对高层建筑电气设计的体会探讨

来源：职称驿站所属分类：建筑设计论文
发布时间：2012-11-19浏览：27次

　　摘要：高层建筑的电气设计合理、全面与否,直接关系到整个建筑的使用寿命与安全,结合理论与实践,对高层建筑的电气设计内容进行简单的探讨。

　　关键词：高层建筑,电气设计,电气应用

　　1.高层建筑电气设计的主要内容

　　1.1负荷的计算

　　电力负荷计算是供电设计极其重要依据。其准确与否，对设备的选择，安全可靠，是否经济运行，均起决定性作用。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。

　　1.2高低压配电系统的设计

　　1.2.1计费方式，采用高供高计。但在低压侧，仍装设计费电度表，采用将照明与动力分开的两部电价法。有些地方供电部门又把空调设备的用电，全部划入照明计价系统，一般做法是安装总表及动力表，由总表减去动力表以后，全部为照明电费。

　　1.2.2现代高层建筑均是采用两路独立的电源同时供电。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。电源进线几本采用电缆进线。

　　1.2.3采用放射式系统配电方式对高压系统及低压进线进行配电。楼层配电则为混合式系统。配电设备中的主要部分是干线。现代高层建筑的竖井多采用插接式母线槽。水平干线因走线困难，多采用电缆与竖井母干线联接。每层楼竖井设层间配电小间。层间配电箱经插接自动空气开关从竖井母干线取得电源。当层数较多负荷数较大时，一般按层数分区供电，或将变压器分散设在地下层、中间层或最顶层。

　　1.2.4为减少变压器台数，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，正常时变压器解列运行，中间设联络开关。照明和动力分开设变压器，当动力用电容量太小时，动力变压器可不分开装设，而在低压侧应对动力负荷分类计费。

　　1.2.5所有电梯均要求采用两路不同变压器引出的专用电缆进线。在电梯机房的末端配电箱，设两路电源的自动切换装置，互为备用。

　　1.2.6功率因数按规定应补偿到0.9-0.95。无功补偿都采用集中补偿方式。为降低变压器容量，多集中装设在低压侧，与配电屏放在一起，但必须采用干式移相电容器。

　　下面结合笔者设计的工程对以上几点做一下体会

　　御麓湾项目39#楼，地上28层，地下两层。地上部分使用功能为住宅，本工程主体建筑高度84.0米，属于一类高层建筑。计费方式采用高供高计，住宅用电分户计量，集中设表。公共用电在配电室低压进户柜内设总表计量。低压供配电系统采用～50HZ、380/220V放射式与树干式相结合的配电方式，对于单台容量较大的负荷或重要负荷采用放射式供电。一级负荷：(消防电梯等)采用双电源供电，并在末端自动切换。三级负荷：(一般照明等)采用单电源供电。住宅部分的用电在变电亭低压侧集中设功率因数自动补偿装置，公共用电在配电室低压侧集中设功率因数自动补偿要求补偿后的功率因数不小于0.90。

　　1.3供电电源及电压的选择

　　为了保证供电可靠性，现代高层建筑应有两个独立电源，具体数量应视负荷大小及当地电网条件而定。两路独立电源运行方式，原则上是两路同时供电，互为备用。另外，还须装设应急备用柴油发电机组，要求在15秒内自动恢复供电，保证事故照明、消防设备电梯，电脑电源设备的事故用电。

　　1.4电气照明设计

　　电气照明设计，包括光源选择、照度计算、灯具造型及布置，眩光控制，调光控制和照明配电线路敷设等。照明设计与建筑装饰有着非常密切的关系，应该相互配合，在使用功能及艺术意境方面求得统一。选用高光效电光源，可以取得节能的明显效果，荧光灯镇流器采用电子镇流器

　　1.5主要设备的选型

　　1.5.1高压开关柜

　　现代高层建筑的变配电室大部分设在主楼地下层，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，故目前真空断路器应用的较为普遍。因此，应根据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。

　　1.5.2低压配电屏

　　国外低压配电屏的结构，几乎都做成抽屉式，特别是大容量的出线，则做成手车式。国内许多生产厂家的低压配电屏也有引进技术做成抽屉式结构的，其中有的主要技术指标已达国际先进水平。低压配电屏多采用自动空气开关出线。

　　1.5.3电力变压器

　　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。应选用国内外技术指标已达标的干式变压器、SFe变压器和硅油变压器等产品。

　　1.5.4应急备用发电机组

　　过去大多是采用柴油发电机组做应急备用电源的。近年国外高层建筑已开始采用燃汽轮发电机。这种发电机具有体积小、重量轻、反应速度快，故障率低等优点。应急备用发电机组必须是快速自起动的。按规定，应能在15秒内恢复供电。从可靠性出发最好选用两台，自动并车。容量较小时也可选用一台。

