一、高層建筑電氣設計的主要內容

　　1.1負荷的計算

　　電力負荷是供電設計的依據參數。計算準確與否，對合理選擇設備，安全可靠與經(jīng)濟運行，均起決定性作用。高層建筑的電力負荷計算，基本上采用負荷密度法和需要系數法。

　　1.2供電電源及電壓的選擇

　　為了保證供電可靠性，現代高層建筑至少應有兩個(gè)獨立電源，具體數量應視負荷大小及當地電網(wǎng)條件而定。兩路獨立電源運行方式，原則上是兩路同時(shí)供電，互為備用。另外，還須裝設應急備用柴油發(fā)電機組，要求在15秒鐘內自動(dòng)恢復供電，保證事故照明、電腦設備、消防設備、電梯等設備的事故用電。

　　國內高層建筑的供電電壓，都采用10kV標準電壓等級。

　　1.3高低壓配電系統的設計

　�。�1）高壓配電系統：現代高層建筑均是采用兩路獨立的10kV電源同時(shí)供電。一般高壓采用單母線(xiàn)分段，自動(dòng)切換，互為備用。母線(xiàn)分段數目，與電源進(jìn)線(xiàn)回路數相適應。只有當供電電源為一主一備時(shí)，才考慮采用單母線(xiàn)不分段的結線(xiàn)。電源進(jìn)線(xiàn)幾乎全部采用電纜進(jìn)線(xiàn)。

　�。�2）計費方式，采用高供高計。但在低壓側，仍裝設計費電度表，采用將照明與動(dòng)力分開(kāi)的兩部電價(jià)法。有些地方供電部門(mén)又把空調設備的用電，全部劃人照明計價(jià)系統，一般做法是安裝總表及動(dòng)力表，由總表減去動(dòng)力表以后，全部為照明電費。

　�。�3）為減少變壓器臺數，單臺變壓器的容量選擇一般都大于1000kVA.為限制低壓側的短路電流，正常時(shí)變壓器解列運行，中間設聯(lián)絡(luò )開(kāi)關(guān)。照明和動(dòng)力分開(kāi)設變壓器，當動(dòng)力用電容量太小時(shí)，動(dòng)力變壓器可不分開(kāi)裝設，而在低壓側應對動(dòng)力負荷分類(lèi)計費。

　�。�4）高壓系統及低壓干線(xiàn)的配電方式基本上都采用放射式系統。樓層配電則為混合式系統。配電設備中的主要部分是干線(xiàn)�，F代高層建筑的豎井多采用插接式母線(xiàn)槽。水平干線(xiàn)因走線(xiàn)困難，多采用全塑電纜與豎井母干線(xiàn)聯(lián)接。每層樓豎井設層問(wèn)配電小問(wèn)。層間配電箱經(jīng)插接自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)從豎井母干線(xiàn)取得電源。當層數較多負荷數較大時(shí)，一般按層數分區供電，或將變壓器分散設在地下層、中間層或最頂層。

　�。�5）低壓配電系統各級開(kāi)關(guān)均采用自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)（斷路器），設置瞬時(shí)、短延時(shí)、長(cháng)延時(shí)三級過(guò)流保護裝置。各級自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)的保護整定，應注意選擇性配合，防止越級跳閘。

　�。�6）所有電梯均要求采用兩路不同變壓器引出的專(zhuān)用電纜進(jìn)線(xiàn)。在電梯機房的末端配電箱，設兩路電源的自動(dòng)切換裝置，互為備用。

　�。�7）功率因數按規定應補償到0.9-0.95.無(wú)功補償都采用集中補償方式。為降低變壓器容量，多集中裝設在低壓側，與配電屏放在一起，但必須采用于式移相電容器。

　　1.4主要設備的選型

　�。�1）高壓開(kāi)關(guān)柜�，F代高層建筑的變配電室設在主樓地下層，按規定不宜采用油開(kāi)關(guān)。國外用于高層建筑的開(kāi)關(guān)有三種類(lèi)型可供選用：高壓空氣斷路器，SF6開(kāi)關(guān)和真空斷路器。其中高壓空氣斷路器因技術(shù)陳舊，SF6開(kāi)關(guān)尺寸數大，氣體具有毒性，故目前10kV真空斷路器應用的較為普遍。因此，應根高層建筑地下室的標準，選用具有“五防”功能的真空開(kāi)關(guān)手車(chē)式高壓開(kāi)關(guān)柜。

