高层建筑电气设计

【摘 要】该文提出了高层建筑电气设计包括哪几个方面内容

【关 键 词】高层建筑电气设计

高层建筑电气设计（不含弱电和消防）的主要内容包括以下几个方面：

1.负荷的计算

电力负荷是供电设计的依据参数.计算准确与否,对合理选择设备,安全可靠与经济运行,均起决定性作用.高层建筑的电力负荷计算,基本上采用负荷密度法和需要系数法.

2.供电电源及电压的选择

为了保证供电可靠性,现代高层建筑至少应有两个独立电源,具体数量应视负荷大小及当地电网条件而定.两路独立电源运行方式,原则上是两路同时供电,互为备用.另外,还须装设应急备用柴油发电机组,要求在15秒钟内自动恢复供电,保证事故照明、电脑设备、消防设备、电梯等设备的事故用电.国内高层建筑的供电电压,一般采用10kV标准电压等级.

3.高低压配电系统的设计

（1）高压配电系统：现代高层建筑均是采用两路独立的10kV电源同时供电.一般高压采用单母线分段,自动切换,互为备用.母线分段数目,与电源进线回路数相适应.只有当供电电源为一主一备时,才考虑采用单母线不分段的结线.电源进线几乎全部采用电缆进线.

（2）计费方式,采用高供高计.但在低压侧,仍装设计费电度表,采用将照明与动力分开的两部电价法.有些地方供电部门又把空调设备的用电,全部划入照明计价系统,一般做法是安装总表及动力表,由总表减去动力表以后,全部为照明电费.

（3）为减少变压器台数,单台变压器的容量选择一般都大于1000kVA.为限制低压侧的短路电流,正常时变压器解列运行,中间设联络开关.照明和动力分开设变压器,当动力用电容量太小时,动力变压器可不分开装设,而在低压侧应对动力负荷分类计费.

（4）高压系统及低压干线的配电方式基本上都采用放射式系统.楼层配电则为混合式系统.配电设备中的主要部分是干线.现代高层建筑的竖井多采用插接式母线槽.水平干线因走线困难,多采用全塑电缆与竖井母干线联接.每层楼竖井设层配电小间.层间配电箱经插接自动空气开关从竖井母干线取得电源.当层数较多负荷数较大时,一般按层数分区供电,或将变压器分散设在地下层、中间层或最顶层.

（5）低压配电系统各级开关均采用自动空气开关（断路器）,设置瞬时、短延时、长延时过流保护装置.各级自动空气开关的保护整定,应注意选择性配合,防止越级跳闸.

（6）所有电梯均要求采用两路不同变压器引出的专用电缆进线.在电梯机房的末端配电箱,设两路电源的自动切换装置,互为备用.

（7）功率因数按规定应补偿到0.9—0.95.无功补偿都采用集中补偿方式.为降低变压器容量,多集中装设在低压侧,与配电屏放在一起,但必须采用干式移相电容器.

4.主要设备的选型

（1）高压开关柜.现代高层建筑的变配电室设在主楼地下层,按规定不宜采用油开关.国外用于高层建筑的开关有三种类型可供选用：高压空气断路器,6开关和真空断路器.其中高压空气断路器因技术陈旧,6开关尺寸较大,气体具有毒性,故目前10kV真空断路器应用的较为普遍.因此,应根据高层建筑地下室的标准,选用具有“五防”功能的真空开关手车式高压开关柜.

（2）电力变压器.根据防火要求,主楼内是不允许装设大容量的油浸电力变压器的.国外有干式变压器、6变压器和硅油变压器等三种产品可供选用.国内沈阳第二变压器厂、北京变压器厂、广东顺德特种变压器厂等厂生产的干式变压器,主要技术指标已达到国际先进水平.

（3）低压配电屏.国外低压配电屏的结构,几乎都做成抽屉式,特别是大容量的出线,则做成手车式.国内许多生产厂家的低压配电屏也有引进技术做成抽屉式结构的,其中有的（如多米诺组合式开关柜等）主要技术指标已达国际先进水平.低压配电屏多采用自动空气开关出线.当配电变压器的容量为1600kVA时,低压母线上的短路容量已超过40kA,目前国内已能提供这样大容量的产品（如多米诺组合式开关柜和YDS型抽出式/混合式低压开关柜等）.

