高层建筑电气设计探析

陈雪琴

摘 要：随着人民生活水平的提高、城市的扩建与改造促进了我国建筑行业的发展。作为建筑工程的重要组成部分，建筑工程电气系统关系到建筑工程使用过程中的用电安全、关系到建筑设计功能的实现。本文就高层建筑设计的重要性和原则进行阐述，然后再对电气设计进行分析。

关键词：高层；建筑；电气设计

一、高层建筑消防电气设计的重要性

随着土地资源的日益紧张，高层建筑获得了非常良好的发展前景特别是在土地资源严重受到限制的城市，更需要高层建筑来缓解土地资源的压力。如果说高层建筑的出现是时代发展的必然趋势，那么高层建筑消防电气则是社会进步的重要体现，而做好最初的高层建筑消防电气设计工作则是保障整个高层建筑的关键环节，对于促进高层建筑的发展，社会的发展以及国家的发展有着重要的意义。

二、高层建筑电气设计的原则

我国节约型社会构建中，建筑电气节能设计成为了现代建筑电气设计工作的首要任务。针对电气设计对建筑工程质量、建筑工程使用的影响，在建筑工程设计中应针对电气工程需求及现状进行设计。

1、经济性

建筑电气设计的经济性就是电气设备的初期投资与运行费用达到经济合理，节能必须考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。

2、可靠性

根据用电负荷的等级，保证在各种运行方式下提高供电的连续性，力求可靠供电，并满足建筑物的功能，即满足照明的亮度、色温、显色指数；舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足上下、左右的运输通道畅通无阻。

3、灵活性

主结线力求简单、明显、没有多余的电气设备；投入或切除某些设备或线路的操作方便。这样就可以避免误操作，又能提高运行的可靠性，处理事故也能简单迅速。

4、安全性

保证在进行一切操作切换时工作人员和设备的安全，以及能在安全条件下进行维护检修工作。在高层建筑电气设计的过程中，必须综合考虑上述的四个方面，才能真正起到改善高层建筑电气设计质量的目的。在具体的操作中，一定要综合考虑，力争做到设计的最优化。

三、高层建筑电气设计的方法

1、负荷的计算

电力负荷是供电设计的依据参数。计算准确与否，对合理选择设备，安全可靠与经济运行，均起决定性作用。高层建筑的电力负荷计算，基本上采用负荷密度法和需要系数法。

2、供电电源及电压的选择

为了保证供电可靠性，现代高层建筑至少应有两个独立电源，具体数量应视负荷大小及当地电网条件而定。两路獨立电源运行方式，互为备用。另外，还须装设应急备用柴油发电机组，要求在15 秒钟内自动恢复供电，保证事故照明、电脑设备、消防设备、电梯等设备的事故用电。国内高层建筑的供电电，一般采用10kV标准电压等级。

3、高低压配电系统的设计

（1）高压配电系统：现代高层建筑均是采用两路独立的10kV电源同时供电。一般高压采用单母线分段，自动切换，互为备用。母线分段数目，与电源进线回路数相适应。只有当供电电源为一主一备时，才考虑采用单母线不分段的结线。电源进线几乎全部采用电缆进线。

（2）高压系统及低压干线的配电方式基本上都采用放射式系统。楼层配电则为混合式系统。配电设备中的主要部分是干线。水平干线因走线困难，多采用电缆与竖井母干线联接。每层楼竖井设层间配电箱。层间配电箱经插接空气开关从竖井母干线取得电源。当层数较多负荷数较大时，一般按层数分区供电，或将变压器分散设在地下层、中间层或最顶层。

（3）功率因数按规定应补偿到0.9～0.95.无功补偿都采用集中补偿方式。为降低变压器容量，多集中装设在低压侧，与配电屏放在一起，但必须采用干式电容器。

4、主要设备的选型

（1）高压开关柜。现代高层建筑的变配电室设在主楼地下层，按规定不宜采用油开关。国外用于高层建筑的开关有三种类型可供选用：高压空气断路器，SF6开关和真空断路器。其中高压空气断路器因技术陈旧，SF6开关尺寸数大，气体具有毒性，故目前10kV真空断路器应用的较为普遍。

因此，应根据高层建筑地下室的标准，选用具有“五防”功能的真空开关手车式高压开关柜。

（2） 电力变压器。根据防火要求，主楼内是不允许装设大容量的油浸电力变压器的。目前主要是干式变压器应用广泛。

（3） 低压配电屏。国外低压配电屏的结构，几乎都做成抽屉式，特别是大容量的出线，则做成手车式。

（4）应急备用发电机组。过去大多是采用柴油发电机组做应急备用电源的。近年国外高层建筑已开始采用燃汽轮发电机。这种发电机具有体积小、重量轻、反应速度快，故障率低等优点。应急备用发电机组必须是快速自起动的。一般应能在15s内恢复供电。从可靠性出发最好选用两台，自动并车。容量较小时也可选用一台。

5、变电所位置的确定

现代高层建筑的用电量相当大，在确定变电所位置时，应尽可能使高压深入负荷中心。这对节约电能，提高供电质量都有重要意义。

6、电气照明设计

电气照明设计，包括光源选择、照度计算、灯具造型，灯具布置，眩光控制和调光控制和照明配电线路敷设等。照明设计与建筑装饰有着非常密切的关系，应该相互配合，在使用功能及艺术意境方面求得统一。选用高光效电光源，可以取得节能的明显效果。

7、防雷与接地

现代高层建筑的防雷设计，采用接闪杆和接闪网的做法简单可靠、经济合算。但必须保证各层楼面钢筋、金属管道与该层用作引下线的柱筋有可靠的连接，形成等电位层。现代高层建筑都是采用钢筋混凝土剪力墙，与楼板的连接是十分可靠的。关键是做好金属管线的接地。现代高层建筑的防雷接地、电气设备的保护接地和工作接地，都是合在一起的，组成混合接地系统。接地电阻按最小的要求而定，通常是在1Ω以下。利用建筑物的钢筋混凝土基础作接地板。尽管基础钢筋等自然接地体已能满足接地电阻的要求，仍需要装设水平的人工接地体，将主要的建筑物基础连接成接地网，这对均衡电位，提高安全性都有好处。

8、电梯

电梯按使用功能分，有高级客梯、普通客梯、观景梯、服务梯、消防梯、货梯、自动扶梯等许多种；按速度又分为低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯等；按电流分则有交流和直流两大类。设计人员的任务是要确定电梯台数和决定电梯功能。电梯的配置和造型，不是电气设计人员单方面所能决定的，必须与总建筑师或总体交通设计人员共同研究才能确定。

9、防火和报警系统

由于高层建筑面积大、人员复杂，引起火灾的可能性很大，加之竖向孔洞多、现代化的塑料贴面材料、全部窗户密封、设备庞杂、人员和物质等都很集中，发生火灾时火势容易蔓延，疏散人员和扑灭火灾也很困难，所以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。

结 语：由于高层建筑快速发展，用电量越来越多，其电气设计显得越来越重要了，在工程设计中，既要符合国家规范，又要满足建设方要求，只有做到充分了解高层建筑用电特点和主要设计内容，才可能做好电气设计工作。

参考文献：

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