超高层建筑电气设计要点

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0引言

随着超高层建筑的数量越来越多，电气设备装置的大量使用与其对超高层建筑工程项目的影响也慢慢的显示了出来。由于超高层建筑的可靠运行需要大量电气设备的支持，所以怎样增强电气设计的可靠性以及安全性已成为设计人员一定要思考、解决的问题。下面就有效设计分析超高层建筑电气系统的方式、方法进行详细探究。

1供配电系统的设计要点

1．1负荷的计算以及供电电源的确定

1)负荷的计算。

一般超高层建筑供电设计需要搜集多种参数、依据，其中电力负荷是非常重要的参数之一。设计人员是否能够准确计算负荷，将会直接影响到电气设备选择的科学性、合理性以及经济性。一般设计人员可考虑选取需要系数法以及负荷密度法开展电力负荷计算工作。

2)供电电源的确定。

我国相关规定要求中已经明确标注，为了提升建筑供电的可靠性以及安全性，超高层建筑需设置两个以上的独立电源，但独立电源的具体数量还需设计人员根据现阶段电网条件以及负荷大小确定。为了保证供电的持续性，这两路独立电源一般需要设计为同时供电以及互为备用方式。除此之外，超高层建筑项目还需要配备柴油发电机组作为一级负荷，从而确保各种事故用电能够在15s之内得到自动恢复，比如说消防设备用电、事故照明用电以及电脑设备用电等等。其中柴油发电机通常需要放置于地下层，若超高层建筑地下由多层构成，柴油发电机不能够放在最底层。超高层建筑只布设柴油发电机是不能满足建筑应急照明设备的供电需求，这是由于超高层建筑的高度比较高，其疏散时间大约需要2h，所以需要安装使用应急电源为应急照明及时供电。这是由于如果将35kV或者是10kV电源设置为第一电源，将柴油发电机组设计为第2路电源，在要求柴油发电机向建筑的应急照明系统进行供电时，其需要的供电转换时间为15s，但是相关规定要求中所标注的供电转换时间为5s，这是柴油发电机所远不能达到的，由此需增加应急电源，也就是先使用应急电源为应急照明系统提供电源，待到应急柴油发电机已经启动同时能够稳定供电之后应急电源再退出供电。尽管应急电源属于消耗品，但其在备用的情况下仍会出现一定的损耗，所以其使用寿命是有限的，通常普通的铅酸免维护电池应急电源使用寿命一般是5年～10年。由于应急电源属于柴油发电机运行前的转换电源，所以考虑到应急电源的衰减以及各种其他因素，应急电源通常需要根据10min设置。

1．2变配电所的布设位置

设计人员一般会将中央空调控制房以及水泵房布设于建筑的地下室，同时会将部分比较大的用电装置布设于超高层建筑的1层～5层，所以为了使变压器与负荷的中心地带之间的距离尽可能的缩短，需要将变配电安装在建筑的地下室，然后在变配电机房附近安设柴油发电机房。由于部分超高层建筑已超过200m，所以其避难层或者是屋顶也往往会安装很多的电气设备，从经济价值上考虑，使用单个变配电所向建筑各电气设备供电的成本、费用较高，所以需要在避难层再安装一个变配电所，从而缩小变配电所的供电区域。为了确保变配电所设置的科学性，设计人员还需考虑到变压器等设备的垂直运输通道，同时分析设备楼板荷重。

2科学选择电线电缆

超高层建筑一般需要配备使用多种线路，其中消防设备应考虑选取由矿物绝缘材料制成的防火电缆布设线路，从而防止由于供电线路的损坏所引发的消防设备不能正常运行问题;而普通的照明回路以及动力设备，需选取无烟无卤电力的电线以及电缆，从而避免火灾发生之后电缆的护套层或者是绝缘由于起火蔓延而出现的人员或者是财产损失;由于空调设备的负荷较大，所以设计人员可考虑选择密集母线槽使空调设备获得持续供电。为了确保母线槽的质量，其在配电室安装阶段需将其防护等级设定为IP54，而在其他区域只需要母线槽的防护等级设定为IP65即可。为了提升负荷分配的可靠性以及灵活性，可将插接母线槽用于塔楼的垂直供电干线上，由于受到高楼位置偏移的影响，设计人员需考虑选取电缆连接母线槽这一设计手法，也就是前端干线需选取电缆，电缆在达到各个配电楼层之后需使用插接母线槽，在此过程中，设计人员应当对插接母线槽具体长度以及供电楼层数进行严格控制，从而防止固定组件以及母线槽接驳受到建筑自然摇摆的影响，从而避免固定组件以及母线槽接驳遭到破坏，提升母线槽使用年限。

3抗震问题

由于在地震发生之后，建筑物往往会遭到不同程度的破坏，这时设计人员应当考虑供电装置是否会带给建筑更大的破坏，像是火灾、爆炸等等。所以设计人员应当采用多种手段将灾害影响降到最低，防止建筑物出现大范围或者是大面积的损害。比如说由于超高层建筑的面积较广、楼层较高，这使得电缆布经范围较大。建筑物在受到地震的影响之后，大楼往往会出现晃动情况，这使得电缆也不断的晃动，由此电缆可能会出现断裂、受损等问题，进而导致建筑供电受到影响，所以设计人员应当合理控制电缆长度，并选择合适的固定手段控制电缆，使电缆能保留一定的富余量，从而减少拉拽对电缆的影响，保证电缆的完整性;除此之外，设计人员还需要相关装置固定电气设备，比如使用弹簧支架固定桥架等等，这样在地震发生之后，尽管电气装置会随着超高层建筑的移动而不断的振动，但由于受到弹簧支架的作用，电气装置会受到一定的缓冲，从而降低了由于松脱或者是振动而导致电气设备受损问题，使得建筑的配电功能得到有效保障。

4科学选择电抗器，并做好谐波治理

一般来说，超高层建筑项目的谐波源与其谐波抑制技术大致等同于普通的办公楼，其用电装置主要是单相设备，同时使用2脉冲设备，像单相不间断电源、电脑以及显示器等等，这些装置所造成的谐波往往在3次及以上，3次谐波是最为常见的。就此设计人员应当在谐波源得到有效控制的基础上，将调谐滤波电容器安装于低压配电柜上，同时要求XL=14%XC，以使3次及超过3次的谐波得到抑制。另外还需在弱电机房，如电信机房以及中心计算机房等安装有源滤波器，从而使谐波得到动态补偿。

5结语

由于电气设备系统设计工作涉及的范围较广，技术难度大，这使得设计人员在开展建筑电气设计工作时，需要面临很多的挑战。超高层建筑往往属于民用建筑或者是综合性建筑，其用电负荷大小与供电范围往往较大，再加上其内部人员密集程度较高，具有诸多用电设备，所以设计人员除了要做好负荷的计算、供电电源的确定、变配电所合理布设、科学选择电线电缆以及解决地震对电气设备的影响之外，还需要注重疏散指示标志的布设以及消防应急照明系统的安装，并做到节能设计，这样才能够使超高层建筑项目的电气使用安全性得到保障。总之，在电气设计环节，设计人员会面对各种各样的情况，但只要设计人员能够按照相关规定、标准，深入探析电气设计的各个要点，才能够使电气系统更好的满足超高层建筑运行需求。

作者：何乙 单位：山西凯的建筑设计规划有限公司