現(xiàn)代城市高層建筑電氣設(shè)計的要點研究

段建偉

（山西五建集團有限公司，山西太原 030001）

人們對用電需求與日俱增，相對應(yīng)的高層建筑的電氣設(shè)計質(zhì)量問題也逐漸成為越來越多人討論的焦點。作為一項從設(shè)計到施工都十分復(fù)雜的工程，在實際過程中進行電氣設(shè)計工作，應(yīng)在對其特點進行詳細分析后，同時滿足安全、節(jié)能的特點進行施工，才可以最大限度達到預(yù)期效果，提高電氣設(shè)計工作的質(zhì)量。

1 高層建筑電氣設(shè)計特點

隨著城市越發(fā)現(xiàn)代化，高層建筑也隨之拔地而起[1]。城市中的高層建筑比起常規(guī)建筑，有極為顯著的區(qū)別：人口密度高、使用功能復(fù)雜、需求復(fù)雜、建筑設(shè)備過多、能源消耗大、高度極高、易發(fā)生危險等，這樣的顯著的區(qū)別導致了其高層建筑電氣設(shè)計十分獨特：用電量很大、電氣線路繁多、電路系統(tǒng)復(fù)雜以及對于供電可靠性提出了很高的要求。

相關(guān)設(shè)計人員在進行工作時，必須要以安全、可靠為基礎(chǔ)[2]。具體來講，就是要首先保障總體設(shè)計的安全性能，避免事故的發(fā)生[3]。其次要結(jié)合實際情況，確保供電系統(tǒng)可以穩(wěn)定運行。并且要在保障以上前提的情況，追求設(shè)計簡單化，沒少一個電氣設(shè)備，就會少一處隱患的出現(xiàn)。

對于實際高層建筑電氣設(shè)計工作來說，其設(shè)計工作最為核心的復(fù)雜點在于，由于其包含的用電設(shè)備種類十分廣泛（如表1 所示），如何同時滿足與其相關(guān)聯(lián)的不同用電設(shè)備種類的差異化要求。

表1 高層建筑用電設(shè)備種類

高層建筑通過其不同的用處加以分類，不同類型在消耗用電量上也存在許多差異，但從總體上比較來說，其耗電量較大，并且許多高層建筑的消防用電、應(yīng)急設(shè)備等還需要另外設(shè)置獨立的電源。

2 高層建筑電氣設(shè)計的要點

2.1 防雷和接地的設(shè)計

因為目前的高層建筑的接地設(shè)計越來越現(xiàn)代化，許多高層建筑大多在建設(shè)剪力墻時選用鋼筋混凝土作為主體材料，通過這種方法可以使其與樓板之間存在安全的連接，從而最大限度保證金屬管線的正常工作。此外，在高層建筑中應(yīng)用的較為廣泛地設(shè)置避雷針以及避雷帶的傳統(tǒng)形式隨著時代的發(fā)展也逐漸出現(xiàn)了新式設(shè)備：放射性避雷針以及消雷器等。在實際應(yīng)用過程中，得到普遍使用的是混合接地系統(tǒng)，其主要應(yīng)用方式，是將對電氣系統(tǒng)的保護設(shè)計、防雷設(shè)計、電力接地等綜合運用到高層建筑中，全面性的對其進行防御。這兩種技術(shù)在許多工程中雖然得到了一定程度的應(yīng)用，但社會各界仍然對其理論性存在諸多爭議，這就代表這種新型設(shè)備依然許多更多實踐性的探索。

2.2 高壓低壓配電系統(tǒng)設(shè)計

在實際的高層建筑施工中，構(gòu)成高壓配電系統(tǒng)的重要部分是同時供電的兩路10kV 電源[4]。在一般情況下，單母線分段這一形式是高壓配電最為常見的形式，一方面可以使雙方進行自動切換，另一方面也一定程度上有相互備用的作用。在電氣設(shè)計中，往往變壓器的臺數(shù)越少越好，所以為了在保證合理性的同時，也最大限度減少變壓器的臺數(shù)，大部分單臺變壓器的容量都會大于1000kV/A。選擇大于這一數(shù)值的原因是，在常規(guī)狀態(tài)下，變壓器能夠正常解列運行，為了避免出現(xiàn)低壓時短路電流的情況，可在中間設(shè)置一個聯(lián)絡(luò)開關(guān)進行控制。

此外，在計算高低壓配電的計算時，可使用高供高計的方式，但這一方法仍然需要安裝設(shè)計電度表，最后采取公開的方式，通過照片以及動力兩個方面進行計價。

2.3 供電電壓和電源的選擇

要想最大程度上保障高層建筑供電系統(tǒng)的可靠性，往往需要通過設(shè)立兩個對立電源的方式進行[5]。在涉及電源的過程中，可以根據(jù)負荷程度以及所在區(qū)域的電網(wǎng)條件對電源的具體數(shù)量進行定量。雖然在名義上兩路電源處于獨立運行的狀態(tài)，但在實際狀態(tài)下，他們?nèi)匀惶幱谕瑫r供電的狀態(tài)，且雙方間屬于相互備用的模式。另外，為了最大限度防止意外情況造成斷電的情況發(fā)生，供電單位需要安裝柴油發(fā)電機組，確保因意外情況出現(xiàn)斷電后，可以保證在15s 之內(nèi)使電力系統(tǒng)再次運行，保障供電。我國對于應(yīng)急用電的標準往往根據(jù)應(yīng)急用電設(shè)備為標準，如應(yīng)急照明、消防設(shè)備、電梯、電腦等，所以我國普遍應(yīng)急用電的供電電壓為10kV。