　�。�2）電力變壓器。根據防火要求，主樓內是不允許裝設大容量的油浸電力變壓器的。國外有干式變壓器、SFe變壓器和硅油變壓器等三種產(chǎn)品可供選用。國內沈陽(yáng)第二變壓器廠(chǎng)、北京變壓器廠(chǎng)、廣東順德特種變壓器廠(chǎng)等廠(chǎng)生產(chǎn)的干式變壓器，主要技術(shù)指標已達到國際先進(jìn)水平。

　�。�3）低壓配電屏。國外低壓配電屏的結構，幾乎都做成抽屜式，特別是大容量的出線(xiàn)，則做成手車(chē)式。國內許多生產(chǎn)廠(chǎng)家的低壓配電屏也有引進(jìn)技術(shù)做成抽屜式結構的，其中有的（如多米諾組合式開(kāi)關(guān)柜等）主要技術(shù)指標已達國際先進(jìn)水平。

　　低壓配電屏多采用自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)出線(xiàn)。當配電變壓器的容量為1600kVA時(shí)，低壓母線(xiàn)上的短路容量已超過(guò)40kA，目前國內已能提供這樣大容量的產(chǎn)品（如多米諾組合式開(kāi)關(guān)柜和YDS型抽出式／混合式低壓開(kāi)關(guān)柜等）。

　�。�4）應急備用發(fā)電機組。過(guò)去大多是采用柴油發(fā)電機組做應急備用電源的。近年國外高層建筑已開(kāi)始采用燃汽輪發(fā)電機。這種發(fā)電機具有體積小、重量輕、反應速度快，故障率低等優(yōu)點(diǎn)。

　　應急備用發(fā)電機組必須是快速自起動(dòng)的。按國外規定，應能在15s內恢復供電。從可靠性出發(fā)最好選用兩臺，自動(dòng)并車(chē)。容量較小時(shí)也可選用一臺。

　�。�5）母線(xiàn)槽和電纜。插接式絕緣母線(xiàn)槽，具有容量大、結構緊湊、可靠性高、使用維護方便等優(yōu)點(diǎn)。國外的現代高層建筑，插接式絕緣母線(xiàn)槽已完全取代了電纜豎井。遵義長(cháng)征電氣控制設備廠(chǎng)研制的密集型插接式絕緣母線(xiàn)槽，主要技術(shù)性能指標已達到國際先進(jìn)水平，并在廣州中國大酒店、花園酒店及上海華亭賓館、雁蕩公寓等得到實(shí)際應用。絕緣母線(xiàn)槽有銅的和鋁的兩種。

　　1.5變電所位置的確定

　　現代高層建筑的用電量相當大，在確定變電所位置時(shí)，應盡可能使高壓深入負荷中心。這對節約電能，提高供電質(zhì)量都有重要意義。

　　國外高層建筑的變電所都設在主樓內。建筑高度在30層左右的，大都集中在底層；60層左右的，則分散在地下層、中間層和頂層。也有僅在中間層或僅在地下層、頂層設變電所的。變電所的數量及其位置的分布，應通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟比較決定。

　　1.6微電腦在變電所中的應用

　　現代高層建筑規模很大，所以其變電所的規模也較大。如湖南國貿中心大廈的初步設計時(shí)，中心變電所設在地下三層，內設手車(chē)式高壓開(kāi)關(guān)柜14臺，抽屜式低壓配電屏近40臺，電容補償柜12臺，40Ah鎬鎳電池柜一套及中央信號屏，1600kVA變壓器二臺，1250kVA變壓器二臺，其建筑面積150+400m2左右；在第26層（主樓）設有變電所一個(gè)。在地下一層，設600kW自起動(dòng)柴油發(fā)電機組二臺。整個(gè)供電系統很復雜，對這樣一個(gè)供電系統，要求供電可靠，各種供電參數及開(kāi)關(guān)狀態(tài)、變壓器運行狀態(tài)和各機房運行狀態(tài)，若用人工值班，通過(guò)電話(huà)聯(lián)系或人工巡視，工作量大，速度也很慢。設計人員在預留的控制室內使用微電腦進(jìn)行監測、管理，能迅速發(fā)現故障，使設備作最佳工況運行，實(shí)現遙控遙測，達到節約能源，減少人力，安全、合理運行。

