高层建筑电气设计要点

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摘要：电气设计在现代建筑系统中十分重要，直接影响建筑功能、使用安全，这也要求就其设计要点进行深入分析。基于此，本文以高层建筑电气设计的基本原则作为切入点，予以简述，再以此为基础，重点分析高层建筑电气设计的可行方法，并对高层建筑电气设计要点进行梳理，服务后续相关工作。

关键词：高层建筑；电气设计；环形供电；智能技术；补偿机制

1高层建筑电气设计的基本原则

1.1稳定性

稳定性是指在高层建筑电气设计中，应保证供电稳定、持续，即便出现用电高峰也可保证电能的充分供应。我国现行标准中，核心城市供电要求达到四个9的水平，即每供电10000h，允许出现1h停电；普通城市供电要求达到三个9的水平，即每供电1000h，允许出现1h停电[1]。高层建筑内用户较多且用电波动带有动态性，其电气设计应强调框架稳定，并谋求借助现代化的技术手段提升自适应能力，契合建筑用电特点和发展需求。1.2安全性安全性是各类建筑电气设计的基本原则，要求在施工作业、电气使用等所有环节，保证设备和人员安全，贯穿建筑使用的全生命周期。如现代高层建筑多需要采用并联的模式，为不同用户提供电能。用户一端，不同电气设备也依然通过并联模式保证设备工作的独立性，降低故障发生率和事故风险扩大的可能。随各地高层建筑用电设备增加、用电量变化，电气设计安全性有必要进一步提升。

1.3经济性

经济性是指在高层建筑电气设计中，保证电能足量、持续提供的情况下，避免电能浪费情况，确保整体能耗控制效果，维持经济性。如配电系统的参数分析工作，一般可结合建筑基本用电特征，核准用电量情况，选取合适容量的变压器和与之匹配的配电线路、附属设备。现代技术的发展和应用，进一步提升了电能流量监测水平，也为高层建筑电气设计提供了更多思路[2]。

2高层建筑电气设计的方法

2.1供电模式设计

以提供高层建筑电气设计稳定性和安全性为着眼点，环形供电模式应作为首选。环形供电使用户可以从两个方向获得电源，环内任一段线路发生故障时，经开关切除该故障段，不会对其他环节和用户产生影响，其作业原理图见图1。为进一步提升环形供电稳定性，可增加备用工作系统。在常规供电系统之外设置一套备用系统。当常规供电系统可正常作业、配送电能时，高层建筑用电无异常，备用系统处于待作业状态；当常规供电系统出现故障，无法常规进行电能配送，可借助继电保护装置，关闭常规供电系统，同时启动备用系统，继续保持对高层建筑各处用户的电能供应。该模式下，环形供电的稳定性进一步提升，且能保证故障得到继电器及时处理，安全性高。但备用系统建设和运维的支出相对较大，且需要占据过多建筑空间，应视建筑电能应用情况酌情选用。

2.2稳定性设计

以提升高层建筑用电稳定性和持续性为目标，可在进行电气设计时，引入补偿机制。补偿机制可分为有功补偿和无功补偿两种模式，考虑高层建筑用电的一般特点，拟设计有功补偿机制辅助供电。以商民两用建筑为例，该类建筑存在日间、夜间用电量波动较大，动态变化明显的特点，实际工作中，可收集同类建筑的一般特点，了解用电需求量大、波动较大的楼层或具体用电设备，了解其作业参数，之后在对应楼层和用电设备控制端，放置大容量蓄电池，日常供电、用电作业过程中，过量输送的电能可通过蓄电池进行储备，也可独立设置充电设备保持电池电量在90%左右。当建筑进入晚间或夏季等用电高峰阶段、电能不足所用时（或存在隐患），启动蓄电池进行辅助供电，维持供电的稳定性。需注意对蓄电池进行升压处理，使其相对用电器一端处于高压状态，以免电能继续反向流入电池中。此外还应定期进行蓄电池运维，维持其功能[3]。

