高层建筑电气设计.doc

高层建筑电气设计探讨【摘 要】随着城市规模的不断发展，高层建筑越来越多。如大型写字楼、商业大厦、购物中心等结构比较复杂。其中包括大量的动力设备、电气设备、复杂的照明系统以及完善的消防安全系统，对电气功能要求比较高。尤其商业场所缘于自身的特点，对电能的消耗量相当大。节能潜力也很大。据统计，在综合性建筑的电能消耗中，通风空调系统等占总能耗的35.6，照明能耗占总能耗的33。因此，建筑节能是一项迫切的任务，尤其在设计阶段是应该着重注意的问题，文章对现代高层建筑电气设计的主要内容进行探讨。并提出设计中应注意的有关问题。【关键词】高层建筑；电气设计；节能原则现代建筑向“纵深”发展，成为社会向前推进的必然趋势。随之而来的高层建筑电气设计也已成为一门综合性的应用技术，智能化、环保化的要求还在不断给我们提出新的研究课题。如何在不影响功能的情况下改善高层建筑高耗电量的现状，也迫切需要我们找到应对措施。本文针对高层建筑电气设计阶段相关问题。提出自己的看法。1. 高层建筑电气设计要点1.1 电力负荷的确定电力负荷是供电设计的主要依据，按国家现行规范，消防用电设备(如消防水泵、消防电梯、喷淋泵、排烟风机、消控控制中心、应急照明等)、电梯、生活水泵用电、电话机房、安保设备和航空障碍灯等应按一级负荷中特别重要的负荷要求供电，其它用电负荷分别为二级或三级负荷。电力负荷预算时应分别计算动力电和照明电。电力负荷预算正确与否，对电气设备的选择、配置，保证电气设备系统安全、高效运行。对整体工程的经济分析和相关设计，都有重要的指导意义。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。1.2 电源及电压的选择至少设两个独立电源，采用10kv标准电压双回路供电。两路各带一半负荷同时供电、互为备用，10kv双回路供电电源分别来自不同的变电站，或来自双回路超高压变电站的两段独立母线。某些超高层公共建筑可选择10kv三回路电源引入，采用两路使用一路备用的运行方式。针对高层建筑中存在大量的一级负荷，还需备用柴油发电机组，要求在15s内自动恢复供电，应付意外情况的发生。1.3 配电系统的设计一般高压采用单母线分段形式。母线分段数目取决于电源进线回路数目，如有多台变压器组可分多段、自动切换，互为备用。10kv外部接线考虑环网接线形式，以提高配电网的可靠性。电源进线采用电缆进线，当供电电源分为主电源和副电源时，也可选用单母线不分段的结线。高压供电系统及低压干线基本采用放射式供电，楼层配电则适合采用混合式系统。配电设备中的主要部分是干线，高层建筑的竖井多采用插接式母线槽，各楼层竖井设有配电间，水平干线较难走线，可采用全塑电缆与竖井母干线联接。层间配电箱经插接自动空气开关从竖井母干线取得电源。如果高层建筑需要较大供电负荷，应分散设立区域配电中心(可考虑设备层、中间层或最顶层)。低压配电系统各级开关均采用自动空气开关，设置瞬时、短延时、长延时三级过流保护装置，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。单台变压器的容量选择一般都大于1000 kva以便控制变压器数量。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。单台变压器的配置对一些超高层建筑有经济上的弊端，由于这些建筑负载多而分散，可在负载相对集中的区域(如顶层)另设一配电间，以减少该区域的供电半径，降低电能损耗。电梯应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。计费采用高供高计，照明与动力分开，分别安装总电表和动力电表，总表减去动力表即为照明电。1.4 主要设备的选型1.4.1 高压开关柜通常高层建筑的变配电室设在主楼地下层，不宜采用油开关。根据高层建筑地下室的规定，选用具有“五防”功能的真空开关手车式高压开关柜。