馬景彪

【摘要】在建筑工程發(fā)展中，超高層建筑的應(yīng)用成為了最大化利用城市土地資源有效措施。但是，由于建筑規(guī)模更大，其設(shè)計與施工的難度也就更高。尤其是電氣系統(tǒng)的設(shè)計，面臨著更多的挑戰(zhàn)。尤其是在智能化建筑理念的推動下，建筑智能化設(shè)備的使用量大大增加。在超高層建筑巨大的用戶基礎(chǔ)上，如何保證配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行非常重要。本文就超高層建筑電氣系統(tǒng)的設(shè)計與安裝進(jìn)行探討，分析超高層建筑的特點與電氣設(shè)計的原則，然后就電氣設(shè)備的內(nèi)容進(jìn)行深入研究，為電氣設(shè)計提供幫助，同時分析電氣系統(tǒng)安裝施工的重點內(nèi)容，為超高層建筑電氣設(shè)計的有效開展提供參考。

【關(guān)鍵詞】超高層;建筑;電氣設(shè)計;安裝;要點

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建筑工程技術(shù)水平的提升，超高層建筑已經(jīng)成為了城市化發(fā)展過程中的主流建筑形式。但是，隨著建筑規(guī)模和高度的增加，給建筑電氣設(shè)計造成了一定的影響。配電系統(tǒng)需要能夠滿足超高層建筑所有用戶的用電需求和公共用電設(shè)備和電氣系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。這對電氣配電系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和質(zhì)量提出了更高的要求。為了確保電氣系統(tǒng)的設(shè)計能夠滿足超高層建筑的要求，在配電系統(tǒng)設(shè)計前，需要明確設(shè)計原則，科學(xué)選擇設(shè)備和材料，在電氣系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)揮性能的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)綠色節(jié)能，促進(jìn)現(xiàn)代化城市的建設(shè)。

1、超高層建筑電氣設(shè)計的特點與原則

1.1 電氣設(shè)計特點

超高層建筑的電氣設(shè)計需要滿足建筑的日常供電使用。因此，電氣系統(tǒng)的設(shè)計主要表現(xiàn)在三個方面：

其一，建筑高度大。超高層建筑高度往往在100米以上，這種高度就造成了電氣系統(tǒng)難度非常大，不僅需要保障眾多用戶的用電穩(wěn)定性，同時還需要保障電氣設(shè)備與材料能夠承受更大的荷載和環(huán)境條件的影響。由于建筑高度的增加，很多建筑電氣設(shè)備功率都會增加，以滿足建筑的使用需求。但是，設(shè)備功率的增加對配電系統(tǒng)的負(fù)荷也就更大，同時配電系統(tǒng)對于運行環(huán)境的要求也更為嚴(yán)格。如何解決建筑高度帶來的設(shè)計難題，是進(jìn)行建筑電氣設(shè)計的一大難點[1]。

其二，系統(tǒng)更復(fù)雜。超高層建筑用戶增加、電氣設(shè)備數(shù)量增加，導(dǎo)致電氣系統(tǒng)的復(fù)雜程度也更大。在超高層建筑中，每層功能的不同、用戶使用設(shè)備的不同都會對電氣系統(tǒng)的設(shè)計造成影響。而且電氣系統(tǒng)需要長期維持運行，隨著建筑設(shè)計的更換，會對電氣系統(tǒng)造成影響，導(dǎo)致電氣設(shè)計的難度更大。

其三，精度要求高。智能建筑理念下，超高層建筑實現(xiàn)智能化和自動化，需要大量的智能設(shè)備完善建筑的功能。由于智能設(shè)備的精密性和復(fù)雜性，對于供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度要求也更高。因此，電氣設(shè)計需要具有更高的精度，能夠符合現(xiàn)階段建筑的需求，保障建筑功能的穩(wěn)定運行。

