关键词；超高层建筑；电气设计；设计要点；关键技术
中图分类号：TU976+.1 文献标识码：A
0引言
由我国出台的《民用建筑设计通则》可以对民用建筑的高度和层数的定义：:当建筑物高度超过100米或以上时，这时的住宅或公共建筑就被视为超高层。基于社会公共资源相对集中的现状，城市将向高密度体块发展，超高层建筑的出现是必不可少的。超高层建筑具有采光好、通风强、噪音低、少污染[1]等优点，但正是因为超高层建筑的建筑规模在建筑高度上有了太大的突破，使得超高层建筑具有一些列的难点需要解决比如电力负荷大，配电系统复杂，火灾扑救困难，人员疏散困难等难点。然而，由于建筑安全可靠性的特殊要求，超高层建筑给电气设计带来的变化和挑战是巨大的。超高层建筑电气设计几乎涵盖了照明系统、备用电源系统、电气设备电源系统等各个方面。为了提高供电效率，常用的方法是高低压电井协同运行的方法，使整个系统能够更好的运行。因此，建筑电气设计已经成为人们生活的必要条件，其设计质量直接决定着人们生活体验的质量。因此，有必要优化电气设计策略，提高设计质量，满足人们的基本需求。
1电气设计现状
1.1国内超高层建筑现状
中国的快速发展和经济强大的创新力也推动了许多超高层建筑在中国的诞生，使中国的超高层建筑名列世界前茅。拿北京进行比较，许多北京人对建筑的高度不感兴趣。北京给大多数中国人的印象仍然是风景优美，而不是高楼大厦。但事实上，北京有许多超高层建筑，在全国处于领先地位。其中最著名的是528米的“中国尊”和330米的“国际贸易三期”。然而，北京的许多超高层建筑都是比较传统的结构，它们更实用，因此不是很有吸引力。
1.2我国超高层建筑用电负荷级别
根据超高层建筑的负荷等级、功率容量和区域供电情况，确定供电线路数量和电压等级。根据表1的负荷分级，为保证超高层建筑供电安全可靠，其供电电源要在两个及两个以上。
表一 负荷等级
1.3国内超高层建筑供电电源配置情况
由表2数据统计分析可知，超高层建筑单位荷载功率为100瓦到130瓦每平方米，供电10- 110kv。
2节能措施
在高层建筑中能耗量是非常大的，但是近年来国家对于节能的要求越来越严格，除了常规的用电外必须对设备进行节能设计，随着科技的发展一大批的节能设备也出现了，如声控、光控灯等其他的智能照明系统。在对自然资源的利用上也加大了投入，如风能、太阳能等设备的建设。数字化时代的到来也为节能提供了新的方案，在智能化的楼宇中添加监控，对资源进行最大化的利用，减少损耗，方便及时发现不利于节能的地方，及时处理优化保证可持续发展。
3超高层建筑电气设计的特性
3.1建筑高度
超高层建筑的高度相对较高，由于高度的限制对工作有很大影响，电气设计工作将更加困难。与普通的建筑设施相比，电气系统的操作会更加复杂。因此，在实际的电气系统设计过程中，相关设计人员必须分析其设计的可行性，确保其电气系统设计能够为施工工作提供物质保障，使施工过程更加顺利。
3.2复杂程度
超高层建筑的电气系统比较复杂，电气设备的数量和类型比较多。电气设备种类和性能的增加将阻碍电气设计工作的发展，影响电气设计工作。精确的设计。
3.3精确要求
在这个阶段，人们的生活质量越来越高，对电气设备的使用要求也越来越高。建筑施工单位要满足人们的要求，其电气系统设计工作必须极其精确。从根本上减少了电气设计工作中存在的安全隐患，使电气系统的建设更加顺利。
4遵循的原则
4.1基础要求服务原则
电气设备的应用主要是为人们的日常生活服务。因此，相关设计人员在设计电气系统时，必须分别分析照明系统的亮度、色温等因素[2]。所设计的电气系统必须符合要求。以上各种需求，同时也应预测人们未来的需求，并预留未来可以改变的空间。这种设计方法不仅可以有效地防止电气设备的使用造成过载和停止运行，而且还可以使电气设备。充分发挥自身的最大价值和效用，为人们的生活提供物质保障。
4.2节能环保原则
在这个阶段，节能环保的理念已经成为时代发展的核心。在设计电气系统时，应以环保性能为基准，在电气系统稳定运行的基础上，尽量减少资源使用和浪费，才能有助于社会的发展。但是在实际的设计工作中，设计师不能一味追求环保节能的设计。结合资金成本，综合设计电气系统，处理好环保与经济的关系，在两者之间找到平衡点。在满足社会经济发展需要的同时，降低电力系统的运行损耗。
