试论超高层建筑电气设计的关键技术要点

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　　【摘  要】随着我国经济的快速发展，建筑行业水平不断提高，超高层建筑在我国变得越来越多，人们对其质量水平提出更高的要求，超高层建筑设计直接影响整个建筑物的质量。作为超高层建筑设计的重要环节，电气设计粗腰设计人员予以高度重视，掌握其设计技术要点。本文分析超高层建筑电气设计关键技术。
　　【关键词】超高层建筑;电气设计;关键技术
　　一、超高层建筑电气设计的特点
　　 超高层建筑一般是指整个建筑高度大于100m的民用建筑。在超高层建筑的设计中，电气设计是非常重要的环节。众所周知，超高层建筑中的供配电系统、发电机系统以及设备的垂直运输等都要依靠电气设计。一般情况下，超高层建筑中的电气设计会涉及较多的用电负荷，而且这样的用电负荷种类较多，不同性质的高层建筑对用电量的要求不同，存在较大的差异，因此，要根据国家颁布的关于超高层建筑的规范和标准确定负荷供电的等级，也要结合当地的市政电力情况确定具体的电源，在不同的使用功能下确定整个电气设计的指标。
　　 超高层建筑输配电的距离大，使得用电的负荷也会增加，电力设备的安全性和可靠性是电气设计的关键，对其要求也相当高。因此，在电气设计中，一定要保证应急照明灯以及消防用电设备的安全可靠性。一般情况下，为了满足超高层建筑的供电需求，在建筑内部避难层的设计上，要根据楼层的设置设计具体的楼层变电所。
　　二、超高层建筑供配电设计要点
　　1.超高层建筑负荷分级
　　超高层建筑的主要使用功能多为人员密集、疏散困难的酒店、写字楼、商业、公寓等，对于此类建筑的用户负荷分级应按特别重要用户考虑。这里需要注意的是航空障碍标志灯电源应按一级负荷中特别重要的负荷要求供电。其负荷密度与其自身的建筑功能、建筑面积、建筑高度以及附属功能等因素有关。一般在80～120W/m2。
　　2.超高层建筑电源设计
　　超高层建筑应按不少于两个电源供电，两个电源分别来自不同的电网或同一电网但在运行时电路相互之间联系很弱。电气距离较远，保证当一路电源断电时，另一路电源应能保证二级及以上负荷的供电。且超高层建筑的应急电源应采用柴油发电机，不可以使用煤油，天然气，汽油等作为动力源。
　　3.超高层建筑变配电站设计
　　超高层建筑的最大特点就是建筑高度高，对电气设计的影响就是要考虑供电半径问题。低压配电线路的长度一般不允许超过250m。
　　建筑高度200m对供配电设计而言是个界限，通常超过此高度的建筑应设置多处变配电站。使变配电站设置在负荷中心，高压配电室宜设在主体建筑物的地下，也可设置独立的变电站、分配变电站应根据负荷情况设在避难层、顶层、冷冻机房附近等处。
　　变压器如果设置在楼上应该注意两个问题：一是要考虑与其相邻的住房的电磁屏蔽、减噪，降振，防水等。二是其选型要考虑在体积和重量上的运输要求，通常是能够满足货梯运输或者吊装运输的方式，因此不宜选择体积大、重量大的变压器。
　　三、超高层建筑电气设计的关键技术分析
　　 1.超高层建筑电气设备中配电站与避难层技术
　　 建筑高度高是超高层建筑最主要的特点，在该特点的影响下，设计人员必须要重点考虑电气设计的供电半径。一般情况下，电气设计中，低压出线柜到末端配电箱的最佳长度应该控制在120m之内，并按照超高层建筑总电压5.0%的比例确定低压供电线路的要求。同时在设计中，需要采用分区域设计的方法处理变配电站，按照不同的功能清苦情况，对供配电站各个功能区进行划分，包括地下区负荷中心、超高区负荷中心等。高压配电室一般会设置在超高层建筑底部，而在建筑空间面积足够的情况下，可以设置独立变电站。在设计避难层中，需要充分考虑不同楼层人员的求生需求，其中第一个避难层与地面之间的高度要小于等于50m，以后所有避难层与前一个避难层之间的高度都应该小于50m。在供电系统设计中，所有避难层的交直流电采用单独供应的方法，保证供电稳定性。
