高層建筑電氣設計要點（強弱電）

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一、常見問題

　　1、電力負荷是供電設計的依據(jù)參數(shù)。計算準確與否，對合理選擇設備，安全可靠與經(jīng)濟運行，均起決定性作用。高層建筑的電力負荷計算，基本上采用負荷密度法和需要系數(shù)法。

　　2．供電電源及電壓的選擇

　　為了保證供電可靠性，現(xiàn)代高層建筑至少應有兩個獨立電源，具體數(shù)量應視負荷大小及當?shù)仉娋W(wǎng)條件而定。兩路獨立電源運行方式，原則上是兩路同時供電，互為備用。另外，還須裝設應急備用柴油發(fā)電機組，要求在15秒鐘內(nèi)自動恢復供電，保證事故照明、電腦設備、消防設備、電梯等設備的事故用電。

　　國內(nèi)高層建筑的供電電壓，都采用10kv標準電壓等級。

　　3．高低壓配電系統(tǒng)的設計

　　(1)高壓配電系統(tǒng)：現(xiàn)代高層建筑均是采用兩路獨立的10kv電源同時供電。一般高壓采用單母線分段，自動切換，互為備用。母線分段數(shù)目，與電源進線回路數(shù)相適應。只有當供電電源為一主一備時，才考慮采用單母線不分段的結(jié)線。電源進線幾乎全部采用電纜進線。

　　(2)計費方式，采用高供高計。但在低壓側(cè)，仍裝設計費電度表，采用將照明與動力分開的兩部電價法。有些地方供電部門又把空調(diào)設備的用電，全部劃入照明計價系統(tǒng)，一般做法是安裝總表及動力表，由總表減去動力表以后，全部為照明電費。

　　(3)為減少變壓器臺數(shù)，單臺變壓器的容量選擇一般都大于1000kva。為限制低壓側(cè)的

　　短路電流，正常時變壓器解列運行，中間設聯(lián)絡開關(guān)。照明和動力分開設變壓器，當動力用電容量太小時，動力變壓器可不分開裝設，而在低壓側(cè)應對動力負荷分類計費。

　　(4)高壓系統(tǒng)及低壓干線的配電方式基本上都采用放射式系統(tǒng)。樓層配電則為混合式系統(tǒng)。配電設備中的主要部分是干線?，F(xiàn)代高層建筑的豎井多采用插接式母線槽。水平干線因走線困難，多采用全塑電纜與豎井母干線聯(lián)接。每層樓豎井設層問配電小問。層間配電箱經(jīng)插接自動空氣開關(guān)從豎井母干線取得電源。當層數(shù)較多負荷數(shù)較大時，一般按層數(shù)分區(qū)供電，或?qū)⒆儔浩鞣稚⒃O在地下層、中間層或最頂層。

　　(5)低壓配電系統(tǒng)各級開關(guān)均采用自動空氣開關(guān)(斷路器)，設置瞬時、短延時、長延時三級過流保護裝置。各級自動空氣開關(guān)的保護整定，應注意選擇性配合，防止越級跳閘。

　　(6)所有電梯均要求采用兩路不同變壓器引出的專用電纜進線。在電梯機房的末端配電箱，設兩路電源的自動切換裝置，互為備用。

　　(7)功率因數(shù)按規(guī)定應補償?shù)?．9—0．95。無功補償都采用集中補償方式。為降低變壓器容量，多集中裝設在低壓側(cè)，與配電屏放在一起，但必須采用于式移相電容器。

　　4．主要設備的選型

　　(1)高壓開關(guān)柜?，F(xiàn)代高層建筑的變配電室設在主樓地下層，按規(guī)定不宜采用油開關(guān)。國外用于高層建筑的開關(guān)有三種類型可供選用：高壓空氣斷路器，sf6開關(guān)和真空斷路器。其中高壓空氣斷路器因技術(shù)陳舊，sf6開關(guān)尺寸數(shù)大，氣體具有毒性，故目前10kv真空斷路器應用的較為普遍。因此，應根高層建筑地下室的標準，選用具有“五防”功能的真空開關(guān)手車式高壓開關(guān)柜。

