华南理工大学建筑设计研究院510000
【摘要】随着社会和经济的快速发展,各行各业在发展过程中对能源消耗量不断增加,能源紧缺已成为全世界需要共同面对的重要课题。在当前社会发展过程中,建筑电气能耗占总能耗的比重较大,特别是在当前高层建筑中,建筑电气能耗问题尤为突出。高层建筑的建设越来越多，这其中不仅包括对高层建筑的基础建设，还涵盖着大量用电设备，这些设备对于电气配电的要求比较高，需要电气设计人员“搭起”合理的配电系统，以保证高层建筑对于电气功能的要求，本文就目前我国新时期高层建筑建设的发展形势，简要分析其对于电气设计的要点所在，并提出相关对策。
【关键词】高层建筑；电气设计；设计要点；分析
随着城市的发展，高层建筑的建设越来越多。对高层建筑的电气设计工作研究，如何有效提升高层建筑电气设计水平已经成为当前必须要解决的问题之一，本文作者就对我国高层建筑建设中电气设计的要点进行探究分析。
1高层建筑电气设计的原则
高层建筑电气设计是整个高层建筑工程设计中的一个重要部分，其旨在保证整个高层建筑的电力供应，在保证电气系统运行稳定、安全的基础上，同时也尽最大程度地创造更大的经济效益，实现国家政策所倡导的可持续发展的道路。在高层建筑的电气设计的工作过程中，设计人员应将电气相关设备和系统的质量放在首位。在设计过程中，不仅要满足相关设计规范，还应根据所设计的建筑的具体情况，对相关设计细节调整，以达到既满足各类负荷的配电要求，又能取得较大的经济效益的目标。
2高层建筑电气设计的主要内容
高层建筑的电气设计（不含智能化专业）主要内容为：10/0.4kV变配电及自备电源系统;动力配电系统;照明系统;建筑物防雷、接地系统及安全措施;人防配电工程。
3高层建筑电气设备设计的要点
3.1负荷等级及电源要求
高层建筑按规范划分为一类高层及二类高层，其中一类高层最高负荷等级为一级（或一级负荷中的特别重要负荷），二类高层最高负荷等级为二级。供电电源要满足一二级负荷要求，一级负荷电源方案常见有两种：第一种：从市政电网引来2路独立10kV电源，两路电源要求当一路电源发生故障时，另一路电源不应同时受到损坏；第二种：从市政电网引来1路10kV电源加发电机。二级负荷供电要求：宜由两回线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6kV及以上专用的架空线路供电，在实际设计中，根据工程规模大小，常见供电方式为从市政电网（或建筑群内设的10kV开关房）引一路10kV电源加发电机或从附近其它建筑引来低压回路作为备用电源。
3.2负荷计算及数据分析
负荷计算：在方案阶段，负荷计算方式是根据负荷密度计算。而在初步设计阶段，负荷计算方式是对空调、风机、电梯等动力用电设备按其设备安装容量进行统计，对照明等设备的用电负荷按负荷密度法进行估计。
电气系统设计是在满足规范的前提下，以数据为基础展开设计的，负荷计算决定了变配电房设置及低压配电系统，故设计人员需熟悉高层建筑各类负荷的数据及其比例，以便“搭起”合理的低压配电系统。负荷计算主要涉及到以下内容：
（1）、负荷密度：不同类型的高层建筑负荷密度不一样，同一类型的高层建筑，部分用电设备负荷等级定位不一样（如业主要求空调制冷系统按二级负荷设计）也会导致负荷密度不一样。高层建筑如办公酒店负荷密度一般为85~95VA/㎡，高层展览建筑由于展览类型不同差别较大，负荷密度一般为85~110VA/㎡
（2）各类负荷的需要系数、功率因数以及总同期系数。
（3）各台变压器容量及其供电负荷。
（4）根据平时及火灾两种情况下计算出所需发电机容量，取大值为发电机容量。
根据笔者参与设计的几个（超）高层建筑以及对国内数个高层建筑的数据总结，办公酒店类的高层建筑各类负荷用电量占整栋楼的用电比例一般为：空调制冷系统负荷约为38~41%，照明插座等负荷为36~39%，其它负荷约为22~25%。
