嚴(yán)凌燕

[摘要]敘述廣東省粵財(cái)大廈建筑以及電氣專業(yè)的特點(diǎn)和電氣設(shè)計(jì)的原則，從用電負(fù)荷、供電電源及電壓的選擇、高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、要設(shè)備選型等方面敘述電氣設(shè)計(jì)的內(nèi)容，并提出幾種在工程設(shè)計(jì)中行之有效又切實(shí)可行的節(jié)能措施。

[關(guān)鍵詞]功率因素 電氣設(shè)計(jì) 節(jié)能 負(fù)荷 功率損耗

中圖分類號：TM92 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671－7597（2009）0720071－01

隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，高層建筑越來越多，由于高層建筑面積大，層數(shù)多、功能復(fù)雜，因此其對電氣的依賴性很強(qiáng)。電氣設(shè)計(jì)成功與否，對于高層民用建筑的適用、安全、可靠及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，起著十分重要的作用。

一、工程簡介

廣東省粵財(cái)大廈為高層寫字樓，位于廣州市東風(fēng)中路上，面積93000

平方米，地下四層，地上四十層，為東風(fēng)路上比較重要的標(biāo)志性建筑。1. 本工程總安裝容量為8468kw，其中照明負(fù)荷為3503kw，電梯負(fù)荷為602kw，水泵房負(fù)荷為484kw，廚房設(shè)備負(fù)荷為190kw，空調(diào)設(shè)備負(fù)荷為3162kw，其它負(fù)荷為527kw。2．采用二路獨(dú)立10kv電源，一用一備。主供電源停電時，備用電源自動投入供全部負(fù)荷。設(shè)二臺1000kw柴油發(fā)電機(jī)組作后備電源，當(dāng)二路高壓電源同時停電時，發(fā)電機(jī)組在10秒內(nèi)自動起動，自動并車，向低壓系統(tǒng)確保負(fù)荷母排供電。發(fā)電機(jī)與市電設(shè)有電氣及機(jī)械聯(lián)鎖，不允許并網(wǎng)運(yùn)行。3．設(shè)五臺1600kvA的干式變壓器，其中二臺供空調(diào)負(fù)荷，其余四臺供照明。電梯、水泵、消防設(shè)備，廚房設(shè)備等負(fù)荷，六臺變壓器的負(fù)荷率分別為N1=86%，N2=87%，N3=86%，N4=86%，N5=87%。4．采用TN-S保護(hù)方式，即三相五線或單相三線供電，PE干線為50x5銅排，由低壓配電房引至各電氣豎井后引上至各層，大樓內(nèi)各種電氣設(shè)備金屬外殼均須與PE線可靠連接。

二、粵財(cái)大廈電氣設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)原則

建筑的特點(diǎn)：建筑面積大，面積93000平方米；建筑高度高，地上四十層；有地下層，地下有四層。

電氣專業(yè)特點(diǎn)：用電設(shè)備種類多。電氣照明設(shè)備：室內(nèi)、樓梯走道、安全和疏散誘導(dǎo)照明等；電梯設(shè)備：客梯、貨梯等；給排水設(shè)備：生活水泵、消防泵等；制冷設(shè)備：包括冷水機(jī)組、冷卻塔風(fēng)機(jī)等；鍋爐房用設(shè)備：包括鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)等；廚房用電設(shè)備：冰箱、排風(fēng)機(jī)和各種炊事機(jī)械等；空調(diào)系統(tǒng)用電設(shè)備：包括送、回風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)盤管等；消防設(shè)備：排煙風(fēng)機(jī)、正壓風(fēng)機(jī)等。耗電量大。供電可靠性大。本工程建筑的消防用電、應(yīng)急照明、客梯電力、變頻調(diào)速（恒壓供水）生活水泵、排污泵等一級負(fù)荷，由兩個獨(dú)立電源供電。

高層建筑電氣設(shè)計(jì)原則適用性。在滿足使用要求及有關(guān)規(guī)程、規(guī)范、規(guī)定的前提下，簡化供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少設(shè)備數(shù)量及容量，操作維修簡便。安全性。確保正常情況下及停電火災(zāi)等特殊情況下人員及建筑物的安全。可靠性。合理確定負(fù)荷等級，減少故障，縮短停電時間及次數(shù)。經(jīng)濟(jì)性。力爭在設(shè)計(jì)中節(jié)省基建投資，降低運(yùn)行費(fèi)用。