1.2 電氣設(shè)計原則

1.2.1經(jīng)濟(jì)性

在高層建筑設(shè)計中，由于電氣工程復(fù)雜且規(guī)模巨大，所以電氣工程需要投入巨大的資金，通過合理的電氣設(shè)計可以大大降低資金的投入，為工程建設(shè)創(chuàng)造更大的效益。因此，在電氣設(shè)計過程中，需要明確經(jīng)濟(jì)性原則，在保障建筑電氣系統(tǒng)正常穩(wěn)定發(fā)揮使用功能且質(zhì)量滿足相關(guān)要求的前提下，需要實現(xiàn)資金最優(yōu)化，降低電氣工程的資金投入[2]。

1.2.2適用性

高層建筑電氣工程設(shè)計過程中，需要遵循適用性原則。為此，電氣設(shè)計需要深入了解高層建筑的特點與結(jié)構(gòu)，根據(jù)建筑的實際情況進(jìn)行電氣系統(tǒng)設(shè)計，使其與建筑深入融合，能夠滿足高層建筑對電氣系統(tǒng)的所有要求。只有電氣系統(tǒng)具備適用性，才能夠保障建筑使用性能充分發(fā)揮，達(dá)到預(yù)期的建筑目標(biāo)。

2、超高層建筑電氣設(shè)計的內(nèi)容分析

2.1 工程概況

該工程為某酒店電氣工程設(shè)計，根據(jù)酒店功能區(qū)域劃分，需要進(jìn)行相應(yīng)的電氣系統(tǒng)設(shè)計，保障酒店正常供電和運行。酒店建筑高度200.3米，前四層為酒店大堂、宴會廳、中餐廳、廚房和休閑區(qū)域，5-8層為辦公區(qū)，11層為空中大堂，13-19、21-29、31-36層為客房層，9/20/30層為設(shè)備用房與避難層，地下結(jié)構(gòu)三層，作為酒店設(shè)備機房、車庫和后勤管理用房，在進(jìn)行電氣設(shè)計時，需要結(jié)合酒店功能和結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)行相應(yīng)設(shè)備與結(jié)構(gòu)的設(shè)計。

2.2 超高層建筑電氣設(shè)計

2.2.1供電電源以及電壓的選擇

超高層建筑的電氣系統(tǒng)具有復(fù)雜性和特殊性，所以在進(jìn)行電氣系統(tǒng)設(shè)計時，必須保障建筑具備兩個以上的獨立電源，使建筑在應(yīng)對復(fù)雜工作環(huán)境時，能夠穩(wěn)定為建筑供電。在電源的選擇上，需要以建筑所在區(qū)域電網(wǎng)的情況進(jìn)行確定，同時需要考慮建筑本身的負(fù)荷。兩個以上的電源對高層建筑進(jìn)行供電，可以有效降低建筑的供電壓力，提高電氣系統(tǒng)的壽命和運行穩(wěn)定性。不僅如此，兩個電源在設(shè)計過程中，需要相互備用，相互輔助，在一個電源發(fā)生意外停止工作時，另一電源需要穩(wěn)定工作，在電壓的選擇上，現(xiàn)階段高層建筑的電壓通常為10KV，為建筑進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)供電。

2.2.2電氣負(fù)荷的計算

在建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計前，需要進(jìn)行負(fù)荷計算，以確保電氣系統(tǒng)設(shè)計能夠滿足建筑的使用要求。由于高層建筑的規(guī)模大、用戶多、電氣設(shè)備類型復(fù)雜，所以對電力負(fù)荷的數(shù)值計算難度非常高[3]。在計算前，需要根據(jù)我國建筑行業(yè)超高層建筑負(fù)荷分級表對建筑進(jìn)行分級，目前超過層建筑的負(fù)荷主要以一級和二級為主，然后利用負(fù)荷密度法和需要系數(shù)法進(jìn)行計算，得出較為科學(xué)的數(shù)據(jù)，為電氣系統(tǒng)設(shè)計提供支持。

