试谈高层建筑对现代高层建筑电气设计

摘要：针对高层综合建筑高度高、功能多、人员密集、用电量大、设备种类多、消防负荷重、雷击危险性大等特点，结合规范和工程管理经验，详细阐述了现代高层建筑电气设计的主要内容，并提出了设计中应注意的有关问题。
关键词：现代高层建筑；电气设计；负荷
随着现代社会的高速发展，　越来越多的高层建筑成了城市建设的标志。其电气设计的好与坏直接影响建筑的使用功能，现结合工作经验，并借鉴当前国外高层建筑的电气设计经验，　现就结合项目设计过程中的一些心得，探讨高层综合建筑的电气设计。

一、高层建筑电气设计的特点

与高层建筑电气关联的用电设备品种繁多。室内、楼梯过道、安全照明等属于电器照明设备；　货梯、客梯等电梯设备；　生活水泵和消防泵等给排水设备；　冷却塔风机以及水机组等制冷设备；　引风机和鼓风机等锅炉房设备；　排风机、电冰箱等厨房用电；　包括送风机、回风机、风机管盘在内的空调系统送电设备；包括正压风机、排烟风机等在内的消防设备。另外，不同用处的高层建筑在用电量上也存在差别，不过总的来说耗电量比较大，再加上高层建筑的消防用电、客梯电力、应急照明等还要有分别独立的电源。

二、高层建筑电气设计的主要内容

1.　负荷的计算

电力负荷是供电设计的依据参数。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。现代高层建筑的电力负荷计算，基本上采用需要系数法和负荷密度法。

1.2　供电电源及电压的选择

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，具体数量应视负荷大小及当地电网条件而定。两路独立电源运行方式，原则上是两路同时供电，互为备用。另外，还须装设应急备用柴油发电机组，要求在15　s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。高层建筑的供电电压，一般都采用10　kV标准电压等级。

1.3　高低压配电系统的设计

2.　高压配电系统。

现代高层建筑均是采用两路独立的10　kV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。只有当供电电源一主一备时，才考虑采用单母线不分段的接线。电源进线几乎全部采用电缆进线；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。

2.1　计费方式，采用高供高计。

但在低压侧，仍装设计费电度表，采用将照明与动力分开的两部电价法。有些地方供电部门又把空调设备的用电全部划入照明计价系统，一般做法是安装总表及动力表，由总表减去动力表以后，全部为照明电费。

2.2　高压系统及低压干线的配电方式基本上都采用放射式系统。

楼层配电则为混合式系统。配电设备中的主要部分是干线。现代高层建筑的竖井多采用插接式母线槽。水平干线因走线困难，多采用全塑电缆与竖井母干线联结。每层楼竖井设层间配电小间。层间配电箱经插接自动空气开关从竖井母干线取得电源。当层数较多负荷数较大时，一般按层数分区供电，或将变压器分散设在地下层、中间层或最顶层。

3.　主要设备的选型

3.1　高压开关柜。

现代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。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。

3.2　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。国外有干式变压器、e变压器和硅油变压器三种产品可供选用。国内一些变压器生产厂家生产的干式变压器，主要技术指标已达到国际先进水平。

3.3　低压配电屏。

多采用自动空气开关出线。当配电变压器的容量为1　600　kVA时，低压母线上的短路容量已超过40　kA，目前国内已能提供这样大容量的产品。国外低压配电屏的结构，几乎都做成抽屉式，特别是大容量的出线，则做成手车式。

3.4　应急备用发电机组。

应急备用发电机组。过去大多是采用柴油发电机组做应急备用电源的。近年国外高层建筑已开始采用燃汽轮发电机。这种发电机具有体积小、重量轻、反应速度快，故障率低等优点。

3.5　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、使用维护方便等优点。国外的现代高层建筑，插接式绝缘母线槽已完全取代了电缆竖井。

4.　变电所位置的确定

现代高层建筑的用电量相当大，在确定变电所位置时，应尽可能使高压深入负荷中心。这对节约电能，提高供电质量都有重要意义。国外高层建筑的变电所都设在主楼内。建筑高度在30层左右的，大都集中在底层；60层左右的，则分散在地下层、中间层和顶层。也有仅在中间层或仅在地下层、顶层设变电所的。变电所的数量及其位置的分布，应通过技术经济比较决定。

5.　电

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气照明设计

高层建筑的电气照明设计，主要包括灯具的造型设计、灯具的布置、照明度的计算、光源类型选择等。电气的照明设计实际上与建筑的装饰密切相关，因此二者之间应相互照应、相互配合，应确保艺术意境与使用功能的统一。在现代高层建筑中，普遍采取传感器、定时器或者光敏元件来实现照明的自动控制作用，并通过各种建筑物的自动化系统来实现照明电路与接触器。另外，采取高光效的电光源，也是节能照明的重要手段。

6.　电梯的用电设计

电梯机房一般在井道的上方。普通电梯的梯井能够连通或者设置开口相连通。电梯根据使用功能多分为客用电梯与货用电梯等；　而按照速度划分可分为超高速、高速、快速与低速电梯；　按电流可分为直流和交流两种。在现代高层建筑中使用的电梯，为了缩短等待的时间并提高运输能力，多采用超高速或者高速的电梯，分组采取控制。为了提高运行的舒适性与稳定度，客用电梯多采取直流电动机作为驱动。另外，在进行电梯的电气设计时，需要做好各项配电设计、电气照明、选择主开关、设置插座、装置通风及控制等相关问题。

7.　设备自动化监控电脑系统

设备自动化监控电脑系统，能使所有设备在最佳状态下运行，迅速发现故障，达到减少人力、节约能源、提高经济效益的目的。现代化高层建筑的设备管理电脑，可以对整座大楼的空调、供热、供排水、变配电、照明、电梯、消防、闭路电视、通信、防盗、巡等进行全面监控。

三、高层建筑电气设计中应注意的问题

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，且供电的可靠性要求很高。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。由于在结构上多数采用大柱距，形成大空间，使墙面安装的设备增多，必然使地面管道增多。由于建筑构件的预制装配化及干法施工；缩短了施工周期，而且顶棚一般采用标准化、系统化的吊顶。电气设备的管线应采取防火措施。空调设备等主要用电设备分散，多数要求集中管理，即要求采用电脑管理和监控系统。采取防震措施。如配电屏、灯具等电气设备的防震；管线的层间贯通和建筑伸缩缝与沉降缝的耐震处理等。消防要求高。因为高层建筑高度高，体量大，人员密集，设备多，装饰豪华，建筑本身火灾隐患多，故对消防要求很高。
四、结语
在高层建筑中，其电气设计要求也逐渐增高，必须得符介国家规范，还得提高其居住的适用性等。建筑电气设计的建设逐渐走向自动化、节能化、信息化和智能化，必然对建筑电气设计有许多新的要求，这就要求广大设计人员在设计中，既要保证工程的顺利进行，又要保证所有的图纸审查按时通过，必须认真把握好工程电气设计的基本要点，提高设备使用效率，从而满足建筑物功能的需要。