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0引言

隨著超高層建筑的數(shù)量越來越多，電氣設(shè)備裝置的大量使用與其對超高層建筑工程項目的影響也慢慢的顯示了出來。由于超高層建筑的可靠運行需要大量電氣設(shè)備的支持，所以怎樣增強電氣設(shè)計的可靠性以及安全性已成為設(shè)計人員一定要思考、解決的問題。下面就有效設(shè)計分析超高層建筑電氣系統(tǒng)的方式、方法進(jìn)行詳細(xì)探究。

1供配電系統(tǒng)的設(shè)計要點

1．1負(fù)荷的計算以及供電電源的確定

1)負(fù)荷的計算。

一般超高層建筑供電設(shè)計需要搜集多種參數(shù)、依據(jù)，其中電力負(fù)荷是非常重要的參數(shù)之一。設(shè)計人員是否能夠準(zhǔn)確計算負(fù)荷，將會直接影響到電氣設(shè)備選擇的科學(xué)性、合理性以及經(jīng)濟(jì)性。一般設(shè)計人員可考慮選取需要系數(shù)法以及負(fù)荷密度法開展電力負(fù)荷計算工作。

2)供電電源的確定。

我國相關(guān)規(guī)定要求中已經(jīng)明確標(biāo)注，為了提升建筑供電的可靠性以及安全性，超高層建筑需設(shè)置兩個以上的獨立電源，但獨立電源的具體數(shù)量還需設(shè)計人員根據(jù)現(xiàn)階段電網(wǎng)條件以及負(fù)荷大小確定。為了保證供電的持續(xù)性，這兩路獨立電源一般需要設(shè)計為同時供電以及互為備用方式。除此之外，超高層建筑項目還需要配備柴油發(fā)電機組作為一級負(fù)荷，從而確保各種事故用電能夠在15s之內(nèi)得到自動恢復(fù)，比如說消防設(shè)備用電、事故照明用電以及電腦設(shè)備用電等等。其中柴油發(fā)電機通常需要放置于地下層，若超高層建筑地下由多層構(gòu)成，柴油發(fā)電機不能夠放在最底層。超高層建筑只布設(shè)柴油發(fā)電機是不能滿足建筑應(yīng)急照明設(shè)備的供電需求，這是由于超高層建筑的高度比較高，其疏散時間大約需要2h，所以需要安裝使用應(yīng)急電源為應(yīng)急照明及時供電。這是由于如果將35kV或者是10kV電源設(shè)置為第一電源，將柴油發(fā)電機組設(shè)計為第2路電源，在要求柴油發(fā)電機向建筑的應(yīng)急照明系統(tǒng)進(jìn)行供電時，其需要的供電轉(zhuǎn)換時間為15s，但是相關(guān)規(guī)定要求中所標(biāo)注的供電轉(zhuǎn)換時間為5s，這是柴油發(fā)電機所遠(yuǎn)不能達(dá)到的，由此需增加應(yīng)急電源，也就是先使用應(yīng)急電源為應(yīng)急照明系統(tǒng)提供電源，待到應(yīng)急柴油發(fā)電機已經(jīng)啟動同時能夠穩(wěn)定供電之后應(yīng)急電源再退出供電。盡管應(yīng)急電源屬于消耗品，但其在備用的情況下仍會出現(xiàn)一定的損耗，所以其使用壽命是有限的，通常普通的鉛酸免維護(hù)電池應(yīng)急電源使用壽命一般是5年～10年。由于應(yīng)急電源屬于柴油發(fā)電機運行前的轉(zhuǎn)換電源，所以考慮到應(yīng)急電源的衰減以及各種其他因素，應(yīng)急電源通常需要根據(jù)10min設(shè)置。

1．2變配電所的布設(shè)位置

設(shè)計人員一般會將中央空調(diào)控制房以及水泵房布設(shè)于建筑的地下室，同時會將部分比較大的用電裝置布設(shè)于超高層建筑的1層～5層，所以為了使變壓器與負(fù)荷的中心地帶之間的距離盡可能的縮短，需要將變配電安裝在建筑的地下室，然后在變配電機房附近安設(shè)柴油發(fā)電機房。由于部分超高層建筑已超過200m，所以其避難層或者是屋頂也往往會安裝很多的電氣設(shè)備，從經(jīng)濟(jì)價值上考慮，使用單個變配電所向建筑各電氣設(shè)備供電的成本、費用較高，所以需要在避難層再安裝一個變配電所，從而縮小變配電所的供電區(qū)域。為了確保變配電所設(shè)置的科學(xué)性，設(shè)計人員還需考慮到變壓器等設(shè)備的垂直運輸通道，同時分析設(shè)備樓板荷重。

