超高层建筑电气设计分析

杨桂星

【摘要】电气系统是超高层建筑工程建设的重要组成部分，更是维持各项功能实现的前提，其设计施工效果如何在根本上决定了工程最终应用效果。在对超高层建筑工程进行电气系统设计时，需要结合电气系统内容，明确设计要点，选择合适的措施进行优化管理，提高系统设计效果。本文基于电气系统组成特点基础上，对其设计方法进行了分析。

【关键词】超高层建筑；电气系统；电气设计

电气系统是维持超高层建筑工程各项功能正常运行的基础，在对其进行设计时，需要明确其主要内容与特点，并结合以往设计施工经验来确定设计要点。提高电气系统设计合理性，对提高超高层建筑工程施工效果具有意义，需要基于现状做更深层次的分析。

一、超高层建筑电气系统设计内容

超高层建筑电气系统设计内容主要包括负荷计算、供电电源与电压选择、高低压配电系统设计以及主要设备选型等几个方面，对于电力负荷的设计，需要结合实际需求来对其进行客观计算与估算，提高电气系统后期运行的安全性。第一，负荷计算。在进行负荷计算时，可以选择用负荷密度法或者需要系数法，提高计算结果的可靠性。第二，电源与电压选择。为提高电气系统设计可靠性与安全性，应选择至少两个电源，在一个电源故障后可以由备用电源继续供电。对于超高层建筑工程电气系统设计来说，应争取利用一切可以利用的技术手段，满足不同数量与质量用电设备正常工作状态的用电需求。第三，设备选型与线路设计。以提高电气系统运行可靠性为目的，在进行设计时需要在正确设计基础资料的基础上，结合工程建设实际特点与需求，提高设备选型的合理性，为设备、线路安装配置与运行维护提供必要的安全空间与通道，控制好不同电气设备之间的关系，采取一定的防护措施，来避免电气部分与建筑其他各部分事故时产生的相互影响。

二、超高层建筑电气系统设计要点

1.供电可靠性

电气系统供电可靠性设计效果，直接影响了超高层建筑工程照明设备、电梯设备、空调设备以及给排水设备等辅助功能的实现效果。与普通建筑工程相比，超高层建筑设置的各辅助功能具有数量大特点，相应的对供电量的需求也更大，需要以此作为电气系统设计的前提，争取提高其供电的可靠性[1]。

2.照明系统

对于照明系统的设计，应将重点放在应急照明项目，对于超高层建筑工程来说，一旦发生火灾等大型事故时，建筑结构受损比较大，在人员转移时很容易出现伤亡事故。因此，在进行应急照明系统设计时，应确定安装位置的合理性，一般应设置在疏散楼梯、消防控制室、消防电梯前室、变配电室、自备电源室以及消防水泵房等位置，并且要保证应急照明指示灯照明清晰。

3.电梯安全

电梯超高层建筑工程垂直交通运输的主要方式，其设计安装效果在很大程度上影响了工程整体性运行的效果。因此，在设计时需要控制好电梯运行噪音问题，降低噪音对用户的影响，并且根据建筑用户数量、应用时间等情况对地电梯荷载进行适当的调整[2]。为提高电梯运行安全性，应将自备电源（发电机）作为电梯应急电源。

三、超高层建筑电气系统设计方式分析

1.工程概述

建筑工程高156m，总建筑面积为15.6万m2，地下共有3层。其中水泵房位于B3，冷冻机房与配套变电所位于B2，办公与公共变电所位于B1，地下其余区域为设备用房与车库。地上部分1～5层为裙房，6～15层为办公，15～28层为公寓，剩余楼层为酒店客房，其中13层为第一避难层与公寓、酒店用变配电所，30层为第二避难层。

