超高层建筑电气系统设计要点

超高层建筑电气系统设计要点

杨从毅

天津市颐和城市建筑设计有限公司天津

摘要：随着当前超高层建筑数量越来越多，建筑工程对机电设备的使用越来越频繁，这就对整个建筑工程项目的电气技术水平提出了一定的要求。超高层建筑相对于普通高度的建筑来说，本身具有特殊性，较高的层数使得对电气的供应要求比较严格，高层建筑需要运行较多的用电设备，需要的消防条件也比较高。显然，高层建筑电气设计的复杂程度较大，电气设计是一个需要反复琢磨，不断改进的过程。因此在超高层建筑设计过程中，必须要重视对电气设计关键技术的研究，才能更好的推动超高层建筑项目顺利完成。

关键词：超高层建筑；电气系统设计；设计要点

1导言

随着我国社会经济的不断推进，使得建筑规模也逐渐壮大起来，而随之超高层建筑也越来越多。但是对于超高层建筑而言，电气设计是其重要的组成条件之一，确保在建筑功能完全掌握的情况下去展开电气设计，才能使得其设计程序的科学性。因此，当前，需在追逐于安全、节能的前提下，对超高层建筑的电气进行科学合理设计，从而提升其科学性、实用性。

2超高层建筑电气设计的特征

超高层建筑主要指建筑高度大于等于100m的民用建筑，在整个建筑设备中，电气设计一直是其中的关键环节。这是因为在整个建筑中，发电机系统、供配电系统、设备垂直运输系统的运行都需要电气设计。同时与其他建筑项目相比，超高层建筑具有明显的特殊性，其用电负荷种类较多，并且存在一定的差异。因此在超高层电气设计中，必须要严格按照国家颁布的相关规定与办法确定负荷供电等级，最终确定不同使用功能下的电气设计指标参数。

在设计过程中需要注意的是，由于超高层建筑输配电的距离较大，因此整个电力系统的用电负荷也会明显高于常规建筑。根据这一特点，在超高层建筑电气设计中，电力设备的安全性与可靠性，成为整个电气设计的关键所在，应该得到相关人员的重视。同时，考虑到超高层的人员数量较多，并且逃生存在一定困难，因此，应急照明灯、消防用电设备的安全性，应该成为整个建筑设计的重点。

3超高层建筑电气系统设计要点

3.1供配电系统设计要点

3.1.1保证供电电源的可靠性

超高层建筑用电设备多，用电负荷大。其中一、二类负荷较多。为保证供电的可靠性和企业人员及设备的安全，一般取两路或两路以上的独立电源供电，并设置柴油发电机组作为应急电源。

3.1.2供配电系统力求简单可靠

供配电系统应该操作安全，运行灵活，检修方便。正常工作电源与柴油发电机组的应急电源应自成系统、独立配电，事故时应能自动切换。消防用电等一类负荷在火灾情况下，由应急电源保证连续供电，二类负荷应保证两回路切换供电。低压配电级数不宜过多。如从变电所的低压配电装置算起，则配电级数一般不多于四级，重要负荷不超过一级。总配电长度一般不宜超过200m，每路干线的负荷计算电流一般不宜大于200A。

3.1.3变配电所的安装设计

正常条件下，中央空调、水泵房等均是被安排在地表下层，而如果是一些对用电有较大设备需求的均是设计在楼层上面。而在设计中应当将变配电所安排在地下，并在其周围对柴油发电机房进行构建，进而达到让变压器尽最大限度贴近负荷中心带。一般情况下，电气设计中，低压出线柜到末端配电箱的最佳长度应该控制在120m之内，并按照超高层建筑总电压5.0%的比例确定低压供电线路的要求。同时在设计中，需要采用分区域设计的方法处理变配电站，按照不同的功能清苦情况，对供配电站各个功能区进行划分，包括地下区负荷中心、超高区负荷中心等。高压配电室一般会设置在超高层建筑底部，而在建筑空间面积足够的情况下，可以设置独立变电站。

3.2超高层建筑防雷及接地

依据规范，超高层建筑物应划为第二类防雷建筑物，由于超高层建筑物的用户多为重要企业办公或特级、一级金融机构、五星级酒店等，根据电子信息系统的重要性、使用性质和价值角度考虑，系统的雷电防护等级宜按A级设计。