　　1.7電氣照明設計

　　電氣照明設計，包括光源選擇、照度計算、燈具造型，燈具布置，眩光控制和調光控制和照明配電線(xiàn)路敷設等。照明設計與建筑裝飾有著(zhù)非常密切的關(guān)系，應該相互配合，在使用功能及藝術(shù)意境方面求得統一。選用高光效電光源，可以取得節能的明顯效果。

　　1.8防雷與接地

　　現代高層建筑的防雷設計，除采用避雷針和避雷帶的傳統做法外，近年還出現有消雷器和放射性避雷針。這兩種防雷技術(shù)雖然在工程上得到不少實(shí)際應用，但在理論上一直是有爭議的。廣州花園酒店、南京金陵飯店都裝設了放射性避雷針。但是也有人認為，從國外引進(jìn)的這種放射性避雷針，維護復雜，價(jià)格又不便宜，還是采用傳統的避雷方法簡(jiǎn)單可靠，更加經(jīng)濟合算。但必須保證各層樓面鋼筋、金屬管道與該層用作引下線(xiàn)的柱筋有可靠的連接，形成等電位層�，F代高層建筑都是采用鋼筋混凝土剪力墻，與樓板的連接是十分可靠的。關(guān)鍵是做好金屬管線(xiàn)的接地�，F代高層建筑的防雷接地、電氣設備的保護接地和工作接地，都是合在一起的，組成混合接地系統。接地電阻按最小的要求而定，通常是在4歐以下。利用建筑物的鋼筋混凝土基礎作接地板。盡管基礎鋼筋等自然接地體已能滿(mǎn)足接地電阻的要求，仍需要裝設水平的人工接地體，將主要的建筑物基礎連接成接地網(wǎng)，這對均衡電位，提高安全性都有好處。

　　1.9電梯

　　電梯按使用功能分，有高級客梯、普通客梯、觀(guān)景梯、服務(wù)梯、消防梯、貨梯、自動(dòng)扶梯等許多種；按速度又分為低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯等；按電流分則有交流和直流兩大類(lèi)。設計人員的任務(wù)是要確定電梯臺數和決定電梯功能。電梯的配置和造型，不是電氣設計人員單方面所能決定的，必須與總建筑師或總體交通設計人員共同研究才能確定。

　　現代高層建筑的電梯，為了提高輸送能力和縮短候梯時(shí)問(wèn)，一般都采用高速或超高速電梯，分組實(shí)行電腦群控。為提高運行的穩定性和舒適感，客梯都是選用直流電動(dòng)機驅動(dòng)。

　　1.10經(jīng)營(yíng)管理電腦系統

　　現代高層旅游建筑的業(yè)務(wù)管理電腦，主要是數據處理和文字處理的應用。旅館經(jīng)營(yíng)管理系統一般劃分為前臺管理和后臺管理兩大部分。前臺管理主要是負責接待、登記、訂房、預約、查詢(xún)、定票及房間狀態(tài)的顯示；后臺管理主要負責晚問(wèn)經(jīng)濟核算，編制各種統計報表，進(jìn)行成本分析，使經(jīng)濟核算和財務(wù)會(huì )計工作自動(dòng)化。而經(jīng)營(yíng)管理電腦系統的設計，主要是解決電腦的選型，以及終端機的配置和管線(xiàn)布置問(wèn)題。

　　1.11設備自動(dòng)化監控電腦系統

　　設備自動(dòng)化監控電腦系統，能使所有設備在最佳狀態(tài)下運行，迅速發(fā)現故障，達到減少人力，節約能源，提高經(jīng)濟效益的目的�，F代化旅游旅館的設備管理電腦，可以對整座大樓的空調、供熱、供排水、變配電、照明、電梯、消防、閉路電視、通信、防盜、巡更等進(jìn)行全面監控。

