现代高层建筑电气设计技术见解

曹金立

摘要 ：伴随着改革开放，城市规模日益壮大，高层建筑越来越多，如大型写字楼、商业大厦、购物中心等结构比较复杂，其中包括大量的动力设备、电气设备、复杂的照明系统以及完善的消防安全系统，随之而来的高层建筑电气设计也越来越被世人所关注。本文结合规范及现场工程经验，对现代高层建筑电气设计提出一些见解，供大家分享。

关键词 ：高层建筑 电气 设计

引言

随着经济的飞跃发展，城市规模的不断扩大，高层建筑越来越多，在节能减排受到普遍关注的今天，其第一特点是要注重节能的设计。 其应坚持以下三个原则：首先满足建筑物的功能，即滿足照明的照度、色温、显色指数等；其次考虑实际经济效益，不能因为注重节能而过高地消耗投资，增加运行费用。再次节省无谓消耗的能量。其第二个特点就是高度大，使得其电气设计要求不同于普通的一般建筑。特点主要有：首先是高层建筑由于照明及空调负荷多，电梯等运输设备多，给排水设备多，且供电的可靠性要求很高。其次是在高层建筑中，照明与动力基本上不共用干线。再次在结构上多采用大柱距，形成大空间，使墙面安装的设备增多，必然使地面管道增多。

一、高层建筑电气设计要点

1.1 电力负荷的确定

设计要求：高层建筑的电力负荷计算，基本上采用负荷密度法和需要系数法。

设计原则：高层建筑由于照明、空调、电梯、给排水等诸多设备，因此负荷多，用电量特别大，且供电的可靠性要求很高。

电力负荷是供电设计的依据参数。高层建筑的电力负荷计算，基本上采用负荷密度法和需要系数法。电力负荷预算时应分别计算动力电和照明电。其 计算准确与否，对合理选择设备，安全可靠与经济运行，均起决定性作用。作为设计师，在建筑电气负荷计算前要做大量的调查工作。这些调查工作包括当地居民的经济状况、消费水平、生活习惯等。选择合适的计算参数。一般高层建筑均要求有两路独立电源供电。设汁中，通常采用l0kV环网作为高压供电的形式，辅以自备柴油发电作为应急电源。在具备可靠的两路独立电源（或用于不同的区域变电站）时，可考虑采用两路进线的高压供电方式，此时，可省去柴油发电机组。

1.2 供电电源及电压的选择

为了保证高层建筑供电的可靠性，现代高层建筑至少应有两个独立电源，具体数量应视负荷大小及当地电网条件而定。一般采用10KV标准电压双回路供电，两路各带一半负荷同时供电、互为备用。10KV双回路供电电源分别来自不同的变电站，或来自双回路超高压变电站的两段独立母线。另外，还须装设应急备用柴油发电机组，要求在15秒钟内自动恢复供电，保证事故照明、电脑设备、消防设备、电梯等设备的事故用电。

1.3 配电系统的设计

设计要求：为了保证供电可靠性，现代高层建筑至少应有两个独立电源，还须装设应急备用柴油发电机组。

设计原则：在高层建筑中，照明与动力基本上不共用干线。动力负荷多采用放射式供电，照明负荷则多采用母线槽配电，与动力分开。

现代高层建筑均是采用两路独立的10kV电源同时供电。一般高压采用单母线分段，自动切换，互为备用。母线分段数目，与电源进线回路数相适应。只有当供电电源为一主一备时，才考虑采用单母线不分段的结线。电源进线几乎全部采用电缆进线。当供电电源分为主电源和副电源时，也可选用单母线不分段的结线。高压供电系统及低压干线基本采用放射式供电，楼层配电则适合采用混合式系统。配电设备中的主要部分是干线。高层建筑的竖井多采用插接式母线槽，各楼层竖井设有配电间。水平干线较难走线，可采用全塑电缆与竖井母干线联接。层间配电箱经插接自动空气开关从竖井母干线取得电源。如果高层建筑需要较大供电负荷，应分散设立区域配电中心（可考虑设备层、中间层或最顶层）。低压配电系统各级开关均采用自动空气开关，设置瞬时、短延时、长延时三级过流保护装置。各级自动空气开关的保护整定，应注意选择性配合，防止越级跳闸。功率因数按规定应补偿到0.9～0.95，无功补偿都采用集中补偿方式。为降低变压器容量，多集中装设在低压侧，与配电屏放在一起，但必须采用于式移相电容器。单台变压器的容量选择一般都大于1000KVA以便控制变压器数量。为限制低压侧的短路电流，正常时变压器解列运行，中间设联络开关。照明和动力分开设变压器，当动力用电容量太小时，动力变压器可不分开装设，而在低压侧应对动力负荷分类计费。