2.供配电系统

2.1负荷计算

在对供配电系统进行负荷计算时，需要按照国家规范要求，选择一级负荷，即中断供电会造成严重的经济损失甚至人员伤亡的负荷，一级负荷供电方式除了采用两个互相独立的电网电源供电外，还需要设置备用电源，常见的有柴油发电机或者直流蓄电池组。本工程一级负荷主要包括消防用电，消防控制室、火灾自动报警以及联动控制装置、疏散照明等；其他用电还包括值班照明、走廊照明、障碍照明等，同时还包括安防系统用电、客梯用电、主要业务与计算机系统用电等[3]。为提高超高层建筑电气系统运行稳定性，在设计时可以选择用柴油发电机作为后备电源。

2.2电源与电压选择

在选择电气系统供电电压与电源时，应结合超高层建筑工程具有的特点，设定最少两个独立电源来进行供电，需要结合建筑工程实际运行负荷来决定电源数量。一般情况下，设置至少两个独立电源供电，可以降低一个电源供电的压力，并且即便其中一个电源故障，剩余电源可继续为各项辅助功能的实现提供供电。并且，为避免意外情况造成的巨大损失，在进行设计时还应设置备用柴油发电机组，可以在故障发生后短时间内恢复正常供电，一般需要将恢复时间控制在15s以内。

2.3高低压主结线设计

对于10kV用户变电所来说，在确定结线方式以及开关柜型号后，应按照相关规范对进线柜以及变压器出线柜设置断路器保护。10kV电源选择用双路进行设计，则主结线可以选择用单母线分段设计方式，每段10kV母线上装变压器容量应控制在5000kVA以内，二段母线合计装接变压器容量需要控制在10000kVA范围内[4]。

2.4配变电所设计

第一，在首层设置10kV开关站，实现对供电局的配网管理，同时还需要结合建筑结构设置二到三处10/0.4kV全户内附设式变电所。其中，B2变電所位于B1变电所下方，为制冷中心供电，∑Pn=3860kW，Sc=3720kVA，∑Sr=4×1230kVA；B2变电所位于裙楼下方，∑Pn=4680kW，Sc=3050kVA，∑Sr=4×1000kVA；L14变电所（P）提供公寓用电，∑Pn=2660kW，Sc=2120kVA，∑Sr=2×1430kVA；L14变电所（O）提供酒店用电，∑Pn=3160kW，Sc=1820kVA，∑Sr=2×1330kVA；

2.5配电间设计

在设计配电间时需要结合建筑结构实际情况，确保位置能够同时满足电气设备、电缆设置以及操作距离的要求。对于此工程来说，B3～L5平面尺寸比较大，功能种类几种，应多设置几处配电间。并在上部设置一配电间，其中办公层配电间尺度最终为4.8m×1.6m，公寓酒店层配电间尺寸为2.2m×3.0m。

2.6照明系统

在对超高层建筑工程照明系统进行设计时，需要做好消防控制中心以及变配电所的控制管理，确定其可以维持3小时以上的照明时间，对紧急照明系统的设计具有重要意义。其中，对于人员比较密集的场所将应将供电时间控制在最少30min，剩余场所则可以将照明时间控制在10min左右。另外，需要在每层人流量较多的位置设置应急照明装置，并对所有照明装置设置蓄电池，供电线线路要区别普通照明线路，保证其在供电系统故障时还可以正常运行。

结束语：

在对超高层建筑工程电气系统进行设计时，需要结合工程建设特点，确定其电气系统设计的特点与要点，基于此从多个角度进行分析，以满足工程功能实际运行为目的，做好对每个环节设计的优化控制，提高各细节设计的规范性与合理性，争取不断提高系统设计效果。

【参考文献】

[1] 李炳华.超高层建筑电气设计要点[J].智能建筑电气技术，2011，04：9-19.

[2] 李平.超高层建筑电气设计要点简析[J].现代建筑电气，2013，11：20-22+31.

[3] 濮松奇.论超高层建筑电气系统设计与安装要点[J].科技与企业，2013，16：239-240.

[4] 赵丽萍.超高层建筑电气设计要点[J].中华民居（下旬刊），2013，06：293-294.