高层建筑电气设计存在的问题及针对性解决办法

瞿生斌QU Sheng-bin

（芒市建筑设计有限公司，德宏 678400）

0 引言

随着我国城镇化发展，城市人口密度日益增加，造成了严重的人口压力，高层建筑需求量逐渐增多，有效缓解了城市人口问题，推动了城市高效发展。高层建筑在城市建设发展中的作用较为突出，但是也对建筑施工带来了一定的压力和挑战。电气设计施工是高层建筑工程关键性环节，电气设计质量和施工效果直接关系到高层建筑的功能能否正常发挥。因此，要结合具体情况，优化高层建筑电气设计质量，确保其高效运转，减少安全事故的发生几率，保障人们的生命财产安全，促进建筑工程施工技术水平的全面性提升。

1 高层建筑电气设计概述

1.1 电气设计特点、原则

高层建筑高度较高，面积大，因此对电气设计提出了更高的要求。在开展电气设计工作时，要结合高层建筑的具体运行需求，按照一定的原则进行优化设计。①优化设计内容。高层建筑人口较多，电气设备数量、种类逐渐增多，其功能需求呈现多样化特点，针对这种情况，需要优化电气设计内容，保障满足应急照明、电梯供电等设备的正常运行[1]。②要注重电源设计多元化。在高层建筑中电气设备种类较多，功能需求差异性较大，因此为了满足人们的个性化用电需求，需要设计多元化的电源，确保人们各项用电功能得到满足，如可以设置应急电源，对电梯、消防等提供专门的电源，一旦发生火灾、停电事故，可以保障消防防火、消防电梯的正常运行。③要保障电气设计的规范性，要符合相关的法律法规条款要求，确保电气设计的标准性操作，提高电气设计技术工艺水平，强化电气设备安装质量。④要与高层建筑的实际功能需求相符合。如要按照技术标准进行照明设计，确保其亮度、显色、色温符合相关指标；进行制冷设计时要满足风速、温度标准要求；在对娱乐场所、公共场所、电影院等进行消防系统设计时，要结合具体的场所特点进行针对性设计。⑤强化节能效果。在进行电气设计时，要融合节能减排理念，加强整体高层建筑的节能环保性能，突出体现其科学性与实用性价值，如使用节能设备等。⑥要对安全性、经济性等要素进行综合性考量，对电气设计进行合理规划，确保其运行稳定性的同时，体现经济性和安全性，推动其综合效益的提升。

1.2 电气设计内容

在高层建筑的电气设计中，往往涉及的内容有：①电力负荷，这是在开展电气设计时的关键性参数，能够保障电气设计的各个环节的标准化和规范性设计与规划。所以在进行电气设计时，要保障对用电设备所需的数量、型号、规格等进行明确，才可以对电力负荷进行精准性计算，从而配置相应的型号、规格、功率的用电设备，实现电气设计的优化，保障整体电力系统的安全稳定性运行。②电源与电压的设计。供电系统是整体电气设计的关键性关节，这也是用电设备能够正常运行和使用的内在动力，是电气系统运行的核心要素[2]。为了减少供电设备故障问题影响整体高层建筑电气系统的正常运行，通常情况下在进行电气设计时，往往设计两套相互独立的电源设备，主电源和备用电源。一旦主电源发生异常情况不能运行，要立即启动备用电源，确保高层建筑电气系统的正常供电。

1.3 设备选择要求

在对电气设备型号进行选择时，要遵循以下原则：

①对高压开关柜进行合理选择，在现代高层建筑建设中，往往会把变配电系统安装在地下空间，因此不需要使用油开关，而是选择真空手车式高压开关柜。②在对电力变压器的型号、规格进行选择时，要结合高层建筑的消防需求进行进行具体确定，确保其容量适合消防防火规范要求。通常情况下使用油浸式的变压器，因为其容量较大，适合高层建筑使用[3]。③对变电所位置进行合理选择。在高层建筑中空间较大，层数较高，人员密集，需要用到大量的电气设备，消耗电能较大。为了保障安全性，减少变电所运行过程中对人们正常生活、工作带来危害，要把高压负荷中心安置在距离主楼较远的区域，保持安全距离。

2 高层建筑电气设计问题分析

2.1 电源切断设计问题

在进行高层建筑电气设计时，很多设计人员对建筑结构、功能理解不了透彻，导致部分区域的消防电源控制模块与公共配电区域模块设计在一起，该现象容易在电气设备运行过程中引起突发性灾害事故，危害电气系统的正常性运行，加大停电时间和范围，对人们正常生活生产带来消极影响，对高层建筑的运行使用造成极大的安全性隐患问题，甚至引起社会恐慌、不稳定等因素。