（4）应急备用发电机组.过去大多是采用柴油发电机组做应急备用电源的.近年国外高层建筑已开始采用燃汽轮发电机.这种发电机具有体积小、重量轻、反应速度快,故障率低等优点.应急备用发电机组必须是快速自起动的.按国外规定,应能在15s内恢复供电.从可靠性出发最好选用两台,自动并车.容量较小时也可选用一台.

（5）母线槽和电缆.插接式绝缘母线槽,具有容量大、结构紧凑、可靠性高、使用维护方便等优点.国外的现代高层建筑,插接式绝缘母线槽已完全取代了电缆竖井.遵义长征电气控制设备厂研制的密集型插接式绝缘母线槽,主要技术性能指标已达到国际先进水平,并在广州中国大酒店、花园酒店及上海华亭宾馆、雁荡公寓等得到实际应用.绝缘母线槽有铜的和铝的两种.

5.变电所位置的确定

现代高层建筑的用电量相当大,在确定变电所位置时,应尽可能使高压深入负荷中心.这对节约电能,提高供电质量都有重要意义.国外高层建筑的变电所都设在主楼内.建筑高度在30层左右的,大都集中在底层；60层左右的,则分散在地下层、中间层和顶层.也有仅在中间层或仅在地下层、顶层设变电所的.变电所的数量及其位置的分布,应通过技术经济比较决定.

6.微电脑在变电所中的应用

现代高层建筑规模很大,所以其变电所的规模也较大.如湖南国贸中心大厦的初步设计时,中心变电所设在地下三层,内设手车式高压开关柜14台,抽屉式低压配电屏近40台,电容补偿柜12台,40Ah镐镍电池柜一套及信号屏,1600kVA变压器二台,1250kVA变压器二台,其建筑面积150十400m2左右；在第26层（主楼）设有变电所一个.在地下一层,设600kW自起动柴油发电机组二台.整个供电系统很复杂,对这样一个供电系统,要求供电可靠,各种供电参数及开关状态、变压器运行状态和各机房运行状态,若用人工值班,通过联系或人工巡视,工作量大,速度也很慢.设计人员在预留的控制室内使用微电脑进行监测、管理,能迅速发现故障,使设备作最佳工况运行,实现遥控遥测,达到节约能源,减少人力,安全、合理运行.

7.电气照明设计

电气照明设计,包括光源选择、照度计算、灯具造型、灯具布置、眩光控制、调光控制和照明配电线路敷设等.照明设计与建筑装饰有着非常密切的关系,应该相互配合,在使用功能及艺术意境方面求得统一.选用高光效电光源,可以取得节能的明显效果.

8、防雷与接地

现代高层建筑的防雷设计,除采用避雷针和避雷带的传统做法外,近年还出现有消雷器和放射性避雷针.这两种防雷技术虽然在工程上得到不少实际应用,但在理论上一直是有争议的.广州花园酒店、南京金陵饭店都装设了放射性避雷针.但是也有人认为,从国外引进的这种放射性避雷针,维护复杂,又不便宜,还是采用传统的避雷方法简单可靠,更加经济合算.但必须保证各层楼面钢筋、金属管道与该层用作引下线的柱筋有可靠的连接,形成等电位层.现代高层建筑都是采用钢筋混凝土剪力墙,与楼板的连接是十分可靠的.关键是做好金属管线的接地.

现代高层建筑的防雷接地、电气设备的保护接地和工作接地,都是合在一起的,组成混合接地系统.接地电阻按最小的要求而定,通常是在4欧以下.利用建筑物的钢筋混凝土基础作接地板.尽管基础钢筋等自然接地体已能满足接地电阻的要求,仍需要装设水平的人工接地体,将主要的建筑物基础连接成接地网,这对均衡电位,提高安全性都有好处.