摘 要：高層建筑得到了顯著的發(fā)展，對現代城市高層建筑電氣設計提出了新的要求，高層建筑電氣設計中既要滿足基本的使用要求，又要保證人們的生命財產安全。城市高層建筑電氣設計具有自身的特點，本文主要對超高層建筑電氣方面的設計要點進行了探討，希望對相關工作人員提供參考和支持。

關鍵詞：現代城市；高層建筑；電氣設計

引 言

高層建筑的出現和發(fā)展有效地緩和了人地矛盾，同時也為城市的建筑和發(fā)展提供了更多的空間。為了進一步促進高層建筑的發(fā)展，要做好高層建筑電氣設計工作，掌握電氣設計的基本要點，設計出安全、可靠的電氣。電氣設計的整個過程從初始階段到后面的深入階段，每一個階段思維的寬度、深入程度都不同，才能更加符合實際的需要。

1 現代城市高層建筑電氣設計的基本要求

1.1 安全性

供電系統設計需要格外注意的地方就是保證超高層建筑安全首要條件之一，其次就是超高層建筑物供電可靠性。在進行配電系統設計時，要對多回路供電及備用發(fā)電機組的配置進行詳細的考慮。并且由于超高建筑的高度，其變配電房應該安裝在塔樓中部的地方，為了可以降低低壓配電的能耗。一般情況下，地庫層里應設置備用柴油發(fā)電機，而且為了保證樓頂也可以得到配電，供電電壓應使用10kV輸出，再經變壓器降壓至低壓配電。在進行超高層建筑的配電系統施工時，必須對供電距離、電纜的長度、電纜大小進行嚴格的設置。此外，還需要特別注意的是，當超高層建筑遇到強風時，一般會出現左右晃動情況，并且這種情況人們用肉眼很難去發(fā)現。并且超高層建筑物會有一定的搖擺度，在上升主干線的設計上將以電纜連接銅母線槽配電，為了降低超高層建筑物發(fā)生搖擺時的拉扯壓力，預防和避免事故以及故障的發(fā)生，同時也延長了主干系統的使用周期。由于超高層建筑物的樓層多，相對于其他建筑物，其機電設備也會增多，但是對于業(yè)主來說，其希望能夠擁有更多的使用空間，這種現象也是很多超高層建筑物面臨的問題。

1.2 節(jié)能性

目前我國建筑物發(fā)展方向已趨向于節(jié)能建筑的發(fā)展，節(jié)能建筑表面上是可以減少電壓，但實際上是為了降低用電損耗，因此在進行設計時，采用高效能的T5節(jié)能熒光管是比較合理的，其具有把電能轉化為光能的優(yōu)點，與T8、T10的熒光管相比，T5熒光管在使用過程中能夠發(fā)揮節(jié)能效果；目前我國水泵和空調風機馬達大部分采用變頻控制設計，其具有可根據實際系統需求來調節(jié)馬達的用電量的優(yōu)點，這種設計防止以前普通馬達長時間持續(xù)地工作而導致的不必要的用電浪費，從而可以達到節(jié)能的目的。

1.3 抗震性

當發(fā)生地震時，建筑物會遭到前所未有的重大的災難，這就應該優(yōu)先考慮到供電系統會不會給建筑物帶來更進一步的災害，如爆炸、火災等。即使在無法避免的情況下，也應盡量把災害降低在一定范圍內，防止大范圍大面積的損害。其次是系統本身的安全性和可靠性。

抗震規(guī)范規(guī)定，根據場地土層的等效剪切波速和場地覆蓋層厚度，將建筑場地劃分為ⅠⅡⅢⅣ類，見下表：

由于超高樓的樓層高，面積大，電纜布經區(qū)域也很大。一旦發(fā)生地震時，大樓晃動，電纜也隨之晃動，在這種情況下，要注意適當的電纜長度及固定方法，讓電纜系統有一定的富余量，不至于造成損壞進而影響到供電系統。相對電纜而言，母線槽在高樓遭遇地震的時候出現損壞的幾率就大得多。另外，一些電氣設備的固定，如橋架方面，可考慮多使用彈簧支架，這樣一旦出現地震情況，這些電氣設備雖然會隨著建筑物本身震動，但是因為用了彈簧支架，就會有一個緩沖過程，減少地震及松脫而引至下墜的機會，也不至于造成嚴重的損壞，以致破壞整個大樓的配電功能。如果大樓突然遭遇地震或者強風，大樓的電梯系統會自動停止運行，所有的電梯會立即自動回降到最近的一層，開門，以便里面的乘客跑出來逃生。

墻體抗震承載力驗算：

1.4 自動化

1.4.1 中央控制系統

中央控制室主要通過變配電，直接實現回路供電的應用。在高層建筑的中央控制室中，需要配備專用配電盤，且負荷等級在高層建筑最高級別以上。一般情況下，系統的供電電源電壓上下浮動不超過10%，頻率變化在1Hz之內。在中央管理計算機中，配有不間斷的UPS供電設備，其容量需滿足高層建筑中的用電設備總和。另外，應盡量保持中央控制室與控制負荷中心接近，并和變電所、電梯機房、水泵房等保持一定距離。

1.4.2 運行監(jiān)控系統

電氣監(jiān)控系統的運行，主要包括以下要點：在系統的測量過程中，通過確保設備正常運行，將運行參數輸入到監(jiān)控系統中，謹慎處理測量參數，并進行顯示，將預設值與檢測參數進行對比分析，以此掌控系統運行狀況。應該注意的是，在電氣監(jiān)控系統中，需要監(jiān)控諸多物理量參數，自動化水平較高，需要設置單獨的保護裝置，以確保設備正常運行。

