新疆西域建筑勘察设计研究院 新疆 830001
摘要：在社会经济不断发展的带动下，城市的发展也呈现出了全新的发展态势。高层建筑的产生在一定程度上缓解了城市中居住人数，也是社会发展进程不断推进而产生的必然发展趋势。在保证高层建筑施工质量的工作中，电气设计及其相关问题所发挥的作用也越来越重要了，并且高层建筑的电气设计的是否合理也直接影响着高层建筑的可靠性和安全性。基于此，本文主要对现代城市高层建筑电气设计要点进行分析探讨。
关键词：现代城市；高层建筑；电气设计；要点
1、前言
随着社会的高速发展，超高层建筑在全国各地大量涌现，有很多已成为地区的标志性建筑。超高层建筑具有体量大、高度高、业态复杂、档次高、人员和设备较多、用电负荷大及对电能质量及用电可靠性的要求高等特点。所以，应认真对待并且高度的重视高层建筑的电气设计工作，反复地推敲高层建筑的电气设计方案，设计时应严格的控制其中易出现的问题，并且重视节能设计工作，从而保证其能够满足社会发展对高层建筑的各项要求。
2、现代城市高层建筑电气设计的要点研究
2.1电力负荷计算和选取供电电源方面的设计要点
供电设计需要以电力负荷作为依据，现在大多采用负荷密度法和需要系数法对高层建筑的电力负荷进行计算。用电负荷的计算是否能够达到准确要求，所选择的设备对于电气要求是否合理，安全性是否能够达到预期的可靠程度，电力负荷的运行能否具有经济性，这些都对供电设计有着决定性的作用。
供电电源一直以来都是我国高层建筑电气设计以及应用中较为主要的工作环节。根据规范的要求，一类高层建筑要求需双重电源供电，二类高层建筑需两回路电源供电，为保证供电的安全性和可靠性，这两个电源同时提供电力，彼此相互作为备用电源。根据负荷等级的需求，如果此建筑中有一级负荷中特别重要的负荷时，还需要在高层建筑中设柴油发电机组等备用电源确保供电的可靠。
2.2高低压电的配电系统
在现代城市的高层建筑中，一般情况下，高压配电系统都是两路的10KV电源，它们的同时使用就保证了供电的稳定性，而高压配电的形式则为单母线分段，不但能够实现自身的自动切换，同时两者也能起到相互备用的作用。低压干线与高压系统的配电方式应选择放射式的系统，而楼层的配电方式则应选择混合式的系统，那么在高层建筑的施工过程中，就会尽可能的选用插接式母线槽，而这就加大了水平走线的难度，因此，建议选择其他的方式。
2.3接地以及防雷方面的设计要点
由于高层建筑更易受到雷电的侵害。雷电对建筑物的破坏、对电力电讯设备的损坏并造成人员伤亡甚至引起火灾。因此做好高层建筑的接地、防雷设计也是保护建筑物及人员安全的重要措施。
高层建筑最易受到雷击的屋面及突出部分采用避雷带或避雷针或二者混合组成的接闪器保护。屋顶的金属构件均应与避雷装置可靠连接，以防直击雷。根据建筑物的防雷类别，在30m、45m或60m高度及以上部位利用钢筋混凝土圈梁主筋焊接成为均压环，并与防雷引下线相连，达到防侧击雷的要求。在供电线路中，防雷区交接出安装电涌保护器以消除雷电过电压，减少线路雷击的可能性。高层建筑中多为防雷接地、工作接地及保护接地等共用一组接地装置，而利用高层建筑基础内钢筋网作为公共接地装置，不仅能提供安全的保护措施还可以节省工程的造价。
2.4电气照明设计
这项工作主要包括灯具布置、灯具造型、光源选择、调光控制、照度计算、敷设照明配电线路以及眩光控制等，照明设计与建筑装饰也是紧密相关的，它们在艺术意境以及使用功能上都应达到和谐和统一。在人们的居住生活中，电气照明线路是要经常与人们接触的，因此，电气照明设备的不带电和外露的部分应进行接地和绝缘，重要场合的照明应配有两个电源，而照明线路应尽可能的专用，防止其他负荷对其电压产生影响，从而保证照明的质量和电光源的寿命。
2.5主要设备的选型
在高层建筑中，变配电室应位于主楼的地下层，因此，并不建议采用油开关，作为一类真空开关，高压开关柜是有着独特的优势的，其便捷性和安全性也都更加理想。在主楼内禁止安装大容量的电力变压器，所以，设计人员应仔细地考虑电力变压器的容量。另外，还应配备应急发电机组，现阶段，大多的高层建筑中都是选用柴油发电机，其反映速度较快，并且在重量和体积方面也有着明显的优势。
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2.6消防自动灭火和报警机制的设计
