关于高层建筑的电气设计探讨

周一锋

摘要：高层建筑电气设计是个技术含量高，系统复杂的过程。随着经济的快速发展，高层建筑设计也在不断的改进和完善，以更好的适应人们的生活需求。本文以某工程电气设计为例，主要介紹了高层建筑电气设计的要点及措施。

关键词：高层建筑 电气设计 配电系统 照明系统 接地

一、工程概况

某综合楼，地上十六层，地下一层，总建筑面积18564m2，建筑高度66.8m，框架结构。地下室为车库及设备房，首层、二层为商场，三层、四层为办公室及辅助用房，五至十六层为民用住宅。本工程电气设计包括变配电系统、照明系统、建筑物防雷接地系统、火灾自动报警及联动系统等。

二、配电系统的设计

1、高压配电系统

该工程采用双路lOkV电源供电，电源引自附近供电部门开闭所二段不同母线，采用电力电缆埋地引入总变配电室，二路电源同时供电。此外该工程设有两台有自启动功能的柴油发电机组作为消防及重要负荷应急备用电源。每路电源容量为1250kVA，总安装容量为2500kVA，两路10kV电源引入变配电室后，每路电源分别供l台干式变压器用电，两台变压器在低压侧之间设联络。每台变压器平时各带57%用电负荷，当一路市电故障时，另一路电源可以满足全部一、二级负荷的用电。保证重要负荷的使用。变配电室设在建筑物的地下一层，并采用防水防潮措施。

2、低压系统

采用TN-S系统配电，设功率因数集中自动补偿装置，电容器采用自动循环投切方式，补偿后的变压器侧平均功率因数在0.95以上，低压断路器设过载长延时、短路瞬时脱扣器，部分回路设失压脱扣器。所有低压开关脱扣器额定电流与开关的框架电流相同，且脱扣电流可调。低压配电系统采用（220V/380V）放射式与树干式混合配电，根据负荷性质确定供电方式，对于重要负荷及容量较大的负荷采用放射式供电。对于消防负荷及重要负荷采用双回路专用电缆供电，并在最末一级配电箱处设双电源自动切换。为防止电气火灾，在库房、住宅入户处等重要部位电源设总漏电保护装置。

三、照明系统的设计

1、照度标准

按《民用建筑照明设计标准》中等标准进行设计。照明灯具端电压不应高于额定电压的105%，正常环境光源用电电压根据光源设计电压选取（一般为交流电220V）。本工程一般场所为荧光灯、或其他节能型灯具。灯具安装高度低于2.4m时，需增加一根PE线。照明装置中，凡正常情况下不带电的金属部分均应接地。

2、正常照明

室内场所设置一般照明，照明的光源以荧光灯或节能型光源为主，大空间部位采用金卤灯作为光源，灯具功率因数不小于0.95，有装修要求的场所视装修要求定。

3、应急照明

应急照明包含备用照明、疏散照明、安全照明、值班照明、警卫照明、障碍照明。本工程主要涉及备用照明、疏散照明及障碍照明。

⑴ 本工程中设置备用照明及疏散照明的场所包括疏散楼梯间（包括防烟楼梯前室）、疏散走道、消防电梯室、消防控制中心、消防水泵间、地下车库及商业营业厅等人员密集场所。

⑵ 应急照明应采用能瞬时点燃的照明光源，当应急照明作为工作照明的一部分而经常点燃时，又在发生故障不得切换电源的条件下，也可采用其它照明光源。

（3） 应急照明的照度要求：消防用备用照明应不低于正常照度，疏散走道≥0.5lx、人员密集场所≥1lx，楼梯间≥5lx。

（4）应急照明最小供电持续时间及切换时间应符合《民用建筑设计规范》13.8.6条规定。

（5）障碍照明应按民航和交通部门有关规定装设。障碍照明应采用能透雾的红光灯具。装设障碍灯时，应符合下列要求：一般高层建筑物只在顶端装设。水平面较大的高层建筑物或群集高层建筑物，除在其最高顶端装设障碍灯外，还应在其外侧转角的顶端装设障碍灯。烟囱的高度在lOOm 以上者，除在顶端装设障碍灯外还应在其三分之一和二分之一的高度处装设障碍灯。为了减少烟囱顶端的障碍灯污染程度，可在低于烟囱口4～5m 处装设。为了保证障碍灯有一盏损坏时仍能从前进方向看到灯光，应装设排成等边三角形的三盏障碍灯。

