高层建筑电气设计

运金伦 闫敏菲

摘要：本文结合笔者的实际工作经验，对现代高层建筑的电气设计的主要内容及其注意事项做出了简要的论述。

关键字：高层建筑；电气，设计

0 绪论

现代社会各大城市的高层建筑的数量逐日增大，同时用户对其电气设计的质量也提出了更高的要求，电气设计的好坏直接关系到建筑的使用功能。本文结合笔者自身多年的工作经验，针对高层建筑，对其电气设计进行了简单的探讨。

一、高层建筑电气设计的主要内容

1.负荷的计算

电气设计中负荷的计算是很重要的步骤，它为整个设计提供了参数依据，其计算结果的准确性直接决定了设计的合理可靠性。高层建筑电力负荷的计算经常采用的方法是负荷密度法和需要系数法。

2.供电电源及电压的选择

现代高层建筑的独立电源的数量通常不少于两个，在实际设计中，应该根据建筑所在地的电网条件以及之前计算出来的电力负荷等实际情况设计独立电源的个数，设立多个电源的目的主要是为了保证供电的可靠性，从而保证用户的正常的使用。通常来说，两个独立电源同时处于工作状态，彼此互为备用。除了设立适当数量的独立电源，高层建筑电气系统还应该设有应急发电机组，且其应该在紧急情况发生15秒之内自动恢复供电，以保证在紧急事故情况下，使得照明、消防电梯等的处于工作状态。

3.高低压配电系统的设计

3.1 高压配电系统

高层建筑的高压的两独立电源采用单母线分段，自动切换，互为备用。母线的分段数量和电源的进线回路数相适应。对于某些供电电源为一主一备的情况，对母线的结线可以不进行分段，此时电源的进线方式基本上都是电缆进线。

3.2 计费系统

高层建筑的用电计费方式一般采用高供高计的方式。然而在低压侧，电度表的计电方式仍然被采用，将照明和动力用电分开计算。部分地区的供电部门将空调设备用电划分在照明计价系统，这种计电方式通常在电气系统中安装总表和动力表，两者相减就能得出照明用电所耗费的费用。

3.3 变压器的设计

为减少变压器的使用数量，在高层建筑种使用的变压器的容量通常都大于kVA。为了对低压侧电流进行限制，变压器在正常工作状态下采用的时解列运行的方式，在其中间设置联络开关。对照明用电和的动力用电所使用的变压器是分开设置的。

3.4电气配电

高层建筑电气的高压系统和低压进线系统采用的方式是放射性系统配电，对于建筑的各个楼层，采用的是混合配电的方式。配电系统的主要设备是干线，高层建筑的竖井通常采用的是插接式母线槽，水平干线的走线难度较大，一般是将电缆和竖井母干线连接起来。

3.5 其它

高层建筑中的所有楼梯均应该按照有关规范的要求，由两路变压器引出的专用电缆进线。电梯的配电箱应设两路电源的自动切换装置，互为备用。

4.主要设备选型

4.1 高压开关柜

现代建筑的变配电室设置在建筑主楼部分的地下层，且尽可能的不使用油开关。综合国内外市场上的高压开关设备，真空断路器由于其自身的优点被广泛应用。根据高层建筑地下室的有关规范和要求，高压开关柜要采用具备 “五防”功能的真空开关手车式。

4.2 电力变压器

电力变压器的选择要注意防火的要求，从这点来说大容量的油浸电力变压器是不合格的，目前国内外市场上存在的电力变压器能够达到的有关规范要求的有干式变压器、SFe 变压器和硅油变压器等产品。

4.3 低压配电屏

目前市场上的低压配电屏国外的技术相对来说比较先进，国内通过引进国外先进技术，部分已经能够达标了。现阶段，低压配电屏通常所采用自动开关出线。

4.4 应急备用发电机组

随着科技的进步，以往所使用的作为应急电源的柴油发电机组已经不能满足有关规范的要求，在国外，燃气轮发电机作为备用电源已被广泛使用，这种发电机不但具备了很高的灵活性，且其故障发生率远比传统的柴油发电机组低。燃气轮发电机的可靠性要比传统的设备好得多。

