超高层建筑电气设计关键技术浅谈

叶飞

【摘 要】随着近年来我国城市化进程的不断加快和建筑事业的不断发展，城市中的超高层建筑工程项目越来越多，因此，超高层建筑的供电可靠性和消防安全问题也显得越来越重要。为了从根本上杜绝种种供电及消防安全事故的发生，保障人民和国家的生命、财产安全，超高层建筑必须要加强电气施工质量。本文对超高层建筑电气设计关键技术进行了分析和探讨。

【关键词】超高层 建筑 电气 设计

超高层建筑指建筑高度大于100 m 的民用建筑。超高层建筑是运用现代科学技术创造出的震撼人心的作品， 通常作为展现一个城市的形象和实力的地标性风景呈现， 是现代城市采用新型建材、结构方式、电梯， 在采暖、空调、给排水、供电、智能控制等系统设计过程中运用一系列全新科学技术的综合产物。超高层建筑具有建筑规模大， 建筑高度高的特点， 这使其具有用电负荷大、输配电距离长、变配电系统复杂、供电安全性要求高、雷击风险大、若发生火灾扑救困难、人员密集疏散时间长等特点。由于其对建筑安全性、可靠性的特殊要求， 给电气设计带来的变化是十分巨大的。

1.超高层建筑供配电系统的电气设计要点

1.1 负荷等级和供电电源的设计要点

根据我国现行的相关规范要求，超高层建筑的消防用电设备均应按照一级负荷要求进行供电。具体来说， 一般电源的电压等级应为10KV，并且一般需要从两路不同的母线分别引进l0KV 电压而分列运行、同时供电，变电站则可以是同一个，也可以是不同两个。再者，由于超高层建筑对供配电的要求非常高，因此为了确保各类用电设备的稳定性，还需要设置柴油发电机作为后备电源。

1.2 变配电所的设计要点

一般情况下，除却水泵房和中央空调控制房等是建造于超高层建筑的地表下层的， 其余一些大型用电设备都主要是建造在前五层楼中，而为了让变压器能够最大限度地靠近负荷中心地带，应当将变配电所也设于地下， 而柴油发电机房则应设在变配电机房的周边地带。再者，如果是超过了200m 以上的超高层建筑，其屋顶和避难层等地也应当设置一个变配电所， 从而降低该部位用电设备的供电范围；但需要注意的是，必须要全面考虑变压器的垂直运输通道问题及认真分析设备楼板的荷重问题，通常而言，单台变压器的容量应≤800KVA。

1.3 高低压主线的设计要点

对于10KV 的高压主结线来说，其是采用单母线分段的方式进行供电，并且不能够在中间位置设置母联，两条线路也不能合在一起运行。对于变压器，应当进行合理的分组设置，例如在冬夏季节空调所占的负荷往往较高，而到了春夏季节则又变得较低，为了解决这一问题，就可以将部分荷载集中设置到一起，然后在使用过程中再根据具体情况而拆除部门负荷，从而达到节约电能的目的。对于低压主结线来说，其在采用单母线分段方式进行供电时，应当在变压器低压一侧设置一个母联开关，平时两台变压器分开运行互无干扰，而当其中一台出现故障不能正常工作时，可以摘除空调等部分季节性负载并将低压母联的开关闭合，只由另外一台变电器来对一些必要设备进行供电。

2.超高层建筑的电缆电线选择要点

一些如消防水泵、消防电梯以及应急照明等比较重要的消防设施是超高层建筑发生火灾时的重要应急设备，为了使他们能够在发生火灾时持续稳定工作，应当要严格把关他们的线路，使其线路足够经受得起火灾的考验。具体来说，所有消防主干线的供电回路都应选择绝缘防火电缆，消防支线则应选择低烟无卤阻燃耐火型电缆，再就是所有动力设备的电缆绝缘和护套都应选择低烟无卤的环保电缆。

