論超高層建筑電氣系統設計與安裝要點

馬景彪

【摘要】在建筑工程發展中，超高層建筑的應用成為了最大化利用城市土地資源有效措施。但是，由于建筑規模更大，其設計與施工的難度也就更高。尤其是電氣系統的設計，面臨著更多的挑戰。尤其是在智能化建筑理念的推動下，建筑智能化設備的使用量大大增加。在超高層建筑巨大的用戶基礎上，如何保證配電系統的穩定運行非常重要。本文就超高層建筑電氣系統的設計與安裝進行探討，分析超高層建筑的特點與電氣設計的原則，然后就電氣設備的內容進行深入研究，為電氣設計提供幫助，同時分析電氣系統安裝施工的重點內容，為超高層建筑電氣設計的有效開展提供參考。

【關鍵詞】超高層;建筑;電氣設計;安裝;要點

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

隨著我國經濟發展和建筑工程技術水平的提升，超高層建筑已經成為了城市化發展過程中的主流建筑形式。但是，隨著建筑規模和高度的增加，給建筑電氣設計造成了一定的影響。配電系統需要能夠滿足超高層建筑所有用戶的用電需求和公共用電設備和電氣系統的正常運轉。這對電氣配電系統運行穩定性和質量提出了更高的要求。為了確保電氣系統的設計能夠滿足超高層建筑的要求，在配電系統設計前，需要明確設計原則，科學選擇設備和材料，在電氣系統穩定發揮性能的基礎上，實現綠色節能，促進現代化城市的建設。

1、超高層建筑電氣設計的特點與原則

1.1 電氣設計特點

超高層建筑的電氣設計需要滿足建筑的日常供電使用。因此，電氣系統的設計主要表現在三個方面：

其一，建筑高度大。超高層建筑高度往往在100米以上，這種高度就造成了電氣系統難度非常大，不僅需要保障眾多用戶的用電穩定性，同時還需要保障電氣設備與材料能夠承受更大的荷載和環境條件的影響。由于建筑高度的增加，很多建筑電氣設備功率都會增加，以滿足建筑的使用需求。但是，設備功率的增加對配電系統的負荷也就更大，同時配電系統對于運行環境的要求也更為嚴格。如何解決建筑高度帶來的設計難題，是進行建筑電氣設計的一大難點[1]。

其二，系統更復雜。超高層建筑用戶增加、電氣設備數量增加，導致電氣系統的復雜程度也更大。在超高層建筑中，每層功能的不同、用戶使用設備的不同都會對電氣系統的設計造成影響。而且電氣系統需要長期維持運行，隨著建筑設計的更換，會對電氣系統造成影響，導致電氣設計的難度更大。

其三，精度要求高。智能建筑理念下，超高層建筑實現智能化和自動化，需要大量的智能設備完善建筑的功能。由于智能設備的精密性和復雜性，對于供電系統的穩定性和精度要求也更高。因此，電氣設計需要具有更高的精度，能夠符合現階段建筑的需求，保障建筑功能的穩定運行。

1.2 電氣設計原則

1.2.1經濟性

在高層建筑設計中，由于電氣工程復雜且規模巨大，所以電氣工程需要投入巨大的資金，通過合理的電氣設計可以大大降低資金的投入，為工程建設創造更大的效益。因此，在電氣設計過程中，需要明確經濟性原則，在保障建筑電氣系統正常穩定發揮使用功能且質量滿足相關要求的前提下，需要實現資金最優化，降低電氣工程的資金投入[2]。

1.2.2適用性

高層建筑電氣工程設計過程中，需要遵循適用性原則。為此，電氣設計需要深入了解高層建筑的特點與結構，根據建筑的實際情況進行電氣系統設計，使其與建筑深入融合，能夠滿足高層建筑對電氣系統的所有要求。只有電氣系統具備適用性，才能夠保障建筑使用性能充分發揮，達到預期的建筑目標。