　　 2.应急电源与备用电源设计
　　 考虑到超高层建筑具有高度高、人员密集的特点，疏散时间较长。因此为了进一步保证居民的生命安全，除了要配置可靠的市电电源外，还需要在建筑内设置一组柴油发电机组，作为面对突发事件时的应急电源。在设计过程中，相关人员必须要重视以下几个问题：①由于超高层建筑中的主要负荷量较大，因此正常的电源在断电之后需要在较长的时间内持续供电，因此需要配置具有稳定功率的柴油发电机组作为应急电源。②建筑内电子信息系统机房需要设置柴油发电机电源，保证能随时满足建筑空调、制冷设备等重要电气设备运行要求。③在使用柴油机组过程中必须要认识到建筑高度因素的影响，要设置不同的柴油机组，并且接地方式要与市电电源保持一致。
　　 3.电压与电源的选择要合适
　　 电源与电压是整个高层用电系统中较为关键的部分，在进行这两方面的选择时，一定要综合考虑多种因素，如用电容量、负荷等级等。在电气设计环节可以设计两个电源的供电系统，确保两个电源分别是属于不同的电网。如果是两个电源都属于同一用电网，也必须避免两个电源在电路上的连接，这样设计的主要目的就是为了当其中的一个电源不能供电时，另一个电源可以保证整个电力系统持续运转，有效确保整个高层建筑可以实现持续不断的供电需求。其次，由于超高层建筑实际使用功能的不同，在电气设计上也存在着较为巨大的差异，其中最为重要的就是变压器的选择。高层建筑本身就有着规模较大的需求，所以对电压也有着较高的要求，如果实际运行中电压线路的实际供电能力有限，可以借助采用多个较为小型的电源实现供电。此外，在进行电气设计时还需要首先与当地的市政电网取得联系，结合意见建议选择合适的电压与电源。
　　 在这儿着重强调，一定要结合国家的相关规定选择合适的电压，国家明确规定过，如果实际电网中没有35kV的输电电压，10kV就是最大的电压等级，电容量不能再大了，同时考虑地理位置的因素，各个地区之间对于电压的需求与整个电力运转系统的承受的负荷量有着各自的差异。因此在超高层建筑电气设计时，需要结合当地的具体实际情况，尽可能提高高效、安全、稳定的供电系统。
　　 4.超高层建筑电气设计中应急照明系统设计
　　 超高層建筑电气设计中的应急照明系统，必要充分靠考虑避难层照明的需求，因此在设计中，应该选择平均照度值大于等于3lx的灯具;而对于避难层走廊等特殊位置，所选择的照明系统灯具水平照度值应该大于等于5lx。对于具有特殊要求的应急照明层，其避难区、疏散走道的平均照度值应该大于等于10lx。而如果超高层建筑裙楼为大型商场，则需要采用一级负荷供电系统，保证照明供给水平。
　　 5.设计电压的技术
　　 通常电压会随功能用途的改变而改变。所以，在设计电气时，应根据超高层建筑的具体功能来科学地选择电压，并通过相关分析，明确变压器总容量。对于超高层建筑，一、二级负荷在其总用电负荷中，所占比例较大，单位符合功率宜在100～130VA/m2之间。大规模是超高层建筑的一个基本特点，且用电量也非常大并且集中，因而由单回路供电，将满足不了供电需求，所以应同时使用多个电源。设计人员在进行初步供电方案设计时应充分考虑，还需要积极与所在地的有关供电局进行有效交流沟通，及时了解可以为整个建筑工程供给足够电源的实际电压等级，并全方位地进行考虑，以选出合适的电压。
　　结语
　　对超高层建筑的电力设计要根据建筑的特点及相关的设计标准，对其关键技术，如负荷分级、供电电源和电压的选择、变电站和配电站的设计、应急电源和备用电源的设计、配电方式的设计、航空障碍灯设计等，进行详细的分析，确保超高层建筑电气设计的安全性和可靠性。
　　参考文献
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