三、粵財(cái)大廈電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

（一）負(fù)荷的計(jì)算

電力負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)的依據(jù)參數(shù)。計(jì)算準(zhǔn)確與否，對合理選擇設(shè)備，安全可靠與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，均起決定性作用。高層建筑的電力負(fù)荷計(jì)算，基本上采用負(fù)荷密度法和需要系數(shù)法。

（二）供電電源及電壓的選擇

為了保證供電可靠性，現(xiàn)代高層建筑至少應(yīng)有兩個獨(dú)立電源，具體數(shù)量應(yīng)視負(fù)荷大小及當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)條件而定。兩路獨(dú)立電源運(yùn)行方式，原則上是兩路同時供電，互為備用。另外，還須裝設(shè)應(yīng)急備用柴油發(fā)電機(jī)組，要求在15s內(nèi)自動恢復(fù)供電，保證事故照明、電腦設(shè)備、消防設(shè)備、電梯等設(shè)備的事故用電。

（三）高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

高壓配電系統(tǒng)：現(xiàn)代高層建筑均是采用兩路獨(dú)立的10kV電源同時供電。一般高壓采用單母線分段，自動切換，互為備用。計(jì)費(fèi)方式，采用高供高計(jì)。但在低壓側(cè)仍裝設(shè)計(jì)費(fèi)電度表，采用將照明與動力分開的兩部電價法。為減少變壓器臺數(shù)，單臺變壓器的容量選擇一般都大于1000kVA。為限制低壓側(cè)的短路電流，正常時變壓器解列運(yùn)行，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。

高壓系統(tǒng)及低壓干線的配電方式基本上都采用放射式系統(tǒng)。樓層配電則為混合式系統(tǒng)配電設(shè)備中的主要部分是干線?，F(xiàn)代高層建筑的豎井多采用插接式母線槽。水平干線因走線困難，多采用全塑電纜與豎井母干線聯(lián)接。

（四）主要設(shè)備的選型

高壓開關(guān)柜：現(xiàn)代高層建筑的變配電室設(shè)在主樓地下層，按規(guī)定不宜采用油開關(guān)應(yīng)根高層建筑地下室的標(biāo)準(zhǔn)，選用具有“五防”功能的真空開關(guān)手車式高壓開關(guān)柜。電力變壓器。根據(jù)防火要求，主樓內(nèi)是不允許裝設(shè)大容量的油浸電力變壓器的。低壓配電屏。國外低壓配電屏的結(jié)構(gòu)幾乎都做成抽屜式，特別是大容量的出線則做成手車式。應(yīng)急備用發(fā)電機(jī)組。過去大多是采用柴油發(fā)電機(jī)組做應(yīng)急備用電源的。近年國外高層建筑已開始采用燃汽輪發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)具有體積小、重量輕、反應(yīng)速度快，故障率低等優(yōu)點(diǎn)。

變電所位置的確定：現(xiàn)代高層建筑的用電量相當(dāng)大，在確定變電所位置時，應(yīng)盡可能使高壓深入負(fù)荷中心。這對節(jié)約電能，提高供電質(zhì)量都有重要意義。

電氣照明設(shè)計(jì)：電氣照明設(shè)計(jì)，包括光源選擇、照度計(jì)算、燈具造型，燈具布置，眩光控制和調(diào)光控制和照明配電線路敷設(shè)等。照明設(shè)計(jì)與建筑裝飾有著非常密切的關(guān)系，應(yīng)該相互配合，在使用功能及藝術(shù)意境方面求得統(tǒng)一。選用高光效電光源，可以取得節(jié)能的明顯效果。

防雷與接地：現(xiàn)代高層建筑的防雷設(shè)計(jì)，除采用避雷針和避雷帶的傳統(tǒng)做法外，近年還出現(xiàn)有消雷器和放射性避雷針。這兩種防雷技術(shù)雖然在工程上得到不少實(shí)際應(yīng)用，但在理論上一直是有爭議的。現(xiàn)代高層建筑都是采用鋼筋混凝土剪力墻，與樓板的連接是十分可靠的。關(guān)鍵是做好金屬管線的接地?，F(xiàn)代高層建筑的防雷接地、電氣設(shè)備的保護(hù)接地和工作接地，都是合在一起的，組成混合接地系統(tǒng)。接地電阻按最小的要求而定，通常是在4Ω以下。利用建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)作接地板。盡管基礎(chǔ)鋼筋等自然接地體已能滿足接地電阻的要求，仍需要裝設(shè)水平的人工接地體，將主要的建筑物基礎(chǔ)連接成接地網(wǎng)，這對均衡電位，提高安全性都有好處。

