超高層建筑電氣設計關鍵技術解析

章華利（中國中建設計集團有限公司，安徽　合肥　230000）

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超高層建筑電氣設計關鍵技術解析

章華利（中國中建設計集團有限公司，安徽合肥230000）

在社會經濟發展和建筑建設技術水平不斷提升的形勢下，我國超高層建筑逐漸增多，其質量也成為了人們重點關注的內容。超高層建筑設計對建筑質量具有重要影響，而電氣設計是整體設計中的重要部分，因而，需要設計人員加強重視，對其關鍵技術充分掌控。本文就超高層建筑電氣設計關鍵技術進行了簡單分析。

超高層建筑；電氣設計；關鍵技術

前言

超高層建筑是指超出100m高度范圍的民用建筑，引起層數較多、人員眾多，因而在火災的防范和撲救方面，難度系數較高。這就需要設計人員加強對超高層建筑電氣設計關鍵技術的充分掌控及合理運用，并按照國家相關設計標準，不斷優化高層建筑電氣設計，以提升建筑的安全性、可靠性，維護人們生命財產安全。

1　超高層建筑電氣設計關鍵技術研究重要性

我國在1976年在廣州建成了國內第一棟超高層建筑——廣州白云賓館［1］。該建筑高度為112m，共33層，是當時國內第一高樓。近幾年，隨著建筑行業的進步和相關技術、材料的不斷優化，我國的超高層建筑逐漸增多（如圖1）。且其功能較為綜合，包括酒店、金融等多種業態。

電氣設備在超高層建筑中應用較多，設計難度較大，隨著建筑數量的增多和高度的不斷增長，建筑設計中的電氣設計的要求日益提高。因而，為了保證建筑質量，提升建筑安全性、可靠性，必須要加強對電氣設計關鍵技術的研究，提高技術水平，以保障超高層建筑的使用安全。

圖1　國內超高層建筑項目示例

2　超高層建筑電氣設計關鍵技術解析

2.1超高層建筑電氣設計中負荷分級技術

超高層建筑在使用過程中，具有人員數量較多、火災防范難度大、疏散困難等特點。在設計過程中，應針對用戶需求和用電負荷的不同，嚴格按照國家標準，對用電負荷進行合理分級（如表1）。

表1　超高層建筑主要用電負荷分級

在這一過程中，設計人員需要注重注意兩點：①將消防負荷按照特一級負荷要求供電；②航空障礙燈電源也需要按照消防負荷供電要求進行供電。

2.2超高層建筑電氣設計中配電站及避難層設計技術

超高層建筑的最大特點就是建筑高度高［2］。這也使設計人員必須在電氣設計中對供電半徑進行充分考慮。一般情況下，低壓出線柜到末端配電箱線路最適宜的供電半徑應在120m之內，低壓供電線路的總長度應根據超高層建筑總電壓將5%以內的要求進行確定。同時，應在變配電站的設計中采用分區設置的形式，根據不同用電負荷的分布情況，將建筑劃分成不同的功能區，在各個功能區中分別設置變配電站。例如超高區負荷中心、地下區負荷中心、低中區負荷中心、中高區負荷中心等。另外，高壓的配電室通常都會設置在超高層建筑的底層，也可以設置獨立變電站［3］。為節省資源，可以設置緊湊型組合式變電站，并盡可能的縮短變壓器與10kV高壓開關柜以及0.4kV低壓開關柜之間的距離。分配電站的設置應按照超高層建筑負荷情況分析，一般設置在避難層、冷凍機房周邊以及頂層。

在避難層設計上，超高層建筑第一個避難層樓面應與救援場地地面高度不超出50m，且每一個避難層與前一個避難層之間的高度都不應超出50m。同時，所有避難層的交直流電源都應單獨供給，且在末端互投，電纜豎井則需要采取錯位設置的方法進行設計。

2.3超高層建筑電氣設計中應急電源設計技術

超高層建筑供電電源設計應嚴格遵循 《供配電系統設計規范》進行設計，采用雙重電源供電方式，至少使用兩個電源，并切斷或是減弱兩個電源之間的聯系，以保證在一個電源斷電后，剩下的電源依舊能夠正常供電。例如直接從兩個不同的電網中選擇電源，或是將同一電網的兩個電源設置成電氣距離較遠的狀態。

