1、1高层建筑电气设计探讨【摘 要】随着城市规模的不断发展，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，对电气功能要求比较高。尤其商业场所缘于自身的特点，对电能的消耗量相当大。节能潜力也很大。据统计，在综合性建筑的电能消耗中，通风空调系统等占总能耗的 35.6，照明能耗占总能耗的 33。因此，建筑节能是一项迫切的任务，尤其在设计阶段是应该着重注意的问题，文章对现代高层建筑电气设计的主要内容进行探讨。并提出设计中应注意的有关问题。【关键词】高层建筑；电气设计；节能原则 中图分类号：TU97 文献标识码： A
2、 文章编号： 现代建筑向“纵深”发展，成为社会向前推进的必然趋势。随之而来的高层建筑电气设计也已成为一门综合性的应用技术，智能化、环保化的要求还在不断给我们提出新的研究课题。如何在不影响功能的情况下改善高层建筑高耗电量的现状，也迫切需要我们找到应对措施。本文针对高层建筑电气设计阶段相关问题。提出自己的看法。 1. 高层建筑电气设计要点 1.1 电力负荷的确定 电力负荷是供电设计的主要依据，按国家现行规范，消防用电设备2(如消防水泵、消防电梯、喷淋泵、排烟风机、消控控制中心、应急照明等)、电梯、生活水泵用电、电话机房、安保设备和航空障碍灯等应按一级负荷中特别重要的负荷要求供电，其它用电负荷分别为
3、二级或三级负荷。电力负荷预算时应分别计算动力电和照明电。电力负荷预算正确与否，对电气设备的选择、配置，保证电气设备系统安全、高效运行。对整体工程的经济分析和相关设计，都有重要的指导意义。 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。 1.2 电源及电压的选择 至少设两个独立电源，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。某些超高层公共建筑可选择 10KV 三回路电源引入，采用两路使用一路备用的运行方式。 针对高层建筑中存在大量的一级负荷，还需备用柴油发电机组，要求在
4、 15s 内自动恢复供电，应付意外情况的发生。 1.3 配电系统的设计 一般高压采用单母线分段形式。母线分段数目取决于电源进线回路数目，如有多台变压器组可分多段、自动切换，互为备用。10KV 外部接线考虑环网接线形式，以提高配电网的可靠性。电源进线采用电缆进线，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3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
5、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。 单台变压器的容量选择一般都大于 1000 KVA 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。单台变压器的配置对一些超高层建筑有经济上的弊端，由于这些建筑负载多而分散，可在负载相对集中的区域(如顶层)另设一配电间，以减少该区域的供电半径，降低电能
6、损耗。 电梯应采用两路不同变压器引出的专用电缆进线。在电梯机房的末端配电箱，设两路电源的自动切换装置，互为备用。 计费采用高供高计，照明与动力分开，分别安装总电表和动力电表，总表减去动力表即为照明电。 1.4 主要设备的选型 1.4.1 高压开关柜 通常高层建筑的变配电室设在主楼地下层，不宜采用油开关。根据高层建筑地下室的规定，选用具有“五防”功能的真空开关手车式高压开关柜。 41.4.2 电力变压器 主楼内不能装置油浸电力变压器，高层建筑单体面积大、负载多，可选择多台大容量变压器组合使用，对季节性负载集中设置，以便在过渡期停用相应变压器，从而降低能耗。 1.4.3 低压配电屏 多为大容量出线