随着我国科学技术的快速发展，高层建筑的火灾自动报警灭火机制也到了一定的发展，现阶段，其主要包括消防中心、火灾探测器、气体自动喷射、分区消防报警控制器和自动洒水灭火器五个部分，其工作流程为：火灾探测器在探测到火灾信号后，会将其转化为电信号，分区报警器和消防中心在接收到电信号后，再将其转化为声光报警信号，消防中心主要负责统一的指挥和监控工作。
3、实例分析
3.1工程概况
该工程位于新疆乌鲁木齐市，总建筑面积约 137796m2，建筑主体高度149.9m，属一类高层公建。由地下三层车库、地上四层商业裙房及两栋三十四层甲级写字楼塔楼组成。根据功能及管理运营要求，甲方要求A塔楼、B塔楼、裙房车库三部分供配电系统独立设置。
3.2负荷分级及计算
3.2.1超高层建筑负荷分级按一类高层建筑确定
该工程负荷分级如下：一级负荷：消防用电设备、应急照明、走道照明、客梯、生活给水系统、排污泵、安防及智能控制系统、电信及管理用电子计算机系统设备、航空障碍照明等。二级负荷：扶梯、电影院用电等。三级负荷：除一、二级负荷以外的其他负荷。
3.2.2负荷取值及计算
（1）建筑负荷密度与建筑功能、建筑面积、建筑高度、附属功能等因素有关。负荷指标一般在30～70W/m2。商业的用电负荷指标取值应结合不同业态确定，同为商铺，但餐饮商铺和百货商铺的用电负荷指标差异就很大，一般应结合使用需求及业主招商的要求综合考虑。
（2）负荷计算
电力安装容量:Pe=9651kW；有功计算负荷:Pjs=6856kW变压器安装容量:Sb=8000kVA经计算该工程单位面积变压器装机容量58VA/㎡。
3.3供电电源
超高层建筑应进行整体供配电系统设计，至少需要两路独立市电电源，另需设应急电源或备用电源，一般采用柴油发电机作为应急电源或备用电源。
（1）该项目引入两路10kV电源，两路10kV电源分别引入该工程负一层设置的10kV用户配电站，两路电源均引自不同的区域变电站。两路电源同时使用，并互为备用，当其中一路10kV线路故障或检修时，另一路10kV电源仍能负担该项目的重要负荷。
（2）该项目建筑高度低于200m，选用低压（400V）柴油发电机组。根据业主运营管理需求，设置3台柴油发电机组分别供A塔、B塔、裙房车库使用。其中A、B塔楼发电机容量均为800kW，裙房地库发电机容量为1000kW。此外，为满足将来重要租户的需求，在1#及2#发电机房分别预留1台发电机位置供将来客户自行安装。
3.4高压供配电系统
10kV供配电系统可采取主配电所—分配电所（由总配电所采用单母线分段的主接线形式以放射式引至各分配变电所向各台变压器供电）、二级配电（总配电所向各分配电所供电，分配电所经过二级配电向变压器供电）两种配电形式。主分结构配电形式与二级配电相比较，缺点是中压电缆数量较多，主站中压开关柜数量多，优点是配电级数少一级，简单、可靠性高。
该工程10kV配电采用主分结构配电形式，主配变电采用单母线分段的主接线形式放射式引至分配变电所，保护设在主站，分站进线设负荷开关起隔离作用。
3.5漏电火灾报警系统
该工程漏电火灾报警系统按特级保护设计，系统由漏电报警主机、通讯控制器、监控单元、探测器等组成。采用全范围多级监控方案，即以末端监测为基础，在正常照明、应急照明、正常电力、消防电力四类配电系统中一、二或三级配电箱柜均设置保护监测点。漏电火灾报警系统监控主机安装在消防控制室内，统一管理。
4、结语
总之，只有真正认识到电气设计在高层建筑建设工作开展过程中发挥着的重要作用，才能树立更加科学有效的认知观念、采取合理的设计方案，最终实现我国高层建筑建设行业的又好又快发展。
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，2011，5(4):9-19．
［2］黄丽，杨成德．沈阳茂业广场供配电设计及探讨［J］．智能建筑电气技术，2011，5(4):47-53．
论文作者:李强
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第8期
论文发表时间:2017/8/17
标签：高层建筑论文; 负荷论文; 电源论文; 火灾论文; 系统论文; 电气设计论文; 电力论文; 《建筑学研究前沿》2017年第8期论文;