解析高层建筑电气设计中存在的问题及对策

刘丽姑

摘要：高层建筑由于垂直高度大，而且内部结构较为复杂，所以内部电气设计具有一定的难度。文中从高层建筑电气的特点入手，对高层建筑电气设计存在的问题进行了分析，并进一步提出了高层建筑电气设计的要点及对策。

关键词：高层建筑，设计对策，安全性，可靠性 1、高层建筑电气设备的特点

（1）用电设备种类多。高层建筑对功能的要求更多也更完善，如给水排水系统、制冷与采暖设施、火灾报警与消防联动系统、监控系统、智能安防与电子巡更系统、电梯系统、通风系统、建筑智能化和网络系统等。正是由于其功能要求越来越多，所以其用电设备也变得越来越复杂。（2）用电量大，负荷密度高。高层建筑用电负荷多、负荷密度大。据综合统计发现，高层宾馆、商住楼等高层建筑其负荷密度均在 60W/m2以上，有些甚至高达 150W/m2。即便对于高层民用住宅和公寓，其负荷密度也往往高达25～60W/m2。（3）供电可靠性要求高。高层建筑其用户也必定较多，因此其对用电可靠性要求也相对较高，其中存在着大量的一级负荷和二级负荷。（4）电气系统复杂。高层建筑供电系统复杂。由于高层建筑往往有更多更高的功能要求。因此其电气子系统繁多，且各个子系统相互交联，复杂程度高。（5）变配电系统分散复杂。高层建筑因其用电量大，用电负荷分散，往往采用多个配电中心的方式进行负荷分配。且监控系统、配线间、消防控制中心等都需要占用一定房间。另外在电梯旁往往还设置一定的竖井和各层的配电小间。（6）设备与线路的防火要求。高层建筑对防火要求较高，一旦发生火灾处理起来相对困难。因此高层建筑防火等级要求较高，应尽可能的多使用阻燃材料，电气布线合理、电缆敷设应尽可能的多穿管，对于易损伤处更应该做好防护。同时对于电缆口应用防火胶泥做好封堵。

2、 建筑电气设计中存在的问题

2.1 电气防火设计问题

在火灾发生原因中，由于电气设计的问题而引起的火灾在我国的民用住宅火灾中占居首位。其中常见的防火设计问题有：民用电气的设计不完善，有一定的缺陷或者是施工的过程中没有完全的按照国家的相关规定进行操作。引起火灾的主要原因有：电气设计过程电气元件使用不当而造成的火灾或者是电气设备由于年久失修而造成火灾，再就是由于不按照国家的相关技术要求规范的布置电气设备而引起了火灾。

2.2 与其他线路共同接地问题

现代建筑内存在着很多接地系统，比如电力系统的接地中的重复接地，防雷接地，电子设备接地中的自动防火系统接地、建筑物自动化系统的接地等。我们难以做到真正把这些接地系统分开，因此，当采用共同接地时，应该用专用接地干线，从消防控制室专用接地板引至接地体。

2.3 设计中安全性考虑不够

电气设计过程中应充分考虑安全性，比如当水下灯具及潜水泵的电气系统设计不合理发生漏电时，对应的电源不能及时切断，出现的失误将会直接导致各种意想不到的悲剧发生。另外，业主要采取一定措施使设计单位尽可能确保设计质量，工程完工后，对照图纸，发现问题要及时反馈并尽快修改完善，减少不良事件发生。

3、高层建筑电气设计对策

3.1电力负荷设计

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節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。

3.2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。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。

3.3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。

3.5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。

4、结束语

随着高层建筑技术的不断提升，对高层建筑电气设计的要求不断提高，在设计过程中，不仅需要与国家相关规范相符合，而且还要满足建设方的要求，所以需要设计人员对电气设计的基本设计要点进行掌握，重点注意设计过程中的一些重要环节，确保高层建筑电气的可靠性和安全性。

参考文献

[1]陈宏飞.浅谈高层建筑电气设计的特点[J].建筑设计管理，2011（03）.

[2]夏能勇.现代城市高层建筑电气设计的要点[J].江西建材，2012（02）.