電梯：電梯按使用功能分，有高級客梯、普通客梯、觀景梯、服務(wù)梯、消防梯、貨梯、自動扶梯等許多種；按速度又分為低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯等；按電流分則有交流和直流兩大類。設(shè)計(jì)人員的任務(wù)是要確定電梯臺數(shù)和決定電梯功能。電梯的配置和造型，不是電氣設(shè)計(jì)人員單方面所能決定的，必須與總建筑師或總體交通設(shè)計(jì)人員共同研究才能確定。

消防自動報警和自動滅火系統(tǒng)：現(xiàn)代高層建筑的火災(zāi)自動報警滅火系統(tǒng)，包括：火災(zāi)探測器、分區(qū)消防報警控制器、消防中心和氣體自動噴射滅火及自動灑水滅火系統(tǒng)等四個部分，實(shí)現(xiàn)報警滅火自動化。探測器探測到火災(zāi)信號后轉(zhuǎn)換成電信號，進(jìn)入分區(qū)報警器和消防中心，發(fā)出聲光報警信號。消防中心負(fù)責(zé)整座大樓火災(zāi)的監(jiān)控和消防指揮。關(guān)于高層建筑中消防用電的設(shè)計(jì)問題，涉及到其他許多學(xué)科，而且規(guī)模越大，功能越多，控制內(nèi)容越廣泛，設(shè)計(jì)內(nèi)容也就越復(fù)雜。

四、粵財(cái)大廈電氣設(shè)計(jì)的心得

電氣設(shè)計(jì)師應(yīng)與建筑師相配合，并了解建筑布置，裝飾的現(xiàn)狀與趨勢，熟悉用電設(shè)備擁有現(xiàn)狀，努力做到設(shè)計(jì)能用、夠用、好用，使用戶滿意。在設(shè)計(jì)中要注意和其他專業(yè)的配合，其中以下幾點(diǎn)要特別留意。

1．電氣設(shè)備吊裝孔的預(yù)留，變壓器發(fā)電機(jī)組等超過1噸以上設(shè)備的吊裝，可以在靠外墻處設(shè)置永久性吊裝孔，或者通過汽車坡道運(yùn)到地下室，建筑專業(yè)要留足夠運(yùn)輸通道，結(jié)構(gòu)專業(yè)在汽車坡道設(shè)計(jì)中適當(dāng)增加荷載，設(shè)備在運(yùn)輸中可以墊枕木風(fēng)散荷載。

2．設(shè)備招標(biāo)后引起的用電不夠設(shè)計(jì)中設(shè)備選型為較節(jié)能產(chǎn)品，設(shè)備招標(biāo)中節(jié)能未被足夠重視，偏重設(shè)備價格越便宜越好，導(dǎo)致中標(biāo)設(shè)備耗能較設(shè)計(jì)值大。為了確保變電所出回路不出現(xiàn)較大修改，計(jì)算電流應(yīng)放大25%后來確定斷路器。

3．商鋪招商后引起用電量不夠，設(shè)計(jì)人員對于主力店宜按200VA/m2，

一般店按150VA/m2設(shè)計(jì)。

4．精裝修帶來的用電不夠?qū)懽謽蔷b修區(qū)域可按20～40VA/m2預(yù)留，宴會廳宜直接從變電所放射式供電，可按400VA/m2預(yù)留。

五、結(jié)束語

高層建筑把多種功能合并為一體，在同一建筑內(nèi)具備了住宅、辦公室、旅館、超級市場、醫(yī)院、餐廳、文化和體育設(shè)施等各種必需的設(shè)施，已成為高層建筑中最有意義的趨向。由于高層建筑的快速發(fā)展，高層建筑內(nèi)用電量也是越來越多，因此高層建筑電氣設(shè)計(jì)變得越來越重要，只有充分了解高層建筑用電特點(diǎn)以及主要設(shè)計(jì)內(nèi)容，才能更好的做好電氣設(shè)計(jì)工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施2003，電氣專業(yè)，中國建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)研究院.

[2]北京市建筑設(shè)計(jì)技術(shù)細(xì)則2005，電氣專業(yè)，北京市建筑標(biāo)準(zhǔn)化辦公室.

[3]王宇平、盧松齡，淺談高層民用建筑的電氣設(shè)計(jì)[J].科技信息，2006，5.

[4]汪七一，淺論高層民用建筑電氣設(shè)計(jì)[J].有色金屬設(shè)計(jì)與研究，18，4.