超高层建筑电气设计关键技术分析

李 锐

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

超高层建筑电气设计关键技术分析

李 锐

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

阐述了超高层建筑电气设计的特点，从负荷分级、供电电源和电压的选择、变电站和配电站的设计、导体的选择与敷设等方面入手，分析了超高层建筑电气设计的关键技术，以期为电气设计人员提供有效的参考依据。

超高层建筑，电气设计，建筑特点，应急照明，配电方式

0 引言

超高层建筑的不断增加，会增加整个建筑对机电设备的使用，随之而来的是电力负荷的提高。因此，在超高层建筑设计的过程中要特别注意电气设计，力求能满足不同机电设备的用电需求[1]。国家对超高层建筑中的各项设计都具有明确的规定和技术标准，电力设计也不例外，在具体的设计过程中，要积极按照国家的标准进行，不断完善整个超高层建筑的电力设计。

1 超高层建筑电气设计的特点

超高层建筑一般是指整个建筑高度大于100 m的民用建筑。在超高层建筑的设计中，电气设计是非常重要的环节。众所周知，超高层建筑中的供配电系统、发电机系统以及设备的垂直运输等都要依靠电气设计[2]。一般情况下，超高层建筑中的电气设计会涉及较多的用电负荷，而且这样的用电负荷种类较多，不同性质的高层建筑对用电量的要求不同，存在较大的差异，因此，要根据国家颁布的关于超高层建筑的规范和标准确定负荷供电的等级，也要结合当地的市政电力情况确定具体的电源，在不同的使用功能下确定整个电气设计的指标。

超高层建筑输配电的距离大，使得用电的负荷也会增加，电力设备的安全性和可靠性是电气设计的关键，对其要求也相当高。另外，由于超高层建筑的人员比较密集，如果发生事故，人员的疏散较为困难。因此，在电气设计中，一定要保证应急照明灯以及消防用电设备的安全可靠性。一般情况下，为了满足超高层建筑的供电需求，在建筑内部避难层的设计上，要根据楼层的设置设计具体的楼层变电所。

2 超高层建筑电气设计的关键技术

超高层建筑在具体的电气设计中，要考虑整个建筑的特点，结合相关的国家标准和规范，将电气设计的可靠性和安全性作为整个设计的目标，对设计中的关键技术进行优化。

在具体的技术中对超高层建筑中的负荷分级、供电电源和电压的选择、变电站和配电站的设计、应急电源和备用电源的设计、配电方式的设计、航空障碍灯设计，都要进行具体的分析，对相关的技术进行优化，为整个电气设计提供可靠的保障。

1)负荷分级。一般情况下超高层建筑通常为酒店、写字楼、商业及公寓等场所。在人员密集、疏散困难的情况下，超高层建筑的用户负荷分级应该积极考虑重要用户的需求，主要用电设备的负荷分级不能低于国家标准(见表1)。

表1 用电负荷分级标准

2)供电电源和电压的选择。超高层建筑中对供电电源和电压的选择，要根据建筑的负荷分级、用电容量以及地区供电的实际情况来确定。一般情况下，可以根据表1的负荷分级进行对照选择。为保证整个电气设计的安全和可靠，要设置至少两个电源供电，并且两个电源要来自不同的电网，或者在同一个电网中，但具体的运行电路之间的联系要相对微弱一些，电力的距离也要相对较远。这样一旦电源断电时，另一个电源仍然可以保证2级以上的负荷供电。通常情况下，可以参考日常生活中，超高层建筑的供电电源的配置情况，进行具体的电源设计。

在超高层建筑的电气设计中，不同的功能用途，会决定项目的变压器总装机容量。一般情况下，超高层建筑的1，2级负荷，占总用电负荷的比例较大。超高层建筑的规模较大，对电压的需求较高，单位合计的电压线路的供电能力有限，一般都会选择使用多个小型的电源进行供电。在项目方案设计的阶段，要积极咨询当地的供电部门，充分了解市政电网能为其建筑项目提供什么样等级的电源电压，然后根据项目工程的具体情况进行比较选择。

不同电压线路的送电能力有所不同，国家在相关规定中明确表示：当电网中无32 kV等级线路时，10 kV的电压等级线路最大的供电容量为15 MVA。在我国，不同地区的供电电压与所承受的负荷限制各不相同，需要根据当地的实际情况进行选择辨别。

