浅谈高层建筑电气设计

关键词：高层建筑；电气设计；探讨 

　　1 高层建筑电气设计的原则 

　　首先，高层建筑电气设计必须遵循安全性原则。安全性原则是高层建筑电气设计中最基本的原则，它不但要保证在高层建筑电气运行中全部操作的安全性，还要确保维护、检修时的安全。 

　　其次，高层建筑电气设计要遵循经济性原则。高层建筑电气设计的经济性原则就是要保证电气设备的投资、运行的经济、合理，尤其是在进行节能设计时，必须考虑其实际效益，不能为了节能而过多地增加投资或运行费用。 

　　再次，高层建筑电气设计要遵循可靠性原则。要根据实际的用电需求来确定用电负荷的等级，以保障运行的连续性与可靠性，并满足高层建筑的各种功能。 

　　最后，高层建筑电气设计要遵循灵活性原则。灵活性原则就是要使电气系统的主线简单明了，没有复杂的电气设备，以及在对设备或线路的投入使用和切除操作时，能够比较方便地进行，在最大限度上避免误操作的风险，既保障了电气的可靠运行，也使得电气故障的处理变得更加简单、快速[1]。 

　　2 高层建筑电气设计 

　　2.1用电负荷的计算与确定 

　　在高层建筑电气设计中，用电负荷的计算与确定是电气设计的基础，也是供电设计的主要依据。高层建筑的用电负荷包括照明电和动力电两部分，对用电负荷的计算必须要准确，才能使电气设备的选择更加合理，并保证电气设备能够更加安全、可靠、经济地运行。高层建筑电气设计中用电负荷的计算一般采取负荷密度法和需要系数法。 

　　在对高层建筑的用电负荷进行计算时，由于高层建筑的电气设备跟工厂企业的电气设备运行情况不同，根本就没有规律可循，因此，必须对影响用电负荷的各种因素进行综合考虑，如当地的气候条件以及用户的经济情况、消费能力、常规用电等，只有在这个基础上对用电负荷进行细心估算，再根据电气设计工作者的实际经验进行酌情确定，才能保障高层建筑电气设备的安全、稳定运行。 

　　2.2高低压配电系统的设计 

　　⑴高层建筑对供电的可靠性要求都比较高，所以往往会根据自身用电负荷的大小和当地电网的实际情况，设计成两个独立的电源作为供电电源。这两个各自独立的电源都是10kV的标准电压，且来自不同的变电站，正常情况下，其中一路电源供应动力用电，另一路供应照明用电，并互为备用。另外，还要有一个应急备用电源作为事故照明、电梯、消防等设备的事故用电，通常是使用柴油发电机组或燃汽轮发电机。 

　　⑵计费方式一般采取高供高计的方式，并在低压端按一户一表的形式安装自动计费电度表。 

　　⑶高压系统和低压干线一般要采取放射式系统进行配电，楼层则要采取混合式系统进行配电。同时，每一幢楼都要设单幢楼的配电箱，低压干线的电源先通过自动空气开关进入配电箱，然后再以树状的形式分别向每个单独的用户进行供电。 

　　⑷在设计低压配电系统时，无论哪一级的开关都必须使用自动空气开关或断路器，并通过设置瞬时、短延时和长延时进行三级电流过载保护。 

　　⑸功率因数的补偿必须控制在0.9～0.95的范围内。其中无功补偿的方式必须为集中补偿，并安装在低压配电屏处。 

　　⑹按照相关的规定，当变配电室设置在主楼的地下层时，高压开关不得使用油开关。在高层建筑的电气设计中，一般可根据实际合理选择以下三种类型的高压开关：真空断路器、高压空气断路器、SF6开关。由于高压空气断路器的技术比较落后，而SF6开关则尺寸较大且气体有毒，因此，我国目前在高层建筑中普遍使用真空断路器，其中10kV的真空断路器应用得最为广泛。 

