超高層建筑電氣設計要點

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0引言

隨著超高層建筑的數量越來越多，電氣設備裝置的大量使用與其對超高層建筑工程項目的影響也慢慢的顯示了出來。由于超高層建筑的可靠運行需要大量電氣設備的支持，所以怎樣增強電氣設計的可靠性以及安全性已成為設計人員一定要思考、解決的問題。下面就有效設計分析超高層建筑電氣系統的方式、方法進行詳細探究。

1供配電系統的設計要點

1．1負荷的計算以及供電電源的確定

1)負荷的計算。

一般超高層建筑供電設計需要搜集多種參數、依據，其中電力負荷是非常重要的參數之一。設計人員是否能夠準確計算負荷，將會直接影響到電氣設備選擇的科學性、合理性以及經濟性。一般設計人員可考慮選取需要系數法以及負荷密度法開展電力負荷計算工作。

2)供電電源的確定。

我國相關規定要求中已經明確標注，為了提升建筑供電的可靠性以及安全性，超高層建筑需設置兩個以上的獨立電源，但獨立電源的具體數量還需設計人員根據現階段電網條件以及負荷大小確定。為了保證供電的持續性，這兩路獨立電源一般需要設計為同時供電以及互為備用方式。除此之外，超高層建筑項目還需要配備柴油發電機組作為一級負荷，從而確保各種事故用電能夠在15s之內得到自動恢復，比如說消防設備用電、事故照明用電以及電腦設備用電等等。其中柴油發電機通常需要放置于地下層，若超高層建筑地下由多層構成，柴油發電機不能夠放在最底層。超高層建筑只布設柴油發電機是不能滿足建筑應急照明設備的供電需求，這是由于超高層建筑的高度比較高，其疏散時間大約需要2h，所以需要安裝使用應急電源為應急照明及時供電。這是由于如果將35kV或者是10kV電源設置為第一電源，將柴油發電機組設計為第2路電源，在要求柴油發電機向建筑的應急照明系統進行供電時，其需要的供電轉換時間為15s，但是相關規定要求中所標注的供電轉換時間為5s，這是柴油發電機所遠不能達到的，由此需增加應急電源，也就是先使用應急電源為應急照明系統提供電源，待到應急柴油發電機已經啟動同時能夠穩定供電之后應急電源再退出供電。盡管應急電源屬于消耗品，但其在備用的情況下仍會出現一定的損耗，所以其使用壽命是有限的，通常普通的鉛酸免維護電池應急電源使用壽命一般是5年～10年。由于應急電源屬于柴油發電機運行前的轉換電源，所以考慮到應急電源的衰減以及各種其他因素，應急電源通常需要根據10min設置。

1．2變配電所的布設位置

設計人員一般會將中央空調控制房以及水泵房布設于建筑的地下室，同時會將部分比較大的用電裝置布設于超高層建筑的1層～5層，所以為了使變壓器與負荷的中心地帶之間的距離盡可能的縮短，需要將變配電安裝在建筑的地下室，然后在變配電機房附近安設柴油發電機房。由于部分超高層建筑已超過200m，所以其避難層或者是屋頂也往往會安裝很多的電氣設備，從經濟價值上考慮，使用單個變配電所向建筑各電氣設備供電的成本、費用較高，所以需要在避難層再安裝一個變配電所，從而縮小變配電所的供電區域。為了確保變配電所設置的科學性，設計人員還需考慮到變壓器等設備的垂直運輸通道，同時分析設備樓板荷重。

2科學選擇電線電纜

超高層建筑一般需要配備使用多種線路，其中消防設備應考慮選取由礦物絕緣材料制成的防火電纜布設線路，從而防止由于供電線路的損壞所引發的消防設備不能正常運行問題;而普通的照明回路以及動力設備，需選取無煙無鹵電力的電線以及電纜，從而避免火災發生之后電纜的護套層或者是絕緣由于起火蔓延而出現的人員或者是財產損失;由于空調設備的負荷較大，所以設計人員可考慮選擇密集母線槽使空調設備獲得持續供電。為了確保母線槽的質量，其在配電室安裝階段需將其防護等級設定為IP54，而在其他區域只需要母線槽的防護等級設定為IP65即可。為了提升負荷分配的可靠性以及靈活性，可將插接母線槽用于塔樓的垂直供電干線上，由于受到高樓位置偏移的影響，設計人員需考慮選取電纜連接母線槽這一設計手法，也就是前端干線需選取電纜，電纜在達到各個配電樓層之后需使用插接母線槽，在此過程中，設計人員應當對插接母線槽具體長度以及供電樓層數進行嚴格控制，從而防止固定組件以及母線槽接駁受到建筑自然搖擺的影響，從而避免固定組件以及母線槽接駁遭到破壞，提升母線槽使用年限。

3抗震問題

由于在地震發生之后，建筑物往往會遭到不同程度的破壞，這時設計人員應當考慮供電裝置是否會帶給建筑更大的破壞，像是火災、爆炸等等。所以設計人員應當采用多種手段將災害影響降到最低，防止建筑物出現大范圍或者是大面積的損害。比如說由于超高層建筑的面積較廣、樓層較高，這使得電纜布經范圍較大。建筑物在受到地震的影響之后，大樓往往會出現晃動情況，這使得電纜也不斷的晃動，由此電纜可能會出現斷裂、受損等問題，進而導致建筑供電受到影響，所以設計人員應當合理控制電纜長度，并選擇合適的固定手段控制電纜，使電纜能保留一定的富余量，從而減少拉拽對電纜的影響，保證電纜的完整性;除此之外，設計人員還需要相關裝置固定電氣設備，比如使用彈簧支架固定橋架等等，這樣在地震發生之后，盡管電氣裝置會隨著超高層建筑的移動而不斷的振動，但由于受到彈簧支架的作用，電氣裝置會受到一定的緩沖，從而降低了由于松脫或者是振動而導致電氣設備受損問題，使得建筑的配電功能得到有效保障。

4科學選擇電抗器，并做好諧波治理

一般來說，超高層建筑項目的諧波源與其諧波抑制技術大致等同于普通的辦公樓，其用電裝置主要是單相設備，同時使用2脈沖設備，像單相不間斷電源、電腦以及顯示器等等，這些裝置所造成的諧波往往在3次及以上，3次諧波是最為常見的。就此設計人員應當在諧波源得到有效控制的基礎上，將調諧濾波電容器安裝于低壓配電柜上，同時要求XL=14%XC，以使3次及超過3次的諧波得到抑制。另外還需在弱電機房，如電信機房以及中心計算機房等安裝有源濾波器，從而使諧波得到動態補償。

5結語

由于電氣設備系統設計工作涉及的范圍較廣，技術難度大，這使得設計人員在開展建筑電氣設計工作時，需要面臨很多的挑戰。超高層建筑往往屬于民用建筑或者是綜合性建筑，其用電負荷大小與供電范圍往往較大，再加上其內部人員密集程度較高，具有諸多用電設備，所以設計人員除了要做好負荷的計算、供電電源的確定、變配電所合理布設、科學選擇電線電纜以及解決地震對電氣設備的影響之外，還需要注重疏散指示標志的布設以及消防應急照明系統的安裝，并做到節能設計，這樣才能夠使超高層建筑項目的電氣使用安全性得到保障。總之，在電氣設計環節，設計人員會面對各種各樣的情況，但只要設計人員能夠按照相關規定、標準，深入探析電氣設計的各個要點，才能夠使電氣系統更好的滿足超高層建筑運行需求。

作者：何乙 單位：山西凱的建筑設計規劃有限公司