2、超高層建筑電氣設計的內容分析

2.1 工程概況

該工程為某酒店電氣工程設計，根據酒店功能區域劃分，需要進行相應的電氣系統設計，保障酒店正常供電和運行。酒店建筑高度200.3米，前四層為酒店大堂、宴會廳、中餐廳、廚房和休閑區域，5-8層為辦公區，11層為空中大堂，13-19、21-29、31-36層為客房層，9/20/30層為設備用房與避難層，地下結構三層，作為酒店設備機房、車庫和后勤管理用房，在進行電氣設計時，需要結合酒店功能和結構特征，進行相應設備與結構的設計。

2.2 超高層建筑電氣設計

2.2.1供電電源以及電壓的選擇

超高層建筑的電氣系統具有復雜性和特殊性，所以在進行電氣系統設計時，必須保障建筑具備兩個以上的獨立電源，使建筑在應對復雜工作環境時，能夠穩定為建筑供電。在電源的選擇上，需要以建筑所在區域電網的情況進行確定，同時需要考慮建筑本身的負荷。兩個以上的電源對高層建筑進行供電，可以有效降低建筑的供電壓力，提高電氣系統的壽命和運行穩定性。不僅如此，兩個電源在設計過程中，需要相互備用，相互輔助，在一個電源發生意外停止工作時，另一電源需要穩定工作，在電壓的選擇上，現階段高層建筑的電壓通常為10KV，為建筑進行標準供電。

2.2.2電氣負荷的計算

在建筑電氣系統設計前，需要進行負荷計算，以確保電氣系統設計能夠滿足建筑的使用要求。由于高層建筑的規模大、用戶多、電氣設備類型復雜，所以對電力負荷的數值計算難度非常高[3]。在計算前，需要根據我國建筑行業超高層建筑負荷分級表對建筑進行分級，目前超過層建筑的負荷主要以一級和二級為主，然后利用負荷密度法和需要系數法進行計算，得出較為科學的數據，為電氣系統設計提供支持。

2.2.3高低壓配電系統的設計

高低壓配電系統的設計對于超高層建筑電氣系統的運行穩定性影響非常大。在高壓配電系統的設計上，因為采用了多電源設計的方式，為了保障電源之間互為備用，需要采用單母線分段實現自動切換。由于母線分段，所以在電氣系統的設計上需要確保分段數目與電源線回路相適應。如果采用的是單電源設計，則不需要進行母線的分段。低壓干線的設計是以放射式為主的配電系統，由于超高層建筑高度過大，所以安裝難度非常大，需要在每層設計一個配電間，在建筑的地下、中間層、頂層分別設置變壓器，以確保超高成建筑的供電。如圖1所示為高低壓配電系統消防負荷與非消防負荷接線方式。在火災發生時，為了避免非消防電源造成電氣火災事故擴大，可以進行電源切斷，而消防電源可以正常運行，為火災的搶救和人員的救生提供幫助。

2.2.4電氣系統設備的選擇

在超高成電氣系統設計中，電氣設備的選擇也非常關鍵。在選擇過程中，需要保障電氣設備能夠滿足系統的穩定安全運行。雙電源轉換開關作為重要的電氣設備，需要保障其容量滿足系統要求，能夠在多電源電氣系統中進行穩定的電源切換。同時還需要準備應急發電機組，在建筑供電中斷后，能夠為建筑提供應急供電，保障建筑的基本功能實現[4]。最后，還需要對精密的電子設備進行保護，采用電氣保護裝置，防止因為電氣系統故障造成精密儀器設備的損壞。

3、超高層建筑電氣系統的安裝

3.1 電氣系統安裝的原則

3.1.1基礎服務原則

基礎服務原則是電氣系統安裝必須要遵循的基本原則。超高層電氣系統設備的安裝，根本在于為人們提供良好的功能服務。因此需要設計人員從功能性和實用性角度出發做好設計，安裝時考慮到實際使用效果，避免設計安裝問題影響其正常使用[5]。