2 現代城市高層建筑電氣設計

2.1 供配電系統

2.1.1 負荷等級及供電電源

按現行的國家規(guī)范要求，消防用電設備均應按一級負荷的要求供電。國家根據現階段目前城市電網的實際情況，電源的電壓等級一般采用10kV。二路10kV分別引自不同區(qū)域的變電站或同一變電站的不同母線段。每路電源全都需要承擔工程中所有的電梯、消防、重要機房等的全部用電負荷，其中二路電源同時運轉供應電能，分開運作。超高層建筑對于供電的要求是非常高的，為了確保消防等重要用電設備的穩(wěn)定性，在供電項目上人們把柴油發(fā)電機用作工程中的后備電源，也就是第三方電源，用以保證消防等重要設備的供電可靠性、穩(wěn)定性。

2.1.2 變配電所的安裝設置

由于水泵房、中央空調控制房等全是建造于地表的下層，其余的一些比較大的用電設備主要建造在一樓至五樓，為了讓變壓器盡可能地接近負荷的中心地帶，因此設計的過程中，人們將變配電所設在地下，將柴油發(fā)電機房建造在變配電機房的周邊地帶。對于200m以上的超高層式建筑，通常在建筑的屋頂及避難層也設定了較多的設備，在單個變配電所直接供應電能不是很經濟的情況下，可以在避難層再設定一個變配電所，這樣可以相對地降低該部位用電設備的供應范圍，但在進行變電所設置時：①要對變壓器的垂直運輸通道進行全面的考慮；②還要對設備樓板荷重進行分析，單臺變壓器的容量不應該超過800kVA。

2.1.3 高低壓主結線設計

10kV用戶變電所簡化主結線方案一般采用SM6環(huán)網開關柜，其適用范圍是電源進行柜可以不設保護，變壓器出線開關采用熔斷器-負荷開關柜或斷路器柜。選用斷路器柜時主要是針對單臺變壓器容量大于或等于1600kVA時采用；單臺變壓器容量小于或等于1250kVA時，10kV側環(huán)網開關柜可以采用熔斷器-負荷開關柜，熔斷器作為變壓器的主保護。10kV電源采用雙路進行，主結線采用單母線分段，每段10kV母線上裝接的變壓器容量控制在5000kVA，二段母線合計裝接的變壓器容量控制在10000kVA。根據負荷計算，項目中設計選用六臺SG10低損耗干式變壓器，另設一臺1000kW高速柴油發(fā)動機組。變配電所中的干式變壓器采用SM6負荷開關柜保護，10kV高壓主結線采用單母線分段，中間不設母聯，二路10kV電源同時供電，分列運行。變壓器分組設置，低壓主結線采用單母線分段，二臺變壓器低壓側設母聯開關，平時變電所的變壓器均分列運行，當其中一臺變壓器故障或檢修時，則可以切除部分空調等非保證負荷，閉合低壓母聯開關，由另一臺變壓器負擔大樓的消防、照明等重要負荷的供電。所有消防設備、重要機房均采用雙回路放射供電，并按規(guī)范要求在末端設ATS自動切換裝置。對于空調等季節(jié)性負荷，根據實際的設備容量，設計中將該部分負荷集中設置，在過渡季節(jié)，可以根據需要切除部分負荷，停用相應的變壓器，以降低變壓器損耗，達到節(jié)能的目的。

2.2 火災自動報警及控制系統

根據超高層建筑特有的特點，在設置火災自動報警系統時應按特級保護對象設置，一般情況下都應該設置火災自動報警系統，但是游泳池、溜冰場、衛(wèi)生間外等地除外。在消防控制室設置火災報警控制器及必要的消防控制設備、火災事故廣播等。

當有火災發(fā)生時，報警控制器將按預置的程序發(fā)出指令，其發(fā)動命令的依據就是根據收到的報警信號來完成消防設備的啟動。在超高層建筑的消防設計中，按照相關的規(guī)范設置感溫探測器；而在主入口大堂、營業(yè)用房、各種用房（不包括衛(wèi)生間）及走廊等地安裝感煙探測器；同時也要設置一定數量的手動報警按鈕在各防火分區(qū)；同時也要安裝消防專用電話分機，如消防水泵房、備用發(fā)電機房、消防風機房、消防電梯機房等地，消防專用電話插口設置在手動報警按鈕和各避難層每隔20m處；消控控制中心要設置可直接報警的外線電話。另外在每一層都應該安裝供廣播事故的揚聲器，在確認火災發(fā)生時，保證著火層及上、下層的事故廣播揚聲器自動接通，方便所有指揮人員能夠有序地疏散。

3 結 語

隨著城市規(guī)模的不斷發(fā)展，高層建筑越來越多，因此，高層建筑電氣設計就成為設計者不得不面對的問題，同時，在能源緊張的今天，更要注重節(jié)能的設計。由于超高層建筑具有人口密集、高度高、樓層多等特點，一定要做好其供電系統以及消防系統安全與可靠性的設計，靈活控制高低壓配電系統，如過渡季節(jié)能根據負荷的變化適當減少變壓器的運行，以達到節(jié)能的目的。

參考文獻

[1]劉志軍.淺談高層建筑的電氣設計原則[J].科技信息.2010（35）.

[2]王林林，馬傳勇，李豪杰.淺論高層建筑電氣設計[J].中國科技信息.2009（17）.

[3]楊冬梅，張洪波.對高層建筑電氣設計的若干思考[J].黑龍江科技信息.2009（16）.

作者簡介：顧俊男（1980-），貴州人，苗族，本科，工程師，主要從事建筑電氣設計方向工作。