　　(2)電力變壓器。根據(jù)防火要求，主樓內(nèi)是不允許裝設大容量的油浸電力變壓器的。國外有干式變壓器、sfe變壓器和硅油變壓器等三種產(chǎn)品可供選用。國內(nèi)沈陽第二變壓器廠、北京變壓器廠、廣東順德特種變壓器廠等廠生產(chǎn)的干式變壓器，主要技術(shù)指標已達到國際先進水平。

　　(3)低壓配電屏。國外低壓配電屏的結(jié)構(gòu)，幾乎都做成抽屜式，特別是大容量的出線，則做成手車式。國內(nèi)許多生產(chǎn)廠家的低壓配電屏也有引進技術(shù)做成抽屜式結(jié)構(gòu)的，其中有的(如多米諾組合式開關(guān)柜等)主要技術(shù)指標已達國際先進水平。

　　低壓配電屏多采用自動空氣開關(guān)出線。當配電變壓器的容量為1600kva時，低壓母線上的短路容量已超過40ka，目前國內(nèi)已能提供這樣大容量的產(chǎn)品(如多米諾組合式開關(guān)柜和yds型抽出式／混合式低壓開關(guān)柜等)。

　　(4)應急備用發(fā)電機組。過去大多是采用柴油發(fā)電機組做應急備用電源的。近年國外高層建筑已開始采用燃汽輪發(fā)電機。這種發(fā)電機具有體積小、重量輕、反應速度快，故障率低等優(yōu)點。

　　應急備用發(fā)電機組必須是快速自起動的。按國外規(guī)定，應能在15s內(nèi)恢復供電。從可靠性出發(fā)最好選用兩臺，自動并車。容量較小時也可選用一臺。

　　(5)母線槽和電纜。插接式絕緣母線槽，具有容量大、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、使用維護方便等優(yōu)點。國外的現(xiàn)代高層建筑，插接式絕緣母線槽已完全取代了電纜豎井。遵義長征電氣控制設備廠研制的密集型插接式絕緣母線槽，主要技術(shù)性能指標已達到國際先進水平，并在廣州中國大酒店、花園酒店及上海華亭賓館、雁蕩公寓等得到實際應用。絕緣母線槽有銅的和鋁的兩種。

　　5．變電所位置的確定

　　現(xiàn)代高層建筑的用電量相當大，在確定變電所位置時，應盡可能使高壓深入負荷中心。這對節(jié)約電能，提高供電質(zhì)量都有重要意義。

　　國外高層建筑的變電所都設在主樓內(nèi)。建筑高度在30層左右的，大都集中在底層；60層左右的，則分散在地下層、中間層和頂層。也有僅在中間層或僅在地下層、頂層設變電所的。變電所的數(shù)量及其位置的分布，應通過技術(shù)經(jīng)濟比較決定。

　　6．微電腦在變電所中的應用

　　現(xiàn)代高層建筑規(guī)模很大，所以其變電所的規(guī)模也較大。如湖南國貿(mào)中心大廈的初步設計時，中心變電所設在地下三層，內(nèi)設手車式高壓開關(guān)柜14臺，抽屜式低壓配電屏近40臺，電容補償柜12臺，40ah鎬鎳電池柜一套及中央信號屏，1600kva變壓器二臺，1250kva變壓器二臺，其建筑面積150十400m2左右；在第26層(主樓)設有變電所一個。在地下一層，設600kw自起動柴油發(fā)電機組二臺。整個供電系統(tǒng)很復雜，對這樣一個供電系統(tǒng)，要求供電可靠，各種供電參數(shù)及開關(guān)狀態(tài)、變壓器運行狀態(tài)和各機房運行狀態(tài)，若用人工值班，通過電話聯(lián)系或人工巡視，工作量大，速度也很慢。設計人員在預留的控制室內(nèi)使用微電腦進行監(jiān)測、管理，能迅速發(fā)現(xiàn)故障，使設備作最佳工況運行，實現(xiàn)遙控遙測，達到節(jié)約能源，減少人力，安全、合理運行。

