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1、高层建筑电气设计的主要内容及有关问题前言：高层建筑越来越多，高层建筑电气设计质量如何保证？高层建筑的主要内容及有关问题有哪些？本文结合规范做了初步探讨。一、高层建筑电气设计的主要内容 1、负荷的计算电力负荷是供电设计的依据参数。计算准确与否，对合理选择设备，安全可靠与经济运行，均起决定性作用。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。2、供电电源及电压的选择为了保证供电可靠性，现代高层建筑至少应有两个独立电源，具体数量应视负荷大小及当地电网条件而定。两路独立电源运行方式，原则上是两路同时供电，互为备用。另外，还须根据需要装设应急备用柴油发电机组，要求在 15秒钟内自动恢复供电，
2、保证事故照明、电脑设备、消防设备、电梯等设备的事故用电。国内高层建筑的供电电压，都采用 10kV 标准电压等级。3、高低压配电系统的设计（1）高压配电系统：现代高层建筑均是采用两路独立的 10kV 电源同时供电。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，通常采用采用高供高计，但在低压侧，仍装设计费电度表，采用将居民照明与物业用电动力分开设置变电站，并执行两部电价法。青岛地区的电费分居民用电、商业用电、小区物业用电，并统一将居民电表设集中设置在地下一层或
3、一层，物业变电站设总电表，电业仅记取总表度数。（3）为减少变压器台数，单台变压器的容量选择一般都大于 1000kVA。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。（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。楼层配电则为混合式系统。配电设备中的主要部分是干线。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。每层楼竖井设层问配电小间。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
4、电，或将变压器分散设在地下层、中间层或最顶层。（5）低压配电系统各级开关均采用自动空气开关（断路器），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。（6）消防电梯均要求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。（7）功率因数按规定应补偿到 09095。无功补偿都采用集中补偿方式。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，但必须采用于式移相电容器。4、主要设备的选型（1） 高压开关柜。目前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。用于高层建筑的开关有三种类型
5、可供选用：高压空气断路器，SF6开关和真空断路器。其中高压空气断路器因技术陈旧，SF6 开关尺寸数大，气体具有毒性，故目前 10kV 真空断路器应用的较为普遍。因此，应根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。目前通常使用的有干式变压器、SFe 变压器和硅油变压器等三种产品可供选用。国内目前的变压器厂家生产的干式变压器，主要技术指标已达到国际先进水平。（3） 低压配电屏。国内许多生产厂家的低压配电屏引进国外先进技术做成抽屉式结构的， 其中有的（如多米诺组合式开关柜等）主要技术指标已达国际先
6、进水平。低压配电屏多采用自动空气开关出线。当配电变压器的容量为1600kVA 时，低压母线上的短路容量已超过 40kA，目前国内已能提供这样大容量的产品（如多米诺组合式开关柜和 YDS 型抽出式混合式低压开关柜等）。（4）应急备用发电机组及备用应急电源。目前大多是采用柴油发电机组和组合式 EPS 做应急备用电源的。应急备用发电机组必须是快速自起动的。按规范规定，应能在 15s 内恢复供电。从可靠性出发最好选用两台，自动并车。容量较小时也可选用一台。（5） 母线槽和电缆。插接式绝缘母线槽，具有容量大、结构紧凑、可靠性高、使用维护方便等优点，但造价较高且施工繁琐。国外现代高层建筑，插接式绝缘母线槽
7、已完全取代了电缆竖井。国内多家电气控制设备厂研制的密集型插接式绝缘母线槽，主要技术性能指标已达到国际先进水平，并在多个项目得到实际应用。绝缘母线槽有铜的和铝的两种。5、变电所位置的确定现代高层建筑的用电量相当大，在确定变电 所位置时，应尽可能使高压深入负荷中心。这对节约电能，提高供电质量都有重要意义。高层建筑的变电所都设在主楼内。建筑高度在 30 层左右的，大都集中在底层；60 层左右的，则分散在地下层、中间层和顶层。也有仅在中间层或仅在地下层、顶层设变电所的。变电所的数量及其位置的分布，应通过技术经济比较决定。6、电气照明设计电气照明设计，包括光源选择、照度计算、灯具造型,灯具布置，眩光控制
8、和调光控制和照明配电线路敷设等。照明设计与建筑装饰有着非常密切的关系，应该相互配合，在使用功能及艺术意境方面求得统一。选用高光效电光源，可以取得节能的明显效果。7、防雷与接地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。这两种防雷技术虽然在工程上得到不少实际应用，但在理 论上一直是有争议的。广州花园酒店、南京金陵饭店都装设了放射性避雷针。但是也有人认为，从国外引进的这种放射性避雷针，维护复杂，价格又不便宜，还是采 用传统的避雷方法简单可靠，更加经济合算。但必须保证各层楼面钢筋、金属管道与该层用作引下线的柱筋有可靠的连接，形成等电位层。现代高层建筑都
