粤财大厦电气设计的主要内容及节能原则

严凌燕

[摘要]叙述广东省粤财大厦建筑以及电气专业的特点和电气设计的原则，从用电负荷、供电电源及电压的选择、高低压配电系统的设计、要设备选型等方面叙述电气设计的内容，并提出几种在工程设计中行之有效又切实可行的节能措施。

[关键词]功率因素 电气设计 节能 负荷 功率损耗

中图分类号：TM92 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2009）0720071－01

随着经济的迅猛发展，城市规模的不断扩大，高层建筑越来越多，由于高层建筑面积大，层数多、功能复杂，因此其对电气的依赖性很强。电气设计成功与否，对于高层民用建筑的适用、安全、可靠及经济运行，起着十分重要的作用。

一、工程简介

广东省粤财大厦为高层写字楼，位于广州市东风中路上，面积93000

平方米，地下四层，地上四十层，为东风路上比较重要的标志性建筑。1. 本工程总安装容量为8468kw，其中照明负荷为3503kw，电梯负荷为602kw，水泵房负荷为484kw，厨房设备负荷为190kw，空调设备负荷为3162kw，其它负荷为527kw。2．采用二路独立10kv电源，一用一备。主供电源停电时，备用电源自动投入供全部负荷。设二台1000kw柴油发电机组作后备电源，当二路高压电源同时停电时，发电机组在10秒内自动起动，自动并车，向低压系统确保负荷母排供电。发电机与市电设有电气及机械联锁，不允许并网运行。3．设五台1600kvA的干式变压器，其中二台供空调负荷，其余四台供照明。电梯、水泵、消防设备，厨房设备等负荷，六台变压器的负荷率分别为N1=86%，N2=87%，N3=86%，N4=86%，N5=87%。4．采用TN-S保护方式，即三相五线或单相三线供电，PE干线为50x5铜排，由低压配电房引至各电气竖井后引上至各层，大楼内各种电气设备金属外壳均须与PE线可靠连接。

二、粤财大厦电气设计的特点和设计原则

建筑的特点：建筑面积大，面积93000平方米；建筑高度高，地上四十层；有地下层，地下有四层。

电气专业特点：用电设备种类多。电气照明设备：室内、楼梯走道、安全和疏散诱导照明等；电梯设备：客梯、货梯等；给排水设备：生活水泵、消防泵等；制冷设备：包括冷水机组、冷却塔风机等；锅炉房用设备：包括鼓风机、引风机等；厨房用电设备：冰箱、排风机和各种炊事机械等；空调系统用电设备：包括送、回风机、风机盘管等；消防设备：排烟风机、正压风机等。耗电量大。供电可靠性大。本工程建筑的消防用电、应急照明、客梯电力、变频调速（恒压供水）生活水泵、排污泵等一级负荷，由两个独立电源供电。

高层建筑电气设计原则适用性。在满足使用要求及有关规程、规范、规定的前提下，简化供配电系统结构，减少设备数量及容量，操作维修简便。安全性。确保正常情况下及停电火灾等特殊情况下人员及建筑物的安全。可靠性。合理确定负荷等级，减少故障，缩短停电时间及次数。经济性。力争在设计中节省基建投资，降低运行费用。

三、粤财大厦电气设计的主要内容

（一）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。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。

（二）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15s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。

（三）高低压配电系统的设计

高压配电系统：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。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。为减少变压器台数，单台变压器的容量选择一般都大于1000kVA。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。

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接。

（四）主要设备的选型

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。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。低压配电屏。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。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。

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。

电气照明设计：电气照明设计，包括光源选择、照度计算、灯具造型，灯具布置，眩光控制和调光控制和照明配电线路敷设等。照明设计与建筑装饰有着非常密切的关系，应该相互配合，在使用功能及艺术意境方面求得统一。选用高光效电光源，可以取得节能的明显效果。

防雷与接地：现代高层建筑的防雷设计，除采用避雷针和避雷带的传统做法外，近年还出现有消雷器和放射性避雷针。这两种防雷技术虽然在工程上得到不少实际应用，但在理论上一直是有争议的。现代高层建筑都是采用钢筋混凝土剪力墙，与楼板的连接是十分可靠的。关键是做好金属管线的接地。现代高层建筑的防雷接地、电气设备的保护接地和工作接地，都是合在一起的，组成混合接地系统。接地电阻按最小的要求而定，通常是在4Ω以下。利用建筑物的钢筋混凝土基础作接地板。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，提高安全性都有好处。

电梯：电梯按使用功能分，有高级客梯、普通客梯、观景梯、服务梯、消防梯、货梯、自动扶梯等许多种；按速度又分为低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯等；按电流分则有交流和直流两大类。设计人员的任务是要确定电梯台数和决定电梯功能。电梯的配置和造型，不是电气设计人员单方面所能决定的，必须与总建筑师或总体交通设计人员共同研究才能确定。

消防自动报警和自动灭火系统：现代高层建筑的火灾自动报警灭火系统，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，实现报警灭火自动化。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。关于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。

四、粤财大厦电气设计的心得

电气设计师应与建筑师相配合，并了解建筑布置，装饰的现状与趋势，熟悉用电设备拥有现状，努力做到设计能用、够用、好用，使用户满意。在设计中要注意和其他专业的配合，其中以下几点要特别留意。

1．电气设备吊装孔的预留，变压器发电机组等超过1吨以上设备的吊装，可以在靠外墙处设置永久性吊装孔，或者通过汽车坡道运到地下室，建筑专业要留足够运输通道，结构专业在汽车坡道设计中适当增加荷载，设备在运输中可以垫枕木风散荷载。

2．设备招标后引起的用电不够设计中设备选型为较节能产品，设备招标中节能未被足够重视，偏重设备价格越便宜越好，导致中标设备耗能较设计值大。为了确保变电所出回路不出现较大修改，计算电流应放大25%后来确定断路器。

3．商铺招商后引起用电量不够，设计人员对于主力店宜按200VA/m2，

一般店按150VA/m2设计。

4．精装修带来的用电不够写字楼精装修区域可按20～40VA/m2预留，宴会厅宜直接从变电所放射式供电，可按400VA/m2预留。

五、结束语

高层建筑把多种功能合并为一体，在同一建筑内具备了住宅、办公室、旅馆、超级市场、医院、餐厅、文化和体育设施等各种必需的设施，已成为高层建筑中最有意义的趋向。由于高层建筑的快速发展，高层建筑内用电量也是越来越多，因此高层建筑电气设计变得越来越重要，只有充分了解高层建筑用电特点以及主要设计内容，才能更好的做好电气设计工作。

参考文献：

[1]全国民用建筑工程设计技术措施2003，电气专业，中国建筑设计标准研究院.

[2]北京市建筑设计技术细则2005，电气专业，北京市建筑标准化办公室.

[3]王宇平、卢松龄，浅谈高层民用建筑的电气设计[J].科技信息，2006，5.

[4]汪七一，浅论高层民用建筑电气设计[J].有色金属设计与研究，18，4.