3.3中长期负荷要求
在进行电气系统设计工作之前，对超高层建筑设施的电力负荷进行调查和测试，并对进入的道路进行实时调整和修改，使电气系统能够在短时间内进行修改。保障人民生活质量。
5超高层建筑电气设计基本要求
5.1负荷等级与电源
超高层建筑应按一次负荷动力单元及其消防控制室、消防泵、消防电梯、排烟防毒设施、火灾自动报警联动系统、应急照明电源、安全系统电源及走道照明进行设计[3]。障碍物照明、生命泵、客梯等负荷为一级，其他动力负荷为三级。其中，消防控制室和防排烟机房应具备完备的消防设备。配电线路末端采用自动开关装置，提高了线路运行的稳定性。同时，消防配电室经常采用独立、专用的电力线。主要目的是当建筑供电系统故障，线路被切断时，消防电源仍能独立运行，当建筑发生火灾或其他安全隐患时，能得到有效的解决。另一方面，超高层建筑的供电一般由柴油发电机组和商用电源组成。因此，应在主发电机和柴油发电机之间设置电气和机械联锁，以确保它们不并联运行。变电站变配电设备采用无油元件和组合。高压电气设备、接线系统和继电保护系统必须通过测试。
5.2设备安装
超高层建筑消防电气设备，消防设备的主、干线应采用矿物绝缘不燃电缆。消防设备的支路和控制线，应选用低于防火主线和支路的导线或电缆。由于超高层建筑都有自己的配电系统，所以所有配电柜的安装都必须严格按照我国有关规定进行。所有电气产品，包括设备提供的控制箱，均应符合相关国家标准。强制认证的产品都要经过国家认证。供电产品、消防产品应当持有入网许可证。电气设备安装按《电气工程施工验收规范》施行。其中，变压器及柴油发电机组安装:发电机安装作业规范15D202-2《应急柴油发电机组安装》，干式变压器安装作业规范99D201-2《干式变压器安装》，配电通用设备安装作业规范03D201-4《变电站通用设备元件安装》。具体要求如下:安装相关设备的配电网络,如配电柜和配电控制箱,应符合下列规定:所有设备控制箱应该接地,配电箱的底部应该保持在离地面1.2米左右。，电源控制箱的其余部分应距地面1.3米。在公共场所，照明配电箱底部距地面1.6米。当电源箱安装在墙上时，底部应适当抬高，应高出地面50毫米。如果设备在室外，应确保底座离地200毫米以上。记得采取封闭措施，防止老鼠、蛇和其他动物进入配电箱。配电箱(箱)不应直接置于水管下。实践细则04D702-1《常用低压配电设备安装》，设备安装在电气竖井04D701-1《电气竖井设备安装》。防火卷帘门控制箱安装在距顶部200毫米处，应采取防火措施。辊门两侧有局部控制按钮。底部距离1.3米，玻璃门有保护。当卷帘门降下时，门两侧的顶部应设有声光报警装置。施工单位应配合工厂做好管道的预留工作。卷帘门在断电后应有一个保险丝装置和一个手动装置。
5.3满足节能基本要求
超高层建筑能耗高，在设计过程中应充分考虑其节能性能。在目前的市场上，节能荧光灯被用来降低灯具的能耗。在水泵和空调风机的安装过程中，为了达到最佳的节能效果，常采用变频空调。根据建筑的实际情况，优化门窗设计，提高建筑的通风性能。满足超高层居住或办公的基本需求。其次，充分发挥建筑本身的节能效果，利用太阳能的基本技术转化电能，充分结合自然光，降低室内电能消耗。
6超高层建筑的电气设计要点实现方式
6.1应急照明系统的设计
在超高层建筑电气设计中，应充分考虑应急照明系统的作用和意义，进行科学合理的设计。首先，在灯具的选择上。应急灯应选用平均照度值大于或等于3lx的灯具。对于避难层等特殊区域，应使用大于或等于51倍的灯具，救生通道应使用大于101倍的灯具。二是按照最新规定设置应急照明电源、配电箱等设施;供电时，应使用一级充电，以保证照明。
6.2应急电源和备用电源的设计
超高层建筑人口密集，高楼林立。一旦发生事故，需要很长的疏散时间。为此，必须进行应急电源设计，为疏散提供稳定的照明。除了基本的固定电源事故外，还需要设置应急应急电源，一般采用柴油发电机组作为应急电源。采用柴油单位固定电源时,主要问题有两个方面:首先,由于大量的电力用于超级高楼大厦,一个稳定和持续的电力供应是必需的,且仅依赖于一个固定的电源,然后事故将导致一个意外。超高层建筑停电给居民带来了很大的麻烦，应急电源一般是柴油发电机。此外，大楼的照明和消防系统使用柴油发电机作为电源。其次，大楼的机房还将配备柴油发电机，主要是为了保证空调等设备的正常运行。安装柴油机组时，应根据建筑物的高度选择柴油机组的型式，并按国家规定设置柴油机组的接地形式。在设置油管时，要考虑各种因素，如油管容量等，以保证柴油机组的合理性。