2.3重点环节设计

高层建筑电能的供应需要多个环节、设备共同工作，进行电气设计时，还应针对重点环节做好分析，从宏观角度保证电能供应效果、安全性。以主变压器为例，在进行电气设计的过程中，需结合数据信息，确保变压器型号、容量的选取科学合理，进行安装作业时也应保证程序规范。建议采用现场调试的方式，对变压器容量设计结果进行检验。现场调试一般可进行四轮，即空载调试、低负载调试、高负载调试和过负载调试，每轮进行至少三次调试，每次调试之间间隔不低于30min，每轮调试间隔不低于2h。对四轮调试结果进行记录和分析，任何一次调试出现参数明显异常问题，均表明变压器质量不良或容量异常，调试过程中无明显工作参数异常问题，但单轮调试中出现测试参数波动过大的情况，也应进行进一步分析，如便变压器自身无故障，则表明其容量依然过小，可酌情设计大容量变压器工作系统，应用于高层建筑电气系统中。

2.4电气智能化设计

高层建筑电气设计应以服务用户为基本目标，考虑到现代建筑功能持续多样化，电能使用的动态性也较为明显，应尝试优化电力系统的自适应能力，通过智能技术完善设计水平。以安全设计为例，用户一端、建筑内电力系统各处的电气元件，均存在明确的额定工作参数，当元件作业过程中的负荷过大，或出现其他故障时，其实际工作参数可能高于额定工作参数，并超过安全范围，借助智能技术可提升对该异常的捕捉效果。假定某变压器工作时的标准温度为P，其n个工作日内的工作温度值，可围绕P呈现出模糊的线性变化，表现为一个数集：P=[P-n……P-2；P-1；P；P1；P2……Pn]其中，[P-n、Pn]分别代表n个工作日变压器安全工作模式下的最小温度值和最大温度值。可收集对应数值，将其代入计算机中。在进行高层建筑电气设计的过程中，借助传感器实时收集变压器温度变化，并传输给计算机，当变压器的工作温度处于[P-n、Pn]之间，系统无动作；变压器工作温度超过[P-n、Pn]范畴，计算机自动识别该异常，并发出警报或进行应急处理，可避免电力火灾等事故，提升建筑电气设计的安全价值。

3高层建筑电气设计要点总结

在高层建筑电气设计中，供电电源的选取、电压分析为核心项目。结合现代建筑用电特点，以保证供电可靠性为目标，应在环形供电模式下，保证建筑至少拥有两个供电电源；结合当地电网作业特点，应在高层建筑电气设计中确保不同电源可以独立工作，原则上重视同时供电，一旦出现单路故障，另一路可保证电能供应持续性；以进一步提升供电能力为目标，可在高层建筑电气设计中采用柴油发电机组，当出现供电中断问题时，能够保障在15s内自动恢复供电，以满足事故照明、电脑设备、消防设备、电梯等设备需要；按照高层建筑电气设计的一般标准，应采用10kV标准电压等级；备用电源的负荷，应根据建筑需求具体确定。以高度为基准，高层建筑电气设计的备用电源标准为：建筑物高度在50m以下，以低压柴油发电机为备用电源。建筑物高度在50m以上，以高压柴油发电机为备用电源。同时进行负荷收集，确定柴油发电机规格。所有作为备用电源的柴油发电机组（400V）最大单台并机容量不得大于1400kW，负荷等级应在70%左右，存在并机需求时，可优选高压柴油发电机组作为备用电源。

4总结

综上，高层建筑电气设计影响建筑功能、安全性，应给予足够重视。原则上看，相关设计应考虑稳定性、安全性、经济性；方法上，可采用环形供电基本模式，设计补偿机制，重视重点环节设计和现代技术的运用。结合已有资料，高层建筑电气设计要点包括独立多电源供电、设计备用电源等，可予以参考。

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]刘超.关于建筑电气设计中的消防配电设计探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2019，39（16）：134-135.

[3]任俊，张倩.高层建筑电气设计中低压供配电系统安全性分析[J].中国新技术新产品，2019（15）：140-141.

作者：易松林 单位：郴州市宇华专家建筑设计有限责任公司