　　7．電氣照明設計

　　電氣照明設計，包括光源選擇、照度計算、燈具造型,燈具布置，眩光控制和調(diào)光控制和照明配電線路敷設等。照明設計與建筑裝飾有著非常密切的關(guān)系，應該相互配合，在使用功能及藝術(shù)意境方面求得統(tǒng)一。選用高光效電光源，可以取得節(jié)能的明顯效果。

　　8．防雷與接地

　　現(xiàn)代高層建筑的防雷設計，除采用避雷針和避雷帶的傳統(tǒng)做法外，近年還出現(xiàn)有消雷器和放射性避雷針。這兩種防雷技術(shù)雖然在工程上得到不少實際應用，但在理論上一直是有爭議的。廣州花園酒店、南京金陵飯店都裝設了放射性避雷針。但是也有人認為，從國外引進的這種放射性避雷針，維護復雜，價格又不便宜，還是采用傳統(tǒng)的避雷方法簡單可靠，更加經(jīng)濟合算。但必須保證各層樓面鋼筋、金屬管道與該層用作引下線的柱筋有可靠的連接，形成等電位層?，F(xiàn)代高層建筑都是采用鋼筋混凝土剪力墻，與樓板的連接是十分可靠的。關(guān)鍵是做好金屬管線的接地。

　　現(xiàn)代高層建筑的防雷接地、電氣設備的保護接地和工作接地，都是合在一起的，組成混合接地系統(tǒng)。接地電阻按最小的要求而定，通常是在4歐以下。利用建筑物的鋼筋混凝土基礎作接地板。盡管基礎鋼筋等自然接地體已能滿足接地電阻的要求，仍需要裝設水平的人工接地體，將主要的建筑物基礎連接成接地網(wǎng)，這對均衡電位，提高安全性都有好處。

　　9．電梯

　　電梯按使用功能分，有高級客梯、普通客梯、觀景梯、服務梯、消防梯、貨梯、自動扶梯等許多種；按速度又分為低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯等；按電流分則有交流和直流兩大類。設計人員的任務是要確定電梯臺數(shù)和決定電梯功能。電梯的配置和造型，不是電氣設計人員單方面所能決定的，必須與總建筑師或總體交通設計人員共同研究才能確定。

　　現(xiàn)代高層建筑的電梯，為了提高輸送能力和縮短候梯時問，一般都采用高速或超高速電梯，分組實行電腦群控。為提高運行的穩(wěn)定性和舒適感，客梯都是選用直流電動機驅(qū)動。

　　10．經(jīng)營管理電腦系統(tǒng)

　　現(xiàn)代高層旅游建筑的業(yè)務管理電腦，主要是數(shù)據(jù)處理和文字處理的應用。旅館經(jīng)營管理系統(tǒng)一般劃分為前臺管理和后臺管理兩大部分。前臺管理主要是負責接待、登記、訂房、預約、查詢、定票及房間狀態(tài)的顯示；后臺管理主要負責晚問經(jīng)濟核算，編制各種統(tǒng)計報表，進行成本分析，使經(jīng)濟核算和財務會計工作自動化。而經(jīng)營管理電腦系統(tǒng)的設計，主要是解決電腦的選型，以及終端機的配置和管線布置問題。

　　11．設備自動化監(jiān)控電腦系統(tǒng)

　　設備自動化監(jiān)控電腦系統(tǒng)，能使所有設備在最佳狀態(tài)下運行，迅速發(fā)現(xiàn)故障，達到減少人力，節(jié)約能源，提高經(jīng)濟效益的目的?，F(xiàn)代化旅游旅館的設備管理電腦，可以對整座大樓的空調(diào)、供熱、供排水、變配電、照明、電梯、消防、閉路電視、通信、防盜、巡更等進行全面監(jiān)控。

　　12．通信

　　國外現(xiàn)代高層建筑的通信設施，包括普通電話連絡、業(yè)務對話、國內(nèi)外長途自動拔號，和附加的服務功能，電傳等，可以進行國際通信聯(lián)絡。

　　13．廣播音響系統(tǒng)

