高层建筑电气设计基础要点

1、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，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，采用高供高计。但在低压侧，仍装设计费电度表，采用将照明与动力分开的两部电价法。有些地方供电部门又把空调设备的用电，全部划入照明计价系统，一般做法是安装总表及动力表，由总表减去动力表以后，全部为照明电费。　　
(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问。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)所有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0．9—0．95。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。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。国外用于高层建筑的开关有三种类型可供选用：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。国外有干式变压器、sfe变压器和硅油变压器等三种产品可供选用。国内沈阳第二变压器厂、北京变压器厂、广东顺德特种变压器厂等厂生产的干式变压器，主要技术指标已达到国际先进水平。　　
(3)低压配电屏。国外低压配电屏的结构，几乎都做成抽屉式，特别是大容量的出线，则做成手车式。国内许多生产厂家的低压配电屏也有引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。过去大多是采用柴油发电机组做应急备用电源的。近年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。　　
应急备用发电机组必须是快速自起动的。按国外规定，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。国外的现代高层建筑，插接式绝缘母线槽已完全取代了电缆竖井。遵义长征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，并在广州中国大酒店、花园酒店及上海华亭宾馆、雁荡公寓等得到实际应用。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。　　
国外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．微电脑在变电所中的应用　　
现代高层建筑规模很大，所以其变电所的规模也较大。如湖南国贸中心大厦的初步设计时，中心变电所设在地下三层，内设手车式高压开关柜14台，抽屉式低压配电屏近40台，电容补偿柜12台，40ah镐镍电池柜一套及中央信号屏，1600kva变压器二台，1250kva变压器二台，其建筑面积150十400m2左右；在第26层(主楼)设有变电所一个。在地下一层，设600kw自起动柴油发电机组二台。整个供电系统很复杂，对这样一个供电系统，要求供电可靠，各种供电参数及开关状态、变压器运行状态和各机房运行状态，若用人工值班，通过电话联系或人工巡视，工作量大，速度也很慢。设计人员在预留的控制室内使用微电脑进行监测、管理，能迅速发现故障，使设备作最佳工况运行，实现遥控遥测，达到节约能源，减少人力，安全、合理运行。　　
7．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。　
8．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。（http://www.ippipp.com/版权所有）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。
　　9．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。
10．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。　　
11．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。　　
12．通信　
　国外现代高层建筑的通信设施，包括普通电话连络、业务对话、国内外长途自动拔号，和附加的服务功能，电传等，可以进行国际通信联络。　　
13．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。　　
14．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。　　
15．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。一些高档旅馆的消防系统设计，是与设备监控电脑系统相连接的、借助—f。设备监控电脑，实现消防监控自动化。　　
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、火灾紧急广播、警铃、井笛、火警电话。　　
(2)自动灭火方面：喷水系统、干粉灭火系统(1211、1301)。　　
(3)手动灭火方面：室内消火栓系统。www.ippipp.com　　
(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，切断空调器电源防火调节阀系统。　　
(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：　　
①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。　　
②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。　
③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。