　　1.12通信

　　國外現代高層建筑的通信設施，包括普通電話(huà)連絡(luò )、業(yè)務(wù)對話(huà)、國內外長(cháng)途自動(dòng)拔號，和附加的服務(wù)功能，電傳等，可以進(jìn)行國際通信聯(lián)絡(luò )。

　　1.13 廣播音響系統高層旅游建筑的廣播音響設計包括公眾廣播、客房音響、高級宴會(huì )廳的獨立音響、舞廳音響等。

　　公眾音響平時(shí)播放背景音樂(lè )，發(fā)生火災時(shí)，則兼作事故廣播之用�？头恳繇懙脑O置目的，是向客人提供高級的音樂(lè )享受，建立舒適的休息環(huán)境。

　　高級宴會(huì )廳一般都是多功能的，必須設置專(zhuān)用的音響室，配備一套高級組合音響設備，以適應各種宴會(huì )、記者招待會(huì )、演唱會(huì )、國際會(huì )議、時(shí)裝表演等不同的使用要求。

　　餐廳、多功能廳、酒吧間等，為滿(mǎn)足有可能舉辦各種晚會(huì )的要求，可配備移動(dòng)式音響設備。舞廳的音響是獨立的系統。有的豪華飯店還設置有音樂(lè )噴泉。

　　1.14共用天線(xiàn)電視接收系統高層建筑一般都裝有共用電視天線(xiàn)接收系統（簡(jiǎn)稱(chēng)CATV系統或安裝衛星通信電視接收系統）。共用電視天線(xiàn)接收系統是一個(gè)有線(xiàn)分配網(wǎng)絡(luò )，除收看電視臺的電視節目以外，還可以在它的前端配合一定的設備，如：攝像機、錄像機、調制器及其他附屬設備等，根據用戶(hù)的需要自己可以隨意制作電視節日。向大樓用戶(hù)播放內部節目，所以又稱(chēng)之為“閉路電視系統”�，F代旅游飯店都裝設有閉路電視系統。每個(gè)客房都設有彩色電視機，電視機的電源開(kāi)關(guān)裝在床頭控制柜的集控板上。

　　1.15 消防自動(dòng)報警和自動(dòng)滅火系統現代高層建筑的火災自動(dòng)報警滅火系統，包括：火災探測器、分區消防報警控制器、消防中心和氣體自動(dòng)噴射滅火及自動(dòng)灑水滅火系統等四個(gè)部分，實(shí)現報警滅火自動(dòng)化。

　　探測器探測到火災信號后轉換成電信號，進(jìn)入分區報警器和消防中心，發(fā)出聲光報警信號。消防中心負責整座大樓火災的監控和消防指揮。一些高檔旅館的消防系統設計，是與設備監控電腦系統相連接的、借助設備監控電腦，實(shí)現消防監控自動(dòng)化。

　　關(guān)于高層建筑中消防用電的設計問(wèn)題，涉及到其他許多學(xué)科，而且規模越大，功能越多，控制內容越廣泛，設計內容也就越復雜，消防用電設備有如下諸多方面：

　�。�1）報警方面：火災自動(dòng)報警系統、火災緊急廣播、警鈴、井笛、火警電話(huà)。

　�。�2）自動(dòng)滅火方面：噴水系統、干粉滅火系統（1211、1301）。

　�。�3）手動(dòng)滅火方面：室內消火栓系統。

　�。�4）防、排煙方面：正壓送風(fēng)系統，負壓排煙系統，排煙口的排煙閥，正壓送風(fēng)口的送煙閥，切斷空調器電源防火調節閥系統。

　�。�5）通訊設備：一般程控電話(huà)、對講電話(huà)、火警專(zhuān)用電話(huà)。

　�。�6）避難方面：包括應急照明、誘導燈、太平門(mén)、樓梯間等出入口的顯示標志燈、疏散用電梯、防火卷簾門(mén)等。

　�。�7）相關(guān)設備：消火栓泵、噴淋泵、汽壓罐、消防電梯、雙電源互投等。

　　關(guān)于消防用電設備的供電電源，要求在火災時(shí)，能保持繼續供電。在設計過(guò)程中，必須注意以下幾點(diǎn)：

　�、俟╇婋娫纯煽浚涸陔娫垂┙o上，一般都是采用雙電源一用一備，以放射式、末端自動(dòng)互投方式向消防設備供電。高層若為一類(lèi)建筑，則消防供電電源必須嚴格按一級負荷供電；若為二類(lèi)建筑，也不應采用低于二級負荷供電。