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3.3变配电房设计
高层建筑的用电量相当大，在确定变电所位置时，应尽可能使变配电房及电气竖井深入负荷中心，这对节约电能，提高供电质量都有重要意义。“竖向”高层建筑的变配电房设在主楼内，建筑高度在35层左右的，大都集中在底层；50层左右的，宜分散设在地下层及中间层。大型“横向”高层建筑则在各个相对独立大型功能区域设置变配电房。而为了减少变压器台数，高层建筑单台变压器容量宜选用1000~2000kVA。变配电房的数量及其位置的分布主要由以下因素综合而定：
（1）、负荷容量大小及负荷性质分类：结合高层建筑负荷密度、变压器单台容量以及负荷性质来分析，大型高层建筑变配电房按性质一般分为普通变配电房以及空调主机房变配电房。而当建筑规模较大，即设备用电量较大时，变压器安装容量较大。
（2）、供电距离：低压供电距离不宜超过250米。大型高层建筑，无论“竖向”高层建筑还是“横向”高层建筑，当建筑面积达到一定规模时，供电半径因素决定设计人员需通过分散设置变配电房来解决供电距离过长问题。
（3）、根据不同使用功能或使用单位划分的供电建筑区域：高层建筑使用功能较多，如大型“竖向”高层建筑往往分为酒店、办公、商业、车库这四大类使用功能。大型“横向”高层建筑如某市文化中心分为剧场、展览、青少年宫、车库这四大类使用功能。这些不同类型大型供电区域是决定如何设置变配电房的重要因素之一，如上述的“竖向”高层建筑中的酒店部分考虑整体出租等因素单独设置变配电房，其它区域独立设置一个变配电房，上述的“横向”高层建筑中的剧场部分单独设置变配电房，其它区域独立设置一个变配电房等等。
3.4高低压配电系统设计
（1）、高压配电系统：根据建筑规模及当地市政电网情况来定10kV引入数量，当引入两路10kV电源时，为提高电气系统可靠性，两路10kV电源宜采用单母线分段方式，设置母联开关；平时两段母线同时分别运行。当一路电源故障时，通过手/自操作联络开关，另一路电源负担全部负荷。10kV系统以放射式向各台变压器供电。
（2）、低压配电系统：根据建筑规模一般设置两台或两台以上变压器。每两台变压器为一组，低压为单母线分段，设母联开关，平时分列运行，当一台变压器或相关部分发生故障后，切除非重要负荷，合上母联开关，由另一台变压器供电。两个进线开关与联络开关之间设电气连锁，任何情况下只能合其中的两个开关。
4高层建筑的节能设计
高层建筑节能设计主要方式有：
（1）采用节能高效的照明光源及灯具。各房间或场所的照明功率密度值不高于国家标准《建筑照明设计标准》GB50034-2013规定的现行值。
（2）采用BA系统控制和监视空调器，水泵，制冷主机，电梯及扶梯等用电设备，最大限度地节约用电。
（3）对大功率的水泵，采用软启动器或变频器以控制启动电流，节约用电。
（4）配变电所及电气竖井尽量靠近负荷中心，尽可能减少线路损耗。
（5）照明控制采用智能照明控制系统。楼梯间照明采用感应开关自动控制，减少浪费。
（6）采用节能型变压器、节能性控制设备和用电设备。
（7）配变电所及电气竖井尽量靠近负荷中心，尽可能减少线路损耗。
5结束语
由上可见，高层建筑电气设计是一项复杂的系统工程，需要设计人员在实践中不断总结经验，不断积累，并在科学技术的指导下，不断提高设计水平，为城市建设作出自己应有的贡献。
参考文献
[1]文强，浅术中国智能建筑电气技术的发展现状[J]机电信息，2010（12）
[2]冯言冰，高层建筑电气设计中低压配电系统安全性探索[J]科技创新与应用，2012（16）
[3]李永攀，浅谈高层建筑电气设计中的防雷技术[J]产业与科技论坛2011（10）
论文作者:陈晓明
论文发表刊物:《基层建设》2016年13期
论文发表时间:2016/8/29
标签：负荷论文; 高层建筑论文; 配电房论文; 电源论文; 系统论文; 变压器论文; 电气设计论文; 《基层建设》2016年13期论文;