高层建筑中电梯电气部分选型与设计

张幸乐

【摘要】本文结合1栋12层高层办公大楼案例，阐述了高层建筑电梯的选型、工作方式设置，并从负荷分级与供电要求、电梯配电设计与计算、电梯井道照明设计、机房照明与通风、消防电梯的设置等方面分析了电梯的电气设计方法。

【关键词】高层建筑；电梯电气；选型；设计

1、 高层建筑电梯选型与设置

1.1 电梯选型原则

电梯选型应以“安全、高效、方便、可靠、经济”为原则，不同功能的电梯有不同要求。载货电梯主要以载货为主，对舒适性要求不高；住宅电梯在保证安全的前提下，应注重经济性，以降低电梯运行成本；办公大楼客梯要求方便、快捷和舒适；还有专用于消防功能的电梯，应根据消防部门的要求进行配置。

1.2电梯选型方法与步骤

电梯选型方法与步骤如下：计算交通规模→估算客流5min内的集中人数→计算电梯平均使用人数→选择电梯控制方式（如集选、并联、群控等）→初定电梯规格、台数→计算电梯运行一周时间→计算电梯5min输送能力→计算电梯平均间隔时间（乘客侯梯时间）→分析计算结果是否满足交通能力和服务质量要求→最终确定电梯数量。例如某12层办公大楼层高3.5m，门厅设在首层，停靠3～12层，大楼每层建筑面积732m2，每人占有9m2，经过计算选择4台载重1000kg、速度1.6m/s的交流电梯，总装机功率4×13kW=52kW。

1.3电梯电气工作方式设置

电机工作制是根据启动、电制动、空载、断电停转等要求进行分类的，共有S1～S10类，电梯电机工作制属于S5。电梯电机断续周期工作，所以普通电梯电机功率因素（）为0.5～0.6，但采用VVVF变频调速电梯的电机功率因素可超过0.9。

2、 高层建筑电梯电气设计

2.1电梯负荷分级与供电要求

根据《民用建筑电气设计规范》（JGJ 16-2008）3.2.2条及附录A规定，高层建筑电梯负荷分级与建筑的重要性一致，一类高层建筑客梯按一级负荷供电，二类高层建筑客梯按二级负荷供电。再据3.2.3条，一类高层建筑消防电梯用电为一级负荷，二类高层建筑消防电梯用电为二级负荷。另据3.2.8条规定，一级负荷应由双重电源供电，且两个电源不应同时损坏，所以一类高层建筑电梯应采用双重电源供电。又据3.2.10条，二级负荷供电宜由两回路线路供电，所以二类高层建筑电梯需由双回路供电。

2.2 电梯配电设计与计算

下面以本文1.2节电梯案例进行计算。

2.2.1 负荷电流计算

该高层建筑配置4台电梯，计算供电容量时应按重复短时工作制考虑，客梯负载持续率（）取60%，且计算容量应变换为为25%时有功功率[1]。单台电梯电机折算后有功功率为=2×13 =20.14kW（ 为电梯电动机额定功率）。单台电梯电动机以长期工作制的额定电流确定的电梯负荷电流为 =1.4×20.14×1000/（ ×380×0.9）=47.60A（为电梯电动机的额定电压，采用VVVF变频调速电梯取0.9）。

2.2.2 电梯回路保护电器的选择

单台电梯断路器选择100A，脱扣器整定电流 =47.60×0.9×1.1=47.12A，所以保护整定电流选择60A。干线负荷电流 =4×47.60×0.72=137.08A（为电梯同时使用系数，查文献[1]表11.3.1-1），所以电梯配电箱断路器选择200A，脱扣器整定电流 =137.08×0.9×1.1=135.71A，保护整定电流 选择150 A。

2.2.3 电梯配电线缆选择与压降校验

本建筑4台电梯的配电箱与电源距离为70m，干线电缆选择NH-YJV-0.6/1kV-（3×70+2×35），保护套管80mm。电梯控制箱到配电箱距离为15m，支线电缆选择为NH-YJV-0.6/1kV-（3×25+2×16），保护套管50mm。电梯配电干线电压损失 =0.225%×137.08×0.070=2.16%（%为干线电压损失百分率，查文献[1]表8.3.1-3；为干线负荷计算电流，A；为线路长度，km）。电梯配电支线电压损失=0.601%×47.60×0.015=0.43%（%为支线电压损失百分率，查文献[1]表8.3.1-3； 为支线负荷计算电流，A；为线路长度，km）。电梯回路总电压损失=2.59%，根据JGJ 16-2008第3.4.5-3规定，电梯电动机电压偏差允许范围为±7%，所以压降校验合格。

2.3 電梯井道照明设计

《电梯制造与安全规范》（GB7588-2003）5.9条规定，电梯井道应设置永久性电气照明装置，距井道最高、最低点0.5m及中间间隔不大于7m均需安装一盏灯，以便轿顶面和底坑地面1m以上照度不小于50lx。根据这条规定，机房和井道坑底需各设1个控制开关，并且井道内的灯具应具有一定的防护和防水能力（至少达到IP21）。井道照明电压宜采用36V安全电压，以保证维修人员的安全。但是高层建筑高度较大时必须考虑压降损失，所以超高层建筑井道照明宜选择220V，这种情况下应安装剩余电流动作保护器，同时配出PE线。如果采用36V安全电压，不要设置PE线。假如36V安全电压设置了PE线，可能高电压侵入PE线内，反而不安全了。对于非封闭井道，周围有照明条件，可以不设井道照明。

2.4 消防电梯的设置

根据《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014）7.3.1条规定，高度大于33m的住宅建筑、一类高层公共建筑和高度大于32m的二楼高层建筑应设置消防电梯。本文1.2节电梯案例，高度12×3.5=42m的二类高层建筑应设置消防电梯。再据7.3.4条，客梯可兼做消防电梯，本例可设置2台客梯兼消防电梯。另据7.3.8条，电梯载重量、首层至顶层运行时间均符合规定。

结语：

电梯是高层建筑不可或缺的垂直交通工具，电梯选型与电气设计在高层建筑电气设计工作中占有重要地位。虽然电梯配电设计不算复杂，但在没有型号规格的前提下设计结果往往偏差较大，例如计算容量和负荷电流偏大。虽然设计结果偏于保守安全更有保障，但从绿色建筑和节能减排角度来看，材料和能源都会造成浪费，因此应充分了解电梯技术数据，这样才能更准确地确定电梯配电容量和线缆截面。

参考文献：

[1]戴瑜兴，黄铁兵，梁志超，民用建筑电气设计手册[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，2007：372，536，539.