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超高层建筑电气设计的关键技术汪元初

发表时间：2020/1/9 来源：《电力设备》2019年第19期作者：汪元初

[导读] 摘要：随着科技水平的不断提升，建筑向着现代化、智能化的方向不断发展。

        (中国五洲工程设计集团有限公司北京西城 100053)
        摘要：随着科技水平的不断提升，建筑向着现代化、智能化的方向不断发展。超高层建筑在应用大量机电设备以后，会大幅度提升电力负荷。为此，更要加强超高层建筑的电气设计工作，按照机电设备的实际用电需求进行设计。国家对于建筑电气设计有着详细规定，在实际的设计过程中，要严格按照国家要求合理设计，才能确保建筑电气设计质量。
        关键词：超高层；建筑电气设计；关键技术；分析
        一、超高层建筑概述
        超高层建筑，是指超过40层，高度大于100米的建筑物。我国《民用建筑设计通则》中规定，对于建筑高度在100米以上的住宅及公共建筑，均视之为超高层建筑。随着城市化进程的推进，我国超高层建筑发展得如火如荼。超高层建筑不仅能有效缓解城市土地紧张，还能美化城市形象，体现城市发展建设水平。超高层建筑通常具备较为广阔的建筑面积，涉及诸多电气设备。电气设计在超高层建筑设计中占据着关键性地位，呈现出相对较高的技术难度。
        二、超高层建筑的电气设计特征
        电气设计在超高层建筑设计中占据着关键性地位，超高层建筑内部的各类系统的运行均有赖于良好的电气设计。相对于其他建筑，超高层建筑呈现出显著的特殊性，其涉及诸多种类的用电负荷，且各类用电负荷呈现出较强的差异性。在超高层建筑电气设计过程中，要严格遵循国家相关规定，对超高层建筑的负荷供电等级进行科学确定，并明确各类使用功能相应的电气设计具体指标参数。在超高层建筑电气设计中，要注意超高层建筑存在较大的输配电距离，因此，超高层建筑配套的电力系统具备相对较高的用电负荷。基于此特点，在超高层建筑电气设计中，要有效保障电气设备具备良好的安全性。另外，超高层建筑具备较多的人员数量，在紧急逃生时存在相对较大的难度，因此，要加强对应急照明灯、消防设备等的设计。
        三、超高层建筑电气设计的关键技术
        3.1负荷分级。超高层建筑通常有酒店、商业楼、写字楼、公寓住宅等场所。这种超高层住宅由于居住人数较多，楼层较高，疏散困难等特点。在出现意外情况时，难以短时间内疏散所有的住户。为此，电气设计中首先要做好消防应急灯与消防用电设备的安全可靠性工作。同时，在具体的设计中，要结合该建筑物的类型与特点，按照国标规范与图集的做法将电气设计的安全与可靠性贯穿整个设计任务的始终，在考虑到住户需求的前提下，从负荷分级开始就要对相关设计方案进行优化，为整个设计提供可靠安全的有力保障。
        3.2供电电源和电压的选择。在确定建筑的负荷级别以后，可以进行供电电源和电压的选择。一般情况下，超高层建筑会选择双电源进行供电，以确保整个建筑物电气运行的可靠与稳定，并且该双电源还要选择来自不同电网的电源。这样才能保证一旦出现电源意外断电的情况时，另一路电源仍然可以继续为超高层建筑提供电能供应。在超高层建筑的电气设计中，不同的功能用途决定着项目中变压器的总装机容量。一般情况下，超高层建筑的一二级负荷，占总用电负荷的比例较大，而超高层建筑整体规模也大，对电压的需求较高，单位合计的电压线路的供电能力有限时，一般会设计多个小型的电源进行供电。在项目方案设计阶段，要积极咨询当地的供电部门，充分了解市政电网能为该建筑项目提供怎样等级的电源电压，然后再根据项目工程的具体情况比较选择合适的电压。不同的电压线路的送电能力也有所不同，国家在相关规定中明确表示:当电网中无35kV等级线路时，10kV的电压等级线路最大的供电容量为15MVA。对此我国不同地区亦根据当地条件有所不同，需要综合考虑。
        3.3变配电站的设计。在变配电站的设计中，要考虑建筑高度。根据建筑高度，可以估算出供电半径，其中低压配电线路有着一定的长度要求，需要控制在250m以内。