　�、趥溆秒娫矗嚎刹捎米詡浒l(fā)電機組，照明電訊方面還可采用蓄電池來(lái)解決，但必須處于常年戰備狀態(tài)，與主電源切換時(shí)間不應超過(guò)15S，備用電源的設計容量，應根據消防工藝來(lái)決定，滿(mǎn)足消防需要。

　�、巯�防用電配線(xiàn)：應采用阻燃或防火導線(xiàn)，至少應采用銅芯耐熱絕緣線(xiàn)穿鋼管或難燃管在砼層內敷設，其訊號和控制管線(xiàn)不宜與強電管線(xiàn)共用豎井，以免火災發(fā)生以后，其配電線(xiàn)路管熱損傷，造成停電，使消防設備控制、運轉不靈，引起不應有的事故。

　　在消防用電設計中，有一個(gè)重要問(wèn)題，就是消防控制中心的設置。在消防中心內設置火災自動(dòng)報警裝置及消防聯(lián)動(dòng)控制裝置，且有反應被保護對象的模擬圖，當火災時(shí)，及時(shí)了解火情及其撲救情況。在消防中心，它可以讓所有電梯迫降到一層，切斷災區電源，聯(lián)動(dòng)及顯示消防水泵和防、排煙風(fēng)機的啟、停及運行狀態(tài)，開(kāi)通火警廣播，且與消防救火隊聯(lián)系救火，顯示各消防設備的運行情況并打印、記憶。一般消防中心設置在一層的居多。

　　二、高層建筑電氣設計中應注意的幾個(gè)問(wèn)題

　�。�1）高層建筑由于照明及空調負荷多，電梯等運輸設備多，給排水設備多，所以用電量特別大，且供電的可靠性要求很高。

　�。�2）在高層建筑中，照明與動(dòng)力基本上不共用干線(xiàn)。動(dòng)力負荷多采用放射式供電，照明負荷則多采用母線(xiàn)槽配電，與動(dòng)力分開(kāi)。

　�。�3）由于在結構上多數采用大柱距，形成大空間，使墻面安裝的設備增多，必然使地面管道增多。

　�。�4）由于建筑構件的預制裝配化及干法施工；縮短了施工周期，而且頂棚一般采用標準化、系統化的吊頂。

　�。�5）電氣設備的管線(xiàn)應采取防火措施。

　�。�6）空調設備等主要用電設備分散，多數要求集中管理，即要求采用電腦管理和監控系統。

　�。�7）采取防震措施。如配電屏、燈具等電氣設備的防震；管線(xiàn)的層間貫通和建筑伸縮縫與沉降縫的耐震處理等。

　�。�8）消防要求高。因為高層建筑高度高，體量大，人員密集，設備多，裝飾豪華，建筑本身火災隱患多，故對消防要求很高。

　�。�9）節省能源是我國經(jīng)濟建設中的一項重大政策，節約用電又是節省能源工作中的一個(gè)重要方面，它直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟效益和人們的日常生活。在高層建筑的電氣設計中，要把電能消耗指標作為全面技術(shù)經(jīng)濟分析的重要組成部分。節電的設計方案，應根據技術(shù)先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟合理、節約能源和保護環(huán)境的原則確定。采用合理的配電方式，采用高效率變壓器、電動(dòng)機和照明光源、無(wú)功功率補償裝置和設備監控電腦系統等措施，減少電能損耗，節約用電。采用壁燈時(shí)需將容量提高一級或增加盞數。

