1 高層建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　1.1供電系統(tǒng)電源的選擇

　　在高層建筑電氣設(shè)計(jì)中，電力供應(yīng)基礎(chǔ)就是電源，因此電氣設(shè)計(jì)的首要內(nèi)容就是電源的選取。高層建筑的供電系統(tǒng)，均與市政電源條件有關(guān)，高層建筑應(yīng)有兩路高壓電源，國(guó)內(nèi)的高層建筑所采用的電壓都是10KV標(biāo)準(zhǔn)，并且兩路高壓電源需獨(dú)立運(yùn)行，采用兩路同時(shí)供電互為備用的方式，并要求其中一個(gè)電源發(fā)生故障(或檢修)另一個(gè)電源不致同時(shí)受到損壞(或檢修)。另外依據(jù)高層建筑的定位及供電方案的要求，有時(shí)需要配備發(fā)電機(jī)組作為備用電源，保證高層建筑中特別重要的一級(jí)負(fù)荷、一級(jí)負(fù)荷、消防負(fù)荷等的設(shè)備用電。

　　1.2 建筑的電力負(fù)荷估算

　　電氣設(shè)計(jì)的下一步就是確定整個(gè)建筑的用電負(fù)荷容量，高層建筑電氣設(shè)計(jì)也不例外。在這里對(duì)電力負(fù)荷的估算是否準(zhǔn)確將關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備、安全和經(jīng)濟(jì)性，因此高層建筑的電氣設(shè)計(jì)離不開(kāi)負(fù)荷計(jì)算，普遍采用的方法是負(fù)荷密度和需要系數(shù)這兩種計(jì)算方法。

　　1.3 高壓變配電系統(tǒng)

　　高壓變電配電系統(tǒng)是設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，因?yàn)榻ㄖ械碾姎庠O(shè)備用電大部分為低壓設(shè)備(220V-380V)，所以需要將高壓電(10KV)經(jīng)過(guò)變壓器進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換才能正常使用。這些任務(wù)就由建筑中的高壓變配電系統(tǒng)來(lái)完成。

　　1.3.1高壓配電系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

　　高壓配電系統(tǒng)：現(xiàn)代高層建筑均是采用兩路獨(dú)立的10KV電源同時(shí)供電。一般高壓采用單母線分段，自動(dòng)切換，互為備用。母線分段數(shù)目，與電源進(jìn)線回路數(shù)相適應(yīng)。只有當(dāng)供電電源為一主一備時(shí)，才考慮采用單母線不分段的結(jié)線。電源進(jìn)線幾乎全部采用電纜進(jìn)線。

　　1.3.2電路的計(jì)費(fèi)方式

　　電路的計(jì)費(fèi)方式普遍采用的是高供高計(jì)的形式(或依據(jù)當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)的要求進(jìn)行設(shè)置)，但是在低壓側(cè)仍需要安裝電表進(jìn)行計(jì)費(fèi)，以便將動(dòng)力和照明系統(tǒng)分開(kāi)進(jìn)行計(jì)費(fèi)。這主要是為了適應(yīng)供電部門(mén)的計(jì)費(fèi)差異，有的地方將空調(diào)設(shè)備也劃入到照明用電計(jì)價(jià)中。因此在電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)安裝總電表和動(dòng)力電表合理的管理電能，了解電能的使用情況。

　　1.3.3變壓器的選擇

　　針對(duì)變壓器的選擇，應(yīng)當(dāng)按照前面的估算的負(fù)荷來(lái)進(jìn)行選用，包括容量和臺(tái)數(shù)的確定。這里應(yīng)注意對(duì)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和節(jié)能需求進(jìn)行著重的考慮，盡量讓變壓器能在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的條件下工作，以達(dá)到節(jié)能的目的。為減少變壓器臺(tái)數(shù)，單臺(tái)變壓器的容量選擇一般都大于 1000KVA。為限制低壓側(cè)的短路電流，正常時(shí)變壓器解列運(yùn)行，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)。照明和動(dòng)力分開(kāi)設(shè)變壓器，當(dāng)動(dòng)力用電容量太小時(shí)，動(dòng)力變壓器可不分開(kāi)裝設(shè)，而在低壓側(cè)應(yīng)對(duì)動(dòng)力負(fù)荷分類(lèi)計(jì)費(fèi)。

　　1.4 配電系統(tǒng)的線路設(shè)計(jì)

　　在建筑的電氣設(shè)計(jì)中還應(yīng)對(duì)整個(gè)電路的分布和敷設(shè)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。原則上，高壓和低壓干線的配電都是以放射式來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，樓層配電則以樹(shù)干式或放射式進(jìn)行配電。配電設(shè)備中的主要部分就是“干線”，對(duì)高層建筑來(lái)說(shuō)，配電豎井一般優(yōu)先采用插接式的母線槽，布線方便。而水平的干線鋪設(shè)較為困難，多采用的是全塑電纜和豎井中的母線相連。每個(gè)樓層都需要配置小型的配電間，以保證配電和用電安全。層間的配電箱進(jìn)過(guò)空氣開(kāi)關(guān)從母線上取電，并經(jīng)過(guò)預(yù)埋線路管進(jìn)入到室內(nèi)。這時(shí)如果建筑的層數(shù)較多應(yīng)合理設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)分區(qū)供電，或者將變壓器進(jìn)行分散設(shè)置。