1.4 高层建筑的变配电设备的选型

（1）高压开关柜。高层建筑的变配电室设在主楼地下层，按规定不宜采用油开关。目前10kV真空断路器应用的较为普遍。因此，应根据高层建筑地下室的标准，选用具有“五防”功能的真空开关手车式高压开关柜。（2）电力变压器。根据防火要求，主楼内是不允许装设大容量的油浸电力变压器的。（3）低压配电屏。多采用自动空气开关出线。（4）应急备用发电机组。应急备用发电机组必须是快速自起动的，按要求应能在15s内恢复供电。从可靠性考虑最好选用两台，自动并车。容量较小时也可选用一台。（5）母线槽和电缆。绝缘母线槽有铜的和铝的两种，具有容量大、结构紧凑、可靠性高、使用维护方便等优点。

1.5 高层建筑的配变电所的设计

高层建筑的配变电所的设计应根据负荷性质，用电容量，工程特点，所址环境，地区供电条件和节约电能等因素制定设计方案，并进行多方案的技术经济比较。变配电所的组成一般可包括：高压配电室、电容器室、变压器室、低压配电室、控制室、工具材料室、检修场地、夜班休息室等，具体工程中可按需要组合。在采用了不带可燃油的高、低压配电装置和非油浸电力变压器及非可燃性油浸电容器时，规范允许将其设在同一房间内，变配电室的组成将更趋简化。？

1.6 电气照明设计

高层建筑按不同的工作场所，选择相适应的高效光源，可以降低电能消耗，节约能源。在设计中，应严格控制使用白炽灯，尽量减少高压汞灯的使用量，推广使用细管径荧光灯和紧凑型荧光灯，大力推广高效、寿命长的高压钠灯和金属卤化物灯。二是充分利用天然光源建筑物尽量利用自然采光，靠近室外部分的建筑面积，应将门窗开大，采用透光率较好的玻璃门窗，以达到充分利用自然光的目的。三是充分利用间接光源。采用提高室内反射面的反射光量来提高照度，可以利用墙面、顶棚、地面的反射来增加照度，如设置全反射的镜面，采用反射系数高的墙面装饰材料，使用这些反射面成为间接光源，提高电能的利用率。四是采用合理的控制方式。对于手动控制，可适当增加照明开关点，以达到分区控制灯光的目的，同时可采用各种类型的节电开关，如调光开关、定时开关、节电控制器等。自动控制包括红外遥控开关、光电照明控制、中央控制系统及智能照明控制系统等方式，可结合具体的工程实际，选用以节约用电。

1.7 防雷与接地

防雷设计是建筑电气设计要点之一，防雷设计应考虑的因素：1）接闪功能；在防雷设计时，不应只考虑接闪部分的功能，应根据建筑物的结构形式及内部设计和建筑物方雷的各种相关因素及其规律，全面考虑防雷方式和应采取的措施。2）分流影响。设置防雷引下线的数量，是关系到建筑物被雷击后是否产生扩大事故的重要因素。3）屏蔽作用。对建筑物的屏蔽，不仅使室内的各种电子设备、精密仪器、电子计算机、通讯设备等受到可幕保护，而且是防护球雷和侧击雷的有效方式。4）均衡电位。为保证建筑物内部不产生反击，不产生接触电压和跨步电压，应当使建筑物的地面、墙面和人们能接触到的部位的金属设备及管、线路能达到同一个电位。5）接地效果。接地效果的好坏也是防雷安全的重要保证，对每个建、构筑物都要考虑采用哪些接地方式最好及电位分布的陡度最小；并应尽可能达到均衡电位的条件。

二、结语

总之，高层建筑一般建筑面积大，使用功能复杂，供电容量大，能耗高。由于智能化的需要而变得复杂，用电设备越来越多，对供配电系统设计和线路安装提出了许多新的要求，电气设计者都应本做到准确、细致、周全地把握工程电气设计的基本设计要点。

参考文献：

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[3]龚国栋.浅谈建筑电气设计的节能.浙江建筑[J].2007（24）：54-56.