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【摘 要】 高层建筑电气设计质量受到社会广泛关注，电气设计的好坏直接影响建筑的使用功能，如何在高层建筑中解决好电气设计中的一些关键问题，确保高层建筑的建设质量，满足住户对生活必备设施的需求并提高电气系统的安全性，在高层建筑电气设计中具有重要意义。
【关键词】 高层建筑;电气设计;供配电系统
前言：
随着我国城市化建设脚步的加快，高层综合建筑成了城市建设的重要标志。高层综合建筑用电设备种类多、用电量大且负荷密度高、供电可靠性要求高、电气系统复杂、电气线路多、电气用房多，因此对电气设计的要求越来越高。电气设计既要做到安全可靠、技术先进、经济合理、美观适用，还要满足节能的要求。本文结合项目设计过程中的一些心得，探讨高层综合建筑的电气设计。
1.高层建筑电气设计的原则
1.1满足建筑物的使用功能
照明的照度、色温、显色指数;满足舒适性空调的温度及新风量;满足上下、左右的运输通道畅通无阻;满足特殊工艺要求，如娱乐场所的一些电气设施的用电，展厅的工艺照明及电力用电等。
1.2节能
节能的着眼点，应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的，再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗，又如量大面广的照明容量，宜采用先进技术使其能耗降低，合理的建筑电气设计能够满足建筑使用者对电气的要求，使建筑功能得到进一步完善，这是建筑工程中极为重要的一环。
2.高层建筑电气设计的主要内容
2.1用电负荷的计算
电力负荷是高层建筑供电设计的重要参数依据，其计算的准确程度对选择合理设备并确保电力安全可靠的运行，都能起到重要作用，并发挥节能功效。一般用电负荷的计算方式主要采取负荷密度法与需要系数法。
2.2高低压配电系统的设计
（1）高压配电系统。一类高层建筑是采用两路独立的10kV市电电源同时供电，二类高层建筑可采用一路10kV市电电源供电。一般高压采用单母线分段，自动切换并且互为备用。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。居民负荷与其他负荷（商业、非居、动力）分开设置。居民负荷的高供高计为参考计量。居民的表计为IC卡智能电表。其他负荷在高压部分的高供高计一般为商业计量。在低压侧装设非居与动力计费电度表分开计费。商业总计量扣减非居和动力后，再按商业电价计费。
（3）变压器宜选用干式变压器加金属屏蔽罩，采取减振、防潮措施。应采用节能环保、低损耗、低噪声（如非晶合金变压器、三维立体卷铁芯变压器），相同容量和相同接线组别的两台变压器可以并列运行。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。严禁三台及以上变压器并列运行。
（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和树干式系统相结合。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。每层楼竖井设层间配电小间。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）低压配电系统的总进线断路器，设置瞬时、短延时、长延时三级过流保护装置。其余各级断路器的保护整定，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由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。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。采用智能型免维护无功补偿装置，配备自愈式干式电容，具备自动过零投切、分相补偿等功能。无功补偿大于180kvar及以上时应使用发热量小的电容器，接触器应采用无接点接触器，过零投切，无合闸涌流。
2.3电气的照明设计
主要包括灯具的造型设计、灯具的布置、照明度的计算、光源类型选择等。电气的照明设计实际上与建筑的装饰密切相关，因此二者之间应相互照应、相互配合，应确保艺术意境与使用功能的统一。在现代高层建筑中，普遍采取传感器、定时器或者光敏元件来实现照明的自动控制作用，并通过各种建筑物的自动化系统来实现照明电路与接触器;另外，采取高光效的电光源，也是节能照明的重要手段。
2.4接地和防雷设计
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。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，都是合在一起组成混合接地系统。接地电阻按最小的要求而定，通常是在4Ω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。
