張志剛

（核工業(yè)第五研究設計院，河南 鄭州 450000）

一、高層建筑的特點

（一）整體特點

高層建筑主要有以下特點：（1）面積大。一座大樓的建筑面積在幾萬至幾十萬平方米不等；（2）有較高高度。隨著城市建設用地資源緊張趨勢的加劇，高層建筑在興建時，為既可以減少占地面積，又擴大建筑面積，就只能采取增加建筑物高度的方法。（3）有地下層。一般高層建筑不僅層數(shù)較多，在興建時，為了實現(xiàn)對空間資源的充分利用，普遍存在地下層。

（二）電氣專業(yè)特點

高層建筑不僅構造較復雜，電氣設計上也具有諸多特點，主要有以下方面：（1）用電設備的種類相對較多。一般高層建筑既可以民用，也可以商用，由于使用功能的多樣化，所以用電設備包括制冷設備、電氣照明設備、廚房用電設備等；（2）耗電量較大。高層建筑中，雖然民用和商用在用電量的耗費上有一定區(qū)別，但是從總體上看，耗電量較大；（3）供電方面，可靠性較大。在高層建筑中，客梯電力、消防用電、生活水泵等一級負荷，通常會用兩個獨立電源來供電，所以電源方面能提供有效保障。

二、高層建筑電氣設計的主要內容

（一）用電負荷的計算

在對高層建筑進行供電設計時，通常電力負荷是重要的參數(shù)依據(jù)，只有對這個參數(shù)進行精確計算，才能選擇合理的設備，為高層建筑電力的安全可靠運行提供有效保障。一般計算電量負荷時，常用需要系數(shù)法和負荷密度法。

（二）高壓低壓的配電系統(tǒng)

高層建筑常由兩路10kV電源構成高壓配電系統(tǒng)，供電時兩路電源同時發(fā)揮作用。對高層建筑中的高壓配電而言，單母線分段是較常用的形式，不僅實現(xiàn)自動切換，還起到互相備用的目的。進行電氣設計時，為減少變壓器的使用臺數(shù)，一般采用單臺容量大于1000kV的變壓器，使變壓器在正常的情況下，能夠實現(xiàn)解列運行，同時需要將聯(lián)絡開關恰當?shù)脑O置在中間，低壓情況下對電流的短路情況進行全面的控制。除外，設計高低壓配電的計費方式時，多數(shù)情況會采用高供高計，但是依然要安裝計費電度表，分開計算動力和照明的耗電量。

（三）選擇合理的供電源

為確保高層建筑投入使用后供電可靠性，電氣設計時要設置相對獨立的兩個電源，一般會將電網(wǎng)實際條件和負荷的大小作為主要依據(jù)，確定電源具體數(shù)量。電力系統(tǒng)運行中，兩路電源保持相對地獨立，實際上這兩路電源是同時供電，并且作為彼此的備用電源。除外，選好電源后，還應該在高層建筑中安裝柴油發(fā)電機，以確保在電源發(fā)生故障后整座建筑能快速恢復供電，將對人們生活的影響降到最低。高層建筑為確保電梯、照明、消防以及電腦等設備的事故用電，選擇電壓時都是嚴格按照相關的標準規(guī)定，即10kV。

（四）接地和防雷設計

在對高層建筑進行電氣設計時，充分考慮建筑整體使用安全性，高層建筑修建時大多采用鋼筋混凝土剪力墻，每層樓板間，連接上相對可靠，所以設計重點在保障金屬管線工作上。除外，通常高層建筑會采用避雷帶和避雷針方式防雷，隨著科技發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)消雷器和放射性避雷針等較先進的防雷技術。因此電氣設計時要結合高層建筑實際情況，采用合適工藝，做到因地制宜，為高層建筑安全穩(wěn)定運行提供有效保障。

（五）主要電氣設備的選擇

高層建筑的使用性能在一定程度上決定了電氣設備的多樣性，電氣設計時關鍵的環(huán)節(jié)就是相關電氣設備的選擇，可以從以下方面入手：（1）高壓開關柜。高層建筑通常會選擇在主樓的地下層設置變配電室，按照相關的施工標準，不能選用油開關。所以選擇電氣設備時，應該將地下室的實際情況作為主要依據(jù)，選擇具備“五防”功能的高壓開關柜；（2）電力變壓器。為保障高層建筑的使用安全，不能將大容量的電力變壓器安裝在建筑的主樓內，所以電氣設計時應該選擇容量小、安全性能高的電力變壓器；（3）低壓配電屏。在設置低壓配電屏時，可以將結構做成抽屜式，不僅方便維修和維護，還具有美觀度。雖然高層建筑設置了兩個獨立電源，但還是需要設置應急發(fā)電組，在選擇發(fā)電組時，可以采用反映速度較快、體積小、發(fā)生故障率低以及重量輕的燃氣輪發(fā)電機；（4）確定變電所位置。由于高層建筑的耗電量比較大，所以確定變電所位置時，要讓高壓盡量深入符合中心，不僅保障高層建筑的供電，還能節(jié)約電能，有效提高供電質量；（5）電氣照明設計。對于高層建筑而言，在進行電氣照明設計時，通常包括計算照明度、設計燈具造型、選擇光源類型以及布置燈具位置等諸多方面內容?？梢哉f電氣的照明設計在一定程度上與建筑的裝飾有著密不可分的聯(lián)系，所以二者間應該相互配合、相互統(tǒng)一，只有這樣才能營造舒適的生活空間。從現(xiàn)代高層建筑的照明設計現(xiàn)狀來看，大多數(shù)都采用光敏元件或者傳感器來實現(xiàn)對照明的自動控制，并且高光效的電光源也被得到廣泛的推廣和運用。在高層建筑的設計中加入節(jié)能理念，一方面帶來獨特的視覺感受，另一方面還能通過節(jié)能照明，實現(xiàn)對資源合理利用。

（六）電梯的用電設計

高層建筑一般電梯的機房都位于井道上方，并且能與梯井相連通。如果從功能來劃分，電梯分貨用和客用兩種；從速度來劃分，電梯分為快速、超高速、低速以及高速電梯四種；而從電流來劃分，電梯分為交流和直流兩種。從現(xiàn)代高層建筑的電梯使用現(xiàn)狀來看，大多采用高速或者超高速電梯，采取分組控制，一方面節(jié)約時間，另一方面有效提高運輸能力。高層建筑客用電梯的設置上，為在運行中增強電梯的穩(wěn)定性和舒適性，大多都將直流電動機作為主要驅動。因此在高層建筑電梯的電氣設計時，要充分考慮到插座設置、配電設計、裝置通風以及電氣照明等各方面因素，只有實現(xiàn)各環(huán)節(jié)統(tǒng)一協(xié)調，才能確保高層建筑的穩(wěn)定運行。

結語

高層建筑的電氣設計時，要充分考慮高層建筑整體特點，根據(jù)實際情況采取合適的施工工藝，并且做好高低壓配電、用電設備選擇、電源選擇、電梯用電設計等各個方面的統(tǒng)籌協(xié)調工作，只有這樣，才能有效提高高層建筑電氣設計的質量，從而為高層建筑的安全穩(wěn)定運行提供有效的保障。

[1]韓峰.淺議高層建筑電氣的節(jié)能設計[J].科技促進發(fā)展，2009（12）.