9、是采用钢 筋混凝土剪力墙，与楼板的连接是十分可靠的。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 4 欧以下。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，这对均衡电位，提高安全性都有好处。8、电梯电梯按使用功能分，有高级客梯、普通客梯、观景梯、服务梯、消防梯、货梯、自动扶梯等许多种；按速度又分为低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯等；按电流 分则有交流和直流两大类。设计人员的任务是要确定电梯台数
10、和决定电梯功能。电梯的配置和造型，不是电气设计人员单方面所能决定的，必须与总建筑师或总体交通设计人员共同研究才能确定。现代高层建筑的电梯，为了提高输送能力和缩短候梯时问，一般都采用高速或超高速电梯，分组实行电脑群控。为提高运行的稳定性和舒适感，客梯都是选用直流电动机驱动。9、经营管理电脑系统现代高层旅游建筑的业务管理电脑，主要是数据处理和文字处理的应用。旅馆经营管理系统一般划分为前台管理和后台管理两大部分。前台管理主要是负责接待、 登记、订房、预约、查询、定票及房间状态的显示；后台管理主要负责晚问经济核算，编制各种统计报表，进行成本分析，使经济核算和财务会计工作自动化。而经 营管理电脑系统的设
11、计，主要是解决电脑的选型，以及终端机的配置和管线布置问题。10、设备自动化监控电脑系统设备自动化监控电脑系统，能使所有设备在最佳状态下运行，迅速发现故障，达到减少人力，节约能源，提高经济效益的目的。现代化旅游旅馆的设备管理电脑，可以对整座大楼的空调、供热、供排水、变配电、照明、电梯、消防、闭路电视、通信、防盗、巡更等进行全面监控。但设置该系统应结合项目的具体特点，全面考虑投资、系统功能、后期系统维护等等综合决断。11、安防及通信自动化系统安防系统目前运用较多的子系统为：视频监控系统、可视对讲系统、周界防护系统、停车场管理系统、背景音乐系统、防盗报警系统、门禁控制系统、巡更管理系统、紧急呼叫系统
12、等等；通讯自动化系统主要有：综合布线系统、网路系统、电话系统、卫星及有线电视系统、无线对讲系统、手机信号覆盖及增强系统、信息与视频显示系统，人流分析系统。安防及通讯自动化系统具体设置那些子系统，应结合建设项目的具体情况，使用功能要求，投资预算的要求综合考虑。这些系统的升级换代都很快，因此在设计之初就应当考虑系统的可扩展性及升级换代的可能。12、广播音响系统高层旅游建筑的广播音响设计包括公众广播、客房音响、高级宴会厅的独立音响、舞厅音响等。公众音响平时播放背景音乐，发生火灾时，则兼作事故广播之用。 客房音响的设置目的，是向客人提供高级的音乐享受，建立舒适的休息环境。高级宴会厅一般都是多功能的，必
13、须设置专用的音响室，配备一套高级组合音响设备， 以适应各种宴会、记者招待会、演唱会、国际会议、时装表演等不同的使用要求。餐厅、多功能厅、酒吧间等，为满足有可能举办各种晚会的要求，可配备移动式音 响设备。舞厅的音响是独立的系统。有的豪华饭店还设置有音乐喷泉。13、共用天线电视接收系统高层建筑一般都装有共用电视天线接收系统（简称 CA 丁 V 系统或安装卫星通信电视接收系统）。共用电视天线接收系统是一个有线分配网络，除收看电视台的电视节目以外，还可以在它的前端配合一定的设备，如：摄像机、录像机、调制器及其他附属设备等，根据用户的需要自己可以随意制作电视节日。向大楼用户播放内部节目，所以又称之为“闭
14、路电视系统”。现代旅游饭店都装设有闭路电视系统。每个客房都设有彩色电视机，电视机的电源开关装在床头控制柜的集控板上。14、消防自动报警和自动灭火系统现代高层建筑的火灾自动报警灭火系统，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，实现报警灭火自动化。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。关于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，消防用电设备有如下诸多方面：（1）报警方面：火灾自动报警系统、火灾
15、紧急广播、警铃、警笛、火警电话。（2）自动灭火方面：喷水系统、干粉灭火系统。（3）手动灭火方面：室内消火栓系统。（4）防、排烟方面：正压送风系统，负压排烟系统，排烟口的排烟阀，正压送风口的送烟阀，防火调节阀系统。（5）通讯设备：一般程控电话、对讲电话、火警专用电话。（6）避难方面：包括应急照明、诱导灯、太平门、楼梯间等出入口的显示标志灯、疏散用电梯、防火卷帘门等。（7）相关设备：消火栓泵、喷淋泵、汽压罐、消防电梯、双电源互投等。关于消防用电设备的供电电源，要求在火灾时，能保持继续供电。在设计过程中，必须注意以下几点：供电电源可靠：在电源供给上，一般都是采用双电源一用一备，以放射式、末端自动互投
16、方式向消防设备供电。高层若为一类建筑，则消防供电电源必须严格按一级负荷供电；若为二类建筑，也不应采用低于二级负荷供电。备用电源：可采用自备发电机组，照明电讯方面还可采用蓄电池来解决，但必须处于常年战备状态，与主电源切换时间不应超过 15S，备用电源的设计容量，应根据消防工艺来决定，满足消防需要。消防用电配线：应采用阻燃或防火导线，至少应采用铜芯耐热绝缘线穿钢管或难燃管在砼层内敷设，其讯号和控制管线不宜与强电管线共用竖井，以免火灾发生以后，其配电线路管热损伤，造成停电，使消防设备控制、运转不灵，引起不应有的事故。在 消防用电设计中，有一个重要问题，就是消防控制中心的设置。在消防中心内设置火灾自动报警装置及消防联动控制装置，且有反应被保护对象的模拟图，当火灾 时，及时了解火情及其扑救情况。在消防中心，它可以让所有电梯迫降到一层，切断灾区电源，联动及显示消防水泵和防、排烟风机的启、停及运行状态，开通火警 广播，且与消防救火队联系救火，显示各消防设备的运行情况并打印、记忆。一般消防中心设置在一层的居多。二、高层建
