高层建筑电气设计探讨

马利娜

摘要：随着经济的快速发展，各种用电量的增大，如何进行合理、应用新技术，使电气达到节能的目的，实现我国可持续发展。本文根据几年来设计经验，对某高层建筑电气的设计进行分析。

关键词：高层建筑；电气设计

一、工程概况

某工程地下室二层，裙房三层、主楼二十二层，总建筑高度96.8m。由城市电网引入本工程的两路10KV电缆线路及分界小室属城市供电部门负责范围，不在本设计内；电源分界点为本工程变配电室高压电源进线柜进线开关。

二、高、低压变配电系统

（一）用电负荷统计

根据《民用建筑电气设计规范》及 《高层民用建筑设计防火规范》的规定，应急指挥中心、消防控制中心、弱电中心、应急照明、疏散走道和消防楼梯间等场所的疏散照明及诱导指示灯、楼梯间及前室照明、消防类风机、消防电梯、客梯、生活泵、潜水泵、消防排污泵、消防类水泵等消防类负荷，属于一级负荷，本建筑设有10kV高压进线及柴油发电机，可满足一、二级负荷的供电要求。对水泵、风机、电梯等用电设备按其设备安装容量进行统计；对照明等设备的用电负荷按单位容量法进行统计；经负荷计算一级负荷总用电量为 1231. 9kw；二级负荷总用电量为4007kW。

（二）供电电源及电压等级

本工程采用两路10kV电源供电。拟从不同的市政变电站各引一路10KV电缆至本工程地下一层变电所，采用电力电缆埋地人户，进户处采用镀锌钢管保护，保护管伸至室外电缆手孔井，室内引至高压开关柜。为确保一、二级负荷供电的可靠性，设一台1000kw 应急柴油发电机组一台。市电与发电机的自投切换开关加机械与电气联锁，防止倒供。市电失压后，2秒内自动启动应急发电机组，15秒内自动切换。

（三）配电系统高压供电系统

10kv 断路器采用真空断路器，额定短路分断能力为31. 5kA，在10kv出线开关柜内装设氧化锌避雷器作为真空断路器的操作过电压保护。真空断路器选用弹簧储能操作机构，采用直流 110v/65AH 铅酸免维护电池柜作为操作、继电保护及信号的电源。变电所采用两路高压进线，高压母线为分段单母线，两段母线间设母联开关，平时分列运行。主楼部分配电干线图如下图所示：

（四）低压配电系统

变压器低压侧采用单母线分段方式运行，平时两段母线分列运行，当其中一台变压器发生故障，进线开关分向时，联络开关自动/手动合闸。主进开关与联络开关设电气联锁，任何情况下只能合其中的2个开关。正常工作电源和备用电源均由设于地下层的变配电所供给。380/200v系统采用 TN-S 制中性点固定接地系统，采用树干式与放射式相结合的配电方式。对消防设备等一类负荷配电的电力线路均采用双回路供电，在线路末端自动切换。

三、照明设计

（一）光源

一般场所为荧光灯或节能型光源，所有荧光灯均带功率因数补偿。

（二）应急照明与疏散指示

变配电所、消防控制中心、弱电中心、（消防）水泵房、（消防）楼梯间、（合用）前室、大面积的办公场所、公共走道、大堂等场所设置应急照明，采用 220V电源供电，应急时能迅速点亮的光源，采用现场控制开关。在大空间用房、走廊、安全出口、楼梯间及其前室、电梯间及其前室、主要出人口等场所设置疏散指示（采用区域集中式供电应急照明系统，其连续供电时间不小于 30分钟）；

（三）照明配电系统

办公照明采用母线由配电室以树干方式配电；应急照明、疏散指示照明等采用一路市电和一路发电机供电，采用DDZNYJV-1kV 电缆，并在末端互投。

（四）导线选择及线路敷设

照明、插座分别由不同的支路供电，除注明外照明支路导线为 ZRBV-3X2.5 mm2穿SC20管敷设；插座支路导线为ZRBV-3X2.5 mm2或ZR- BV- 3X4mm2穿SC20 管敷设；所有插座支路（空调插座除外）均设剩余电流保护器；应急照明支路导线为 NH-By -2x2.5 mm2穿SC20管敷设。

四、防雷措施

一般大气中雷云距离地面高度大约100 ～300m时，地面感应异性电荷易于在建筑物的突出部位集中，大多数高层建筑已接近雷云之中，受雷击的可能性大，而且雷击也可能发生在建筑物侧面楼层。采用一般建筑物的避雷措施难于起到保护作用，针对高层建筑受雷击的特点，本工程采取了系统的防雷措施。