2.5消防自动灭火与报警机制的设计
高层建筑在火灾自动报警灭火机制方面也逐渐统一，目前主要包括5个部分：火灾探测器、分区消防报警控制器、消防中心自动洒水灭火器和气体自动喷射，以保证报警灭火自动化系统。在这个过程中，由探测器探测火灾信号，并自动转为电信号，电信号进入分区报警器以及消防中心，转为声光报警信号。而整个消防指挥与监控由消防中心完成，由于高层建筑消防用电设计跨多学科，规模、功能和控制范围都日趋复杂，因此设计的复杂程度也越来越高。
3.工程项目应用
石家庄市某高层综合楼为框架剪力墙结构，局部为框支结构，属一類高层建筑。该综合楼地下1层为汽车库和自行车库，面积约8000m2。地上近50000m2，1～3层为商场，4～25层为住宅楼，分A、B两塔楼，两塔楼每层均有6户。从电力系统取得两路高压10kV独立电源至地下层变配电房。10kV高压进线及柴油发电机，可满足一、二级负荷的供电要求。住宅用电负荷按每户6kW设计，共264户，总用电量为264×6=1584kW;1～3层空调用电力负荷统计为725kW;全部公共设施负荷753kW;自备柴油发电机带电力负荷（火灾时带电力负荷）423.3kW，柴油发电机带电力负荷（未发生火灾时带电力负荷）为523.3kW。正常工作电源和备用电源均由设于地下层的变配电所供给。380/220V系统采用TN-S制约中性点固定接地系统，采用树干式与放射式相结合的配电方式。对消防设备等一类负荷配电的电力线路均采用双回路供电，在线路末端自动切换。二类负荷的配电线路采用ZRVV阻燃型塑料电缆;一类负荷的配电线路采用NHVV耐火型塑料电缆。每幢住宅塔楼的总电源进线断路器，都具有漏电保护功能。住宅、商场及地下室照明线路，采用ZR-BVV阻燃型塑料铜心导线。所有由照明配电箱配出的线路均采用金属线槽明敷。
4.结语
综上所述，随着现代建筑日趋智能化、自动化，建筑用电量猛增，这对建筑电气设计工作提出了更高的要求，作为建筑电气工程师，只有发挥主观能动性，在对建筑电气设计中安全、经济、舒适等众多方面的要求综合考虑，在满足建筑功能要求的基础上，为建筑使用者提供更为舒适、方便的生产、生活空间，这样才能做出更加符合现代建筑需求的电气设计作品，更好地为建筑功能发挥提供有力支持。
参考文献：
[1]付裕.建筑电气设计体会[J].林业科技情报，2011（2）
[2]姜波，郑向阳.改善高层建筑电气设计水平的有效途径[J].科技创新导报，2009，（3）.
【关键词】 高层建筑;电气设计;供配电系统
前言：
随着我国城市化建设脚步的加快，高层综合建筑成了城市建设的重要标志。高层综合建筑用电设备种类多、用电量大且负荷密度高、供电可靠性要求高、电气系统复杂、电气线路多、电气用房多，因此对电气设计的要求越来越高。电气设计既要做到安全可靠、技术先进、经济合理、美观适用，还要满足节能的要求。本文结合项目设计过程中的一些心得，探讨高层综合建筑的电气设计。
1.高层建筑电气设计的原则
1.1满足建筑物的使用功能
照明的照度、色温、显色指数;满足舒适性空调的温度及新风量;满足上下、左右的运输通道畅通无阻;满足特殊工艺要求，如娱乐场所的一些电气设施的用电，展厅的工艺照明及电力用电等。
1.2节能
节能的着眼点，应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的，再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗，又如量大面广的照明容量，宜采用先进技术使其能耗降低，合理的建筑电气设计能够满足建筑使用者对电气的要求，使建筑功能得到进一步完善，这是建筑工程中极为重要的一环。
2.高层建筑电气设计的主要内容
2.1用电负荷的计算
电力负荷是高层建筑供电设计的重要参数依据，其计算的准确程度对选择合理设备并确保电力安全可靠的运行，都能起到重要作用，并发挥节能功效。一般用电负荷的计算方式主要采取负荷密度法与需要系数法。
2.2高低压配电系统的设计
（1）高压配电系统。一类高层建筑是采用两路独立的10kV市电电源同时供电，二类高层建筑可采用一路10kV市电电源供电。一般高压采用单母线分段，自动切换并且互为备用。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。居民负荷与其他负荷（商业、非居、动力）分开设置。居民负荷的高供高计为参考计量。居民的表计为IC卡智能电表。其他负荷在高压部分的高供高计一般为商业计量。在低压侧装设非居与动力计费电度表分开计费。商业总计量扣减非居和动力后，再按商业电价计费。
