高层办公建筑电气设计

汤永芳

摘 要：以一高层办公建筑为例，从供电系统、配电系统、采光与照明以及防雷与安全四个方面对高层办公建筑的电气设计进行了分析，以供参考。

关键词：办公建筑；电气设计；配电系统；照明系统

中图分类号：TU976.1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.119

如今办公建筑用电设备的种类不断增多，智能化程度不断提升，需要的电量也在不断增大，因此，应保证电气设计的合理性、科学性和经济性，尤其是高层办公建筑电气，要更加谨慎、专业地进行设计。优秀的电气设计不是将高标准的设计放置在一起，而要与设计理念配合在一起，相互协调，达到统一。下面以一高层办公建筑的电气设计为例展开讨论，该项目总面积1.8×104 m2，16层，65 m高，地下室一层。甲方对于电气设计的要求共两点：①合理，能够满足各项工作的需求；②经济，方便操作、管理和维护。

1 供电系统设计

由于该建筑属于一类高层建筑，因此其消防水泵、消防电梯、防排烟设施、消防用电和应急照明都需要按照一级负荷要求供电。该建筑的供电方案为：从不同区域的变电站引出两路10 kV电源，即让两路电源同时运转，这样即使其中一路电源发生故障，大楼的供电仍可以由另一路提供保障。其既能保障供电要求，又方便检修。虽然在理论上此方案是符合要求的，但国内各区域的大电网都是并网，实际操作会有困难。同时，由于分析电气故障大多不是聚集在一个范围内，多处故障时一级供电负荷难以保障，对此，该工程增设发电设备作为第三方电源备用。

2 配电系统设计

该建筑采用TN-S系统，220/380 V电源。通过实际负荷计算发现，空调的能耗较大，几乎达到了建筑总用电负荷的1/2，对此，为保证不会影响建筑物总用电的经济性，该工程设计采用两台1 250 kVA变压器承担供电负荷，一台专门为空调、动力照明提供负荷，另一台负责其他供电负荷。同时，将两个供电系统用分段母线联系，以在不使用空调的时候将其关闭，作为备用设备，从而达到节能的效果。

2.1 照明与动力

该工程的配电系统主要有低压主开关柜、配电箱、分支电路、垂直干线和配电变压器。变压器低压侧出线经过低压主开关柜中的母线和垂直干线连接，地上楼层的照明设备供电负荷选用额定截流量为1 250 A的密集型母线槽做为主干线，并在每一层都设置母线插接箱，由此引至各楼层的总配电箱，再由总配电箱引至每个办公室的末端配电箱。末端配电箱的设置是为了方便线路的管理和维修，所以各办公室的末端配电箱都是根据办公室的功能而定的。至于地下室的动力设备，比如电梯和水泵，要经过末端配电箱上的双电源自动转化装置后提供。

2.2 空调机组

采用额定量为2 000 A的封闭式母线槽，将变电所低压的一处电源引至地下室机房控制中心进行配电，像主机和冷冻水泵一类的外部设备都要用独立回路供电，也就是所谓的“放射式供电”，以保证供电的稳定性。楼层中的空调机组采用树干式配电方式，使用电缆引入电缆分接盒，再接入各个楼层中的空调配电箱中。

空调机组常采用手动控制和自动控制。前者不需要在制冷剂和外部设备之间设置电气连锁关系，设备独立运行。在这种情况下，内部保护电路会对制冷机进行保护，以保证机组的维修和调试；后者在控制过程中，各部分设备间会存在连锁关系，机组会按照冷却塔风机→冷却水泵→冷冻水泵→主机的顺序开启，而停机顺序正好是反顺序。空调系统需要设置二次控制回路，要具备火灾自动报警系统，并且两者之间存在连锁关系，如果出现火情，值班室能轻松断开空调总电源并发出报警信号。

3 照明系统设计

该建筑设有一般照明和应急照明，由于动力设备用电会对其产生影响，所以两种设备的用电线路要分开布置。

办公室的照明设计秉持着“天然采光和人工照明相结合”的原则，尽可能地使用天然采光，以节约能源。按照相关规定，办公室照度的均匀度最低要在0.3之上，允许工作面的轻微眩光。灯具的选择也会对眩光产生影响，所以要选择半间接型的灯具，相邻灯具之间的距离不能超过灯具所允许的最大距离。该方案选择的是格栅高光效荧光灯，既可以满足对照度和色温的需求，还可以避免眩光，节约用电。

在出入口、电梯间、地下室等公共区域设置应急照明和指示灯，不管是在正常情况下，还是在事故中，都要保持运行状态，为防止事故中正常的照明电源发生中断，这些应急设备都应自带蓄电池，并且应急供电的时间要超过90 min，地下室、电梯间、会议室、主机房等重要场所的应急照明用电分别占工作照明的比例最小为25%.

对于特殊场所的照明，例如建筑外墙、节日彩光等，要在设计中考虑到供电负荷。

4 防雷接地系统设计

建筑电气设计最重要的条件之一是防雷和安全，该工程的防雷设计要求为二类，设计中采用建筑物金属构件作为接地设施。在屋面铺设防雷带，并加设避雷针，引下混凝土基础钢筋作为自然接地体。为了避免雷击事故的发生，自楼层30 m开始，每隔三层就要设置一处均压环。由于该工程外墙为玻璃幕墙，因此，应将铝合金窗和幕墙龙骨与钢筋结构连接在一起。为避免影响建筑物的外部造型，防雷装置采用了暗装设计。

各种需要接地的设备和弱电设备均使用了接地电阻超过1 Ω的共用接地体。这样一来，既可以起到防雷的效果，也减少了接地引起的干扰。在建筑物内部设置等电位联结，总等电位联结端子箱放置在了地下室，并且还要将总水管、空调立管等进出建筑物的金属体和金属构件与其连接一起，以保障人和设备的安全。

5 结束语

除了以上系统电气设计，该工程的电气设计还要考虑到保安监控、电视系统和消防控制系统等的预留电源。总的来说，电气设计要在保证建筑物用电安全的前提下，考虑设计的经济性，做到高效节能。

参考文献

[1]要宇.高层办公建筑设计探析[D].太原：太原理工大学，2004.

[2]谢鸿智.现代高层建筑电气设计问题的几点思考[J].民营科技，2011（07）.

[3]韩风明.超高层办公建筑电气设计[J].现代建筑电气，2011（01）.

[4]杨滕，王伟.建筑电气设计的节能措施解析[J].中国新技术新产品，2014（07）.

〔编辑：王霞〕

Abstract： In high-rise office buildings， for example， from four power supply system， power distribution system， lighting and lighting and electrical design of lightning protection and safety of high-rise office buildings were analyzed for reference.

Key words： office buildings； electrical design； distribution system； lighting system