刍议高层建筑电气设计

刍议高层建筑电气设计

孙涛

孙涛

广东中煦建设工程设计咨询有限公司510641

摘要：随着城市化进程的加快，高层建筑越来越多，为了满足高层住宅居民对电气的要求，必须要注重高层建筑电气的设计问题。文章从高层建筑电气设计的特点入手，分析了高层建筑设计的原则以及设计要点，以供相关人士参考。

关键词：高层建筑；电气设计；特点；发展

一、高层建筑电气设计的特点

高层建筑的电气设计工作具有其自身的特点，主要与高层建筑的特点及建筑内的电气特点相关。在高层建筑中，与建筑电气相关联的用电设备种类较多，功能和要求也相对复杂，包括室内、楼道中的安全照明设备，冷却塔风机、多联机机组等电力制冷设备，货梯、客梯等民用电力设备，燃气热水器、排风扇、电冰箱等厨房用电设备，生活用水以及消防泵等给排水设备，正压送风机、排烟机、消防电梯等消防电力设备。

二、建筑电气设计的原则

1、合理配置负荷密度。

2、降低供配电系统线损率，减少有功损耗。应合理设置变配电所位置，尽量深入负荷中心；供配电系统力求简单可靠；选用高效节能型变配电设备；合理选择电缆截面。

3、设置功率因数补偿装置，采取谐波防治措施，降低无功损耗。如变压器采用D，yn11接线组别，3n次谐波电流在变压器D接线的中压绕组内短接形成环流，不流入电网；谐波功率较大的设备采用专线供电；低压侧无功功率补偿的电容器串接电抗器等等措施。

4、合理选择设备的运行措施，达到节能的效果。如电梯、生活水泵、空调机组等长期运行电动机采用变频调速控制。

三、高层民用建筑电气设计要点

1、供配电系统

1.1负荷等级及供电电源

为满足一、二级负荷的供电可靠性要求，一般工程均需要有两路10kV电源供电。根据GB50052-2009《供配电系统设计规范》3．0．2中规定一级负荷应由双重电源供电，当一电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏。3．0．7二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。3．0．2条文说明中解释道：因地区大电力网在主网电压上部是并网的，用电部门无论从电网取几回电源进线，也无法得到严格意义上的两个独立电源。所以这里指的双重电源可以是分别来自不同电网的电源，或者来自同一电网但在运行时电路互相之间联系很弱，或者来自同一个电网但其间的电气距离较远，一个电源系统任意一处出现异常运行时或发生短路故障时，另一个电源仍能不中断供电，这样的电源都可视为双重电源。所以，本人理解两路10kV电源来自不同的上级降压站，即可满足一级负荷供电的要求。另外，为确保供电可靠性可以考虑安装柴油发电机作为工程备用电源。

1.2变配电所的设置

变电所的数量、位置与建筑物的分布、使用性质（住宅、公建）、总用电量、供电半径等许多因素有关。在小区规划确定变电所的位置时，首先要限制变电所的供电半径（不大于250ｍ）。如果低压供电半径大，则存在满足不了电压降的要求，供电质量差，用电设备寿命短，短路保护的灵敏度很难满足要求等问题。所以，公建的“高基”变电所，最好布置在建筑物的负荷中心部位；住宅的“低基”变电所，宜布置在住宅附近的地下室内。其他要求如进出线方便，靠近电源侧，宜靠近建筑物外墙；设备运输方便等就不一一累述了。

