关于高层建筑电气设计的探讨

汤志良
摘要：本文分析高层建筑电气设计过程中应注意的主要问题，探讨了高层建筑设计的主要内容，同时提出高层建筑电气设计需要注意的问题。
关键词：高层建筑；电气设计；节能
Abstract: this paper analyzes high-rise building electrical design should be paid attention to in the process of the main problems, and discusses the main contents of the high-rise building design and puts forward the design of high-rise building electrical problems needing attention.
Keywords: high building; Electrical design; Energy saving

中图分类号： TU97 文献标识码：A 文章编号：
随着社会经济的发展，高层建筑越来越多，节能环保建筑也逐渐为人们所认可，但是高层建筑电气设计是比较复杂的问题。因此，高层建筑电气设计就成为设计者不得不面对的问题，同时，在能源紧张的今天，更要注重节能的设计。
1高层建筑电气设计过程中应注意的主要问题
1.1高层建筑由于照明、空调、电梯、给排水等诸多设备，因此负荷多，用电量特别大，且供电的可靠性要求很高。
1.2在高层建筑中，照明与动力基本上不共用干线。动力负荷多采用放射式供电，照明负荷则多采用母线槽配电，与动力分开。
1.3电气设备的管线应采取防火措施。
1.4空调等主要用电设备布局分散，多数要求采用计算机集中管理。
1.5采取防震措施。如配电屏、灯具等电气设备的防震；管线的层间贯通和建筑伸缩缝与沉降缝的耐震处理等。
1.6消防要求高。因为高层建筑高度高，体量大，人员密集，设备多，建筑本身火灾隐患多，故对消防要求很高。
1.7在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。节电的设计方案，应根据技术先进、安全适用、经济合理、节约能源和保护环境的原则确定。采用合理的配电方式，采用高效率变压器、电动机和照明光源、无功功率补偿装置和设备监控电脑系统等措施，减少电能损耗，节约用电。
2高层建筑电气设计的主要内容
2.1负荷的计算
电力负荷是供电设计的依据参数。计算准确与否，对合理选择设备，安全可靠与经济运行，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。
2.2供电电源及电压的选择
为了保证供电可靠性，现代高层建筑至少应有两个独立电源，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秒钟内自动恢复
供电，保证事故照明、电脑、消防、电梯等设备的事故用电。国内高层建筑的供电电压，都采用l0kV标准电压等级。
2.3高低压配电系统的设计
2.3.1高压配电系统：现代高层建筑
均是采用两路独立的l0kV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。
2.3.2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。
2.3.3为减少变压器台数，单台变压器的容量选择一般都大于l000kV。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。
2.3.4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。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，多采用全塑电缆与竖井母干线联接等等。
2.4主要设备的选型
2.4.1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。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。
2.4.2电力变压器。根据防火要求，主楼内不允许装设大容量的油浸电力变压器。
2.4.3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。
2.4.4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。
2.5变电所位置的确定现代高层建筑的用电量相当大，在确定变电所位置时，应尽可能使高压深人负荷中心。这对节约电能，提高供电质量都有重要意义。
2.6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。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。现代建筑物中，使用定时器，传感器，或光敏元件来实现照明自动控制功能是普遍的。选用各种建筑物自动化系统（特别是直接数字控制系统）来触发照明电路和接触器。同时，选用高光效电光源，是照明节能的手段之一。
2.7防雷与接地
现代高层建筑的防雷设计，除采用避雷针和避雷带的传统做法外，近年还出现有消雷器和放射性避雷针。这两种防雷技术虽然在工程上得到不少实际应用，但在理论上一直是有争议的。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4欧以下。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。
2.8电梯
电梯机房一般设置在井道上面。普通电梯的梯井可连通或设开口相连通。电梯按使用功能分，普通电梯、消防电梯等许多种；按速度又分为低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯等；按电流分则有交流和直流两大类。现代高层建筑的电梯，为了提高输送能力和缩短候梯时问，一般都采用高速或超高速电梯，分组实行电脑群控。为提高运行的稳定性和舒适感，客梯都是选用直流电动机驱动。在进行电梯设计时一定要做好配电设计、主开关选择、电气照明、通风装置和插座设置及控制等相关问题。
2.9消防自动报警和自动灭火系统
现代高层建筑的火灾自动报警灭火系统，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，实现报警灭火自动化。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。关于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建筑电气设计中的节能原则建筑电气设计节能的原则建筑电气节能应坚持以下三个原则：
3.1满足建筑物的功能
即满足照明的照度、色温、显色指数；满足舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足上下、左右的运输通道畅通无阻；满足特殊工艺要求，如娱乐场所的一些电气设施的用电，展厅的工艺照明及电力用电等。
3.2考虑实际经济效益
节能应根据国情考虑实际经济效益，不能因为注重节能而过高地消耗投资，增加运行费用。
3.3节省无谓消耗的能量
节能的着眼点，应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的，再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗，又如量大面广的照明容量，宜采用先进技术使其能耗降低。因此，节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。民用建筑的节能潜力很大，应在设计中精心考虑。但是在选用节能的新设备上，应具体了解其原理、性能、效果，从技术、经济上进行比较后，再选定节能设备，以达到真正节能的目的。
4结束语
随着能源需求量的不断增加，使我国能源供求矛盾日益突出，制约了经济社会快速发展和人民生活水平提高的步伐。不过令人欣慰的是，现在能源问题已经引起普遍关注，如何才能合理的进行电气设计并配置电气设备，从而达到节能的目的便成为了电气设计的首要任务。