高层建筑的电气设计原则解析

杨福双

摘 要：在高层建筑施工中，电气设计是一项重要的影响因素，如果处理不好将会影响这个建筑的使用效果，尤其是在高层建筑越来越多的前提下，更要对电气设计加以高度的重视，因此对高层建筑中电气设计原则的研究也有着重要的意义。文章针对高层建筑中电气设计的原则进行了深入的分析和探讨。

关键词：高层建筑；电气设计；原则

在我国国民经济快速发展的同时，城市的人口数量不断增加，城市中高层建筑也随之不断兴起，并且人们也青睐于高层建筑的使用。特别是现代，高层建筑不仅能够节省土地资源，也有效的减少了城市中日益增加的人口负担，因此高层建筑的兴起也有着重要的基础条件。我国的高层建筑发展也有了较为悠久的历史，近年来随着高层建筑的不断增加，人们对于高层建筑的要求也越来越高，电气设计的内容也需要有新的转变，这也就增加了电气设计者的工作难度。并且电气设计是一门综合性较强的技术工作，尤其是在高层建筑中，所要考虑的影响因素也相对较多，因此对高层建筑中电气设计原则的分析也有着重要的意义。本文从电气设计的基本原则、控制和保护设备等方面来对高层建筑设计中的电气设计原则进行详细的分析说明。

1 电气设计过程中要注意的影响因素

高层建筑不同于普通的建筑，其电力的消耗也相对较多，并且电力设备多且分布不均匀。在进行电气设计时，要考虑到电力线路设备的分布问题，照明和动力干线的设计需要保证合理性。很多干线系统故障的影响范围都相对较大，并且影响时间也相对较长，因此采用互投联络系统是非常必要的。同时，类似于空调等电气设备在高层建筑中分布较为分散，如果要加强管理还需要进行监控系统的设计，并且采用统一管理的模式。此外，对其他电气设备的应用和电力的设置也需要仔细的进行分析和研究，这样才能够做出更好的电气设计方案。

2 在设计中所要遵循的几点原则

2.1 提高供电的可靠性

根据建筑不同的结构特点来选择合适的供电方式，不同建筑物内的电负荷性质也有所不同，在设计过程中要确定电源的回路数，从而提高供电的可靠性。由于高层建筑中供电的负荷相对较大，因此对符合级别的划分要保证其合理性，供电系统的配制要以合理使用为基本前提，这样也能够更好的保证电力资源的合理使用，避免出现浪费的现象。同时，按照《高层民用建筑设计防火规范》的相关规定，高层建筑也可以分为两大类，第一类是消防控制、消防设施、火灾自动报警装置以及自动灭火装置等，这些装置是高层建筑中不可缺少的重要部分，属于一级负荷。由此可以看出，高层建筑需要设立两个独立的供电系统，在设计的过程中，供电部门要确定设计的方案是否能够达到标准要求，如果不能够设置两个独立的电源回路，在符合较大时也要设置两个回路进行供电，这样才能够更好的保证供电系统的稳定性。同时除了外部电网的可靠电源外，还应当设置应急的电源装置，一旦供电系统出现故障，也可以采取相应的补救措施。

2.2 提高电能的利用效率

高层建筑中电能的利用效率需要对供电系统进行优化设计，配电电压要保证在10千伏作用，并且最低电压不能低于6千伏，如果供电系统的设计质量能够达到标准也可以采用35千伏的电压设计，这样也能够更好的提高电能的利用率，对于降低用电成本也有着重要的作用。

2.3 接线简单灵活

供电系统的接线方式立求简单灵活，便于维护管理，能适应负荷的变化，并留有必要的发展余地。同时也要充分考虑节约投资，降低运行费用，减少有色金属消耗量。

3 控制和保护设备的选择原则

控制和保护设备在高层建筑中是相当重要的，它们用于配电系统、采暖、照明、通信、空调和电梯等方面。高层建筑的用电设备主要是水泵、风机、压缩机和电梯等，它们都利用手动或自动控制方式完成对它们预定的功能。此外，电动机和配电线路都必须给予保护。控制和保护设备是根据一定的技术条件制造的，设计中采用应根据周围环境特征、电流种类、电压大小、保护要求（过负荷、短路和失压保护）等条件进行选择。

