高桂根 GAO Gui-gen

（華東建筑設(shè)計研究院有限公司安徽分公司，合肥 230000）

（East China Architectural Design &Research Institute Anhui Branch，Hefei 230000，China）

1 概述

城市在不斷發(fā)展過程中出現(xiàn)了速度越來越快的情況，而且，在施工項目數(shù)量方面也出現(xiàn)了越來越多的情況，這樣就使得城市在發(fā)展過程中出現(xiàn)了很多的高層建筑，這些建筑的出現(xiàn)對城市發(fā)展有一定的影響，因此，在進行高層建筑電氣設(shè)計工作的時候一定要非常認真，對設(shè)計方案要進行反復的推敲，這樣在功效方面能夠得到保證，同時也滿足了社會發(fā)展對高層建筑的各項需求，從而更好地促進社會的發(fā)展。

和高層建筑物電氣相關(guān)的用電設(shè)施種類很多。室內(nèi)、樓梯以及安全通道的照明都是電器照明設(shè)施；運貨電梯以及載客電梯等設(shè)施；生活以及消防水泵等排水設(shè)施；冷卻塔風機與水機組制冷設(shè)施；引風設(shè)施以及鼓風等鍋爐設(shè)施；排風設(shè)施、冰箱等廚房設(shè)施；空調(diào)中的送風、回風、風機管盤等送電設(shè)施；正壓、排煙風機等消防設(shè)施。除此之外，高層建筑的使用功能不一樣所需的電量也不一樣，但是總的來講需要的電量都很大，還有高層建筑中的消防、客梯、應急等用電都要有自己單獨的電源。

高層建筑電氣進行設(shè)計，首先需要考慮的就是電力負荷，如果不對其進行科學而又客觀的計算和估計，那么其精確程度將嚴重影響到超高層建筑中設(shè)備的使用安全。而在進行電力負荷計算的時候，需要采用負荷密度法或是需要系數(shù)法對其進行計算，這樣得到的數(shù)據(jù)更加真實，從而為超高層的電氣設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)。此外，在電氣設(shè)計時，為了保障建筑供電的可靠性以及安全性，必須提供兩個或是兩個以上的供電電源，這樣才能保證供電的需求。供電電源需要當?shù)氐墓╇姴块T提供一些必要的支持，這樣才能保證供電能力。在進行供電時，需要保證兩個供電電源同時供電，將彼此都作為備用電源。

2 高層建筑電氣設(shè)計中應注意的幾個問題

①高層建筑由于需要負荷很多的照明和空調(diào)，再加上運輸設(shè)備和排水設(shè)備非常多，所以對電的需求量很大，并且對供電的可靠性要求很高。

②在高層建筑中，照明與動力基本上不共用干線。動力負荷多采用放射式供電，照明負荷則多采用母線槽配電，與動力分開。

③由于在結(jié)構(gòu)上多數(shù)采用大柱距，形成大空間，使墻面安裝的設(shè)備增多，必然使地面管道增多。

④由于建筑構(gòu)件的預制裝配化及干法施工；縮短了施工周期，而且頂棚一般采用標準化、系統(tǒng)化的吊頂。

⑤電氣設(shè)備的管線應采取防火措施。

⑥空調(diào)設(shè)備等主要用電設(shè)備分散，多數(shù)要求集中管理，即要求采用電腦管理和監(jiān)控系統(tǒng)。

⑦采取防震措施。如配電屏、燈具等電氣設(shè)備的防震；管線的層間貫通和建筑伸縮縫與沉降縫的耐震處理等。

⑧消防要求高。由于高層建筑具有高度高，體量大，人員密集，設(shè)備多等特點，具有很多的火災隱患，因此對消防要求是很高的。

⑨電能與企業(yè)的經(jīng)濟效益及人們的日常生活息息相關(guān)，因此節(jié)約用電是很有必要的，尤其是在高層建筑中。高層建筑的節(jié)電設(shè)計方案，應根據(jù)技術(shù)先進、安全適用、經(jīng)濟合理、節(jié)約能源和保護環(huán)境的原則確定。采用合理的配電方式，采用高效率變壓器、電動機和照明光源、無功功率補償裝置和設(shè)備監(jiān)控電腦系統(tǒng)等措施，減少電能損耗，節(jié)約用電。采用壁燈時需將容量提高一級或增加盞數(shù)。

⑩照明要求。

1）混合照明：該照明方式是由一般照明和局部照明組成的。通常來講，混合照明中一般照明的照度應高于混合照明總照度的5-10%，同時要求其最低照度高于20lx。如果沒有達到這個標準，很可能因為亮度分布不適當而出現(xiàn)眩光。

2）事故照明：出現(xiàn)故障全部工作照明都被熄滅后，供暫時繼續(xù)工作或供人員疏散用的照明稱為事故照明。

3 高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計

①高壓配電系統(tǒng)：一般來說，現(xiàn)代高層建筑都是采用兩路獨立的10kV 電源同時供電。通常高壓采用單母線分段，自動切換，互為備用。母線分段數(shù)目，與電源進線回路數(shù)相適應。只有當供電電源為一主一備時，才考慮采用單母線不分段的結(jié)線。電源進線幾乎全部采用電纜進線。

②計費方式，采用高供高計。但在低壓側(cè)，仍裝設(shè)計費電度表，采用將照明與動力分開的兩部電價法。有些地方供電部門又把空調(diào)設(shè)備的用電，全部劃入照明計價系統(tǒng)，一般做法是安裝總表及動力表，由總表減去動力表以后，全部為照明電費。