6.3变配电站设计
由于超高层建筑物理高度高，建筑密度大，能耗一般比其他建筑高很多。因此，在进行电气设计时，应增大供电半径。正常情况下，低压配电线路长度应合理控制，尽量控制在120米左右。同时，总电压不应超过5%。此外，变电站应按分区进行设计，并根据不同区域的功能条件合理配置变电站。应注意的是，一般应在建筑物底部设置高压配电间。如果有足够的空间，则单独设置变电站。但在200米以上的高层建筑电气设计中，一般需要根据建筑电气负荷的分布情况设计多个变电站和供应站[4]。某企业在设计超高层建筑时，将变压器设计在高层，没有考虑环境因素。在安装和使用过程中，对居民造成了很大的干扰，尤其是噪音，并收到了大量居民的投诉。因此，在考虑安装问题时，应选用体积小、重量轻的变压器，以降低运输和安装的噪音和难度。设置时应充分考虑电磁屏蔽因素和防水问题，不应打扰居民，不影响使用。
6.4应急系统设计
在应急系统的设计中，有必要确保在发生主电源故障的情况下，系统能够为建筑物提供电力。目前的应用方法是在建筑物内安装一台柴油发电机。为了保证系统的正常运行，有必要对配电系统的分组方案进行规定。在具体设计中，应根据超高层建筑的实际高度来选择柴油发电机的参数。通常，当建筑物高度不超过300米时，可使用的柴油发电机为低压发电机。当建筑物高度超过300米时，所使用的发电机为10千伏发电机。通过对发电机参数的选择和优化，可以提高整个系统的运行质量。此外，在更重要的电力系统中，还可以建立独立的应急电源系统。这些区域和子系统包括机舱应急照明和消防系统，必须完成相关参数的调整和分析。设置相应的功率参数调节设备，使柴油发电机能正常供电。
6.5防雷系统的设计
雷电灾害对超高层建筑的电力系统危害极大。因此，在建筑物的设计中，应充分考虑该地区雷暴的发生频率、破坏程度和平均雷电强度，并采取相应的防雷措施。一般情况下，为了避免雷击的伤害，选用法拉第笼[5]，并结合防雷带和避雷针进行保护;在降低接地电阻方面，采用节点接地。此外，为了避免雷电灾害对电子设备造成的损坏或缺陷，整个建筑都应该进行电磁屏蔽。
7总结
超高层建筑具有较强的资源利用率和低污染等综合特性。但同时也面临着供电范围大、负荷大、使用功能强、电气设备种类多等电气设计方面的挑战。因此,电气设计的主要设计内容在超级高楼大厦中是非常关键的,有必要做电气设计工作的各个环节,根据实际功能类型建筑的电力需求,并严格按照设计图纸在施工阶段,以确保超级高楼大厦。施工质量，为居民提供优质的电气服务。针对超高层建筑的实际功能特点，本文重点研究了电气设计中的几个关键技术，包括照明系统、防雷系统、变电站设计等。在实际设计过程中，需要明确建筑用电需求，根据国家标准选择合适的负荷水平，以保证超高层建筑整体电气设计的安全稳定。只有专注于系统的安全和节能解决方案，我们才能迎接并不怕这种独特的建筑形式给电气设计带来的挑战。
参考文献
[1]程贝贝.低压供配电系统在高层建筑电气设计中的可靠性分析[J].建材与装饰,2019(29):90-91.
[2]王呈良.住宅小区建筑电气工程设计技术要点研究[J].建材与装饰,2019(28):123-124.
[3]严浩.研究建筑电气设计的安装问题及解决措施[J].建材与装饰,2019(28):130-131.
[4]孟彬彬.低压供配电系统在高层建筑电气设计中的可靠性探讨[J].居业,2019(09):54+56.
[5]张建设,王雪艳.医院建筑电气施工中的照明设备设计与安装[J].科技风,2019(27):109.
论文作者:张键
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第38卷18期
论文发表时间:2019/12/19
标签：高层建筑论文; 系统论文; 电气设计论文; 电源论文; 建筑论文; 电气论文; 发电机论文; 《建筑实践》2019年第38卷18期论文;