　　1.5 其他配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　1.5.1低壓配電系統(tǒng)的控制。在低壓配電系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)注意對(duì)斷路器的應(yīng)用和設(shè)計(jì)，這主要是對(duì)分路系統(tǒng)進(jìn)行必要的安全保護(hù)，防止一些人為或者意外事故造成大面積的停電或者短路事故，而且在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)合理分級(jí)，合理選擇斷路器的過(guò)流標(biāo)準(zhǔn)，防止隨意配置造成隱患。

　　1.5.2電梯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在對(duì)電梯的供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，電梯的配電應(yīng)當(dāng)采用兩路專(zhuān)用電纜，且兩路電纜應(yīng)引自不同變壓器的低壓柜饋線回路，并在電梯機(jī)房末端配備自動(dòng)切換裝置。

　　2 高層建筑電氣設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵設(shè)備選取

　　2.1 高壓開(kāi)關(guān)柜的選用

　　目前的現(xiàn)代化高層建筑的配電室一般都在地下。應(yīng)根據(jù)高層建筑的地下室的標(biāo)準(zhǔn)選用適合建筑負(fù)荷的真空高壓開(kāi)關(guān)柜，以保證整個(gè)供電系統(tǒng)的安全。

　　2.2 變壓器的選擇

　　變壓器在選擇中除了根據(jù)負(fù)荷需求進(jìn)行選用外，還需要考慮防火要求，在主樓內(nèi)不允許裝設(shè)大容量的油浸電力變壓器。

　　2.3 低壓配電屏和發(fā)電機(jī)組

　　配電屏一般的形式都是采用抽屜式的結(jié)構(gòu)，大容量的出線則采用車(chē)式結(jié)構(gòu)。在發(fā)電機(jī)組的選擇中應(yīng)當(dāng)采用較為先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，其優(yōu)勢(shì)為體積小、反應(yīng)快、故障率低，采用這一類(lèi)型的幾組可以延長(zhǎng)機(jī)組壽命、提高備用供電的能力。

　　2.4 對(duì)變電所的位置設(shè)計(jì)

　　高層建筑的用電特點(diǎn)就是需求的電量較大，在確定變電所的位置時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮負(fù)荷的中心位置，盡量使之靠近負(fù)荷中心，這主要是為了降低大負(fù)荷供電而造成的線損，也提高了供電的質(zhì)量。

　　2.5 照明電器設(shè)備的選擇

　　照明系統(tǒng)是高層建筑的重要基礎(chǔ)設(shè)備，在設(shè)計(jì)和選取的過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)光源、照度、美觀、位置等的合理配合，并且盡量采用可以實(shí)現(xiàn)智能控制的燈具，以便節(jié)能。

　　2.6 系統(tǒng)的防雷和接地系統(tǒng)

　　電氣系統(tǒng)的防雷和接地是十分重要的保障措施，處理采用避雷針和避雷帶等傳統(tǒng)措施外，還可采用消雷器、放射性避雷針，這兩項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中得到了推廣，也取得了較好的效果。目前的設(shè)計(jì)方向是將防雷、接地、電氣設(shè)備接地保護(hù)、工作性接地等系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)接地系統(tǒng)。接地電阻應(yīng)當(dāng)按照要求設(shè)計(jì)，保障在1Ω以下。可以采用建筑物本身的鋼筋混凝土基礎(chǔ)作為接地極，但同時(shí)也要額外的敷設(shè)接地扁鋼，負(fù)責(zé)將小區(qū)內(nèi)其他臨近的建筑物基礎(chǔ)連接形成一個(gè)接地網(wǎng)絡(luò)，提高安全性能。

　　2.7 消防系統(tǒng)的構(gòu)建

　　目前的高層建筑都需要配備火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)滅火系統(tǒng)，具體包括：火災(zāi)探測(cè)器、分區(qū)消防報(bào)警控制器、消防中心和氣體自動(dòng)噴射滅火及自動(dòng)灑水滅火系統(tǒng)等，以此形成自動(dòng)報(bào)警、滅火的自動(dòng)化。在電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)保證必要的專(zhuān)用線路來(lái)維持這些系統(tǒng)的日常伺服性能，使其在火災(zāi)中能夠發(fā)揮作用。探測(cè)器探測(cè)到火災(zāi)信號(hào)后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，進(jìn)入分區(qū)報(bào)警器和消防中心，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。消防中心負(fù)責(zé)整座大樓火災(zāi)的監(jiān)控和消防指揮。

　　3 高層電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)保證最大化節(jié)能

　　在高層電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)充分體現(xiàn)節(jié)能的思想，保證建筑用電的經(jīng)濟(jì)性。首先，應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)中指導(dǎo)施工采用先進(jìn)的技術(shù)、材料、設(shè)備、工藝在增加合理投入的同時(shí)最大化的實(shí)現(xiàn)節(jié)能，并保證設(shè)備投入運(yùn)行后的低能耗。其次，在設(shè)計(jì)中盡量采用科學(xué)的控制手段，降低高能耗系統(tǒng)的能耗指標(biāo)，如：采用變頻技術(shù)對(duì)空調(diào)、水泵的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制降低能耗。第三，對(duì)照明系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，要求既能保證日常的使用需求，又可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光源、自然光、太陽(yáng)能等的合理利用，配合智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

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