7、，建议采用手车式。 1.4.4 应急备用发电机组 应急发电机组应自成系统，避免接入其他负荷，位置宜靠近各区域配电中心。发电机选型建议采用燃汽轮发电机，较之传统的柴油发电机这种发电机具有体积小、重量轻、故障率低的优势，尤其适用于高层建筑。 1.5 变电所位置的确定 缩短供电半径是提高供电质量、降低电耗的基本出发点。高层建筑的主要用电负荷(如中央空调机房、泵房)都设在地下层，通常情况下，变配电所也设在地下层就具有经济上及环保方面的双重意义。 1.6 电气照明设计 高光效电光源是节能的需要。以此为出发点，根据使用功能、照度设计、眩光控制进行光源的选择、布局，由于电光源的装饰特性，它的布局还必须符合人
8、们的审美情趣，力求在使用功能与艺术境界方面达到统一。 1.7 电缆与电线 一般动力设备与照明回路采用阻燃电缆线：消防设备与应急照明应5选择矿物绝缘的防火缆线，才能保证其紧急状态下的正常功能。 1.8 防雷与接地 高层建筑主体都是采用钢筋混凝土剪力墙，与楼板的连接牢固，关键是做好金属管线的接地。在高层建筑中防雷接地、电气设备的保护接地和工作接地，都是合为一体组成联合接地系统，接地电阻按最小的要求而定，通常是在 4 欧以下。联合接地网利用建筑物底板内的钢筋作为接地网。尽管基础钢筋等自然接地体已能满足接地电阻的要求，仍需要装设水平的人工接地体，将主要的建筑物基础连接成接地网，这对均衡电位、提高安全性
9、都有好处。 1.9 消防自动报警灭火系统 系统包括：火灾探测器、分区消防报警控制器、消防中心和气体自动喷射灭火及自动洒水灭火系统等四个部分。探测器探测到火灾信号后转换成电信号，进入分区报警器和消防中心，发出声光报警信号。消防中心负责整座大楼火灾的监控和消防指挥。 高层建筑中消防用电的设计问题，涉及到其他许多学科，而且规模越大、功能越多，控制内容越广泛、设计内容也就越复杂。 2. 高层建筑电气设计的特点与对策 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，所以用电量特别大，对供电的可靠性要求很高；高层建筑中，动力电与照明电各成系统、分别供电。动力负荷多采用放射式供电，照明负荷则采
10、用母线槽配电方式：高层建筑内部空间大、柱距大，又因其电气设备多，导致墙面埋线多、地面管道多：高层建筑主体通常采6用干法施工，并且建筑构件的预制装配化使施工周期缩短，要求电气施工科学地高效运行；消防要求高。高层建筑高度高、设备多、人员密集、装修豪华、火灾隐患多，施救难度大，故对消防提出很高的要求。设计中对选材要有消防方面的针对性；用电设备分散，管理难度大。要求微机系统监控管理；防震要求：配电屏、灯具等电气设备的防震处理：管线的层间贯通和建筑伸缩缝与沉降缝的耐震处理；节能要求：高层建筑的电气设计中，要把电能消耗指标作为全面技术经济分析的重要组成部分。围绕经济、节能和环保护的原则，采用技术先进、安全
11、适用的配电方式，选用高效率变压器、电动机和高光效电光源、无功功率补偿装置和设备监控系统，减少电耗，节约用电；电梯：电梯按供电电流分有交直流两大类，据不同使用功能又有客梯、货梯、自动扶梯、观光梯、消防梯、服务梯之分。电梯的数量、性能选择、布局配置要符合建筑本身的功能需求，需要工程各方集思广益而定。 3 高层建筑电气设计中的节能原则 节能环保业已成为我国当前一项国策，作为电能高消耗主体的高层建筑，必须在设计阶段坚定节能方针，从设备选型、配置到传输线路的距离、功耗，从吸收先进技术从而来降低无谓能耗，高层建筑节能潜力多很大，也对电气设计人员提出了更高要求。 高层建筑电气设计必须能满足建筑物的功能，在照
12、度、色温、温湿度、空气流通诸方面达到使人舒适的程度，为建筑物的各种服务功能提供充足的动力电。在此基础上控制无谓能耗，作为节能的着眼点，首先找出哪些能耗是与发挥建筑物功能无关的，再制定、采取节能措施。如7变压器的功率损耗、输电线路上的有功损耗都是无用的能量损耗；还有量大面广的照明用电，都可以通过采用先进技术及新型节能光源加以改善。 节能设计要结合实际经济效益因素，不能因为节能而盲目投资，增加运行费用。技术或设备的革新、换代增加的投资，应该能在较短的时间内用节能所节省的运行费用收回。选用节能设备时，应具体了解其原理、性能、效果，经技术、经济两方面比较而定，节能措施必须遵循技术先进、经济合理、环保实用的原则。