2科學(xué)選擇電線電纜

超高層建筑一般需要配備使用多種線路，其中消防設(shè)備應(yīng)考慮選取由礦物絕緣材料制成的防火電纜布設(shè)線路，從而防止由于供電線路的損壞所引發(fā)的消防設(shè)備不能正常運行問題;而普通的照明回路以及動力設(shè)備，需選取無煙無鹵電力的電線以及電纜，從而避免火災(zāi)發(fā)生之后電纜的護(hù)套層或者是絕緣由于起火蔓延而出現(xiàn)的人員或者是財產(chǎn)損失;由于空調(diào)設(shè)備的負(fù)荷較大，所以設(shè)計人員可考慮選擇密集母線槽使空調(diào)設(shè)備獲得持續(xù)供電。為了確保母線槽的質(zhì)量，其在配電室安裝階段需將其防護(hù)等級設(shè)定為IP54，而在其他區(qū)域只需要母線槽的防護(hù)等級設(shè)定為IP65即可。為了提升負(fù)荷分配的可靠性以及靈活性，可將插接母線槽用于塔樓的垂直供電干線上，由于受到高樓位置偏移的影響，設(shè)計人員需考慮選取電纜連接母線槽這一設(shè)計手法，也就是前端干線需選取電纜，電纜在達(dá)到各個配電樓層之后需使用插接母線槽，在此過程中，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)對插接母線槽具體長度以及供電樓層數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，從而防止固定組件以及母線槽接駁受到建筑自然搖擺的影響，從而避免固定組件以及母線槽接駁遭到破壞，提升母線槽使用年限。

3抗震問題

由于在地震發(fā)生之后，建筑物往往會遭到不同程度的破壞，這時設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)考慮供電裝置是否會帶給建筑更大的破壞，像是火災(zāi)、爆炸等等。所以設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)采用多種手段將災(zāi)害影響降到最低，防止建筑物出現(xiàn)大范圍或者是大面積的損害。比如說由于超高層建筑的面積較廣、樓層較高，這使得電纜布經(jīng)范圍較大。建筑物在受到地震的影響之后，大樓往往會出現(xiàn)晃動情況，這使得電纜也不斷的晃動，由此電纜可能會出現(xiàn)斷裂、受損等問題，進(jìn)而導(dǎo)致建筑供電受到影響，所以設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)合理控制電纜長度，并選擇合適的固定手段控制電纜，使電纜能保留一定的富余量，從而減少拉拽對電纜的影響，保證電纜的完整性;除此之外，設(shè)計人員還需要相關(guān)裝置固定電氣設(shè)備，比如使用彈簧支架固定橋架等等，這樣在地震發(fā)生之后，盡管電氣裝置會隨著超高層建筑的移動而不斷的振動，但由于受到彈簧支架的作用，電氣裝置會受到一定的緩沖，從而降低了由于松脫或者是振動而導(dǎo)致電氣設(shè)備受損問題，使得建筑的配電功能得到有效保障。

4科學(xué)選擇電抗器，并做好諧波治理

一般來說，超高層建筑項目的諧波源與其諧波抑制技術(shù)大致等同于普通的辦公樓，其用電裝置主要是單相設(shè)備，同時使用2脈沖設(shè)備，像單相不間斷電源、電腦以及顯示器等等，這些裝置所造成的諧波往往在3次及以上，3次諧波是最為常見的。就此設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)在諧波源得到有效控制的基礎(chǔ)上，將調(diào)諧濾波電容器安裝于低壓配電柜上，同時要求XL=14%XC，以使3次及超過3次的諧波得到抑制。另外還需在弱電機房，如電信機房以及中心計算機房等安裝有源濾波器，從而使諧波得到動態(tài)補償。

5結(jié)語

由于電氣設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計工作涉及的范圍較廣，技術(shù)難度大，這使得設(shè)計人員在開展建筑電氣設(shè)計工作時，需要面臨很多的挑戰(zhàn)。超高層建筑往往屬于民用建筑或者是綜合性建筑，其用電負(fù)荷大小與供電范圍往往較大，再加上其內(nèi)部人員密集程度較高，具有諸多用電設(shè)備，所以設(shè)計人員除了要做好負(fù)荷的計算、供電電源的確定、變配電所合理布設(shè)、科學(xué)選擇電線電纜以及解決地震對電氣設(shè)備的影響之外，還需要注重疏散指示標(biāo)志的布設(shè)以及消防應(yīng)急照明系統(tǒng)的安裝，并做到節(jié)能設(shè)計，這樣才能夠使超高層建筑項目的電氣使用安全性得到保障?？傊?，在電氣設(shè)計環(huán)節(jié)，設(shè)計人員會面對各種各樣的情況，但只要設(shè)計人員能夠按照相關(guān)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)，深入探析電氣設(shè)計的各個要點，才能夠使電氣系統(tǒng)更好的滿足超高層建筑運行需求。

作者：何乙 單位：山西凱的建筑設(shè)計規(guī)劃有限公司