻面裝飾材料，使用這些反射面成為間接光源，提高電能的利用率。四是采用合理的控制方式。對于手動控制，可適當增加照明開關點，以達到分區控制燈光的目的，同時可采用各種類型的節電開關，如調光開關、定時開關、節電控制器等。自動控制包括紅外遙控開關、光電照明控制、中央控制系統及智能照明控制系統等方式，可結合具體的工程實際，選用以節約用電。

1.7 防雷與接地

防雷設計是建筑電氣設計要點之一，防雷設計應考慮的因素：1）接閃功能；在防雷設計時，不應只考慮接閃部分的功能，應根據建筑物的結構形式及內部設計和建筑物方雷的各種相關因素及其規律，全面考慮防雷方式和應采取的措施。2）分流影響。設置防雷引下線的數量，是關系到建筑物被雷擊后是否產生擴大事故的重要因素。3）屏蔽作用。對建筑物的屏蔽，不僅使室內的各種電子設備、精密儀器、電子計算機、通訊設備等受到可幕保護，而且是防護球雷和側擊雷的有效方式。4）均衡電位。為保證建筑物內部不產生反擊，不產生接觸電壓和跨步電壓，應當使建筑物的地面、墻面和人們能接觸到的部位的金屬設備及管、線路能達到同一個電位。5）接地效果。接地效果的好壞也是防雷安全的重要保證，對每個建、構筑物都要考慮采用哪些接地方式最好及電位分布的陡度最??；并應盡可能達到均衡電位的條件。

二、結語

總之，高層建筑一般建筑面積大，使用功能復雜，供電容量大，能耗高。由于智能化的需要而變得復雜，用電設備越來越多，對供配電系統設計和線路安裝提出了許多新的要求，電氣設計者都應本做到準確、細致、周全地把握工程電氣設計的基本設計要點。

參考文獻：

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