③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行，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。照明和動力分開設(shè)變壓器，當動力用電容量太小時，動力變壓器可不分開裝設(shè)，而在低壓側(cè)應對動力負荷分類計費。

④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。每層樓豎井設(shè)層問配電小問。層間配電箱經(jīng)插接自動空氣開關(guān)從豎井母干線取得電源。當層數(shù)較多負荷數(shù)較大時，一般按層數(shù)分區(qū)供電，或?qū)⒆儔浩鞣稚⒃O(shè)在地下層、中間層或最頂層。

⑤低壓配電系統(tǒng)各級開關(guān)均采用自動空氣開關(guān)（斷路器），設(shè)置瞬時、短延時、長延時三級過流保護裝置。各級自動空氣開關(guān)的保護整定，應注意選擇性配合，防止越級跳閘。

⑥所有電梯均要求采用兩路不同變壓器引出的專用電纜進線。在電梯機房的末端配電箱，設(shè)兩路電源的自動切換裝置，互為備用。

⑦功率因數(shù)按規(guī)定應補償?shù)?.9-0.95。無功補償都采用集中補償方式。為降低變壓器容量，多集中裝設(shè)在低壓側(cè)，與配電屏放在一起，但必須采用干式移相電容器。

4 高層建筑的節(jié)能設(shè)計要點

4.1 高層建筑的配電變壓器的節(jié)能選型設(shè)計

在實際工作中，為了實現(xiàn)變壓器的節(jié)能目的，需要對投資與年耗電量等諸多因素進行綜合性考慮。通過實踐我們知道，經(jīng)濟合理的配電變壓器，在選型和設(shè)計時要根據(jù)配電變壓器的投資回收年限來最終確定具體型號。一般采用變壓器投資費用價差和年耗電的電費價差來獲取。

對于配電變壓器節(jié)能優(yōu)化選型，需要依據(jù)高層建筑所需的實際電負荷要求，通常要稍高于變壓器最佳負荷來選擇型號。達到變壓器負荷率保持在70%左右具有最高的經(jīng)濟性。選擇相應型號時，需要首選空載損耗與負載損耗等方面較小的節(jié)能型變壓器。例如：在選擇315kVA 的l0kV配電變壓器時，一般選擇S13節(jié)能型配電變壓器，這種變壓器與傳統(tǒng)變壓器對比可以大大降低負責損耗與空載損耗。對于配電變壓器的優(yōu)化選型設(shè)計，通常首選三角形的立體卷鐵芯高效節(jié)能經(jīng)濟型配電變壓器，這種變壓器已開始逐步取代常規(guī)插片式高能耗的配電變壓器。該變壓器可以很好地提高建筑供配電系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)換效率，還可以有效降低配電變壓器運行能耗。此外，還能夠延長配電變壓器的使用壽命。

4.2 高層建筑照明系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能設(shè)計

在熒光燈與高強度氣體放電燈進行優(yōu)化與選型設(shè)計中需要滿足GB50034-2004《建筑照明設(shè)計標準》中的相關(guān)技術(shù)規(guī)定。同時，需嚴格控制照明系統(tǒng)的相關(guān)節(jié)能指標。通常在高層建筑照明系統(tǒng)中采用智能化自動控制系統(tǒng)。一旦將智能化控制系統(tǒng)和高層建筑照明性能有效結(jié)合，就可大幅提高系統(tǒng)的照明質(zhì)量，有效的提高照明的人性化服務(wù)水平。同時，智能照明系統(tǒng)能有效根據(jù)具體環(huán)境中的溫濕度與自然光照情況，通過科學分析后制定出節(jié)能效果明顯的控制方案。從而使照明系統(tǒng)的控制更為準確、更加精細。并且能夠很好地提高建筑照明系統(tǒng)電能轉(zhuǎn)換效率最終實現(xiàn)節(jié)能設(shè)計目標。

4.3 高層建筑中電機拖動系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計

通常，電機拖動系統(tǒng)產(chǎn)生的能耗占所有電器能耗90%以上。并且多數(shù)拖動系統(tǒng)電能轉(zhuǎn)換利用效率很低。實現(xiàn)節(jié)能降耗可以在電機拖動系統(tǒng)中多做文章。一般對于200kW 以下選擇低壓電機可以大大降低投資。而355kW或者以上功率的電機必須選擇高壓電。而在200～355kW范圍之間的，需要綜合考慮技術(shù)、投資與運行節(jié)能的經(jīng)濟性等諸多因素。最終確定更為節(jié)能的電機實際功率。這就需要結(jié)合建筑電機拖動系統(tǒng)具體情況，選用適用的變頻調(diào)速與軟啟動等先進控制方案。做到對電機拖動系統(tǒng)控制模式的科學優(yōu)化設(shè)計，最終實現(xiàn)該系統(tǒng)運行的高效與節(jié)能。

5 結(jié)束語

隨著城市現(xiàn)代化進程的推進速度越來越快，高層建筑在我國各城市特別是大城市得到迅速發(fā)展，在進行高層建筑電氣設(shè)計工作的時候一定要非常認真，對設(shè)計方案要進行反復的推敲，其負荷容量計算是否準確，供電電源選擇及變配電所布置是否合理，供配電系統(tǒng)是否經(jīng)濟，運行是否能保持穩(wěn)定、安全等方面，將決定其最終成果的優(yōu)劣。這樣才能在功效方面能夠得到保證，同時也滿足了社會發(fā)展對高層建筑的各項需求。

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