2.2.3高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計

高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計對于超高層建筑電氣系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性影響非常大。在高壓配電系統(tǒng)的設(shè)計上，因為采用了多電源設(shè)計的方式，為了保障電源之間互為備用，需要采用單母線分段實現(xiàn)自動切換。由于母線分段，所以在電氣系統(tǒng)的設(shè)計上需要確保分段數(shù)目與電源線回路相適應(yīng)。如果采用的是單電源設(shè)計，則不需要進(jìn)行母線的分段。低壓干線的設(shè)計是以放射式為主的配電系統(tǒng)，由于超高層建筑高度過大，所以安裝難度非常大，需要在每層設(shè)計一個配電間，在建筑的地下、中間層、頂層分別設(shè)置變壓器，以確保超高成建筑的供電。如圖1所示為高低壓配電系統(tǒng)消防負(fù)荷與非消防負(fù)荷接線方式。在火災(zāi)發(fā)生時，為了避免非消防電源造成電氣火災(zāi)事故擴大，可以進(jìn)行電源切斷，而消防電源可以正常運行，為火災(zāi)的搶救和人員的救生提供幫助。

2.2.4電氣系統(tǒng)設(shè)備的選擇

在超高成電氣系統(tǒng)設(shè)計中，電氣設(shè)備的選擇也非常關(guān)鍵。在選擇過程中，需要保障電氣設(shè)備能夠滿足系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運行。雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)作為重要的電氣設(shè)備，需要保障其容量滿足系統(tǒng)要求，能夠在多電源電氣系統(tǒng)中進(jìn)行穩(wěn)定的電源切換。同時還需要準(zhǔn)備應(yīng)急發(fā)電機組，在建筑供電中斷后，能夠為建筑提供應(yīng)急供電，保障建筑的基本功能實現(xiàn)[4]。最后，還需要對精密的電子設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，采用電氣保護(hù)裝置，防止因為電氣系統(tǒng)故障造成精密儀器設(shè)備的損壞。

3、超高層建筑電氣系統(tǒng)的安裝

3.1 電氣系統(tǒng)安裝的原則

3.1.1基礎(chǔ)服務(wù)原則

基礎(chǔ)服務(wù)原則是電氣系統(tǒng)安裝必須要遵循的基本原則。超高層電氣系統(tǒng)設(shè)備的安裝，根本在于為人們提供良好的功能服務(wù)。因此需要設(shè)計人員從功能性和實用性角度出發(fā)做好設(shè)計，安裝時考慮到實際使用效果，避免設(shè)計安裝問題影響其正常使用[5]。

3.1.2長期運行原則

超高成電氣系統(tǒng)運行使用是一個長期的過程，因此在進(jìn)行電氣設(shè)備的安裝時，需要保障其能夠在使用期限內(nèi)，具備穩(wěn)定的質(zhì)量性能。這就需要在電氣設(shè)備安裝過程中進(jìn)行精細(xì)化管理與質(zhì)量控制，保障設(shè)備運行各項參數(shù)穩(wěn)定，能夠為建筑提供安全可靠的供電服務(wù)。不僅如此，在安裝過程中還需要考慮后期使用過程中對電氣設(shè)備的檢查、保養(yǎng)、維修，必須具備相應(yīng)的作業(yè)條件，為超高層電氣系統(tǒng)長期運行提供基礎(chǔ)。

3.2 電氣系統(tǒng)安裝的要點

3.2.1高低壓變配電設(shè)備的安裝

高低壓配電設(shè)備的安裝對于超高層建筑電氣系統(tǒng)的運行有著非常大的影響。高壓配電室需要靠近電源側(cè)，并且配電室具備良好的通風(fēng)性，并保持干燥，能夠為設(shè)備運行提供良好的環(huán)境[6]。低壓配電室的母線需要控制在最佳長度，在配電箱安裝時，需要使用水準(zhǔn)儀進(jìn)行配電箱水平校準(zhǔn)，確保配電箱位置端正。同時采用機械開孔的方式進(jìn)行配電箱開孔。