2、高低压配电系统的设计

高压配电系统：现代高层建筑均是采用两路独立的10kv电源同时供电。一般高压采用单母线分段，自动切换，互为备用。母线分段数目，与电源进线回路数相适应。只有当供电电源为一主一备时，才考虑采用单母线不分段的结线。计费方式，采用高供高计。根据广州市城乡建设委员会于2014年5月6日发布实施的《广州市公共建筑用电分项计量设计导则》，规定“照明插座、空调、动力、特殊用电”四项为必分项，其中又细分为一级能耗子项和二级能耗子项，一级能耗子项应直接计量，二级能耗子项可通过装设子母表数据加减等方法间接计量。用电数据应按照规定的数据编码格式上传至广州市公共建筑能耗监测平台。所以，在低压侧，仍装设计费电度表。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。楼层配电则为混合式系统。特别注意的是：GB50016-2014《建筑设计防火规范》第10.1.10条3款：“消防配电线路宜与其他配电线路分开敷设在不同的电缆井、沟内；确有困难需敷设在同一电缆井、沟内时，应分别布置在电缆井、沟的两侧，且消防配电线路应采用矿物绝缘类不燃性电缆。当不采用矿物绝缘类不燃性电缆时，敷设消防配电线路的电缆井、沟或电缆槽盒应与其他配电线路分开设置（可在竖井内采用与墙体耐火极限相同的耐火电缆槽盒或可拆卸式防火隔板隔断）。

3、主要设备的选型

高压开关柜。现代高层建筑的变配电室设在主楼地下层，按规定不宜采用油开关。国外用于高层建筑的开关有三种类型可供选用：高压空气断路器，sf6开关和真空断路器。其中高压空气断路器因技术陈旧，sf6开关尺寸数大，气体具有毒性，故目前10kv真空断路器应用的较为普遍。因此，应根高层建筑地下室的标准，选用具有“五防”功能的真空开关手车式高压开关柜。根据防火要求，主楼内是不允许装设大容量的油浸电力变压器的。

4、电气照明设计

电气照明设计，包括光源选择、照度计算、灯具造型，灯具布置，眩光控制和调光控制和照明配电线路敷设等。合理选择照度、控制照明功率密度；选用高光效电光源及高效节能灯具；选择合理先进的照明控制措施等手段可以取得节能的明显效果。

5、防雷与接地

a.根据JGJ6-2008《民用建筑电气设计规范》第11．1．7条在防雷装置与其他设施和建筑物内人员无法隔离的情况下，装有防雷装置的建筑物，应采取等电位联结。所以，在高层建筑防雷接地设计中，现浇框架节点的连接应按《利用建筑物金属体做防雷及接地装置安装03D501-3》第8页施工，这样才可以保证楼板之间有可靠的连接。

b.利用建筑物的结构钢筋作防雷装置是有条件的，应核实本工程是否全部满足GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》第4.3.5条的规定并给予说明。特别注意的是，应判定是否符合“基础采用硅酸盐水泥和周围土壤的含水量不低于4％及基础的外表面无防腐层或有沥青质防腐层”。

c.尽量避免滥装浪涌保护器（SPD）。一般情况下电房变压器侧母线上，天面配电箱或由室外引入电缆的第一个配电箱设SPD。

6、火灾自动报警系统

伴随着科学技术的前进，高层楼宇在火灾主动报警灭火制度方面也在慢慢的一致，现在主要包含五个部分：火灾勘测设备、分区消防报警操纵设备、消防核心、主动喷水灭火设备以及气体主动喷洒，以确保报警灭火主动化进行。在这个程序中，先由勘测设备勘测到火灾同时自己转变为电信号，之后信号传输到报警设备以及消防核心处，转变为声音以及光报警信号。整体的消防操纵以及监督管控都是在消防监控中心实现。值得注意的是：设有消防控制室的项目均应设置消防设备电源监控系统和防火门监控系统。

四、结束语

我国的城市化进度不断加快，高层民用建筑数量不断增多。所以，高层电气设计问题是设计工作者不得不面对的。高层建筑具有很大的高度，人口密度大、楼层多，综合各方面因素对供电系统以及安全消防系统进行优化设计，提高其安全可靠性，对高低压配电系统进行灵活控制，根据电负荷的大小调整变压器的运行数量，达到节能的目的。

参考文献：

[1]黄国富.高层建筑配电系统设计简介[J].建筑电气，2010（06）.

[2]韩凤明.高层办公建筑电气设计[J].现代建筑电气，2011（01）.