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由于低压配电线路的长度要求，对于超高层建筑的电气设计提出一定的要求，出现了供电设计的分界线。在200m以上，就要设计多个变电站，并且对于设置的位置也有着一定的要求，需要选择负荷的中心设置。在这种情况下，要将配电室放置在建筑底层位置。做好变配电站的设计工作，才能为超高层建筑的电气设计打下良好的基础。
        3.4应急电源和备用电源的设计。超高层建筑人员密集程度高，并且建筑本身高度较高，在意外情况发生的时候，需要较长的疏散时间，为此，要做好应急电源的设计工作，才能为疏散提供稳定的照明。除安全可靠的正常电源以外，还需设置备用的应急电源，一般采用柴油发电机组作为应急电源。整栋大楼的应急照明与消防设备的供电都应采用柴油发电机作为电源。此外，建筑内的信息机房也会配置柴油发电机以保证空调、不间断电源系统等设备的正常运转。在进行柴油机组的设置时，不光要根据建筑物本身的高度选择柴油机组类型，按照国家规定，正确合理的设置柴油机组的接地形式。同时在设置油管时，还要多多考虑各方面因素，例如油管容量等，才能确保整个柴油发电机组作为应急电源设置的合理性。
        3.5配电方式的设计。超高层建筑常用的配电方式有两种，一种为放射式配电系统，这种系统的主要特点是可靠性较高，在应用该系统时，供电为放射式的形式。另外一种配电方式为树干式，这种方式要根据配电层数设计，一般少于8层。为此，要根据避难层的实际情况，选择适合的配电方式，才能保证超高层建筑整体配电的稳定性和安全性。
        3.6航空障碍灯设计。部分超高层建筑会设置航空障碍灯，一般设置在高点。如果建筑高度达到一定范围，在设置航空障碍灯以后，还要在周边设置一些防护装置，并且距离小于45m。部分超高层建筑还设有停机坪，对于这类建筑，要采取四周设置的方式。
        3.7照明设计。在照明设计时，有以下几点要求：第一，在进行避难层照明设计时，水平照度应该在31x以上，垂直照明度要控制在51x以上。第二，如果建筑处于繁华的市中心，还要提升照度，将应急照度控制在10xl以上，其他区域也要适当提升照度。第三，对于超高层的民用建筑，要保证疏散照明供电的稳定性，在无外力破坏的情况下，保证电源可以持续照明1.5h以上。由于人们对于照明系统的节能设计关注度的不断上升，并且超高层建筑的用电量较大，对于节能技术的要求也日趋渐高，照明设计中为满足人们的生活和工作的需求，宜选择高效节能型灯具，采用合理的配置方式，加大对于日光的利用率，比如采用智能的照明系统，实现高效、节能、环保的电气设计。
        3.8电缆的选型和敷设方式。超高层建筑电缆选型和敷设方式应严格执行《民规》7.4节和《建筑设计防火规范》10.1.10条规定，并结合工程实际综合选定。可采用阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆，为消防设备的供电的配电干线可选择矿物绝缘防火电缆。非消防配电分支线的导线采用交联聚乙烯无卤低烟阻燃型铜芯导线，消防配电分支线采用交联聚乙烯绝缘无卤低烟阻燃耐火型铜芯导线。非消防控制电缆采用WDZ-KVV或WDZ-KVV22型，消防设备控制电缆采用WDZN-KVV，阻燃B级。建筑物内的强电竖井要考虑到避难层的上下错位进行设计。
        四、结语
        对超高层建筑的电力设计要根据建筑物本身的特点及相关的设计标准，对其关键技术，诸如负荷分级、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、航空障碍灯的设计等，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：
        [1]卢禄.简析民用建筑电气设计的节能措施[J].建材与装饰,2016(47).
        [2]李小花.公共建筑消防电气设计中的一些技术问题[J].低碳世界,2017(03).
        [3]王蔚.现代城市高层建筑电气设计的要点研究[J].低碳世界,2017(3).