1.4.2 电力变压器主楼内不能装置油浸电力变压器，高层建筑单体面积大、负载多，可选择多台大容量变压器组合使用，对季节性负载集中设置，以便在过渡期停用相应变压器，从而降低能耗。1.4.3 低压配电屏多为大容量出线，建议采用手车式。1.4.4 应急备用发电机组应急发电机组应自成系统，避免接入其他负荷，位置宜靠近各区域配电中心。发电机选型建议采用燃汽轮发电机，较之传统的柴油发电机这种发电机具有体积小、重量轻、故障率低的优势，尤其适用于高层建筑。1.5 变电所位置的确定缩短供电半径是提高供电质量、降低电耗的基本出发点。高层建筑的主要用电负荷(如中央空调机房、泵房)都设在地下层，通常情况下，变配电所也设在地下层就具有经济上及环保方面的双重意义。1.6 电气照明设计高光效电光源是节能的需要。以此为出发点，根据使用功能、照度设计、眩光控制进行光源的选择、布局，由于电光源的装饰特性，它的布局还必须符合人们的审美情趣，力求在使用功能与艺术境界方面达到统一。1.7 电缆与电线一般动力设备与照明回路采用阻燃电缆线：消防设备与应急照明应选择矿物绝缘的防火缆线，才能保证其紧急状态下的正常功能。1.8 防雷与接地高层建筑主体都是采用钢筋混凝土剪力墙，与楼板的连接牢固，关键是做好金属管线的接地。在高层建筑中防雷接地、电气设备的保护接地和工作接地，都是合为一体组成联合接地系统，接地电阻按最小的要求而定，通常是在4欧以下。联合接地网利用建筑物底板内的钢筋作为接地网。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。1.9 消防自动报警灭火系统系统包括：火灾探测器、分区消防报警控制器、消防中心和气体自动喷射灭火及自动洒水灭火系统等四个部分。探测器探测到火灾信号后转换成电信号，进入分区报警器和消防中心，发出声光报警信号。消防中心负责整座大楼火灾的监控和消防指挥。高层建筑中消防用电的设计问题，涉及到其他许多学科，而且规模越大、功能越多，控制内容越广泛、设计内容也就越复杂。2. 高层建筑电气设计的特点与对策高层建筑由于照明及空调负荷多、电梯等运输设备多、给排水设备多，所以用电量特别大，对供电的可靠性要求很高；高层建筑中，动力电与照明电各成系统、分别供电。动力负荷多采用放射式供电，照明负荷则采用母线槽配电方式：高层建筑内部空间大、柱距大，又因其电气设备多，导致墙面埋线多、地面管道多：高层建筑主体通常采用干法施工，并且建筑构件的预制装配化使施工周期缩短，要求电气施工科学地高效运行；消防要求高。高层建筑高度高、设备多、人员密集、装修豪华、火灾隐患多，施救难度大，故对消防提出很高的要求。设计中对选材要有消防方面的针对性；用电设备分散，管理难度大。要求微机系统监控管理；防震要求：配电屏、灯具等电气设备的防震处理：管线的层间贯通和建筑伸缩缝与沉降缝的耐震处理；节能要求：高层建筑的电气设计中，要把电能消耗指标作为全面技术经济分析的重要组成部分。围绕经济、节能和环保护的原则，采用技术先进、安全适用的配电方式，选用高效率变压器、电动机和高光效电光源、无功功率补偿装置和设备监控系统，减少电耗，节约用电；电梯：电梯按供电电流分有交直流两大类，据不同使用功能又有客梯、货梯、自动扶梯、观光梯、消防梯、服务梯之分。电梯的数量、性能选择、布局配置要符合建筑本身的功能需求，需要工程各方集思广益而定。3 高层建筑电气设计中的节能原则节能环保业已成为我国当前一项国策，作为电能高消耗主体的高层建筑，必须在设计阶段坚定节能方针，从设备选型、配置到传输线路的距离、功耗，从吸收先进技术从而来降低无谓能耗，高层建筑节能潜力多很大，也对电气设计人员提出了更高要求。高层建筑电气设计必须能满足建筑物的功能，在照度、色温、温湿度、空气流通诸方面达到使人舒适的程度，为建筑物的各种服务功能提供充足的动力电。在此基础上控制无谓能耗，作为节能的着眼点，首先找出哪些能耗是与发挥建筑物功能无关的，再制定、采取节能措施。如变压器的功率损耗、输电线路上的有功损耗都是无用的能量损耗