浅析如何做好高层建筑电气设计

杨凯

摘 要：高层建筑越来越多，也逐渐为人们所认可，但是高层建筑电气设计质量保证是比较复杂的一个课题，同时，高层建筑耗能浪费的现象也是一个迫在眉睫的问题。本文作者根据自己的实际工作经验为如何做好高层建筑电气设计提供了一些意见，仅供参考。

关键词：高层建筑；电气设计；要点

1 高层建筑电气设计特征

（1）高层建筑由于照明及空调负荷多、电梯等运输设备多、给排水设备多，所以用电量特别大，对供电的可靠性要求很高；（2）高层建筑中，动力电与照明电各成系统、分别供电。动力负荷多采用放射式供电，照明负荷则采用母线槽配电方式；（3）高层建筑内部空间大、柱距大，又因其电气设备多，导致墙面埋线多、地面管道多；（4）高层建筑主体通常采用干法施工，并且建筑构件的预制装配化使施工周期缩短，要求电气施工科学地高效运行；（5）消防要求高，高层建筑高度高、设备多、人员密集、装修豪华、火灾隐患多，施救难度大，故对消防提出很高的要求，设计中对选材要有消防方面的针对性；（6）用电设备分散，管理难度大。要求微机系统监控管理；（7）防震要求：配电屏、灯具等电气设备的防震处理：管线的层间贯通和建筑伸缩缝与沉降缝的耐震处理；（8）节能要求：高层建筑的电气设计中，要把电能消耗指标作为全面技术经济分析的重要组成部分，围绕经济、节能和环保护的原则，采用技术先进、安全适用的配电方式，选用高效率变压器、电动机和高光效电光源、无功功率补偿装置和设备监控系统，减少电耗，节约用电；（9）电梯按供电电流分有交直流两大类，据不同使用功能又有客梯、货梯、自动扶梯、观光梯、消防梯、服务梯之分。电梯的数量、性能选择、布局配置要符合建筑本身的功能需求，需要工程各方集思广益而定。

2 高层建筑电气设计要点

2.1 提高电力负荷计算的准确性

电力负荷是供电设计的主要依据，按国家现行规范，消防用电设备（如消防水泵、消防电梯、喷淋泵、排烟风机、消控控制中心、应急照明等）、电梯、生活水泵用电、电话机房、安保设备和航空障碍灯等应按一级负荷中特别重要的负荷要求供电，其它用电负荷分别为二级或三级负荷。电力负荷预算时应分别计算动力电和照明电。电力负荷预算正确与否，对电气设备的选择、配置，保证电气设备系统安全、高效运行。对整体工程的经济分析和相关设计，都有重要的指导意义。高层建筑的电力负荷计算，基本上采用负荷密度法和需要系数法。

2.2 选择合适的电源与电压

高层建筑的供电是十分重要的，它不仅影响着建筑中所有人的办公和生活，还对人们的生命安全带来着不同的隐患。所以，保障建筑物的供电系统和供电能力是势在必行的。因此，在考虑到这些因素的前提下，现在的高层建筑都会安装两个及其以上的独立电源，而且它们都是同时启动，相互备用。针对高层建筑中存在大量的一级负荷，还需备用柴油发电机组，要求在15s内自动恢复供电，应付意外情况的发生。

2.3 选择合适型号的电气设备

首先，高压开关柜，通常高层建筑的变配电室设在主楼地下层，不宜采用油开关，根据高层建筑地下室的规定，选用具有“五防”功能的真空开关手车式高压开关柜；其次，电力变压器的选择，主楼内不能装置油浸电力变压器，高层建筑单体面积大、负载多，可选择多台大容量变压器组合使用，对季节性负载集中设置，以便在过渡期停用相应变压器，从而降低能耗；再次，低压配电屏，多为大容量出线，建议采用手车式；最后，应急备用发电机组，应急发电机组应自成系统，避免接入其他负荷，位置宜靠近各区域配电中心。发电机选型建议采用燃汽轮发电机，较之传统的柴油发电机这种发电机具有体积小、重量轻、故障率低的优势，尤其适用于高层建筑。