设计时应计算建筑物年预计雷击次数、防雷装置拦截效率，超高层建筑各项雷击风险指数均很高。由于超高层建筑的建筑高度均超过滚球半径，因此有侧击雷击中建筑物中上层表面的几率。具体实施应采用防直击雷、侧击雷、闪电感应、电磁脉冲等措施，并做好总等电位连接。此外强电机房、智能化电子信息机房接地宜采取接地干线方式，各层强、弱电机房分别接至强、弱电竖井内的接地干线上；另外，在高层建筑中，一般情况下主要是利用密布钢筋网作为接地体，并通过钢筋焊接成环型闭合体与建筑内的各引下线钢筋形成牢固的焊接。

3.3照明系统设计要点

3.3.1泛光照明

超高层建筑通常都是具有标志性的建筑，因此，泛光照明的总体效果是非常重要的。泛光照明首先要注意入射角的问题，正是阴影将立面起伏突现出来，因此，照明应始终能提供表面成像，以正对角度射向立面的灯光将不会形成阴影，并使表面显示为平面状。阴影尺寸取决于表面起伏和灯光的入射角。平均照明方向角应为45°。若起伏极小，此角应大于45°。然后还要注重照明方向，为了使表面照明看起来平衡，所有阴影应投射在同一方向，为一个投影区域中的表面提供照明的所有灯具应有相同的投射方向。例如，如果两盏灯对称地瞄准某一表面的垂直方向，阴影将会减少并可能会出现混乱。因此有可能无法看清表面起伏。然而，大型突出物可产生大的密集阴影，为了避免破坏立面的整体性，建议在与主光照明成90°的角度提供较弱的照明来弱化阴影。

3.3.2走廊、室外道路和运输通道等区域

在建筑物服务区内对该区域的照明控制进行设定，通常都会采用自然光进行照明，当自然亮度无法满足使用需要时就会采用人工照明，采用人工照明时，要依据当时的自然光强度，使用照度传感器和定时器等装置对照明系统进行分段控制和分时控制，用以达到最佳的照明效果。另外，室外道路的照明控制要具备一定远程控制功能，运输通道走廊还应该设计有智能开关控制功能。

3.3.3智能疏散指示系统

在智能疏散指示系统的实际设计中应该注意照明区域内地面中心线水平照度不应低于1.0lx，照明区域边缘的水平照度不应低于0.5lx；楼梯间内的地面中心线水平照度不应低于5.0lx。设置消防疏散指示时，应采用消防应急标志灯或消防应急照明标志复合灯具；非灯具类疏散指示标志可作为辅助指示标志。消防应急灯具连接的主电供电方式与控制方式应保证在火灾发生时，能使所有消防应急灯具全部切换到应急工作状态。应急照明投入时间不应大于5s。给消防应急灯具供电的回路中严禁设置可关断灯具充电及关断灯具应急状态的灯开关装置、插座及其它负载。

3.4超高层建筑火灾自动报警系统设计

与普通建筑比较，站在超高层建筑的角度来说，其对火灾自动报警设计标准是极为严格的，已完全具备特级保护对象标准。不包括滑冰场、卫生间相关公共场所，其均要对系统进行设置。所以，需要对消防控制设备安装进行完善，比如火灾报警器、广播器等，一旦出现火灾，则立马发出相关指令，从而完成相对应的消防设施启动，从而可以让众多人群在一定的指挥下，切实保证安全。超高层建筑物，其在消防设计方面必须是要根据国家相关规定而遵循的，要有科学的感温探测器设计；在大厅、走廊等地方均需安装感烟感应器；重视防火分区的手动报警按钮设计；对消防专用电话分机如备用发电机房、消防电梯机房、方水泵房等需进行科学设计；增加扬声器，这样在事故发生时，可以进行大力传播，助于对现场人员进行指挥疏散。

4结论

总之，超高层建筑具有高度高、规模大、用电量大、负荷等级高等特点，我国明确规定了包括电力设计在内的超高层建筑各项设计，同时将相关的技术标准制定完善。所以，在设计电气系统的过程中，需要对国家标准严格执行，从而保障整个超高层建筑的电力安全。

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