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摘要：随着社会经济的不断发展和人民生活水平的提高，一些既有建筑不能满足人们的使用需求，建筑改造和扩建工程明显增多。高层民用建筑改造工程和新建工程具有显著差异，需要考量建筑既有的内外部因素制约，同时还要遵行现行的规范标准，因此，电气设计的难度较大，采取科学有效的设计理念和方法十分必要。
关键词：高层民用建筑；改造工程；电气设计
引言
近些年，在城市化进程的推进下，住宅、医疗、学校、民用文化建筑在二、三线城市得到蓬勃发展。与此同时，一线城市的可供建设用地稀缺，教育、商业、医疗皆纷纷出现严重的“超负荷运转”状态。为了有效缓解土地资源与生活需求的矛盾，政府及开发商都纷纷加入改扩建工程的行列。鉴于改造项目的特殊性及复杂性，使得电气改造设计具有极大的挑战性，同时也赋予电气设计人员更多的思考。
1高层民用建筑改造工程电气设计国家相关规范标准
根据GB50052-2009《供配电系统设计规范》第3.0.2条：一级负荷应由双重电源供电，当一电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏。第3.0.7条：二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。1995~2009年，供电电源的设计标准是GB50052-1995《供配电系统设计规范》；1995年以前，设计标准为GBJ52-83《工业与民用供电系统设计规范》。对于一级负荷供电电源的要求，从规范编制之初至今要求基本相同，而对于二级负荷，GBJ52-83第2.0.3条规定：二级负荷的供电系统，应尽量做到当发生电力变压器故障或电力线路常见故障时不致中断供电（或中断后能迅速恢复）。故在此期间很多最高负荷等级为二级负荷的高层民用建筑采用了一回线路供电，配备柴油发电机组作为备用电源的供电方式。对于此类建筑的改扩建工程，根据现场调研发现：随着时间推移，管理的差异，有的柴油发电机组已无法使用或无法确定是否可用，有的柴油发电机房由于使用期间的各种原因已另作他用，应急电源需重新考虑。亦或执行GB50052-1995的高层民用建筑，虽采用两回供电线路，但用电量已然不能满足实际用电量的需求，需要对变配电系统进行整体或局部改造。下面将综合分析既有建筑改造工程需考虑的因素，并制定相应的对策。
2高层民用建筑改造工程电气设计策略
某高层民用建设大楼共16层（地下1层，地上15层），建筑高58.5m，具体改造范围为大楼2层和3层，总面积约为2438m2，原有用途是办公室，现在需要改为教育基地，其中涉及的相关配套设备用房也需要结合实际需求进行合理改造。在此建筑中，消防负荷用电、客梯、生活水泵用电等属于二级负荷，剩余其他用电为三级负荷。在原有设计中主供电源主要使用的是10kV高压线路，备供电源则是柴油发电机组。
2.1计划阶段
该改造工程经过技术指导和讨论，最终定性为办公室改造为教育基地。原本建设投资单位定性为博物馆，从改造后建筑的面积以及人流量和展藏品、用途等方面考量，不足以定位博物馆。定性为博物馆后，建筑、电气、给排水和暖通等，不仅要遵循通用规范标准，还要遵守JGJ66－2015《博物馆建筑设计规范》的相关要求，改造工程电气设计的标准更高。另外，经过实地考察发现，若是依照博物馆来定性，只有对建筑整体进行改造，才能够满足规范要求，改造工程是无法实施的。最终经过专家讨论，将建筑改造工程定性为教育基地，保证了改造工程的可行性。
2.2执行阶段
对改造工程变配电系统进行设计时，调研了建筑现场实际情况。首先，建筑既有变压器容量能够满足增容和变配电设备正常运行，但是运行时间已有23年之久，电力变压器较为陈旧，损耗较大，已达到安全使用年限。在设备用房方面，原有柴油发电机房被占用，成为大型锅炉设备，建筑只有一路供电电源。负荷容量方面，建筑原有的设计是108kW二级负荷设备容量，实际使用的设备安装容量是100kW，改造工程需要增加20kW的消防风机。另外，此改造工程中，建筑的其他区域需要正常工作，因此不能停电施工。
针对以上实际情况，此改造工程电气设计中的关键点为供电第二电源设计，可以选取的设计方案有3种。
1）自附近开闭所引一路10kV高压电源。
2）重建柴油发电机房。
3）用EPS作为改造区域的备用电源，先不考量建筑整体重要负荷供电。
2.3检查沟通协调阶段
在此阶段中，需要与建设投资方进行充分沟通，实行多期改造，本次为一期改造阶段。从上文提高的三种方案进行分析：
方案一，建设投资方认为此方案实行后在后期操作维护较为简单，并且较为经济可靠。但如果从技术角度看，大楼重要的负荷总计108kW，如果从市电引一路10kV电源，则不够经济也不合理。主要是因为10kV供电方案将发生变化，所以需要拆除原有高压柜，增加新的高压进线柜、计量柜、联络柜，此种改造对建筑结构等其他专业影响较大；此外，开闭所与大楼距离较远，并且大楼处于的位置市政管网复杂，存在很多不可控制因素；最后，此方案经过供电局部门核实和造价核算，并没有节省投资。所以此方案不可行。
方案二：此方案中需要将全楼的空调系统进行改造，拆除锅炉设备，重建柴油发电机房，这样不仅可以达到此次改造需求，也可以满足全大楼的重要负荷供电可靠性。但是经过造价预算后，本期改造只考虑教育基地的空调系统，将全大楼的空调系统改造放到工程二期改造，所以，暂时不拆除锅炉设备。经过现场多次勘测、核对、沟通协调等，发现现有地下室范围无法满足进排风和排烟的位置安装空间，并且地上的红线范围内，达不到建造柴油发电机房的条件，因此，本期只考虑重要负荷的供电连续性、可靠性。
方案三：经过上述两种方案的分析、核对和确定，并且要满足非改造区域按不停电施工的要求，所以将更新变配电房内设备、改造大楼空调系统、重建柴油发电机房纳入到二期改造范围，在一期改造中只考虑教育基地的供配电系统的供电安全可靠性，其中备用电源为动力型EPS，将其安装到改造区域消防风机房内，不仅符合规范要求，也满足了使用要求。
2.4处理阶段
依照不断分析考量的电气设计方案进行施工，施工和投入使用后均未发生重大修改和调整，PDCA循环较为有效。
结语
对高层民用建筑改造工程进行电气设计时，需要从建筑的既有条件出发，针对性地采取科学的设计理念和方法，不断完善电气设计方案。由于高层民用建筑改造工程项目的复杂性，在电气设计中采取PDCA循环模式进行设计优化，是十分必要和有效的。高层民用建筑改造工程电气设计中PDCA循环方法的应用，能够使工程中可能出现的问题得到有效解决，具有较高的实效性。
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