超高层建筑电气设计关键技术解析 张云杰

超高层建筑电气设计关键技术解析张云杰

发表时间：2017-08-18T10:48:56.307Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第9期作者：张云杰

[导读] 随着当前超高层建筑数量越来越多，供电范围及用电负荷也大大提高。

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摘要：随着我国社会的发展，城市化规模的不断扩大，为满足发展的需要，我国的超高层建筑越来越多。在当前超高层建筑设计中，电气设计一直是整个设计工作中的重要环节，对整个建筑功能产生重要影响。本文重点分析了超高层建筑电气设计关键技术的相关问题，并对关键技术进行了分析，希望能对相关学者研究有所帮助。

关键词：超高层建筑；电气设计；关键技术

引言

随着当前超高层建筑数量越来越多，供电范围及用电负荷也大大提高。建筑内人员密集，而且使用功能及用电设备性质繁多。安全、可靠的供配电系统设计将为超高层建筑的有效利用起到至关重要的作用。因此在超高层建筑设计过程中，必须重视对电气设计关键技术的研究，从而使超高层建筑项目顺利完成并投入使用。

1超高层建筑电气设计的特征

超高层建筑主要指建筑高度大于等于 100m的民用建筑，在整个建筑设备中，电气设计一直是其中的关键环节。这是因为在整个建筑中，发电机系统、供配电系统、设备垂直运输系统的运行都需要电气设计。同时与其他建筑项目相比，超高层建筑具有明显的特殊性，其用电负荷种类较多，并且存在一定的差异。因此在超高层电气设计中，必须要严格按照国家颁布的相关规定与办法确定负荷供电等级，最终确定不同使用功能下的电气设计指标参数。在设计过程中需要注意的是，由于超高层建筑输配电的距离较大，因此整个电力系统的用电负荷也会明显高于常规建筑。根据这一特点，在超高层建筑电气设计中，电力设备的安全性与可靠性成为整个电气设计的关键所在，作为设计人员必须重视。

2 超高层建筑电气设计的关键技术分析

2.1超高层建筑中变配电站的设计

建筑高度高是超高层建筑最主要的特点，在该特点的影响下，设计人员必须要重点考虑电气设计的供电半径。一般情况下，电气设计中，低压出线柜到末端配电箱的最佳长度应该控制在 200m之内，并按照超高层建筑总电压 5.0%的比例确定低压供电线路的要求。同时在设计中，需要采用分区域设计的方法处理变配电站，按照不同的功能和情况，对供配电站各个功能区进行划分，包括地下区负荷中心、超高区负荷中心等。高压配电室一般会设置在超高层建筑底部，而在建筑空间面积足够的情况下，可以设置独立变电站。

2.2超高层应急电源与备用电源设计

考虑到超高层建筑具有高度高、人员密集的特点，疏散时间较长。因此为进一步保证居民的生命安全，除了要配置可靠的两路市电电源外，还需要在建筑内设置柴油发电机组，作为面对突发事件时的应急电源。在设计过程中，相关人员必须要重视以下几个问题：

2.2.1由于超高层建筑中的主要负荷量较大，因此正常的电源在断电之后需要在较长的时间内持续供电，因此需要配置具有稳定功率的柴油发电机组作为应急电源。而且当建筑物高度低于200m时宜选用低压柴油发电机组；当建筑高度高于400时，宜选用高压柴油发电机组。

2.2.2 超高层建筑内的A级电子信息系统机房应设置柴油发电机电源；切柴发容量应保证能随时满足建筑空调、制冷设备等重要电气设备运行要求。超高层建筑的消防用电负荷、应急照明、航空障碍照明、生活水泵等宜设自备电源供电，自备电源宜采用柴油发电机组。