2.2 消防系统设计问题

高层建筑的消防设计直接关系到建筑体功能作用能否正常发挥，并对人们的生命财产安全息息相关，因此加强消防系统的安全设计至关重要[4]。但是在高层建筑施工中，很多施工单位缺乏责任意识，认识不到消防系统的重要性，导致消防设计严重不规范，例如把消防设备、电源安装在非消防线路上，留下严重的火灾隐患风险，如果对非消防电源切断，也会限制救火行动的正常开展，加大火灾危害性，对人们的生命财产安全造成严重的威胁和损害。因此，要对消防系统进行优化设计，对火灾以及非火灾区域的消防线路进行优化布设，加强消防系统的功能应用效果，减少火灾对高层建筑的危害性。

2.3 低压配电系统安全性问题

在高层建筑设计施工中，往往会受到环境因素的影响，导致其低压配电系统的内部结构设计不当，结构设计缺乏规范性，限制了其系统功能的高效性发挥，难以满足高层建筑的运行需求。部分设计人员在对低压配电系统进行设计时，往往忽视实际的参数要求，导致电能输送、电流、供电等波动较大，限制电力系统的稳定性运行。设计人员对最新的设计理论不了解，导致低压配电系统设计方案较为落后，缺乏时代性和先进性，缺乏市场竞争力，难以满足高层建筑日益增长的用电需求。这种情况下导配电系统的扩展性、适应性较低，造成严重的资源浪费，不能为高层建筑提供充足的电能支撑，不利于高层建筑功能发挥[5]。

2.4 电气设计适用性问题

很多高层建筑电气设计难以满足人们的正常用电需求。造成这种现象的原因有：设计人员水平不足，设计方案质量不符合规范性要求；相关行业缺乏统一化的电气设计标准；承包商为了片面追求经济利益，枉顾实际需求，导致电气设计参数低于实际需求标准，在运行生产中难以满足实际用电需求，容易引起电气故障等问题，危害高层建筑功能的正常发挥；很多高层建筑的电气设计缺乏深度，难以进行具体实施与操作，对电气工程施工带来很大难度。如在电气设计中没有标明定期设备的规格、型号、数量等，导致设备采购、结算、施工等工序难以具体开展[6]。

3 高层建筑电气设计优化策略

3.1 对非消防电源区域进行优化设计

要严格按照国家相关规范要求，在发生火灾后，要在第一时间切断非消防电源，实现对火灾的有效性控制。因此，在进行电气设计时，要对非消防区域的电源进行进行优化，并对其运行过程进行全面控制，在具体操作中，一般要对火灾楼层的干线电源进行切断。

3.2 对消防系统进行优化设计

为了保障高层建筑防火能力的提升，要对消防系统进行优化设计，按照我国相关规范要求，为消防设施设置专门的消防供电回路，避免与非消防电源设备混淆。消防设备的低电压线路需要直接接引低压配电柜，防止在切断非消防电源时对其产生影响。同时要优化整体高层建筑结构的消防系统射界，设置自动报警系统，对建筑物进行实时在线监测，及时发现异常情况并采取智能化措施对火灾隐患进行控制，为人们的生命财产安全提供保障。现阶段，随着高新技术、人工智能技术的发展，消防自动报警系统功能越来越广泛，如自动火灾报警、消防给水系统、消防监控系统、机械灭火系统等，同时还有烟雾系统、消防应急灯等。一旦高层建筑内发生火灾，传感器就会进行自动检测并自动发出火灾信号，传输到消防中心，以便工作人员对火灾区域、报警级别等进行及时明确，开展针对性的防治系统，实现对火灾的高效控制，减少火灾危害性[7]。

3.3 合理设计低压配电系统设计

在对高层建筑低压配电系统进行设计时，要优化设计理念，合理控制设计成本，对其具体的属性指标进行明确，同时解决未来发展规划要求，对其应用前景进行科学预测，以便提升低压配电系统的设计质量。在进行具体设计时，要保障电能生产、传输频率的一致性，并严格按照国家相关要求进行规范性设计和使用，满足国家最低设计标准。要结合高层建筑电气系统的运行规模，对相关数据进行全面性分析，以便对配电设备的连接方式、设备材料、参数等进行精准性设计和测量，保障低压配电系统的高质量运行；要加强系统运行安全性，避免对其电能传输能力造成不利影响；要严格按照相关规范要求，对住宅配电箱进线开关级配进行合理选择，防止配电级数过高对供电稳定性造成影响。通常情况下，会选择具有隔离功能的断路器或者负荷开关等，才能对其配电级数进行有效性控制。此外也要保障要保障其具有一定的断开相线和中性线功能，以便在火灾时及时切断入户电源，避免对用户造成危险。

