现代城市高层建筑电气设计的关键要素分析

何亮

(江西省建筑设计研究总院吴旭设计事务所)

0 引言

高层建筑中的电气设计是一项复杂而庞大的工程，涉及的方面极其广泛，只要是与电气相关的技术、设备、系统都要考虑在内[1]。在电气设计过程中要充分考虑电能的消耗、设备选择的实用性和经济性以及配电输送系统的质量安全。现代城市高层建筑中的电力设计的关键要素包含电力负荷的计算、高压配电系统的设计、供电配电设备的选择、防雷和接地装置的设计、楼层照明系统的设计、楼层电梯样式和数量的选择以及消防安全系统的设计等七个方面，本文将对这七大要素进行详细剖析，得出提高现代城市高层建筑电气设计质量安全和节能环保的对策。

1 高层建筑电力负荷的计算

电力负荷作为建筑物供电的参考数据，计算结果的精准度界定了供电设备的选择和运行。高层建筑的电力负荷计算尤其重要，关系了建筑物电力供应的安全可靠和节能运行高层建筑的电气系统与工厂电气系统相比，具有更多的不规律性和变化性的特征，高层建筑的电气系统涉及到居民用电、用户的经济条件、生活习惯、消费水平、家电的置办等多种不稳定性因素。这些不稳定性因素往往会加大电力负荷计算难度，因此一般情况下，我们会根据建筑负荷面积来计算电力负荷值，因为电力负荷值与建筑面积呈现正比例相关，建筑面积在120m2以下，电力负荷值为8kw；建筑面积在120m2～150m2，电力负荷值为12kw；建筑面积在150m2以上的，电力负荷值为16kw。但是电力负荷值的大小与季节的变化关系密切，冬季因供暖需要的电能多，夏季因降温需要的电能也很多，但是春秋季节相对就少，因此在设定电力负荷基本值的基础上，根据实际情况和季节的变化酌情增减电力配置容量。

2 高层建筑高压配电系统的设计

现代高层建筑所采用高压配电系统是15KV左右的双路电源同时配电，采用单母线分段，可智能安全切断，另外一条电源可进行电源回路，疏通电源，互为备用[2]。高层建筑所采用的配电方式多为放射状系统，而楼层间的配电多采用混合式系统。对于无功补偿装置应及时进行输电补偿，减少电能传输，减少电能在长时间不用的情况下的浪费。以位于红谷滩CBD为中心周围的“绿地中央广场”小区为例，该小区中的高层建筑高压接线设计主要分为单母线和双母线两种形式，采用双电源供电系统，配电方式采用互为辅助备用的放射状输电，以竖井式为主要形态采取插接式单母线插槽，高层建筑楼层中的配电箱采用自动定时开关，电源取得方式为竖井干线。该小区中设置了无功补偿装置，并根据该小区高层建筑的层数和用电负荷将功率因数补偿到1.23～1.63，这样可以有效降低变压器的变电量，而将重点放置在低压侧。

3 高层建筑的供电、变电设备的选择

（1）变电设备。根据高层建筑防火防灾要求，在高层建筑主体部位尽量不要安装油浸电力变压器。由于高层建筑中的电能消耗巨大，因此对变压器型号和数量的选择尽量要满足供电需求。目前市场上常用的变压器规格为650KVA、850KVA、1000KVA、1250KVA。此外配电室的设置尽量科学合理，最佳位置应设置在距离负压中心地带，方便高压输入负压中心，减少能耗，提高变电效率。

（2）供电设备。供电设备主要是指应急备用的发电装置，现在的高层建筑中多数采用柴油机发电，这种方式能耗大，发电效率不高。世界上一些先进的高层建筑已经陆续使用燃气轮发电，这种机器体小精悍、反应灵敏、发电效率高、故障产生少，值得广泛推广[3]。

4 高层建筑的防雷和接地设计

高层建筑因楼层高，受雷雨天气影响较大，因此其防雷和接地设计不容马虎。现代城市高层建筑的防雷、接地技术，一般都是利用避雷针将雷电接引入地的方法，这种方式壁垒效果好、简便可行性高、经济实用性强。但是在装设避雷针时需要将建筑物的金属管道、雷电引下线以及楼面钢筋等导电物品连接成一个完整的导电位层，尽量保证防雷接地设施、保护和导电接地设施是连接在一起的，共同组成混合接地系统。

5 高层建筑的照明系统设计

高层建筑的照明系统应该以安全、节能为主，将照明方式、光源选择、调光控制以及输电线路的布局都依据节能减排的原则进行。比如调光方式选择定时开关、声控开关、节电开关，光源选择LED光源，线路布局以实用性强为主等。以南昌市湖滨南路上的银湖大厦为例，这栋集普通住宅与写字楼为一体的高层建筑，整栋大厦的照明系统以节能环保的LED光源为主，有效将声控开关、智能识别、节电开关等技术结合。

6 结束语

电气设计关系着现代城市高层建筑的日后投入使用和正常运行，牵动着高层建筑内每个用户的切身利益。优质、高效、安全的电气设计能够有效提高高层建筑的用电质量和用电效率。因此，在高层建筑电气设计过程中应该将电力负荷、高低压配电系统、供电配电设备的选择、防雷和接地装置的设计、楼层照明系统的设计、楼层电梯样式和数量的选择以及消防安全系统的设计这七大要素全部考虑在内，设计人员必须与时俱进，始终坚持贯彻“节能环保，安全第一”的设计原则，力图创建一个高质量、高水平的电气系统，为人们的生活和工作减少安全隐患和不便，尽量让电气设计与节能减排有机融合，保障高层建筑能够安全、高效、环保地运行。

[1] 顾俊.研究现代城市高层建筑电气设计的要点[J].中华民居,2014,(3):105-106.

[2] 章楷盛,李洪伟.现代高层建筑电气设计内容分析[J].中国科技财富,2010,(6):95.

[3] 夏能勇.现代城市高层建筑电气设计的要点[J].江西建材,2012,119(2):71-72.