2.4 科学的安置变电所

缩短供电半径是提高供电质量、降低电耗的基本出发点。高层建筑的主要用电负荷（如中央空調机房、泵房）都设在地下层，通常情况下，变配电所也设在地下层就具有经济上及环保方面的双重意义。

2.5 对电气照明进行节能设计

高光效电光源是节能的需要。以此为出发点，根据使用功能、照度设计、眩光控制进行光源的选择、布局，由于电光源的装饰特性，它的布局还必须符合人们的审美情趣，力求在使用功能与艺术境界方面达到统一。

2.6 准确的选择电缆与电线

一般动力设备与照明回路采用阻燃电缆线：消防设备与应急照明应选择矿物绝缘的防火缆线，才能保证其紧急状态下的正常功能。

2.7 重视防雷与接地设计

高层建筑主体都是采用钢筋混凝土剪力墙，与楼板的连接牢固，关键是做好金属管线的接地。在高层建筑中防雷接地、电气设备的保护接地和工作接地，都是合为一体组成联合接地系统，接地电阻按最小的要求而定，通常是在4欧以下。联合接地网利用建筑物底板内的钢筋作为接地网。尽管基础钢筋等自然接地体已能满足接地电阻的要求，仍需要装设水平的人工接地体，将主要的建筑物基础连接成接地网，这对均衡电位、提高安全性都有好处。

2.8 消防自动报警灭火系统设计

系统包括：火灾探测器、分区消防报警控制器、消防中心和气体自动喷射灭火及自动洒水灭火系统等四个部分。探测器探测到火灾信号后转换成电信号，进入分区报警器和消防中心，发出声光报警信号。消防中心负责整座大楼火灾的监控和消防指挥。高层建筑中消防用电的设计问题，涉及到其他许多学科，而且规模越大、功能越多，控制内容越广泛、设计内容也就越复杂。

3 高层建筑电气节能设计

3.1 建筑配电系统节能设计

首先，在设计配电系统时，设计人员应当根据配电系统的容量、配点距离以及电气设备的特点来设计，尽量缩短变配电所和负荷中心的距离，不仅能够节省电缆材料，还能减少在输电过程中消耗的电能，达到节能效果，此外，设计人员还要合理选择变压器的容量和数量，通过变压器的设计节省电能；其次，电容器放完电后才能充电，如果没有放完电就进行充电，则会浪费电能，因此，应尽量避免这种情况。

3.2 提高供配电系统功率因数

自然功率因数的提高，这可以通过选择异步电机、使用同步电动机以及实现电力变压器轻载运行的方法来实现。无功功率的人工补偿，设计人员在设计的过程中可以采用高低压柜集中补偿和分散就地补偿的办法，结合建筑电气设备的实际情况来进行设计。

3.3 减少线路电能损耗

线路电能损耗也是高层建筑电能损耗的重要方面，设计人员要重视线路上的电能损耗，按照发热条件、机械长度来进行低压线路截面选择，减少线路损耗，选用电阻率比较小的材质作为线路导线，包括铜芯导线和铝线。

3.4 照明节能设计

设计人员应该尽量的选用高效光源，室内场所照明可以使用高效的荧光灯和LED灯等灯源，室外照明和道路照明可以使用高效的LED灯和钠灯等灯源，对于气体放电灯发光光源则需要安装电容器。

4 总结

随着现代社会科技、经济的快速发展，建筑电气在日常生活中的应用越来越广泛，人们对电气功能的要求也越来越高，电气设计的复杂程度也随之而增加。为了保障高层建筑电气运行的安全与稳定，设计人员必须努力提高自身的设计水平。

参考文献：

[1] 刘洋.现代城市高层建筑电气设计的要点[J].江西建材，2017（23）.

[2] 雷有秀.浅谈高层民用建筑电气设计的节能[J].建筑知识，2017（13）.