5.变电所位置的选取

变电所的位置和电力负荷、建筑所在地的地形地貌以及其周围环境等有关，所以在对其位置进行确定的时候，要根据建筑所在地的实际情况综合考虑。从经济效益上讲，为了缩短或者减少低一级的电压传输距离，应该使高压尽可能的深入负荷中心，不仅节省了传输电线，同时减少了在线路上损耗的电能。

6.电气照明设计

电气照明设计的内容很繁杂，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。照明设计在建筑室内装修中具有重要的作用，所以在设计时应该综合考虑。此外，光源的选择是否得当关系着建筑的节能效果。

7.防雷与接地

由于高层建筑本身的高度较大，所以其在雷雨天气下容易遭到雷击破坏，所以，对于高层建筑，防雷是不容忽视的。高层建筑的防雷一般包括防直雷击和防侧雷击。

7.1 防直雷击

防直雷击主要措施是在高层建筑的顶部安装避雷针和避雷网。独立避雷针要由独立的避雷装置，其冲击电阻应该在10Ω以下，接地装置和被保护建筑及与其连接的金属导体的距离最少要大于3米。对第一类防雷建筑物，避雷网的网格边长应选择5米，对第二类防雷建筑，其避雷网的网格边长为10米。

7.2 防侧击雷

防雷高层建筑的层间要设置避雷带、均压环，且他们应该和建筑屋顶的避雷网相连接，并通过向下引线连接接地设备。若高層建筑的侧面为金属或者钢筋混凝土等导体时，此时需要把所有的金属体或者钢筋连接成电气通路，从而防止侧面受雷击。高层建筑的每三个楼层需要设置一条长25mm宽4mm的扁钢，和引下线焊接成环形的避雷带。

7.3 均压环和等电位体的连接

为了避免高层建筑内部由于电位差引起的反击、危险接触电压和跨步电压，在进行防雷设计时，要保证建筑物的地面、墙板、金属管、线路等的等电位。这就要求钢筋混凝土结构的高层建筑在施工的时候在建筑各楼层的切当位置预埋与房屋结构内防雷导体相连的等电位连接板，目的是连接接地装置的主线。

8.消防用电配线

消防所用的电线，考虑到其使用的特殊情况，要选择阻燃或者防火的导线，且其外部应由耐热绝缘物质的敷设，消防用线的讯号和控制管线不能和强电管线使用同一个竖井，目的是避免在发生火灾的时候消防配电线管路受到热破坏而停电，从而影响消防设备的控制和工作。消防控制中心的设计在消防用电设计中起着举足轻重的作用。消防控制中心能够在火灾发生时启动自动报警系统和消防系统，并且在这个控制中心能够显示出被保护对象的模拟图，以方便在事故发生之后及时了解情况并做出应对策略。此外，控制中心还能够强制电梯降到建筑底层，并切断火灾地区的电源，启动消防水泵和防、排烟系统，自动报警等。

二、结语

改革开放以来，全国各地的高层建筑如雨后春笋般的拔地而起，随着人们生活水平的不断提高，人们越来越注重和追求建筑内部生活的舒适性，而最为建筑不可或缺的电气部分，在建筑舒适性中起着最基本最直接作用。在对建筑电气进行设计的时候，不仅要考虑经济性、安全性，更对建筑的智能化提出了要求。

参考文献

［1］《民用建筑电气设计规范》JGJ／T16—92．

［2］《建筑电气设计技术规程》中国建筑工业出版社．

［3］《建筑电气设计手册》，中国建筑工业出版社．

［4］《建筑电气设备手册》，中国建筑工业出版社．

［5］《建筑物防雷设计规范》.北京：中国计划出版社，2001 年 2 月第二版．

［6］《高层建筑电气设计手册》.陈一才 中国建筑工业出版社．