摘要：随着我国的高层建筑不断发展，现代建筑电气技术综合应用了电工、电子、控制与信息技术，不仅在理论上成为电气工程领域的重要分支，而且已构成一条较成熟的产业链。高层建筑由于其建筑面积大的特殊性，对建筑电气化设计要求很高，因此要尽可能使电气化设计安全、科学、合理。
关键词：高层建筑；电气设计；设计要点
一、高层建筑电气设计的特点
与高层建筑电气关联的用电设备品种繁多，室内、楼梯过道、安全照明等电器照明设备；货梯、客梯等电梯设备；生活水泵和消防泵等给排水设备；冷却塔风机及水机组等制冷设备；引风机和鼓风机等锅炉房设备；排风机、电冰箱等厨房设备；包括送风机、回风机、风机管盘在内的空调系统送电设备；包括正压风机、排烟风机等消防设备；不同用处的高层建筑在用电量上也存在差别，不过总的来说耗电量较大，再加上高层建筑的消防用电、客梯电力、应急照明等还要有分别独立的电源。
二、高层建筑电气设计的主要内容
2.1供电电源及电压的选择
为保证现代高层建筑的供电可靠性，设置两个相对独立的电源是必须的，而电源具体数量可根据负荷大小及实际电网条件来定量。尽管两路电源独立运行，但其实际上仍然同时供电，彼此相互备用。还要安装柴油发电机组以应急备用，确保能在15s内正常恢复供电。
2.2用电负荷的计算
高层建筑供电设计的重要参数依据就是电力负荷，其计算的准确程度对选择合理设备并确保电力安全可靠的运行，都能起到重要作用，并发挥节能功效。一般用电负荷的计算方式主要采取负荷密度法与需要系数法。
2.3高低压配电系统的设计
①高压配电系统。一类高层建筑是采用两路独立的10kV市电电源同时供电；二类高层建筑可采用一路10kV市电电源供电。一般高压采用单母线分段，自动切换，互为备用。母线分段数目，与电源进线回路数相适应。只有当供电电源为一主一备时，才考虑采用单母线不分段的结线。电源进线几乎全部采用电缆进线。
②计费方式，采用高供高计。居民负荷与其他负荷分开设置。居民负荷的高供高计为参考计量。居民的表计为IC卡智能电表。其他负荷在高压部分的高供高计一般为商业计量。在低压侧，装设非居与动力计费电度表，分开计费。商业总计量扣减非居和动力后，再按商业电价计费。
③变压器宜选用干式变压器，加金属屏蔽罩，采取减振、防潮措施。应采用节能环保、低损耗、低噪声，相同容量和相同接线组别的两台变压器可以并列运行。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。严禁三台及以上变压器并列运行。
④高压系统及低压干线的配电方式基本上都采用放射式系统和树干式系统相结合。配电设备中的主要部分是干线。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆现代高层建筑的竖井多采用插接式母线槽。水平干线因走线困难，多采用全塑电缆与竖井母干线联接。每层楼竖井设层间配电小间。层间配电箱经插接自动空气开关从竖井母干线取得电源。当层数较多负荷数较大时，一般按层数分区供电，或将变压器分散设在地下层、中间层或最顶层。
⑤低压配电系统的总进线断路器，设置瞬时、短延时、长延时三级过流保护装置。其余各级断路器的保护整定，应注意选择性配合，防止越级跳闸。
⑥所有电梯均要求采用两路由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。
⑦功率因数按规定应补偿到0.9～0.95。为降低变压器容量，多集中装设在低压侧，与配电屏放在一起。采用智能型免维护无功补偿装置，配备自愈式干式电容，具备自动过零投切、分相补偿等功能。无功补偿大于180kvar及以上时应使用发热量小的电容器，接触器应采用无接点接触器，过零投切，无合闸涌流。
2.4主要设备的选型
①高压开关柜。现代高层建筑的变配电室设在主楼地下层，按规定不宜采用油开关。应根据高层建筑地下室的标准，选用具有“五防”功能的真空开关手车式高压开关柜。
②电力变压器。根据防火要求，主楼内是不允许装设大容量的油浸电力变压器的。
③低压配电屏。国内外低压配电屏的结构，几乎都做成抽屉式或固定分隔式。
④应急备用发电机组。过去大多是采用柴油发电机组做应急备用电源的，近年来国外高层建筑已开始采用燃汽轮发电机，这种发电机具有体积小、重量轻、反应速度快、故障率低等优点。
2.5接地和防雷设计
现代高层建筑的防雷设计，除采用避雷针和避雷带的传统做法外，近年还出现有消雷器和放射性避雷针。现代高层建筑都是采用钢筋混凝土剪力墙，与楼板连接十分可靠，关键是做好金属管线的接地。现代高层建筑的防雷接地、电气设备的保护接地和工作接地，都是合在一起的，组成混合接地系统。接地电阻按最小的要求而定，通常是在4Ω以下。利用建筑物的钢筋混凝土基础作接地板。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。
2.6电气的照明设计
高层建筑的电气照明设计，主要包括灯具的造型设计、灯具布置、照明度计算、光源类型选择等。电气的照明设计实际上与建筑的装饰密切相关，因此二者之间应相互照应、相互配合，应确保艺术意境与使用功能的统一。在现代高层建筑中，普遍采取传感器、定时器或光敏元件来实现照明的自动控制作用，并通过各种建筑物的自动化系统来实现照明电路与接触器。
2.7消防自动灭火与报警机制的设计
随着科技的进步，高层建筑在火灾自动报警灭火机制方面也逐渐统一，目前主要包括5个部分：火灾探测器、分区消防报警控制器、消防中心自动洒水灭火器和气体自动喷射，以保证报警灭火自动化系统。在这个过程中，由探测器探测火灾信号，并自动转为电信号，电信号进入分区报警器及消防中心，转为声光报警信号。而整个消防指挥与监控由消防中心完成。由于高层建筑消防用电设计跨多学科，规模、功能和控制范围都日趋复杂，因此设计的复杂程度也越来越高。
2.8电梯的用电设计
电梯机房一般在井道上方。普通电梯的梯井能连通或设置开口相连通。电梯根据使用功能多分为客用电梯与货用电梯等；而按照速度划分可分为超高速、高速、快速与低速电梯；按电流可分为直流和交流两种。在现代高层建筑中使用的电梯，为了缩短等待时间并提高运输能力多采用超高速或高速电梯，分组采取控制。为了提高运行的舒适性与稳定度，客用电梯多采取直流电动机作为驱动；在进行电梯的电气设计时，需做好各项配电设计、电气照明、选择主开关、设置插座、装置通风及控制等相关问题。
结束语：随着经济的飞速发展，城市用地面积变得紧张起来，尤其是城市人口的急剧增加，高层建筑变得越来越重要。而电气设计在高层建筑中起着举足轻重的作用，要想完善高层建筑的电气系统，必须做好高层建筑的电气设计。设计人员必须保证电气系统的安全性、节能性和经济性。
参考文献
[1]张建忠.建筑电气设计原则、常见问题及对策[J].中国新技术新产品，2010.
论文作者:冯嘉杰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/24
标签：高层建筑论文; 电梯论文; 电源论文; 负荷论文; 变压器论文; 竖井论文; 接触器论文; 《建筑学研究前沿》2017年第35期论文;