3.1.2長期運行原則

超高成電氣系統運行使用是一個長期的過程，因此在進行電氣設備的安裝時，需要保障其能夠在使用期限內，具備穩定的質量性能。這就需要在電氣設備安裝過程中進行精細化管理與質量控制，保障設備運行各項參數穩定，能夠為建筑提供安全可靠的供電服務。不僅如此，在安裝過程中還需要考慮后期使用過程中對電氣設備的檢查、保養、維修，必須具備相應的作業條件，為超高層電氣系統長期運行提供基礎。

3.2 電氣系統安裝的要點

3.2.1高低壓變配電設備的安裝

高低壓配電設備的安裝對于超高層建筑電氣系統的運行有著非常大的影響。高壓配電室需要靠近電源側，并且配電室具備良好的通風性，并保持干燥，能夠為設備運行提供良好的環境[6]。低壓配電室的母線需要控制在最佳長度，在配電箱安裝時，需要使用水準儀進行配電箱水平校準，確保配電箱位置端正。同時采用機械開孔的方式進行配電箱開孔。

3.2.2垂直供電母線槽安裝

由于超高層建筑高度過大，所以在進行垂直供電母線的安裝上，需要將多段母線槽單元與整個干線系統進行連接，在母線槽相互后用絕緣螺栓連接，使用力矩扳手擰緊，然后安裝蓋板。在母線連接完成后，需要采用0.01的塞尺進行檢查，為了保障母線安裝的穩定性，需要間距1.5米設置一個彈簧支撐。在母線安裝中，還需要檢查接地電阻、絕緣電阻，確保母線安裝質量。

3.2.3防雷接地系統的安裝

超高層建筑高度大于一百米，所以受到雷擊的風險非常高，所以在電氣系統的設計和安裝中，防雷接地系統的安裝非常重要。直接關系超高層建筑電氣系統運行的安全性。在安裝過程中，防雷接地必須嚴格按照設計要求施工，根據廠家提供的設計說明書和技術指導，完成設備的安裝。尤其是在焊接中，需要保障焊接的質量，對焊接人員做好培訓，使防雷體系安全可靠。尤其是防雷引下線的連接，必須采用光圓鋼筋進行搭接焊接，以確保防雷系統能夠穩定工作。

3.2.4內部配線的安裝

內部配線的安裝需要做好管路的連接、防腐和彎曲半徑的處理，確保內部配線系統具有良好的使用效果。在施工過程中，需要做好線管的埋設，線管埋設需要一步到位，確保不會中途進行線管的連接，給內部配線制造障礙。需要注意的是，在進行多根單芯導線的連接時，要避免使用同種顏色的導線[7]。在穿管過程中，需要保障線管中不會存在殘余的線頭，給電氣系統的運行制造安全隱患。如圖2，內部配線的安裝所示，需要做好管線的設計，一次性完成線管的埋設。

3.2.5開關插座的安裝

開關插座的安裝是電氣系統安裝需要精細化控制和管理的部位，不僅需要保障開關插座安裝的質量和使用功能，同時還需要做好外觀性能的控制。如果安裝不合理，就會造成美觀性降低，實用功能受到影響[8]。在進行安裝時，為了保障開關和插座的可靠使用，需要確保電力線路整體連接可靠，并且能夠穩定運行。

結語：

綜上所述，超高層建筑電氣設計與安裝難度非常高，因為電氣系統的復雜性，在使用過程中如果安裝出現問題，就會導致電氣系統運行穩定性不高，使用過程中發生故障的概率增加。除此之外，超高層建筑的消防工作與電氣系統的設計關系密切，電氣系統設計不僅需要考慮消防設備的獨立運行，同時還需要進行可靠的設備供電，在火災發生時能夠保障消防電源正常供電，非消防電源及時切斷，避免造成電氣火災的進一步擴大。因此，在電氣設計階段，需要通過對超高層電氣系統特點和設計原則的研究，提高其適用性、經濟性與安全性。在安裝過程中，針對消防電源系統與日常用電系統進行重點優化，進行精細化控制與管理，保障電氣系統設計與安裝質量，能夠穩定為建筑提供供電服務。

參考文獻：

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