　　1.6微电脑在变电所中的应用

　　因为现代高层建筑规模很大，整个供电系统很复杂，所以其变电所的规模也较大。对这样一个供电系统，要用人工值班，通过电话联系或人工巡视，保证供电可靠，并观察各种供电参数及开关状态，变压器运行状态和各机房运行状态，不但工作量大，而且速度也很慢。因此设计人员在预留的控制室内使用微电脑进行监测、管理，能迅速发现故障，使设备作最佳工况运行，实现遥控遥测，从而达到节约能源，减少人力，安全、合理运行。

　　1.7变电所位置的确定

　　现代高层建筑在确定变电所位置时，需要考虑负荷的分布，地形地貌，周围环境，交通运输等方面综合考虑，尽可能使高压深入负荷中心，以减少低一级电压的传输线路，节省线材，设备及电能损耗。

　　1.8防雷与接地

　　大多数高层建筑已接近雷云之中，受雷击的可能性大，而且雷击也可能发生在建筑物侧面楼层。采用一般建筑物的避雷措施难于起到保护作用，针对高层建筑受雷击的特点，可采取如下防雷措施

　　1.8.1防直击雷

　　高层建筑的屋顶宜装设避雷针和避雷网。独立避雷针应有独立的避雷装置，冲击电阻不宜大于10欧姆，接地装置距离被保护建筑物及其联系的金属物(如管道、电缆等)之间的距离不得小于3m,避雷网的网格尺寸为对第一类防雷建筑物小于5×5m,对第二类防雷建筑物小于10m×10m

　　1.8.2防侧击雷

　　第一、第二类高层建筑层间应设置避雷带、均压环，并与屋顶避雷网相连，通过引下线与接地装置连接，当高层建筑的侧壁是金属制品或钢筋混凝土时，将全部金属体或钢筋连接成电气通路，以保护建筑物侧壁不受雷击.建筑物每三层，在结构圈梁内敷设一条25×4mm的扁钢与引下线焊成一环形水平避雷带，以防止侧向雷击，井将金属栏杆及金属门窗等较大的金属物体与防雷装置连接.

　　1.8.3关于均压环和等电位体的连接

　　为了保证高层建筑物内部不产生反击和危险的接触电压和跨步电压，应当使建筑物的地面、墙板和金属管、线路都处于同一个电位。因此，钢筋混凝上建筑物应当在各层的适当位置预埋与房屋结构内防雷导体相连的等电位连接板，以便于和接地主干线相连接。

　　现代高层建筑的防雷设计，采用传统的避雷方法简单可靠，更加经济合算。但必须保证各层楼面钢筋、金属管道与该层用作引下线的柱筋有可靠的连接，形成等电位层。现代高层建筑都是采用钢筋混凝土剪力墙，与楼板的连接是十分可靠的。关键是做好金属管线的接地。现代高层建筑的防雷接地、电气设备的保护接地和工作接地，都是合在一起的，组成混合接地系统。接地电阻按最小的要求而定，通常是在1欧姆以下。利用建筑物的钢筋混凝土基础作接地板。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。

　　1.9综合布线系统。

　　综合布线是一种模块化的，灵活性极高的建筑物内或建筑群之间的信息传输通道。它既能使语音，数据，图像设备和交换设备与其它信息管理系统彼此相连，也能使这些设备与外部通信网络相连接。综合布线由于采用开放式体系结构，应符合多种国际上现行标准。

　　1.10火灾自动报警与控制系统

　　高层建筑通常是根据温度及烟雾实行火灾自动监测，自动通知消防控制中心火灾的准确位置，自动启动各种灭火设备，包括喷淋，消火栓泵，二氧化碳气体系统，防排烟及新风装置(包括加压风机，排烟风机，送风阀，排烟阀等)启动防火隔离装置(防火阀，排烟阀，电动卷帘等)自动切除若干负荷(空调，厨房，生活水泵等)，电梯迫降至首层。消防控制中心位于首层，并需设置直接对外出口。

　　在具体设计中当联动控制器接收到报警控制器的火灾信号后，自动或手动接通着火区域的声光报警器，强制点亮应急照明，联动相应的防排烟设备，并将电梯迫降至首层。对于防、排烟风机可以实现手动及自动控制。消火栓报警按钮动作后，直接启动消火栓泵，消防控制室能显示报警部位并接受其反馈信号。

　　在消防控制室内设置总线制消防直通对讲电话总机，除在各层的手动报警按钮处设置消防直通对讲电话插孔外，在消防电梯机房、防排烟机房等重要场所设置固定式对讲电话。

　　2 结语

　　综上所述，随着我国改革开放的深入，经济的发展，全国大中城市尤其是沿海经济发达城市，高层建筑物高耸林立，人们对高层建筑生活舒适度要求越来越高。特别是对电气设计，不仅要求用电安全可靠，经济节能，而且对建筑的智能化提出了更高的要求。

　　【参考文献】

　　[1]杜航.大型商业建筑电气设计的探讨[J].电气应用,2009,(11).

　　[2]吴正平.超高层建筑消防电气设计浅析[J].电气应用,2009,(11).

《对高层建筑电气设计的体会探讨》

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