焦博

（深圳市建筑科學(xué)研究院股份有限公司，廣東 深圳 518049）

超高層建筑電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究

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（深圳市建筑科學(xué)研究院股份有限公司，廣東 深圳 518049）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，許多地區(qū)都建立了超高層建筑作為地標(biāo)性建筑，展示自己城市的形象以及實(shí)力。本文首先介紹了超高層建筑的發(fā)展現(xiàn)狀，從多個(gè)方面分析其設(shè)計(jì)要點(diǎn)，其中包括超高層建筑負(fù)荷分級(jí)，高層建筑供電電源、電壓的選擇，超高層建筑變配電站設(shè)計(jì)，超高層建筑的應(yīng)急電源等，并重點(diǎn)分析了超高層建筑的照明設(shè)計(jì)以及防雷接地措施。

超高層；電氣設(shè)計(jì)；建筑電氣

由于超高層建筑高度較高、建筑密度大，超高層建筑的主要使用功能多為酒店、寫字樓、商業(yè)、公寓等業(yè)態(tài)，人口密集度高，疏散難度大。因此其電氣設(shè)計(jì)需要根據(jù)建筑特點(diǎn)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，從而保證建筑的電氣安全，降低危險(xiǎn)系數(shù)，確保建筑的安全運(yùn)行。本文在國內(nèi)超高層建筑發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)，分析目前超高層建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并重點(diǎn)介紹照明以及防雷的電氣設(shè)計(jì)方法。

1 國內(nèi)超高層建筑發(fā)展現(xiàn)狀

在城市經(jīng)濟(jì)不斷繁榮的同時(shí)，許多超高層建筑成為了各城市的地標(biāo)，尤其是在一些城市，超高層建筑的發(fā)展更加迅速。超高層建筑是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代建筑技術(shù)相結(jié)合的結(jié)晶，并將現(xiàn)代城市前沿的給排水系統(tǒng)、供電、智能控制科技成果綜合一體。在超高層建筑的總體設(shè)計(jì)中，電氣設(shè)計(jì)占據(jù)著主要的地位。超高層建筑具有建筑面積大，電氣設(shè)備多的特點(diǎn)。從而使得電氣設(shè)計(jì)屬于超高層建筑總體設(shè)計(jì)中技術(shù)難度較高的工程設(shè)計(jì)之一。下面通過自身的設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)，從多個(gè)方面分析目前超高層建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并重點(diǎn)介紹照明以及防雷的電氣設(shè)計(jì)方法。

2 超高層建筑供配電設(shè)計(jì)要點(diǎn)

主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析超高層建筑供配電設(shè)計(jì)。

2.1 超高層建筑負(fù)荷分級(jí)

超高層建筑的使用功能比較多樣，一般包括酒店、商場(chǎng)、寫字樓、商業(yè)公寓等，都屬于人員密集并且疏散難度大的建筑功能。對(duì)于這種功能較多，消防難度較大的建筑，其用戶負(fù)荷分級(jí)需要針對(duì)其特別的重要用戶進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)，從而保證在關(guān)機(jī)時(shí)刻重要功能的順利實(shí)現(xiàn)，穩(wěn)定運(yùn)行。其管理部分的負(fù)荷級(jí)別可以參照表1中所示。

表1

其負(fù)荷密度與其自身的建筑功能、建筑面積、建筑高度以及附屬功能等因素有關(guān)。一般在80～120W/m2。

2.2 超高層建筑供電電源設(shè)計(jì)

超高層建筑的供電來源應(yīng)該至少有兩個(gè)，并且這兩個(gè)電源的聯(lián)系不應(yīng)該太大，以免兩個(gè)電源同時(shí)斷電，讓建筑陷入停電的風(fēng)險(xiǎn)。一般而言，當(dāng)一路電源出現(xiàn)故障，中斷供電，另一路電源能夠?yàn)榻ㄖ脩籼峁┮患?jí)以上的負(fù)荷供電，從而提高建筑的用電穩(wěn)定。并且超高層建筑應(yīng)該注意應(yīng)急電源的設(shè)計(jì)，一般由柴油發(fā)電機(jī)組擔(dān)當(dāng)，其容量能夠在兩路電源同時(shí)斷電后能夠維持二級(jí)以上負(fù)荷用電即可。電源數(shù)量和工作方式建議如表2。

表2

2.3 超高層建筑變配電站設(shè)計(jì)

