超高层建筑电气设计关键技术解析

章华利（中国中建设计集团有限公司，安徽　合肥　230000）



超高层建筑电气设计关键技术解析

章华利（中国中建设计集团有限公司，安徽合肥230000）

在社会经济发展和建筑建设技术水平不断提升的形势下，我国超高层建筑逐渐增多，其质量也成为了人们重点关注的内容。超高层建筑设计对建筑质量具有重要影响，而电气设计是整体设计中的重要部分，因而，需要设计人员加强重视，对其关键技术充分掌控。本文就超高层建筑电气设计关键技术进行了简单分析。

超高层建筑；电气设计；关键技术

前言

超高层建筑是指超出100m高度范围的民用建筑，引起层数较多、人员众多，因而在火灾的防范和扑救方面，难度系数较高。这就需要设计人员加强对超高层建筑电气设计关键技术的充分掌控及合理运用，并按照国家相关设计标准，不断优化高层建筑电气设计，以提升建筑的安全性、可靠性，维护人们生命财产安全。

1　超高层建筑电气设计关键技术研究重要性

我国在1976年在广州建成了国内第一栋超高层建筑——广州白云宾馆［1］。该建筑高度为112m，共33层，是当时国内第一高楼。近几年，随着建筑行业的进步和相关技术、材料的不断优化，我国的超高层建筑逐渐增多（如图1）。且其功能较为综合，包括酒店、金融等多种业态。

电气设备在超高层建筑中应用较多，设计难度较大，随着建筑数量的增多和高度的不断增长，建筑设计中的电气设计的要求日益提高。因而，为了保证建筑质量，提升建筑安全性、可靠性，必须要加强对电气设计关键技术的研究，提高技术水平，以保障超高层建筑的使用安全。

图1　国内超高层建筑项目示例

2　超高层建筑电气设计关键技术解析

2.1超高层建筑电气设计中负荷分级技术

超高层建筑在使用过程中，具有人员数量较多、火灾防范难度大、疏散困难等特点。在设计过程中，应针对用户需求和用电负荷的不同，严格按照国家标准，对用电负荷进行合理分级（如表1）。

表1　超高层建筑主要用电负荷分级

在这一过程中，设计人员需要注重注意两点：①将消防负荷按照特一级负荷要求供电；②航空障碍灯电源也需要按照消防负荷供电要求进行供电。

2.2超高层建筑电气设计中配电站及避难层设计技术

超高层建筑的最大特点就是建筑高度高［2］。这也使设计人员必须在电气设计中对供电半径进行充分考虑。一般情况下，低压出线柜到末端配电箱线路最适宜的供电半径应在120m之内，低压供电线路的总长度应根据超高层建筑总电压将5%以内的要求进行确定。同时，应在变配电站的设计中采用分区设置的形式，根据不同用电负荷的分布情况，将建筑划分成不同的功能区，在各个功能区中分别设置变配电站。例如超高区负荷中心、地下区负荷中心、低中区负荷中心、中高区负荷中心等。另外，高压的配电室通常都会设置在超高层建筑的底层，也可以设置独立变电站［3］。为节省资源，可以设置紧凑型组合式变电站，并尽可能的缩短变压器与10kV高压开关柜以及0.4kV低压开关柜之间的距离。分配电站的设置应按照超高层建筑负荷情况分析，一般设置在避难层、冷冻机房周边以及顶层。

在避难层设计上，超高层建筑第一个避难层楼面应与救援场地地面高度不超出50m，且每一个避难层与前一个避难层之间的高度都不应超出50m。同时，所有避难层的交直流电源都应单独供给，且在末端互投，电缆竖井则需要采取错位设置的方法进行设计。

2.3超高层建筑电气设计中应急电源设计技术

超高层建筑供电电源设计应严格遵循 《供配电系统设计规范》进行设计，采用双重电源供电方式，至少使用两个电源，并切断或是减弱两个电源之间的联系，以保证在一个电源断电后，剩下的电源依旧能够正常供电。例如直接从两个不同的电网中选择电源，或是将同一电网的两个电源设置成电气距离较远的状态。