4、高层住宅室内照明要求

厕所及厨房应采用瓷质灯头或其它防水灯头；有条件时居室灯等可采用节电开关或节电灯头。小居室、大厅宜设置插座一组一个单相二极插座及一个单相带地三极插座。厨房、卫生间根据需要设置一个单相带地三极插座；二极插座需采用扁、圆插孔两用型；有条件时宜采用二极加三极的连体式插座；供洗衣机的单相二极带地插座，宜带电源开关；插座的高度一般为距地0.3～0.5m（暗装安全型）或1.4～1.8m（明、暗装普通型）；楼梯及公用廊道宜采用自动熄灯开关，但需在火警时能保持长明，每层的电梯前室灯应采用一般开关。

四、建筑物防雷接地系统

1、防雷措施

本工程防雷等级为二类。建筑的防雷装置满足防直击雷、侧击雷，防雷电感应及雷电波的侵入，并设置总等电位联结。在屋顶采用￠10镀锌圆钢作避雷带，屋顶避雷连接线网格不大于10m×10m。利用建筑物钢筋混凝土柱子或剪力墙内两根￠16以上主筋通长焊接、绑扎作为引下线，间距不大于18m。引下线上端与避雷带焊接，下端与建筑物基础底梁及基础底板轴线上的上下两层钢筋内的两根主筋焊接。外墙引下线在室外地面下1m处引出与室外接地线焊接。

2、浪涌保护器

根据2010年版《建筑防雷设计规范》要求，本工程在低压电源线路引入的总配电箱、配电柜处装设 I 级实验的电涌保护器，电涌保护器的电压保护水平值应小于或等于2.5kV，每一保护模式的冲击电流值应大于或等于12.5kA。在变压器的高压侧应装设避雷器，低压侧的配电屏上，在母线上装设I 级实验的电涌保护器，电涌保护器的电压保护水平值应小于或等于2.5kV，每一保护模式的冲击电流值应大于或等于12.5kA。

3、接地

采用TN-S系统的接地形式，N线与PE线在变压器中性点后始终保持相互绝缘，电气设备的金属外壳、穿线钢管及单相三孔插座的接地孔均与PE线可靠连接。本工程防雷接地与强弱电接地共用接地极，要求接地电阻≤1Ω。凡正常不带电，而当绝缘破坏有可能呈现电压的一切电气设备金属外壳应可靠接地。

五、电缆电线选择

目前，我们在建筑工程的防火设计中选用的电缆主要有耐火电缆包括防火电缆和阻燃电缆。对于消防设备如消防水泵、消防送风机、排烟风机、消防电梯及应急照明等，在火灾时必须继续工作，相应的供电线路应保证安全可靠。在超高层建筑中可以选用矿物绝缘的防火电缆，避免因供电线路的损坏而影响消防设备的正常功能。对于一般的动力设备和普通照明回路，为防止火灾时因电缆的绝缘及护套层的着火延燃而造成更大的人员和财产损失，在超高层建筑中应选用阻燃型的电缆和电线。为了尽量减少因电缆绝缘及护套的燃烧引起的烟雾及有毒气体对人员造成的伤害，工程设计中应根据建筑物的重要程度和使用性质，尽可能的选用低烟无卤的环保电缆，以便在万一火灾发生时，减少烟雾及有毒气体的产生，为大楼内的人员疏散争取更多的逃生时间。

六、火灾自动报警及联动系统

跟据《高层民用建筑设计防火规范》规定，该大楼为一类高层建筑，火灾自动报警系统的保护等级按一级设置。在首层入口处附近设消防控制室，报警控制设备由火灾自动报警控制台、消防联动控制台，图形显示屏、打印设备、火灾应急广播设备、消防通信设备、UPS不间断电源及备用电源等组成。采用控制中心报警系统。在大楼内根据规范要求设置感烟、感温探测器、手动报警按钮及消防电话插孔，在与消防联动控制有关且经常有人值班的机房设置消防电话分机。在各层各防火分区楼梯前室各设l台火灾复示盘，一旦发生火灾则复示盘能准确显示本层的火灾部位，并进行声光报警。在消火栓处设消火栓报警按钮及警铃。在各层楼梯间及疏散楼梯前室走道侧，设置火灾声光报警显示装置。火灾报警后，消防控制室应根据火灾情况控制相关层的正压送风阀及排烟阀、电动防火阀、并启动相应加压送风机、排烟风机，280℃时能自行关闭排烟防火阀，阀、风机的动作信号要反馈至消防控制室。

七、结束语

为了保障高层建筑供电的稳定性和安全性，需要切实做好电气设计工作。随着科技的发展及社会的进步，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，所以在设计建筑电气时，必须认真把握好工程电气设计的基本要点，从而提高设备使用效率，满足建筑物功能的需要。

参考文献：

[1] 吴树钦.论高层建筑电气设计的分析[J].科技资讯，2009﹙21﹚.

[2] 潘宗英.高层住宅电气设计探讨[J].重庆工贸职业技术学院学报，2010，03.

[3] 建筑物防雷设计规范（GB 50057-2010）[S].北京：中国计划出版社，2011.