超高層建筑由于建筑高度高、建筑密度大、用電量多的原因，其電氣的供電半徑較大。一般而言，低壓配電線路的長度不超過250m。從而對(duì)于建筑高度在200m以上的建筑需要對(duì)其供配電方案進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)才能保證建筑的正常用電。通常的設(shè)計(jì)方案是超過200m高度的建筑設(shè)置多出變電站和配電站，從而使得變配電站設(shè)置在建筑用電負(fù)荷的中心位置，高壓電配電室設(shè)置在建筑物地下。并且設(shè)置獨(dú)立的變電站、配電站，根據(jù)建筑中電氣負(fù)荷的分布設(shè)置。并且在建筑物的高樓層上設(shè)置變壓器需要考慮與鄰近房間的電磁屏蔽降噪防水等建筑效果，而且根據(jù)設(shè)備的體積和重量選擇折當(dāng)?shù)倪\(yùn)輸安裝方式。一般不采用體積或重量較大的變壓器，從而降低設(shè)計(jì)運(yùn)輸以及安裝難度。

在節(jié)能功效上，應(yīng)根據(jù)高層樓宇建筑實(shí)際用電負(fù)荷需求，首先按略高于配電變壓器最佳負(fù)荷率選擇配電變壓器，一般配電變壓器負(fù)荷率在70%更加節(jié)能。其次在配電變壓器優(yōu)選三角形立體卷鐵芯高效節(jié)能經(jīng)濟(jì)型配電變壓器其不僅有效提高建筑供配電系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)換效率、降低配電變壓器的運(yùn)行能耗，同時(shí)還可以降低配電變壓器空載電流延長配電變壓器的綜合使用壽命。再次電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)能耗約占整個(gè)建筑電氣能耗的91%，同時(shí)大多數(shù)電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中其電能轉(zhuǎn)換利用效率普遍較低，存在非常大的節(jié)能降耗優(yōu)化設(shè)計(jì)潛力，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況針對(duì)其進(jìn)行專門的 配電設(shè)計(jì)，降低電能的損耗。

2.4 超高層建筑的應(yīng)急電源

為了保證消防設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)等重要設(shè)備的供電穩(wěn)定，一般超高層建筑除了采用多路供電外，更會(huì)設(shè)置應(yīng)急電源備用，保證重要設(shè)備在危機(jī)時(shí)刻供電。對(duì)于兩路供電的建筑而言，當(dāng)一路供電失敗之后，應(yīng)急電源便應(yīng)處于啟動(dòng)待送電狀態(tài)，在第二路電源中斷后應(yīng)急電源能及時(shí)對(duì)重要設(shè)備供電，保證其正常使用。但是應(yīng)急發(fā)電機(jī)組不能與國家電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，從而在電力回復(fù)后，應(yīng)自動(dòng)停止發(fā)電機(jī)組。當(dāng)UPS及EPS的應(yīng)急電源與應(yīng)急發(fā)電機(jī)配合使用時(shí)，停電初期，可先使用UPS或EPS作為應(yīng)急電源，但是作為與自動(dòng)起動(dòng)的應(yīng)急發(fā)電機(jī)配合使用時(shí)的EPS的工作時(shí)間不宜小于10min，待柴油發(fā)電機(jī)電源進(jìn)人穩(wěn)態(tài)后，使用應(yīng)急發(fā)電機(jī)電源。圖1為數(shù)據(jù)中心UPS供電系統(tǒng)示意圖。

圖1

3 超高層建筑的防雷接地

建筑應(yīng)該按照當(dāng)?shù)乩子暝频纳深l繁程度、雷暴平均強(qiáng)度，建筑物具體高度以及形狀，設(shè)計(jì)相應(yīng)的防雷等級(jí)。一般可設(shè)置法拉第籠式保護(hù)，屋面設(shè)置避雷帶結(jié)合避雷針的聯(lián)合保護(hù)方式。并采用聯(lián)合接地的方式降低接地電阻。對(duì)大樓進(jìn)行電磁屏蔽設(shè)計(jì)，防止雷暴時(shí)電流浪涌對(duì)樓內(nèi)重要電子設(shè)備造成損壞。

4 結(jié)語

上文對(duì)超高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的重要部分的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行簡單的歸納和分析。但在實(shí)際工程中，應(yīng)該按照不同的建筑功能、當(dāng)?shù)鼐唧w的電氣環(huán)境進(jìn)行因地制宜的設(shè)計(jì)，充分考慮其電氣系統(tǒng)的安全、兼容、安裝、維護(hù)等各方面工作。文章最后對(duì)超高層建筑的應(yīng)急電源以及防雷接地進(jìn)行了比較詳細(xì)的介紹。

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1671-0711（2017）05（上）-0149-02