　　⑺低压配电屏一般选择抽屉式结构，当出线的容量比较大时，可以设计成手车式。如多米诺组合式开关柜和YDS型抽出式/混合式低压开关柜等。 

　　2.3变配电室位置的设计 

　　高层建筑的用电量往往都是比较大的，一般都可达到一、二级负荷，因此变配电室的规模也相对比较大。在对变配电室的位置进行设计时，必须使其尽可能地靠近用电负荷，以减少电能的损耗和提高供电质量。 

　　变配电室的设计必须注意以下几方面：①当高层建筑的楼层不超过30层时，如果属于带地下车库的独立性点式楼，在具备消防、加压供水系统的情况下，一般应当在主楼的地下层设置10/0.4KV的变配电室，同时要对变配电室进行防浸、防潮和通风设计；②当高层建筑的楼层超过30层时，应当在用电负荷的中心区设置10/0.4KV的变配电室，并将配电室设计成为树状分布的形式；③为了使变压器的运行更加地经济，可以设计成多台变压器并联运行，并采用分时段并联运行或使用计算机进行自动化控制，在满足用户不同时段的用电需求的情况下，实现变配电控制的经济性与科学化、自动化[2]。 

　　2.4电力变压器的选择 

　　按照我国《民用建筑设计规范》中的相关规定，在主楼内严禁安装大容量的油浸电力变压器。目前，我国应用于高层建筑的电力变压器主要有以下三种：干式变压器、硅油变压器和SF6变压器，其中干式变压器在高层建筑中的应用最为广泛。 

　　2.5电气的照明设计 

　　高层建筑的电气照明设计包括光源的选择、照明度的计算、眩光调光控制、灯具的选择与布置以及照明配电线路的设计等方面。高层建筑的电气照明设计跟建筑的装饰息息相关，因此，高层建筑的照明设计必须跟建筑的装饰互相配合、相互协调，以实现高层建筑照明功能与装饰美化两方面的协调统一。在高层建筑的照明设计中，通常在自动化控制系统中使用一些具有自动控制功能的元器件来对照明进行自动化控制，如定时器、传感器、光敏元件等。同时，为了实现节能，通常会选择节能灯作为照明的灯具。 

　　2.6防雷与接地设计 

　　高层建筑的防雷设计通常都是使用避雷针、避雷带，或是采用消雷器、放射性避雷针等新型避雷装置，其中避雷针和避雷带的技术比较成熟，应用最为广泛，消雷器、放射性避雷针也得到了不少的应用，但由于价格高且维护较复杂，仍存在较大的争议。但不论采取哪种防雷方式，防雷接地都跟电气设备的保护接地、工作接地混合组成接地系统，并利用建筑物结构中的钢筋作为接地引下线。 

　　2.7电梯的用电设计 

　　高层建筑的电梯一般使用直流电动机来驱动，以提高电梯的舒适性和稳定性。高层建筑的电梯用电设计包括配电、照明、主开关、插座、通风等方面。 

　　2.8消防用电设计 

　　高层建筑在消防方面普遍采用火灾自动报警灭火系统，它共由四个部分组成：火灾探测器、分区火灾报警器、消防控制中心和自动灭火控制器。当火灾探测器感应到火灾信号后，就会自动转换成电信号，并发送到分区报警器和消防控制中心，然后转换成声光报警信号并发出警报，最后再由消防控制中心对火灾现场进行监控、指挥。火灾自动报警灭火系统涉及到多个学科，而且无论是规模、功能还是应用范围都变得越来越复杂，因此，高层建筑的消防用电设计也越来越复杂[3]。 

　　3 结论 

　　电气设计是高层建筑工程设计的一个重要环节，每个建筑设计工作者都应当高度重视高层建筑电气设计的重要性，并不断提升电气设计的水平，使高层建筑的电气工程更好地为社会和人民群众服务。 

　　参考文献： 

　　[1]杨青山.高层建筑电气设计探讨[J].建筑与文化，2013（11）. 

　　[2]刘雪华.关于高层建筑电气设计[J].科技创新与应用，2013（30）. 

　　[3]王克丽.浅谈高层建筑电气设计要点[J].商品与质量.消费研究，2013（8）.