　　高層旅游建筑的廣播音響設計包括公眾廣播、客房音響、高級宴會廳的獨立音響、舞廳音響等。

　　公眾音響平時播放背景音樂，發(fā)生火災時，則兼作事故廣播之用。客房音響的設置目的，是向客人提供高級的音樂享受，建立舒適的休息環(huán)境。

　　高級宴會廳一般都是多功能的，必須設置專用的音響室，配備一套高級組合音響設備，以適應各種宴會、記者招待會、演唱會、國際會議、時裝表演等不同的使用要求。

　　餐廳、多功能廳、酒吧間等，為滿足有可能舉辦各種晚會的要求，可配備移動式音響設備。舞廳的音響是獨立的系統(tǒng)。

　　有的豪華飯店還設置有音樂噴泉。

　　14．共用天線電視接收系統(tǒng)

　　高層建筑一般都裝有共用電視天線接收系統(tǒng)(簡稱ca丁v系統(tǒng)或安裝衛(wèi)星通信電視接收系統(tǒng))。共用電視天線接收系統(tǒng)是一個有線分配網(wǎng)絡，除收看電視臺的電視節(jié)目以外，還可以在它的前端配合一定的設備，如：攝像機、錄像機、調(diào)制器及其他附屬設備等，根據(jù)用戶的需要自己可以隨意制作電視節(jié)日。向大樓用戶播放內(nèi)部節(jié)目，所以又稱之為“閉路電視系統(tǒng)”?，F(xiàn)代旅游飯店都裝設有閉路電視系統(tǒng)。每個客房都設有彩色電視機，電視機的電源開關(guān)裝在床頭控制柜的集控板上。

　　15．消防自動報警和自動滅火系統(tǒng)

　　現(xiàn)代高層建筑的火災自動報警滅火系統(tǒng)，包括：火災探測器、分區(qū)消防報警控制器、消防中心和氣體自動噴射滅火及自動灑水滅火系統(tǒng)等四個部分，實現(xiàn)報警滅火自動化。

　　探測器探測到火災信號后轉(zhuǎn)換成電信號，進入分區(qū)報警器和消防中心，發(fā)出聲光報警信號。消防中心負責整座大樓火災的監(jiān)控和消防指揮。一些高檔旅館的消防系統(tǒng)設計，是與設備監(jiān)控電腦系統(tǒng)相連接的、借助—f。設備監(jiān)控電腦，實現(xiàn)消防監(jiān)控自動化。

　　關(guān)于高層建筑中消防用電的設計問題，涉及到其他許多學科，而且規(guī)模越大，功能越多，控制內(nèi)容越廣泛，設計內(nèi)容也就越復雜，消防用電設備有如下諸多方面：

　　(1)報警方面：火災自動報警系統(tǒng)、火災緊急廣播、警鈴、井笛、火警電話。

　　(2)自動滅火方面：噴水系統(tǒng)、干粉滅火系統(tǒng)(1211、1301)。

　　(3)手動滅火方面：室內(nèi)消火栓系統(tǒng)。

　　(4)防、排煙方面：正壓送風系統(tǒng)，負壓排煙系統(tǒng)，排煙口的排煙閥，正壓送風口的送煙閥，切斷空調(diào)器電源防火調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)。

　　(5)通訊設備：一般程控電話、對講電話、火警專用電話。

　　(6)避難方面：包括應急照明、誘導燈、太平門、樓梯間等出入口的顯示標志燈、疏散用電梯、防火卷簾門等。

　　(7)相關(guān)設備：消火栓泵、噴淋泵、汽壓罐、消防電梯、雙電源互投等。

　　關(guān)于消防用電設備的供電電源，要求在火災時，能保持繼續(xù)供電。在設計過程中，必須注意以下幾點：

　?、俟╇婋娫纯煽浚涸陔娫垂┙o上，一般都是采用雙電源一用一備，以放射式、末端自動互投方式向消防設備供電。高層若為一類建筑，則消防供電電源必須嚴格按一級負荷供電；若為二類建筑，也不應采用低于二級負荷供電。

　　②備用電源：可采用自備發(fā)電機組，照明電訊方面還可采用蓄電池來解決，但必須處于常年戰(zhàn)備狀態(tài)，與主電源切換時間不應超過15s，備用電源的設計容量，應根據(jù)消防工藝來決定，滿足消防需要。