同時，由于應急電源設計中存在超高層建筑用電負荷量大，一旦斷電要求持續供電的時間長等問題，因而要求設計人員應避免使用天然氣、煤油等作為發電機的發發電能源，采用柴油發電機組。應急照明、電子信息系統機房、消防用電的應急電源，也應選用同樣的發電機組。發電機組的接地方式應與市電系統相同，且綜合考慮其油管的總容量的問題，以保證配置的科學合理。保證在城市電網癱瘓時，超高層建筑依然能夠實現基本運營。另外，還需設施應急電源裝置EPS、不間斷電源裝置UPS等作為第四電源，以滿足用電需求。

2.4超高層建筑電氣設計中應急照明系統設計技術

在避難層，疏散照明的地面平均水平照度值應在3lx以上。而在避難走道的地面平均水平照度值應在5lx以上，垂直疏散區域按照同一標準進行設計。對于一些具有特殊要求的超高層應急照明設計，其避難區、疏散走道及樓梯間的標準應在10lx以上，其他區域也應在5lx以上。對于一些100m以上高度的民用建筑，疏散照明備用電源可保持連續供電的時間至少為1.5h。

其中，應重點注意大型商業的應急照明系統設計中，備用照明應按一級負荷供電，營業廳也是按照同樣標準設置。若是設有停機坪，的需要在其四周都設置應急照明。

2.5超高層建筑電氣設計防災技術

火災自動報警系統的設計中，除了溜冰場、游泳池外，在超高層建筑中的每一功能分區都需要設置這一自動報警系統。同時，每一個避難層都需要設置火災應急廣播，且每一個廣播都是獨立設置，保證其既能夠接收到有線信號，也能夠接收到無線信號，以保證在火災發生時，避難層內人員可以及時接收到消防控制中心發出的信息。在每一個避難層，也需要安裝呼救通信，同樣保證其能夠發出有線與無線兩種信號，以確保在火災發生時，避難層內人員能夠與消防控制中心進行良好溝通。消防控制主中心應設置在超高層建筑的第一層或是地下一層，中心工作人員可以通過監控系統對建筑各個部分進行實時監控，以提升火災防范的安全性。除了常規自動報警系統外，還需要設置電氣火災監控系統、煙霧探測系統等，并在樓梯間出入口處設置應急照明系統和明顯指示標志，以幫助人員疏散、逃生。

隨著智能化系統的廣泛運用，在火災預警防范系統的設計中，也應設置相應的智能系統。例如應急照明智能疏散逃生系統。由于超高層建筑中人員眾多，因而為了達到安全、快速逃生的目的，在日后的防災系統中，也應積極引入智能化動態疏散理念，保證能夠獲取即時火災現場實際情況，并對疏散路徑進行及時調整，以便更好的解決安全快速疏散問題。

2.6超高層建筑電氣設計中的智能系統

超高層建筑智能化系統十分復雜，功能要求非常完備［3］。主要包括通信網絡系統、無線信號增強系統、多媒體數字會議系統、火災自動報警系統與消防聯動系統、智能化系統集成、出入口控制系統等。其應用十分復雜，因而在設計中需要設計人員充分考慮其合理配置。并在日后的開發和應用中，遵循節能、綠色環保的而原則，運用自動監控系統對機電設備進行監控，。采用電氣環保技術，最大限度的節省能源，保證綠色環保，為人們提供健康、高效的使用空間。

2.7超高層建筑電氣設計中電壓設計技術

功能用途不同，所需的電壓也不同，因而，在電氣設計中電壓的選擇，應根據超高層建筑功能的不同進行科學分析，合理明確變壓器總裝機容量。通常來說，在超高層建筑的總用電負荷中，一級負荷和二級負荷會占據較大的比例，單位符合功率通常在100～130VA/m2。超高層建筑規模較大，用電量也相對較大，而單路電壓線路供電能力難以滿足其需求，因而需要使用多個供電電源。在實際設計中，設計人員還需通過與建筑所處區域的供電局進行溝通，了解能夠為建筑項目提供的電源電源電壓等級，進行全方位的考慮，科學選用電壓。

3　結論

超高層建筑電氣設計與一般的建筑區別較大，且設計更為復雜。需要設計人員充分意識到電氣設計的重要性，在實際設計中，嚴格遵循安全性以及節能環保原則，根據超高層建筑的實際情況合理制定設計方案，以保證建筑使用性能得到良好發揮，保障建筑安全性、可靠性。

［1］孔 嵩.超高層建筑電氣設計關鍵技術解析［J］.建筑電氣，2015，5（5）：39～44.

［2］李 銳.超高層建筑電氣設計關鍵技術分析［J］.山西建筑，2015，11 （33）：147～149.

［3］范玉山.超高層建筑電氣設計的關鍵技術分析［J］.江西建材，2016，2 （2）：22～24.

2016-4-1

TU976.1

A

2095-2066（2016）12-0182-02