3)变电站和配电站的设计。超高层建筑的高度，会对电气设计产生一定的影响，在具体的变电站和配电站设计中，要考虑供电半径，其中低压配电线路的长度不能超过250 m。建筑高度达到200 m，这是对供电设计的一个界限。设计超过200 m高度的建筑时，要设计多个变电站和配电站，并将其设置在负荷中心，一般情况下，高压的配电室要设置在整个建筑物的底层。另外，也可以设置独立的变电站[4]。具体的分配变电站，要设置在避难层、顶层等附近，而且具体的设计要根据负荷的情况来进行。

4)应急电源和备用电源的设计。高层建筑的规模大、高度高、人员密集，疏散时所用的时间较长，因此，除了设置可靠的市电电源外，应该设计柴油发电机组，以作为应急的电源。在具体的应急电源及备用电源的设计中，要注意两个方面的问题。一方面超高层建筑中的重要负荷量较大，正常的电源在断电后要求持续供电的时间较长，因此要配备柴油发电机组作为应急的电源。另外，整个建筑内的消防用电、应急照明等电源的供电也应该采用柴油发电机组。另一方面，建筑内电子信息系统的机房应该设置柴油发电机的电源，保证基本的容量可以满足空调、制冷设备以及不间断电源系统的负荷容量。在使用柴油机组时要考虑建筑物的高度，设置不同的柴油机组，具体的柴油机组的接地形式要与市电系统保持一致。而对于柴油机组油管的设置要考虑到油管的总容量等因素，确保其设置的合理性。

5)配电方式的设计。放射式和树干式，是超高层建筑的两种配电方式，其中放射式的配电系统具有较强的可靠性。因此，在具体的设计中，要采用放射式的方式进行供电。选择树干式的供电方式，要根据每一根电缆的配电层数来决定，一般不能超过8层。因此，各个避难层的直交流电源可以按照避难层进行供给。

6)航空障碍灯设计。航空障碍灯一般要设计在建筑物的最高点，当制高点的高度到达一定界限时，还应该在其外侧的地方分别设置航空障碍灯。其水平距离和垂直距离不能大于45 m，有停机坪的建筑物同样要在四周设置航空障碍灯。

7)应急照明。按照一级负荷对应急照明进行供电，一般情况下，大型的商业广场，其照明也要采用一级的负荷供电，因此，不用单独设置备用照明。而具有停机坪的建筑，应该在停机坪的周围设置单独的应急照明。

8)导体的选择和敷设。考虑建筑物的扰动来选择具体的建筑导体，慎重使用可承载数千安的负荷电流。一般应选择电缆供电，其安全性远远高于密集型的母线槽。另外，对线缆的选型，要采用阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘的电力电缆、电线[5]。选用矿物绝缘电缆作为消防设备的配电干线。建筑物内的电缆竖井要按照避难层的上下错位进行设计。

3 结语

对超高层建筑的电力设计要根据建筑的特点及相关的设计标准，对其关键技术，诸如负荷分级、供电电源和电压的选择、变电站和配电站的设计、应急电源和备用电源的设计、配电方式的设计、航空障碍灯设计等，进行详细的分析，确保超高层建筑电气设计的安全性和可靠性。

[1] 孔 嵩.超高层建筑电气设计关键技术解析.建筑电气,2015(5):39-44.

[2] 赵 振.超高层建筑中电气设计的一些特点分析.现代物业(上旬刊),2014(8):36-37.

[3] 高国重.超高层建筑电气设计要点浅析.科技致富向导,2015(8):192.

[4] 李炳华.超高层建筑电气设计要点.智能建筑电气技术,2011(4):9-19.

[5] 贾春利.超高层建筑电气设计总结.中华民居,2012(3):75.

Analysis on the key technology of super-tall building electrical design

Li Rui

(ShanxiArchitecturalDesignandResearchInstitute,Taiyuan030013,China)

This paper elaborated the characteristics of super-tall building electricity design, from the load classification, power supply and voltage selection, transformer and distribution substation design, conductor selection and installation and other aspects, analyzed the key technology of super-tall building electrical design, so as to provide effective reference basis for electrical design personnel.

super-tall building, electrical design, construction characteristic, emergency lighting, distribution mode

2015-09-14

李 锐(1984- )，男，助理工程师

1009-6825(2015)33-0147-03

TU855

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