3.2.2垂直供電母線槽安裝

由于超高層建筑高度過大，所以在進(jìn)行垂直供電母線的安裝上，需要將多段母線槽單元與整個干線系統(tǒng)進(jìn)行連接，在母線槽相互后用絕緣螺栓連接，使用力矩扳手?jǐn)Q緊，然后安裝蓋板。在母線連接完成后，需要采用0.01的塞尺進(jìn)行檢查，為了保障母線安裝的穩(wěn)定性，需要間距1.5米設(shè)置一個彈簧支撐。在母線安裝中，還需要檢查接地電阻、絕緣電阻，確保母線安裝質(zhì)量。

3.2.3防雷接地系統(tǒng)的安裝

超高層建筑高度大于一百米，所以受到雷擊的風(fēng)險非常高，所以在電氣系統(tǒng)的設(shè)計和安裝中，防雷接地系統(tǒng)的安裝非常重要。直接關(guān)系超高層建筑電氣系統(tǒng)運行的安全性。在安裝過程中，防雷接地必須嚴(yán)格按照設(shè)計要求施工，根據(jù)廠家提供的設(shè)計說明書和技術(shù)指導(dǎo)，完成設(shè)備的安裝。尤其是在焊接中，需要保障焊接的質(zhì)量，對焊接人員做好培訓(xùn)，使防雷體系安全可靠。尤其是防雷引下線的連接，必須采用光圓鋼筋進(jìn)行搭接焊接，以確保防雷系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作。

3.2.4內(nèi)部配線的安裝

內(nèi)部配線的安裝需要做好管路的連接、防腐和彎曲半徑的處理，確保內(nèi)部配線系統(tǒng)具有良好的使用效果。在施工過程中，需要做好線管的埋設(shè)，線管埋設(shè)需要一步到位，確保不會中途進(jìn)行線管的連接，給內(nèi)部配線制造障礙。需要注意的是，在進(jìn)行多根單芯導(dǎo)線的連接時，要避免使用同種顏色的導(dǎo)線[7]。在穿管過程中，需要保障線管中不會存在殘余的線頭，給電氣系統(tǒng)的運行制造安全隱患。如圖2，內(nèi)部配線的安裝所示，需要做好管線的設(shè)計，一次性完成線管的埋設(shè)。

3.2.5開關(guān)插座的安裝

開關(guān)插座的安裝是電氣系統(tǒng)安裝需要精細(xì)化控制和管理的部位，不僅需要保障開關(guān)插座安裝的質(zhì)量和使用功能，同時還需要做好外觀性能的控制。如果安裝不合理，就會造成美觀性降低，實用功能受到影響[8]。在進(jìn)行安裝時，為了保障開關(guān)和插座的可靠使用，需要確保電力線路整體連接可靠，并且能夠穩(wěn)定運行。

結(jié)語：

綜上所述，超高層建筑電氣設(shè)計與安裝難度非常高，因為電氣系統(tǒng)的復(fù)雜性，在使用過程中如果安裝出現(xiàn)問題，就會導(dǎo)致電氣系統(tǒng)運行穩(wěn)定性不高，使用過程中發(fā)生故障的概率增加。除此之外，超高層建筑的消防工作與電氣系統(tǒng)的設(shè)計關(guān)系密切，電氣系統(tǒng)設(shè)計不僅需要考慮消防設(shè)備的獨立運行，同時還需要進(jìn)行可靠的設(shè)備供電，在火災(zāi)發(fā)生時能夠保障消防電源正常供電，非消防電源及時切斷，避免造成電氣火災(zāi)的進(jìn)一步擴大。因此，在電氣設(shè)計階段，需要通過對超高層電氣系統(tǒng)特點和設(shè)計原則的研究，提高其適用性、經(jīng)濟(jì)性與安全性。在安裝過程中，針對消防電源系統(tǒng)與日常用電系統(tǒng)進(jìn)行重點優(yōu)化，進(jìn)行精細(xì)化控制與管理，保障電氣系統(tǒng)設(shè)計與安裝質(zhì)量，能夠穩(wěn)定為建筑提供供電服務(wù)。

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