2.4 火災(zāi)自動報警及消防聯(lián)動控制系統(tǒng)

電氣設(shè)計的不合理往往會導致出現(xiàn)許多隱患，因此我國廣泛在電氣設(shè)計中加入防火以及報警系統(tǒng)，在避免出現(xiàn)火情出現(xiàn)事故的同時，也為降低事故發(fā)生的危險提供了幫助。

在科技的不斷進步下，我國的高層建筑在發(fā)生火災(zāi)時的自動報警滅火機制也日趨成熟，并得到統(tǒng)一。其主要包括以下兩個步驟：①由火災(zāi)探測器對發(fā)生火災(zāi)的信號進行詳細識別，并轉(zhuǎn)化為電信號，傳輸?shù)椒謪^(qū)報警器以及消防中心；②電信號在傳輸?shù)椒謪^(qū)報警器以及消防中心后，會迅速轉(zhuǎn)化為聲光報警信號，再由消防中心完成一系列消防行動的指揮及監(jiān)控。

2.5 電梯用電設(shè)計

電梯機房大多設(shè)立在電梯井道的上方，所以大多數(shù)情況下，常規(guī)電梯的梯井都是可以連通或是通過設(shè)置開口的方式進行連通。目前的市場上，電梯普遍根據(jù)使用功能分為三種，客用電梯、消防電梯以及貨運電梯。若是按照速度的劃分，可以分為低速、快速、高速、超高速。按照電流的劃分分為直流以及交流兩種。在目前的高層建筑電梯設(shè)計中，更看重對其速度能力以及運輸能力的提高，所以其更多采用高速以及超高速的電梯，并采用分組的形式進行控制。并且為了在保證速度的同時，最大限度提高其舒適性以及穩(wěn)定性，用作客用的電梯往往利用直流電動機作為其驅(qū)動核心。在此之外，進行電梯的電氣設(shè)計的過程中，除開電梯的驅(qū)動型的因素外，也要重點關(guān)注設(shè)置插座、選擇主開關(guān)、裝置通風及控制、各項配電設(shè)計、電氣照明等因素。

所以在實際設(shè)計過程中，在選用電梯時，設(shè)計人員往往要根據(jù)高層建筑的使用需求來設(shè)計電梯。同時對比不同電梯的差異化區(qū)別進行探討，選擇出最佳方案。

2.6 電氣設(shè)計中的節(jié)能設(shè)計

伴隨著國家人口的加劇以及工業(yè)情況的飛速發(fā)展，許多能源的消耗速度也在飛速增長[6]。為了避免出現(xiàn)能源危機情況的發(fā)生，節(jié)能減排成為許多行業(yè)發(fā)展的新路徑。如何做好高層建筑電氣設(shè)計工作的同時，為節(jié)能減排做出貢獻成為新的難題。

2.6.1 滿足建筑物的使用功能

如果高層建筑電氣設(shè)計不能滿足建筑物的使用功能，則考慮其他問題未免顯得有些蒼白[7]。其在使用功能方面不僅要滿足照明的幾大要素：照度、色彩、顯色指數(shù)這幾方面的要求，同時也要盡可能滿足空調(diào)的空調(diào)對于舒適度、衛(wèi)生狀況、風量以及溫度等方面的基本要求。并且要保障運輸通道的四周沒有遮擋。此外，在一些娛樂性場所的用電情況、展廳的正常用電以及工藝照明等特殊情況。

2.6.2 考慮經(jīng)濟效益情況

在主張節(jié)能的同時，也不要忽略了經(jīng)濟因素，如果選擇通過過度投入成本的方式來換取節(jié)能的目的，這種方式未免有些過于極端。如果想要將節(jié)能的理念融入實際電氣設(shè)計中，更應(yīng)該關(guān)注的焦點應(yīng)在電氣設(shè)計的細節(jié)中體現(xiàn)，以短時間內(nèi)以節(jié)能為目的的同時得到費用回報為基礎(chǔ)，開展節(jié)能工作。這樣的方式才更加地持之以恒，且能更加廣泛地接受。

2.6.3 減少不必要的耗能

在進行高層建筑電氣設(shè)計的過程中，首先要明確的是那種電量消耗是與建筑的必要功能關(guān)系不大的，簡單來說就是沒有必要的電量消耗。根據(jù)具體情況，開展具體應(yīng)對措施。在實際過程中，不可進行盲目的節(jié)能，應(yīng)遵循“開發(fā)技術(shù)、科學經(jīng)濟”的原則，同時，針對不同建筑情況，要進行不同層次的考量，例如，有的高層建筑電能消耗很大，在這一基礎(chǔ)上，就為節(jié)能的操作性留出了很大空間，在設(shè)計過程中也應(yīng)該充分考慮這一問題。同時在選用電氣節(jié)能設(shè)備時，也要對其進行多角度的考量，在綜合性考量過后在選用節(jié)能設(shè)備，達成真正的節(jié)能目的。

3 結(jié)語

綜上所述，對于高層建筑電氣設(shè)計而言，其需要從多方面考量，來滿足建筑的用電需求，為了滿足這些問題，就需要相關(guān)設(shè)計人員從實際出發(fā)，對種類繁多的電氣設(shè)備進行分析比對，并將節(jié)能理念融入其中，最終從根本上提高高層建筑電氣設(shè)計質(zhì)量。