3.超高层建筑消防自动报警系统的电气设计要点

3.1 线路敷设的设计要点

首先，在敷设线路之时，应当选择合适种类及电压等级的电气线路导线，并且所有的线路都应当穿金屬软管保护，以及最好是暗敷在非燃烧体结构之内；其次，不同的电压、电流、系统以及防火分区的线路应当分开敷设，不能够敷设在同一线管或线槽内；再者，敷设好电气线路后，应当采用兆殴表测量每回路的导线的绝缘电阻，使其符合相关标准值。

3.2 探测器的设计要点

探测器的选择应当根据房间的高度及可燃蒸气和液体等的不同情况而定，由于很多时候火灾形成的特点是不可预料的，因此在选择探测器之前应当先进行一定的模拟试验，然后再根据试验结果来选择合适的探测器。

3.3 报警控制器的设计要点

报警控制器的安装应当牢固，不能倾斜，导线及电缆应当整齐、牢靠，不能有交叉，电缆芯线及所配导线的端部应当标明编号，并且要字迹清晰、不易退色，以及还应当在进线管处封堵，严禁主电源引入线使用电源插头。

3.4 消防控制设备的设计要点

消防控制设备必须要经过检验合格后才可以使用，安装时设备的外接导线应当穿金属软管保护，并以管卡固定，固定间距应≤0.5m。再者，外接导线端部则应当有明显标志，且控制设备中的不同电流等级应当分开进行布置。

3.5 接地装置的设计要点

除却接地及外露可导电部分的接地以外，其余各项设备与装置在共同接地时都应当采用专用的钢芯绝缘导线或电缆，而工作接地线不能够利用镀锌扁铁或金属软管，且必须与保护地线分开。

4.超高层建筑应急电源与备用电源

超高层建筑建筑规模大， 建筑高度高，若发生火灾扑救困难、人员密集、疏散时间长， 除设置可靠的市电电源以外， 还应设置柴油发电机组作为其应急电源。超高层建筑的应急电源与备用电源设计时应注意以下几个问题：a. 超高层公共建筑的一级负荷中特别重要的负荷的负荷量较大， 正常电源断电后要求持续供电时间长， 所以应配备柴油发电机组作为其应急电源； 超高层公寓建筑的消防用电负荷、应急照明、航空障碍照明、生活水泵宜设自备电源供电， 自备电源宜采用柴油发电机组。b. 超高层建筑的A 级电子信息系统机房应配置自备柴油发电机电源， 容量应包括不间断电源系统、空调和制冷设备的基本容量及应急照明和关系到生命安全等需要的负荷容量。应急电源采用柴油发电机组时， 其电压等级选择应考虑如下因素：a. 建筑物高度在100 ～ 300 m 时（除数据中心大楼外）， 应采用低压柴油发电机组；建筑物高度大于300 ～ 400 m 时， 需进行经济技术比较后确定采用0. 4 kV 低压柴油发电机组或10 kV 柴油发电机组； 建筑物高度大于400m 时， 宜选用10 kV 柴油发电机组。需要注意的是， 以上结论是基于低压传输干线采用电力电缆+ 密集型母线槽组合的配电方式考虑的， 在相同电压降的前提下， 还考虑了加大电缆截面或降低电缆载流量来加大传输距离。b. 选用中压柴油发电机组时， 中压柴油发电机组的接地形式宜与市电系统一致； 当发电机中性点需接地时， 宜通过真空接触器与接地电阻相连接，接地电阻应装在接地电阻柜内。当有多台中压柴油发电机组并机运行时， 为减少中性导体产生的三次谐波环流， 可将其中一台发电机的中性点接地。

5 结语

以上章节只是针对超高层建筑的特点归纳的关键性技术， 具体设计还应结合不同建筑类型的电气设计要求进行， 并注重对系统的安全性、可靠性、节能方案做充分的论证， 才能迎接和不惧这种独特的建筑形式给电气设计带来的挑战。

参考文献：

[1]李炳华.超高层建筑电气设计要点[J].智能建筑电气技术，2011，04：9-19.

[2]赵丽萍.超高层建筑电气设计要点[J].中华民居（下旬刊），2013，06：293-294.

[3]蔡闻宇.超高层建筑电气设计要点浅析[J].中国高新技术企业，2013，22：52-53.