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超高層建筑電氣設計關鍵技術解析論文
摘要：總結近年來超高層建筑設計經驗,并根據設計團隊以往超高層建筑電氣設計項目的設計經歷,剖析超高層建筑電氣設計的特點,對超高層建筑電氣的設計要點及關鍵技術,包括供電電源、電壓的選擇,應急照明、航空障礙燈的設置,防雷與接地、防災設計等,進行了總結。
關鍵詞：建筑電氣論文
一、超高層建筑電氣設計特點
超高層建筑規模大，建筑高度高，具有用電負荷大、輸配電距離長、變配電系統結構復雜、供電安全性要求高的電氣特點; 超高層建筑內人員密集，疏散距離長，事故發生時人員疏散困難，因此，對消防用電設備及應急照明等的供電安全性、可靠性要求很高。另外，低壓配電線路的長度一般不宜超過250 m。當不能滿足供電半徑要求時，在超高層建筑的避難層應設置樓層變電所。
二、超高層建筑電氣設計要點
(1)由于水泵房、中央空調控制房等全是建造于地表的下層，其余的一些比較大的用電設備主要建造在一樓至五樓，為了讓變壓器盡可能的接近負荷的中心地帶，因此設計的過程中我們將變配電所設在地下，將柴油發電機房建造在變配電機房的周邊地帶。對于 高度200m 以上的超高層式建筑，通常在建筑的屋頂及避難層也會設置較多設備，在單個變配電所直接供應電能不是很經濟的情況下，可以在避難層再設置一個變配電所。
(2)按現行的國家規范要求，消防用電設備均應按一級負荷的要求供電。國家根據現階段目前城市電網的實際情況，電源的電壓等級一般采用10kV。二路10kV分別引自不同區域的變電站或同一變電站的不同母線段。每路電源均能承擔本工程全部負荷。負荷等級：所有的消防用電負荷(包括消防風機、消防應急照明、火災報警系統、消防電梯等)均為一級負荷，其中兩路電源同時工作，互為備用。超高層建筑對供電的要求是非常高的，為了確保消防等重要用電設備的穩定性，在供電項目上我們把柴油發電機用作工程中的后備電源，也就是第三方電源，用以保證消防等重要設備的供電可靠性，穩定性。
(3)10kV 用戶變電所簡化主結線方案一般采用 SM6 環網開關柜，其適用范圍是電源進行柜可以不設保護，變壓器出線開關采用熔斷器-負荷開關柜或斷路器柜。選用斷路器柜時主要是針對單臺變壓器容量大于或等于 1600kVA 時采用;單臺變壓器容量小于或等于 1250kVA 時，10kV側環網開關柜可以采用熔斷器-負荷開關柜，熔斷器作為變壓器的主保護。10kV電源采用雙路進行，主結線采用單母線分段，每段10kV母線上裝接的變壓器容量控制在 5000kVA，二段母線合計裝接的變壓器容量控制在10000kVA。根據負荷計算，項目中設計選用六臺 SG10 低損耗干式變壓器，另設一臺1000kW高速柴油發動機組。變配電所中的干式變壓器采用SM6 負荷開關柜保護，10kV 高壓主結線采用單母線分段，中間不設母聯，二路10kV 電源同時供電，分列運行。變壓器分組設置，低壓主結線采用單母線分段，二臺變壓器低壓側設母聯開關，平時變電所的變壓器均分列運行，當其中一臺變壓器故障或檢修時，則可以切除部分空調等非保證負荷，閉合低壓母聯開關，由另一臺變壓器負擔大樓的消防設備、應急照明等重要負荷的供電。所有消防設備、重要機房等均采用雙回路放射供電，并按規范要求在末端設ATS自動切換裝置。
(4)根據超高層建筑特有的特點，一般情況下都應該設置火災自動報警及消防聯動系統，并采用集中報警系統。①消防聯動控制器應能按設定的控制邏輯向各相關的受控設備發出聯動控制信號，并接受相關設備的聯動反饋信號;消防聯動控制器的電壓控制輸出應采用直流24V，其電源容量應滿足受控消防設備同時啟動且維持工作的控制容量要求;各受控設備接口的特性參數應與消防聯動控制器發出的聯動控制信號相匹配;消防水泵、防煙和排煙風機的控制設備，除應采用聯動控制方式外，還應在消防控制室設置手動直接控制裝置;啟動電流較大的消防設備宜分時啟動;需要火災自動報警系統聯動控制的消防設備，其聯動觸發信號應采用兩個報警觸發裝置報警信號的“與”邏輯組合。②細化各消防聯動系統的控制要求的詳細規定;細化火災警報和消防應急廣播系統的聯動控制設計規定;細化各消防聯動系統的控制要求的詳細規定。
(5)目前超高層建筑中另一個引人關注的問題就是―――電氣設計的施工，由于超高層建筑的復雜性，常會出現施工的工期問題，比如施工的工期緊，同時要配合其它設計單位的優化考慮，解決施工單位相互的協調問題等。值得一提的是，一般低層的商場變化性比較大，比如昨天還是一個大商鋪，但是今天就可能分成三個小的店面;還有的一些可能直接作為一個大的開放性場所，這就要求在其建筑改變使用功能的同時，其電氣方面的設計也要做出一定的調整，面對這種情況，設計單位必須迅速做出反應，在配電設計上做出相應的調整，以滿足業主的使用需求。在強電方面，主要利用母線槽來配合不同樓層住戶里多變的用電負荷，靈活的調整，來解決這個難題。
(6)目前我國建筑物發展方向已趨向于節能建筑的發展，節能建筑表面上是可以減少電壓，但是實際上是為了降低用電損耗，因此在進行電氣設計時，采用高效能的T5 直管熒光燈比較理想的，配電子鎮流器，以降低鎮流器自身的功耗，提高了燈具的發光穩定性，消除頻閃和燥聲，延長了燈具壽命并具有把電能轉化為光能的優點。與 T8、T10 的熒光管相比，T5 熒光管在使用過程當中能夠發揮節能效果;目前我國水泵和空調風機馬達大部分采用變頻控制設計，其具有可以根據實際系統需求來調節馬達的用電量的優點，這種設計防止以前普通馬達長時間持續定量工作而導致的不必要的用電浪費，從而可以達到節能的目的。
(7)電氣設備的固定，如橋架方面，可考慮多使用彈簧支架，這樣一旦出現地震情況，這些電氣設備雖然會隨著建筑物本身震動，但是因為用了彈簧支架，就會有一個緩沖過程，減少地震及松脫而引至下墜的機會，也不至于造成嚴重的損壞，以致破壞整個大樓的配電功能。如果大樓突然遭遇地震或者強風，大樓的電梯系統會自動停止運行，所有的電梯會立即自動回降到最近的一層，開門，以便里面的乘客跑出來逃生。
結束語：
綜合性超高層建筑，其供電范圍及用電負荷大大提高，建筑物內人員密集，使用功能及用電設備種類繁多，因此可靠、安全的供配電系統設計、完善的消防應急照明及疏散指示標志、電氣節能設計，將為大樓的有效利用起到關鍵的作用。
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