3.1 根据周围环境特征选择

按照控制和保护设备外壳结构形式分类，它们有开启式、保护式、封闭式、密闭式和防爆式等数种。其中保护式主要应用于干燥或比较潮湿的场所；封闭式主要应用于灰尘比较多的场所；密闭式主要应用于有火灾、爆炸等危险的场所或者是室外；防爆式主要应用于有爆炸危险的场所。

3.2 根据电流、电压选择

控制和保护设备按适用于一定的电流和电压范围进行设计的，在选择时必须按照实际所需要的电流、电压值，根据产品目录选择适当形式的电气设备。如果使用条件与产品目录所载不符，只有在制造厂有特别说明的情况下才能使用。

4 高层建筑物的防雷设计

高层建筑高度很高，落雷容易，發生雷害危险性更大，故在设计高层建筑时，具备有效的避雷设施，从人员安全和建筑物保护来说都是极为重要的。雷电的破坏作用有两种，一种是雷电直接击在建筑物上，因雷电的高温而引起建筑物的燃烧，在雷电流的通道上，物体水分受热汽化膨胀，产生强大的机械力，使建筑物遭到破坏。雷电的第二种破坏作用是由于雷电流变化梯度大而产生强大的交变磁场，使得周围的金属构件产生感应电流，从而构成火灾危险。另外，雷击架空输电线路时，高压流动波沿架空线侵入室内，造成人身伤亡或设备损坏。因此，必须根据雷的放电特性研究高层建筑的防雷措施。

4.1 防止直击雷的措施

4.1.1 建筑物顶部采用避雷网保护，网格不应大于10×10米。突出屋面的物体，应沿着其顶部设避雷针（避雷针的保护范围按45度计算），或环状避雷带保护。若为金属物体则可以不装，但应与屋面避雷网连接。避雷网的装设，首先应沿屋脊、屋角、檐角和屋檐等易受雷击部位布置，然后再按上述要求设置网络。

4.1.2 自30米以上，每3层沿建筑物四周设避雷带。

4.1.3 自30米以上的金属栏杆，金属门窗等较大的金属物体，应与防雷装置连接。

4.2 防止雷电流侵入的措施

4.2.1 进入建筑物的各种线路及管道宜用全线埋地引入，并在入户端将电缆的金属外皮、钢管与接地装置连接。当全线采用埋地电缆有困难时，可采用一段长度不小于50米的铠装电缆直接埋地引入，其入户端电缆的金属外皮与接地装置连接；在电缆与架空线连接处，还应装设阀型避雷器，并与电缆金属外皮和绝缘子铁脚连在一起接地，其冲击接地电阻应不大于5～10欧。

4.2.2 进入建筑折的埋地金属管道及电气设备的接地装置，应在入户处与防雷接地装置连接。

4.2.3 垂直敷设的主干金属管道，尽量设在建筑物的中部和屏蔽的竖井中。

4.2.4 建筑物内的电气线路采用钢管配线。

4.2.5 垂直敷设的电气线路，在适当部位装设带电部分与金属外壳间的击穿保护装置。

4.2.6 除特殊要求的接地外，各种接地与防雷接地装置共用。

5 结束语

在对高层建筑电气设计原则进行分析后可以看出，高层建筑的电力设计与普通的住宅建筑设计有所不同，在设计中主要体现在对电力系统的控制和使用中，并且高层建筑的电力设计要遵循每个设计原则，这样才能够保证设计方案的合理性，从而更好的提高电能的使用效率。

参考文献

[1]谢冰.高层建筑电气设计特点及发展研究[J].中华民居（下旬刊），2013（04）.

[2]王勃.浅谈新时期建筑电气设计[J].中国高新技术企业，2010（18）.