（3）变压器宜选用干式变压器加金属屏蔽罩，采取减振、防潮措施。应采用节能环保、低损耗、低噪声（如非晶合金变压器、三维立体卷铁芯变压器），相同容量和相同接线组别的两台变压器可以并列运行。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。严禁三台及以上变压器并列运行。
（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和树干式系统相结合。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。每层楼竖井设层间配电小间。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）低压配电系统的总进线断路器，设置瞬时、短延时、长延时三级过流保护装置。其余各级断路器的保护整定，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由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。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。采用智能型免维护无功补偿装置，配备自愈式干式电容，具备自动过零投切、分相补偿等功能。无功补偿大于180kvar及以上时应使用发热量小的电容器，接触器应采用无接点接触器，过零投切，无合闸涌流。
2.3电气的照明设计
主要包括灯具的造型设计、灯具的布置、照明度的计算、光源类型选择等。电气的照明设计实际上与建筑的装饰密切相关，因此二者之间应相互照应、相互配合，应确保艺术意境与使用功能的统一。在现代高层建筑中，普遍采取传感器、定时器或者光敏元件来实现照明的自动控制作用，并通过各种建筑物的自动化系统来实现照明电路与接触器;另外，采取高光效的电光源，也是节能照明的重要手段。
2.4接地和防雷设计
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。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，都是合在一起组成混合接地系统。接地电阻按最小的要求而定，通常是在4Ω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。
2.5消防自动灭火与报警机制的设计
高层建筑在火灾自动报警灭火机制方面也逐渐统一，目前主要包括5个部分：火灾探测器、分区消防报警控制器、消防中心自动洒水灭火器和气体自动喷射，以保证报警灭火自动化系统。在这个过程中，由探测器探测火灾信号，并自动转为电信号，电信号进入分区报警器以及消防中心，转为声光报警信号。而整个消防指挥与监控由消防中心完成，由于高层建筑消防用电设计跨多学科，规模、功能和控制范围都日趋复杂，因此设计的复杂程度也越来越高。
3.工程项目应用
石家庄市某高层综合楼为框架剪力墙结构，局部为框支结构，属一類高层建筑。该综合楼地下1层为汽车库和自行车库，面积约8000m2。地上近50000m2，1～3层为商场，4～25层为住宅楼，分A、B两塔楼，两塔楼每层均有6户。从电力系统取得两路高压10kV独立电源至地下层变配电房。10kV高压进线及柴油发电机，可满足一、二级负荷的供电要求。住宅用电负荷按每户6kW设计，共264户，总用电量为264×6=1584kW;1～3层空调用电力负荷统计为725kW;全部公共设施负荷753kW;自备柴油发电机带电力负荷（火灾时带电力负荷）423.3kW，柴油发电机带电力负荷（未发生火灾时带电力负荷）为523.3kW。正常工作电源和备用电源均由设于地下层的变配电所供给。380/220V系统采用TN-S制约中性点固定接地系统，采用树干式与放射式相结合的配电方式。对消防设备等一类负荷配电的电力线路均采用双回路供电，在线路末端自动切换。二类负荷的配电线路采用ZRVV阻燃型塑料电缆;一类负荷的配电线路采用NHVV耐火型塑料电缆。每幢住宅塔楼的总电源进线断路器，都具有漏电保护功能。住宅、商场及地下室照明线路，采用ZR-BVV阻燃型塑料铜心导线。所有由照明配电箱配出的线路均采用金属线槽明敷。
4.结语
综上所述，随着现代建筑日趋智能化、自动化，建筑用电量猛增，这对建筑电气设计工作提出了更高的要求，作为建筑电气工程师，只有发挥主观能动性，在对建筑电气设计中安全、经济、舒适等众多方面的要求综合考虑，在满足建筑功能要求的基础上，为建筑使用者提供更为舒适、方便的生产、生活空间，这样才能做出更加符合现代建筑需求的电气设计作品，更好地为建筑功能发挥提供有力支持。
参考文献：
[1]付裕.建筑电气设计体会[J].林业科技情报，2011（2）
[2]姜波，郑向阳.改善高层建筑电气设计水平的有效途径[J].科技创新导报，2009，（3）.