高层建筑的电气设计特点

【关键词】高层；建筑；电气；设计；接地；防雷 

　　引言 

　　现代高层建筑的电气设计由于智能化的需要而变得复杂，用电设备越来越多，对供配电系统设计和线路安装提出了许多新的要求，因此做好设计阶段的工作对完善建筑使用功能及指导合理施工都具有非常重要的意义。 

　　1.1 设计的概念 

　　设计是一个构思表达、再构思表达、反复推敲、不断深入发展和进行评价的过程。基本上可以概括为博览、创意、构思、表达等几个阶段。设计过程从一开始到深入下去，各阶段思维的广度、深度都不同，表达方式、工具也可能是多样化的。表达方式和工具要适应思维的速度，推动思维发展成熟。 

　　1.2 服务的对象 

　　设计是为甲方（业主）的功能需要服务的，也是为施工单位的施工需要服务的。在满足国家有关规定的前提下，设计人员应树立服务意识、树立合作观念、树立敬业精神。对建筑电气专业的设计人员而言，妥善处理与各个专业之间的关系是十分重要的事情，在协调上所用的时间甚至可能超过埋头设计的时间。 

　　2 供电及变电的设计 

　　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、电脑设备、消防设备、电梯等设备的事故用电。国内高层建筑的供电电压，都采用10kV 标准电压等级。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。电源进线几乎全部采用电缆进线。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。每层楼竖井设配电小间。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。 

　　3 高层建筑电气设计的主要因素和内容 

　　电气设计中的强电部分主要包括高压配电系统、低压配电系统、动力照明干线系统和导线电缆敷设、防雷与接地、火灭自动报警系统等，这一部分设计的基本要求是安全性、可靠性和灵活性。 

　　3.1 高低压配电的系统设计。 

　　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，在一些重要的建筑（一级负荷）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、电脑设备、消防设备、电梯等设备的事故用电。国内高层建筑现阶段都采用两路独立10kv高压电源来同时供电的，一般采用单母线分段，自动切换，互为备用。计费方式则采用高供高计，但是在低压一侧，也安装电度表。而低压系统和低压于线配电方式则基本上采用放射式的系统。 

　　3.2 变电所位置的确定。 

　　现代高层建筑用电量相当的大，确定变电所的位置时，应尽量使高压深入负荷的中心，这对节约电能和提高供电的质量都有非常重要的意义。所以一般都将变电所设置在主楼地下层，在选择高压开关柜时应注意，按规定不宜用油开关，应根据高层建筑地下室的标准，选用有“五防”功能的真空开关或手车式高压开关柜。在选择电力变压器时应注意，根据防火要求，主楼内不允许设大容量油浸电力的变压器。 

　　3.3 低压配电屏设计。 

　　现代高层建筑主要使用的低压配电屏结构有抽屉式和固定式两种。国外一般都选用抽屉式，特别是大容量出线，做成手车式。而应急的备用发电机组.大多采用柴油的发电机组来做应急备用电源。而近年来，国外高层建筑已经开始采用燃汽轮发电机。这种发电机体积小、质量轻、反应快速。 

　　电气照明设计。包括光源选择、照度计算、灯具造型、灯具布置、眩光控制及调光控制与照明的配电线路的敷设等等。照明的设计与建筑的装饰有着密切的关系，二者应该相互配合，尽量在使用功能和艺术意境求得统一。同时，注意选用高光效电的光源，这样可以取得明显的节能效果。 

　　3.4 防雷与接地设计。 

　　现代的高层的建筑防雷分为建筑物外部防雷和内部防雷两部分。外部防雷设计，防直击雷主要采用避雷针、避雷带（网）和金属屋面作为接闪器，防侧击雷主要采用避雷环的做法。内部防雷设计，主要采用设置等电位联结、在低压进线处装设电涌保护器（SPD）的方式防雷电感应及雷电波侵入。现代的高层的建筑防雷接地、电气的设备保护接地，一般整合在一起，采用基础内钢筋作接地装置，如接地电阻不能满足要求则应加设人工接地装置。电梯设计，电梯控制设备由制造厂成套供应。电气设计只需为电梯及其辅助设备提供电源。 

　　3.5 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，进人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。由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。 

　　4、建筑电气设计中的节能原则 

　　由于人口的增加，工业的发展，生活水平的提高，能源的消耗也就急剧增加，能源危机迫在眉睫。因此，各行各业提出了节能的要求，节约二次能源电能，也就成为民用建筑电气设计的焦点。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： 

　　4.1 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。 

　　4.2 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。 

　　结束语 

　　综上所述，现代高层建筑的电气设计由于智能化的需要而变得复杂，用电设备越来越多，对供配电系统设计和线路安装提出了许多新的要求，因此在电气设计和线路安装时，将供配电系统的可靠性、安全性、灵活性摆在突出位置，认真按照设计和操作规范进行设计优化和施工，从而将高层建筑电气设计和安装上推至臻美。 

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