2.2.3 在使用柴油机组过程中必须要认识到建筑高度因素的影响，如要设置不同的柴油机组，则接地方式要与市电电源保持一致。2.3线缆选择和敷设

所有线路采用铜芯导线、电缆、密集型母线槽。消防负荷干线及分支线路采用矿物质绝缘电缆，其他负荷干线采用低烟无卤耐火型交联聚乙烯绝缘电力电缆。从变配电所至竖井，普通电缆沿电缆桥架敷设，而消防电缆应采用防火保护的金属管或防火桥架敷设。消防线路的封闭线槽或SC管的表面应刷防火涂料。双电源电缆敷设在同一桥架中时应加隔板。同时，消防配电线路宜与其他配电线路分开敷设于不同的电缆竖井内，确有困难需敷设在同一电缆井时，应分别布置在电缆井的两侧，且消防配电线路应采用矿物绝缘类不燃性电缆。供给同一设备的消防线路暗敷时，应敷设在不燃烧体结构内，保护层厚度不应小于30 mm。

2.4超高层防雷设计

依据规范，超高层建筑物应划为第二类防雷建筑物，由于超高层建筑物的用户多为重要企业办公或特级，一级金融机构，五星级酒店等。从使用性质和价值等多角度考虑，系统的雷电防护等级宜按 B级设计。设计时应计算建筑物年预计雷击次数，防雷装置拦截效率、超高层建筑各项雷击风险指数均很高。由于超高层建筑的建筑高度均超过滚球半径，所以有侧击雷击中建筑物中上层表面的几率，具体实施应采用防直击雷、侧击雷、闪电感应、电磁脉冲等措施，并做好总等电位连接。此外，强电机房、智能化电子信息机房接地宜采取接地干线方式，各层强、弱电机房分别接至强、弱电竖井内的接地干线上。如果在超高层的屋顶设有直升机的停机坪，那么安全区内不设避雷针。设在安全区以外的避雷针上应装设航空障碍标志灯。

2.5 超高层避难层的电气设计

避难层是超高层建筑在火灾时专门为人员临时避难所提供的场所。避难层的防烟楼梯在避难层应分隔、同层错位或上下断开，从而使人员须经过避难层才能通往上下层。所以避难层的应急疏散指示灯具在设置上较为特殊。同时避难层应设置消防专线电话、应急广播和应急照明。应急照明在火灾时持续供电时间不应小于1小时，照度不低于1.0lx。避难层内每隔20m设置一个消防专用电话分机或者电话插孔。还有一点就是，虽然规范未明确，但建议避难层的消防电话、消防广播、应急照明电源都应采用专线供给。

2.6 超高层电梯设计

电梯一般设置在井道上方。电梯按照其使用功能可分为客用和货用电梯，按照电流又可分为直流和交流电梯。现代高层建筑所使用的

电梯多为高速和超高速电梯，客用电梯多采用直流电动机驱动来提高电梯运行的稳定度和舒适度。

2.7超高层火灾自动报警系统设计

超高层建筑目前包括火灾探测器、消防报警控制中心、消防中心、自动化洒水灭火器和气体喷射装置，发生火灾时，探测器会将探测到的火灾信号转换为电信号，进入报警器及消防中心，转化为声光报警信号，由消防中心完成消防的指挥和监控。目前，高层建筑消防用电设计涉及较多学科，功能也更加多样化，其设计内容也更加复杂。

结语

超高层建筑相对于其他建筑而言其功能更为复杂，结构更加多元，用电负荷也比较大，因此，其电气系统的设计要求就比较高，本文重点分析了超高层建筑的供配电系统、避难层电气、防雷系统等设计要点，除此之外，超高层建筑电气设计中的问题还有很多，我们仍需不断的研究和创新，令设计工作更加完善并不断提高。

参考文献

[1]李丽.超高层建筑电气节能设计要点解析[J].中国新技术新产品,2014, 03:29.

[2]赵柯宇.建筑电气设计关键技术解析[J].绿色环保建材,2016,10:72.

[3]孟庆元.超高层建筑电气节能设计技术[J].科技创新导报,2015,07:79.