（一）安全措施

本工程低压配电系统接地型式采用TN-S 系统；为防止过电压，高低压配电拒、弱电设备配电箱、有引出室外线路的配电箱，分别按所在防雷区域设置不同级别的电涌保护装置；

其中性线和保护地线（PE）在接地点后要严格分开，凡正常不带电而当绝缘破坏有可能呈现电压的一切电气设备金属外壳均应可靠接地；

防雷接地、变压器中性点接地及电气设备保护接地等共用统一的接地装置；

在变配电室、水泵房、卫生问等处设局部等电位联结；

本工程采用总等电位联结，将建筑物内保护干线、设备进线总管、建筑物金属构件进行联结；

（二）接地系统

（l）强弱电共用联合接地装置，要求接地电阻应小于l欧姆；

（2）电梯机房、消防控制中心、弱电中心等弱电设备用房的接地利用大楼统一接地装置。

（3）各类接地分别设专用接地干线。电气竖井的重复接地端子除同本层均压网相连接外，还采用40x4的镀锌扁钢分别与共用接地装置连接。

五、防火和报警系统

现代化的高层建筑除了在建筑设计方面采取很多措施（如合理布局、采用耐火材料、划分若干防火区等）外，还应设置完善的自动消防系统和防火报警系统。自动消防和防火报警系统一般由检测、报警、确认判断和初期灭火设备、疏散诱导系统、排烟灭火系统组成。消防控制中心报警系统，由智能型的集中报誓控制器和必要的消防控制设备组成。包括火灾报警控制器，自动灭火系统的控制装置，室内消防栓系统的控制装置，常开防火门、防火卷帘的控制装置，防排烟系统及空调通风系统的控制装置，电梯回降控制装置，火灾应急广播的控制装置，火灾警报装置的控制装置，火灾应急照明与疏散指示标志的控制装置。本建筑选用多回路、多地址的联动控制柜有联动接口的智能型报誓控制器。每个防火分区至少设置一个手动火灾报普按钮。从一个防火分区内的任何位置到最邻近的一个手动火灾报警按钮的距离不大于30m。手动火灾报警按钮设置在公共活动场听的出人口处。手动火灾报警按钮的安装高度为1. 3～1.5m，且有明显的标志。

六 节约用电措施

（一）用电计量及无功补偿

在变配电站10kV进线母线的专用计量柜上设有功和无功计量总表，在高压计量柜中设置专用计量用的计度表及C.T小室；在低压侧装设用电计量用计量表，在其低压柜中设置专用计量用的计度表及C.T小室。

无功补偿采用低压集中补偿的方式，在各变压器低压侧采用带自动投切功能的无功功率补偿装置，补偿后变压器高壓侧平均功率因数达0.9以上。

（二）照明节能

根据不同使用场合设计与之相适应的合理照度，并分别采用金属卤化物灯、T5荧光灯、电子节能灯等高光效节能灯具，并选用高效率的品牌灯具和光源；所有气体放电灯具加补偿电容，使功率因数达0.9以上。

根据不同功能区划分，照明控制采用集中与分散相结合控制方式。

严格按照规范规定的照明功率密度值（LPD）设计，使LPD小于或等于规范的许可值。

（三）设备节能

生产上采用先进的生产工艺，以更多的节省单位产品能耗。。

配电变压器均采用低损耗节能型。

冷冻机、水泵、空压机等动力设备选用国家推荐的高效节能型产品，并按国家有关规范和产品标准要求设计、安装；

为达到节能及满足生产工艺要求的目的，部分动力设施的电机采用变频器（VSD）控制。

七、结语

高层办公楼建筑的具有多功能化等复杂性，给做好电气设计工作带了一定困难。同时，随着科学技术的进步和人民生活水平的提高，必然对电气设计有许多新的要求。为了适应形势不断发展的需要，因此电气设计工作者只有不断总结经验、不断的深入研究，才能不断提高电气设才的技术水平。

参考文献：

[l]严顺真.办公楼电气设计节能措施探讨[J].科技资讯，2007，25（07）

[2]孙冰.办公楼电气设计实例[J].科技资讯，2006，27（05）：121 -124 .

[3]《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008年版

[4]《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95-2005年版

[5]《供配电系统设计规范》GB50052-2009年版