3.4 加强节能设计

高层建筑的电气设备较多，电能消耗量较大，造成极大的电能资源浪费，与我国节能减排、绿色发展观念相背离。基于此，在对高层建筑电气系统进行设计时，要树立环保节能理念，加大节能技术、设备的合理应用，以便降低高层建筑对电能的消耗，延长电气设备的使用受惊。要对变电所的设置位置进行合理选择，在保障安全距离的基础上，尽量选择在供电范围中心附近，避免电能远距离运输过程中引起的功率消耗问题，并且要尽量选择电阻率较小的导线、低能耗电路组件等，建设整体电气系统的能源消耗[8]。要优化电动机设计，结合高层建筑的实际需求，选择合适的电机容量和型号，在确保实际电能需求的基础上，防止容量过大引起较大的电能浪费问题，同时还可以对电动机进行变频调速设计，保障其运行安全性，提高其运行效率；要进行节能照明设计，结合具体的用电需求，对灯具型号进行合理选择，如声控灯、节能灯等，还可以对光导纤维、采光窗等新型技术进行合理使用，对天然光源进行优化利用，减少电能消耗；要对建筑电气进行合理使用，加大对新能源的使用，如太阳能、风能等，充分体现电气设计的环保节能理念。

3.5 引进补偿机制

为了保障高层建筑供电系统的稳定性运行，需要结合具体要求设置补偿机制，如有功补偿和无功补偿。结合高层建筑的实际用电特点，可以采取主动补偿机制，以便对供电系统提供辅助功能。在高层商住楼中，白天和夜晚的用电量差异性较大，在具体的电气设计中，可以对相关参数进行全面性收集与分析，对相关建筑的用电特点进行总结归纳，尤其要对那些用电量较大、变化较大的楼层以及用电设备进行重点分析，明确具体参数，为该楼层、设备的控制端的设计提供依据，如设置大容量的蓄电池，在用电量较小的时候，可以对过量电能进行储备；在用电量较高的时候，可以对蓄电池进行启动，发挥其辅助供电的作用，确保整体建筑体的供电稳定性和安全性。在具体使用过程中，要注重结合具体需求对蓄电池开展升压操作，确保其始终处于高压状态，防止出现电能反流现象。要安排专业人员度蓄电池进行定期维护管理，确保保持良好的使用性能。

3.6 保障变压器设计施工的规范性

在高层建筑电气设计时，涉及到很多设备、环节、工序等，只有彼此之间的协调性运作，才能保障电力系统运行的安全性和稳定性，强化整体供电效果。在具体运用中，要对主变压器进行优化设计，对相关数据信息进行全面收集、分析，明确标准参数，为变压器型号、容量的选择提供依据；要严格按照设计要求对变压器进行规范性安装[9]。安装完成之后，需要进行现场调试，对其变压器容量的适应性进行检验，一般情况下要先后开展四种调试检验作业，包含空载、低负载、高负载、过负载等调试环节。每种调试检验都要操作三次以上，并每次调试持续半小时以上、两小时以下。最后要对每一次的调试检验结果、过程进行真实全面性记录，并开展综合性数据分析，对调试中的异常数据进行整理，从而对变压器容量、质量的不良因素进行明确。要结合具体情况对变压器容量、质量等进行调整和优化，保障整体电气系统的安全稳定性运行。

3.7 其他方面的优化措施

①确保电源选择的适宜性，要选择独立性电源，以便保障其稳定性。要确定电源数量，并对电网运行环境、负载需求等开展综合性考量，为电源安装操作提供依据；需要设计备用电源，以便应对突发情况；

②要严格按照相关要求对电气系统进行设计，并对其设计内容进行合理设置，确保其满足使用要求，维护系统运行稳定性，突出体现电气节能性和环保性；

③强化细致化设计。在进行电气设计时，要确保精细化和深度化设计，针对不同原材料的个性化需求，设计差异化的路线设计图，保障满足不同电源的使用需求；要保障材料、设备的质量、型号、数量等符合设计要求，减少用电运行安全隐患，确保电气系统施工的顺利进行[10]。

④提高设计施工人员的综合素质。为了保障电气设计的高质量开展，需要培养专业能力较强的高素质专业型人才队伍。要加强对电气设计施工人员的专业化培训，掌握基本的专业知识技能，积累更多的电气设计施工经验、理论、技能等；要积极引进先进的现代化电气质量检测技术与设备仪器，提高电气工程设计安装的规范性和高效性开展，推动整体工程施工质量的提升，为人们提供更加优质、安全的居住环境。

4 结语

综上所述，电气工程是高层建筑工程的关键性分布，对于提升整体建筑使用功能至关重要。但是在电气设计工作开展过程中，涉及很多影响因素，导致其设计工作中出现很多问题，严重限制电气系统的安全可靠性运行，危害高层建筑的稳定性使用。基于此，要对高层建筑电气设计中的具体问题进行全面性分析，及时发现电气系统运行中的安全隐患问题，并采取针对性的措施进行高效性处理，从而进一步提升电气设计的标准化和规范化，满足相关规定要求标准，突出体现其环保节能理念，推动电气设计技术水平的持续性提升和创新，推动我国建筑行业的长远发展。