同时，由于应急电源设计中存在超高层建筑用电负荷量大，一旦断电要求持续供电的时间长等问题，因而要求设计人员应避免使用天然气、煤油等作为发电机的发发电能源，采用柴油发电机组。应急照明、电子信息系统机房、消防用电的应急电源，也应选用同样的发电机组。发电机组的接地方式应与市电系统相同，且综合考虑其油管的总容量的问题，以保证配置的科学合理。保证在城市电网瘫痪时，超高层建筑依然能够实现基本运营。另外，还需设施应急电源装置EPS、不间断电源装置UPS等作为第四电源，以满足用电需求。

2.4超高层建筑电气设计中应急照明系统设计技术

在避难层，疏散照明的地面平均水平照度值应在3lx以上。而在避难走道的地面平均水平照度值应在5lx以上，垂直疏散区域按照同一标准进行设计。对于一些具有特殊要求的超高层应急照明设计，其避难区、疏散走道及楼梯间的标准应在10lx以上，其他区域也应在5lx以上。对于一些100m以上高度的民用建筑，疏散照明备用电源可保持连续供电的时间至少为1.5h。

其中，应重点注意大型商业的应急照明系统设计中，备用照明应按一级负荷供电，营业厅也是按照同样标准设置。若是设有停机坪，的需要在其四周都设置应急照明。

2.5超高层建筑电气设计防灾技术

火灾自动报警系统的设计中，除了溜冰场、游泳池外，在超高层建筑中的每一功能分区都需要设置这一自动报警系统。同时，每一个避难层都需要设置火灾应急广播，且每一个广播都是独立设置，保证其既能够接收到有线信号，也能够接收到无线信号，以保证在火灾发生时，避难层内人员可以及时接收到消防控制中心发出的信息。在每一个避难层，也需要安装呼救通信，同样保证其能够发出有线与无线两种信号，以确保在火灾发生时，避难层内人员能够与消防控制中心进行良好沟通。消防控制主中心应设置在超高层建筑的第一层或是地下一层，中心工作人员可以通过监控系统对建筑各个部分进行实时监控，以提升火灾防范的安全性。除了常规自动报警系统外，还需要设置电气火灾监控系统、烟雾探测系统等，并在楼梯间出入口处设置应急照明系统和明显指示标志，以帮助人员疏散、逃生。

随着智能化系统的广泛运用，在火灾预警防范系统的设计中，也应设置相应的智能系统。例如应急照明智能疏散逃生系统。由于超高层建筑中人员众多，因而为了达到安全、快速逃生的目的，在日后的防灾系统中，也应积极引入智能化动态疏散理念，保证能够获取即时火灾现场实际情况，并对疏散路径进行及时调整，以便更好的解决安全快速疏散问题。

2.6超高层建筑电气设计中的智能系统

超高层建筑智能化系统十分复杂，功能要求非常完备［3］。主要包括通信网络系统、无线信号增强系统、多媒体数字会议系统、火灾自动报警系统与消防联动系统、智能化系统集成、出入口控制系统等。其应用十分复杂，因而在设计中需要设计人员充分考虑其合理配置。并在日后的开发和应用中，遵循节能、绿色环保的而原则，运用自动监控系统对机电设备进行监控，。采用电气环保技术，最大限度的节省能源，保证绿色环保，为人们提供健康、高效的使用空间。

2.7超高层建筑电气设计中电压设计技术

功能用途不同，所需的电压也不同，因而，在电气设计中电压的选择，应根据超高层建筑功能的不同进行科学分析，合理明确变压器总装机容量。通常来说，在超高层建筑的总用电负荷中，一级负荷和二级负荷会占据较大的比例，单位符合功率通常在100～130VA/m2。超高层建筑规模较大，用电量也相对较大，而单路电压线路供电能力难以满足其需求，因而需要使用多个供电电源。在实际设计中，设计人员还需通过与建筑所处区域的供电局进行沟通，了解能够为建筑项目提供的电源电源电压等级，进行全方位的考虑，科学选用电压。

3　结论

超高层建筑电气设计与一般的建筑区别较大，且设计更为复杂。需要设计人员充分意识到电气设计的重要性，在实际设计中，严格遵循安全性以及节能环保原则，根据超高层建筑的实际情况合理制定设计方案，以保证建筑使用性能得到良好发挥，保障建筑安全性、可靠性。

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

［2］李 锐.超高层建筑电气设计关键技术分析［J］.山西建筑，2015，11 （33）：147～149.

［3］范玉山.超高层建筑电气设计的关键技术分析［J］.江西建材，2016，2 （2）：22～24.

2016-4-1

TU976.1

A

2095-2066（2016）12-0182-02