探讨高层建筑电气设计的分析

赵锦辉

【摘要】高层建筑本身是一项耗费巨额资金、周期长、施工危险性大的工作，其中电气设计是建筑施工中非常复杂的一项工作，想要设计出好的方案，要对其特点进行充分的考虑分析，并且，在这个能源有效的社会，我们要重视节能，才能保证社会的可持续发展。文章将对高层建筑电气设计的特点进行分析，从而找出其中存在的主要问题，并对问题进行分析总结。

【关键词】高层建筑、电气设计、特点、问题；

一、高层建筑电气设计的特点

安全照明、室内、楼梯过道等属于照明设备；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；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。高层建筑的用处不同其用电量也就有着一定的不同，不过从总体上说，耗电量还是非常大的。

二、高层建筑电气设计的主要内容

高层建筑电气设计工作的复杂性是由其涵盖的广度所决定下面笔者将介绍高程建筑电气设计的部分内容并做对应的分析。

1.供电电源和电压的选择

现代高层建筑至少应有两个独立电源来确保供电可靠性，具体数量应该按照负荷大小和当地电网条件来决定。原则上两路独立电源运行方式应为同时供电以互相作为备用。若地理位置或者市政供电的局限，也可以采用一路独立电源与应急备用电源相结合的方式供电。 要求其在十五秒钟内能够自动恢复供电，保证电梯以及消防设备等的事故用电。国内高层建筑的供电电压，都采用标准电压等级。除此以外，含有特别重要负荷的特殊建筑还应当另外装设应急备用柴油发电机组，以保证重要负荷的供电可靠性。

2.负荷的分级和计算

高层建筑的电力负荷根据用户的重要性或其用电设备对供电可靠性的要求及中断供电将造成的损失或影响程度划分为一级、二级、和三级负荷，有些高层建筑还有特别重要负荷。施工图设计时基本上是采用需要系数法来进行计算，为供电设计提供参数依据。负载计算的准确性决定了设备的选择是否合理，继而对设备的安全可靠与经济运行起着决定性作用。

3.高低压配电系统设计

在高层建筑中，高压配电系统的组成是两路的10kV电源，两路电源同时供电。高压配电采用的形式是单母线分段，自动切换的同时起到相互备用的目的。为了在电气设计中使变压器台数尽量减少，一般单台变压器都采用容量大于1000kVA的，正常狀态下的变压器能够解列运行，中间设置联络开关，来控制低压时短路电流的情况。另外，高低压配电的计费方式，多采取高供高计，仍然需要安装设计费电度表，将照明和动力两方面分开的方式计价。

（1）高压配电系统：就一般情况而言，现代高层建筑大都采用两路独立的十千瓦电源以确保同时供电。高低压侧的接线均采用单母线分段，中间设连络开关，独立运行，互为备用。采用高供高计。

（2）为控制变压器数量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，正常情况下变压器解列运行时，中间应该设置联络开关。照明和动力变压器需分开设置，但动力用电容量太小，动力变压器则可不分开装设，且在低压侧则应对动力负荷分类计费。变压器多集中装设在低压侧，与配电屏放在一起，宜采用防护等级以上的干式变压器。

（3）功率因数补偿采用在低压侧集中补偿方式，在变配电所低压侧设功率因数自动补偿装置，补偿后的功率因数在0.9以上。

（4）低压配电系统中各级开关均采用断路器，应注意选择性配合各级自动空气开关的保护整定以防止越级跳闸的情况发生。

（5）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，楼层配电则采用树干式和放射式混合系统。其中，干线是配电设备中的主要部分。现代高层建筑的竖井多采用插接式母线槽和铜芯电缆桥架敷设。层间配电箱以插接自动空气开关的方式从竖井母线槽获得电源。

4.确定变电所位置

现代高层建筑的耗电量大，应尽可能使高压深入负荷中心，然后再确定变电所位置时这对节约电能和提高供电质量都有重大意义。建筑高度在三十层左右的，变电所大都集中设置在底层。建筑高度在六十层左右的，则分散布置在整个建筑内。也有仅仅在中间层或仅在地下层、顶层设变电所的。变电所的位置分布、数量设置在多少应该在经过技术经济比较后再做决定。

5.防雷接地系统及安全

现代高层建筑的防雷设计，主要采用避雷针和避雷带相结合的传统做法。现代的高层建筑大多是由钢筋水泥铸造的剪力墙，和楼板的衔接十分稳固可靠，建筑中的电气接地保护以及防雷接地也是和建筑本身相结合的，组成了混合姐弟的系统。以建筑物的混凝土作为几处来接地板，接地电阻通常是在1欧以下。虽然建筑中的自然接地达到了接地电阻标准要求，可是仍然需要相关工作人员把主要的建筑物连接，形成接地电网。这种做法进一步提高了工程的安全性。电源系统、弱电设备等装设过电压保护器，以避免雷电过电压对系统的影响。

6.电气的照明设计

对于高层建筑，电气照明包括的内容很多，比如有如何布置灯具，如何设计灯具的外形，如何选择光源类型等等。电气照明设施直接影响到建筑物的外观，所以在设计照明设备的时候要注意其外形要与建筑物形成一个整体，不要影响美观。现代的建筑中，感应器、声控、光控设施被广泛采用，这大大节约了能源，对可持续发展社会起到良好的模范作用。

7.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。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。

二、高层建筑电气设计中应注意的几个问题

1. 高层建筑由于电梯、消防水泵、排烟风机等设备多、空调负荷大等等原因，供电的可靠性要求很高，消防负荷还需末端切换。

2. 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。

3. 高层建筑用电负荷等级应按规范正确划分等级。

4. 电气施工图设计未达到设计深度，将直接导致施工困难或者错误。例如设计表明各种设备材料的型号规格参数尤重要。

5. 高层建筑消防设备供电及控制线路选择应符合规定或规范。火灾时，高层建筑的疏散时间无法确定，因此，应急线路和消防报警线路成为火灾中最重要的线路必须要保持线路完整。

6. 与各专业高度配合，合理处理各专业的管道打架。

7.节能减排是我国经济建设过程中所大力倡导的，节约电的使用量又是节省能源工作中的一个重要方面，它与我们的日常生活和企业的经济效益息息相关。在高层建筑的电气设计中进行技术经济分析时，应考虑到电脑消耗这一问题，并将其划为重要的一部分。节电的设计方案应首先考虑技术和安全，然后还有考虑其经济性和环境保护方面。电气设计时采用经济合理的配电方式以减少电能的损耗，节约用电量。

三、结束语

总而言之，电气涉及是否合理直接影响着工程质量以及人们对建筑的使用。企业想要可持续发展，在激烈的市场竞争中获得更高更好的发展就要全面统筹，注重电气射击中存在的问题，反思并解决。文章对建筑电气设计的特点以及存在的几个问题以及应当引起注意的地方作出了简单的阐述，希望对相关行业能够有所帮助。

参考文献：

[1] 彭朝辉. 论当代高层建筑电气设计存在的问题及对策[J]. 中国科技纵横2010.

[2] 姚丽丽. 论当代高层建筑电气设计存在的问题及对策[J]. 科技传播.2010（8）.