　　三、照明要求

　�。�1）混合照明：它是由一般照明和局部照明共同組成的照明方式�；旌险彰髦幸话阏彰鞯恼斩葢�不低于混合照明總照度的5-10％，并且其最低照度不低于20lx。否則，過(guò)低的一般照明和過(guò)高的局部照明所形成的照度對比度過(guò)大，亮度分布不適當而產(chǎn)生不應有的眩光。

　�。�2）事故照明：當工作照明因故障全部熄滅后，供暫時(shí)繼續工作或供人員疏散用的照明稱(chēng)為事故照明。

　�、僭谙铝袌�(chǎng)所應設置事故照明：

　　a.在正常工作照明熄滅后，由于工作中斷或誤操作，將引起爆炸、火災等嚴重危險的廠(chǎng)房或場(chǎng)所；

　　b.在無(wú)照明的情況下，由于設備繼續運轉或人員的通行，將造成設各、人身事故的場(chǎng)所；

　　c.高層建筑中的疏散樓梯間（包括防煙樓梯前室）、疏散走道、消防電梯室、消防控制中心、消防水泵間；公共建筑中的旅游旅館、禮堂、影劇院、展覽廳、百貨商店、體育館等人員出入的走廊、樓梯、太平門(mén)等處。

　�、谑鹿收彰鲬�采用能瞬時(shí)點(diǎn)燃的照明光源，一般采用白熾燈或鹵鎢燈。當事故照明作為工作照明的一部分而經(jīng)常點(diǎn)燃時(shí)，又在發(fā)生故障不得切換電源的條件下，也可采用其它照明光源。

　�、凼鹿收彰鞯臒艟邞�布置在可能引起事故的設備、材料周?chē)�和主要通道、危險地段、出人口等處，還應在事故照明燈具上明顯位置涂以紅色標記，以資區別。

　　疏散指示標志可設在疏散走道距地面高度1m以?xún)鹊膲γ嫔�，以及樓梯口和太乎門(mén)的頂部，并要安裝在非燃燒結構或裝修上。

　�、苁鹿收彰鞯恼斩纫�求。用于暫時(shí)繼續工作的事故照明其工作面上的照度不應低于工作照明總照度的10％。但標準較高的旅游賓館等建筑，其事故照明所占工作照明的比例應當為：出口指示燈為100％；樓梯照明為50％；公共場(chǎng)所照明為20％；客房走道照明為50％；一般走道照明為20％；總服務(wù)臺、收款出納、外幣兌換等照明為100％。

　　用于人員疏散的事故照明，其照度不應低于0.5lx。

　�。�3）警衛值班照明：在重要的車(chē)間和場(chǎng)所或有重要關(guān)鍵設備的廠(chǎng)房、重要的倉庫等處設置作為值班時(shí)一般觀(guān)察用的照明稱(chēng)為值班照明。值班照明宜利用工作照明中能單獨控制的一部分，或者利用事故照明中的一部分或全部。

　　警衛照明是用于警衛地區周界附近的照明。是否設置警衛照明，應根據單位的重要性和當地保衛部門(mén)的要求來(lái)決定。警衛照明應盡量與室內或廠(chǎng)區的照明結合。

　�。�4）障礙照明：裝設在高層建筑物尖頂上作為飛行障礙標志用的或者有船舶通行的兩側建筑物上作為障礙標志的照明稱(chēng)為障礙照明。障礙照明應按民航和交通部門(mén)有關(guān)規定裝設。障礙照明應采用能透霧的紅光燈具。

　　裝設障礙燈時(shí)，應符合下列要求：

　�、僖话愀邔咏ㄖ�物只在頂端裝設。水平面較大的高層建筑物或群集高層建筑物，除在其最高頂端裝設障礙燈外，還應在其外側轉角的頂端裝設障礙燈。

　�、跓焽璧母叨仍�100m以上者，除在頂端裝設障礙燈外，還應在其三分之一和二分之一的高度處裝設障礙燈。

　�、蹫榱藴p少煙囪頂端的障礙燈污染程度，可在低于煙囪口4-5m處裝設。為了保證障礙燈有一盞損壞時(shí)仍能從前進(jìn)方向看到燈光，應裝設排成等邊三角形的三盞障礙燈。