简析高层建筑强电系统设计过程中应注意的问题及措施

孙增书

引言：经济的发展引发城市化速度不断加快，城市建设用地的日趋紧张，必然导致更多新兴建筑向高层发展。高层建筑中不仅用电人数多、用电量大，其他如消防电梯，消火栓水泵，喷淋水泵，无负压供水设备等用电设备也很多，这会导致高层建筑电气系统负荷指标更高，用电系统也更为复杂。这就电气系统的设计者提出了更高的要求，即在满足高层用电安全运行之外，做出更加节能环保、方便美观的设计。

一、设计初期注意要点

1.电气材料选择与电源管线的预埋

现代建筑电气系统为满足安全与美观的要求，一般多隐藏在建筑墙体内和地表之下，所以多数工作都须通过穿引操作来完成。同时，隐藏式电气系统维修和更换操作不便，这就要求所使用的材料能够保持更长的服役时间。因此在材料的选择方面要更为严格，按照国家建筑标准的要求，仔细检查管材的尺寸是否达标、内外表面是否光滑无毛刺，是否存在变形、开裂等可能对穿引操作带来影响的缺陷。为了防止建筑施工过程中异物落入堵塞管道还应对管材的管口进行封闭式包扎。在预埋电源，电源盒和电管时，设备电源应预埋于设备电机接线端位置，管口应高出设备基础100mm上下；电源盒的位置和与墙面平行且高度一致；每两根电管的中间要加一根双面满焊接的接地圆管，作为就近主筋等电位连接的沟通回路。要注意焊接处须进行认真检查与防护，防止出现漏电、触电等危险。最后，管线预埋后经过建设单位和监理单位共同检验合格方可完成，施工单位要做好预埋检验记录。

2.变电所的位置选择

变电所是高层建筑强电系统中不可或缺的一部分，只有合理设置变电所才能够减少高层建筑中复杂化配线对电能的损耗，提高电能利用率，满足高层建筑较高的用电需求。变电所位置应设置在高层建筑的中心位置，远离人员密集场所。不宜设在对防电磁干扰有较高要求的设备机房的正上方、正下方或与其贴邻的场所，当需要设在上述场所时，应采取防电磁干扰的措施。保证其通风和散热条件良好，同时还要做好防污染，防积水的措施。

3.用电负荷的估算

高层建筑由于其自身建筑特点，比普通建筑的用电负荷更具不确定性。准确合理地进行高层建筑用电负荷估算是确定变电所容量和其电压值的前提。只有估算准确才能最大化利用配电设备，避免产生电能浪费。一般而言高层建筑的电力负荷主要可分为消防、监控等保安型负荷；照明、电梯等保障型负荷；以及用户使用空调，电视机等舒适型负荷三种类型。结合用电负荷的实际运行规律。其中保障型负荷的运行负载主要集中于白天，而舒适型负荷的运行负载多在夜晚，根据这样的用电负荷规律，可以更为合理的提供电源电压，不仅节约成本，更能避免电能浪费。

二、供电系统工程设计注意要点

1.电缆线桥架安装设计

通常情况下，电缆桥架按其使用用途可分为托盘式，槽式，梯级式等等。但由于现阶段建筑呈现的多样性特点，电缆桥架的安装规范也不明确。设计时应结合实际绘出桥架路径的平面布置图和断面图，安装时依据设计电缆敷设图、电缆长度及电缆进户的方向，按综合管廊平行架设托盘支架，然后再把电缆桥架铺设在托盘支架上，并做好等电位连接和接地绝缘等保护措施。注意每两组桥架的平行间距应大于0.5米，垂直铺设的内缆线应每隔1.5米在电缆桥架上固定一次。金属桥架每隔50米要预留大约出30mm的伸缩缝。所有铺设工作完成后必须进行绝缘检测，未经检测合格禁止开展下一项工作。

2.应急回路的配电设计

高层建筑供电具有特殊性，因此在高层建筑强电系统的设计中，进行紧急情况下的应急发电设计也具有必要性。应急回路多设计在主变电所周围，便于管线和接线的快速转换，以保障重要用电负荷的正常运行。应急发电容量设置在总设计容量的20%左右，在用电尖峰时间瞬间启动时，电压下降率不得高于设计容量15%。应急发电机组多选用无刷励磁装置，这种发电机能够在主变电所停电的情况下迅速启动，在极短时间内完成接线的转换。此外，对于高层建筑复杂的供电负荷应建立等级机制。在应急分配电流电压时，结合负荷等级与实际情况区别分配，争取更长的供电时间，最大限度地保障居民最低的用电需求。

3.照明系统的设计

高层建筑中灯具照明的功能是多样的。照明系统按用途可分为景观照明，环境照明，安全照明，消防应急照明等。其中景观照明多用于楼体外墙，通过对灯光的眩光和显色性进行不同控制可以带来丰富的视觉效果，使夜晚的城市更加绚丽多姿；环境照明是指根据不同场景与环境所设计的灯光效果，旨在为人们营造出更为温馨宜居的生活环境。如电梯、楼梯间、走廊灯光等；安全照明一般设置在高层建筑楼顶，是为了避免发生飞机误撞事故而存在的标志性照明种类；而消防应急照明是指在如火灾，地震等紧急状况下帮助人们安全转移的重要设计。高层建筑的照明由于功能多样、负荷较大，所以通常采用混合供电的设计方式。布线方式多为大树干式、插接式、放射式、链式等。另外，在重要的应急照明上，利用三线控制方式，保证应急照明的绝对可靠性。

三、防雷接地设计注意要点

1.接闪器的设计

高层建筑由于其高度特点，受雷击的可能性更大，因此，高层建筑物的防雷接地措施必不可少。这种防雷措施的完成一般是通过采用避雷网、避雷针、金属屋面等组成的接闪器实现的。接闪器是专门用于接收雷击的金属物体，其金属杆部分就是我们常说的"避雷针"。接闪器种类多样，一般设计在建筑物屋脊、屋角、屋檐等易遭受雷电击中的位置。热浸镀锌制品和不锈钢制品导电性较强，耐用性高，因此是比较常用的接闪器材料。对于腐蚀性较强的位置，还要注意采取防腐保护措施。

2.引下线的设计

高层建筑的防雷引下线是防雷装置的一个组成部分，主要是通过把接闪器和基础接地进行连接，使电流形成回流分路起到防雷作用。引下线一般由埋设于建筑墙体中的等电位钢管或钢筋组成。合理的对引下线进行分置，能够有效地增强对电流的分流效果。引下线应进行通体无错位和断点焊接，圆钢连接长度为其直径的六倍，扁钢连接长度为其宽度两倍。引下线数量越多，越密集，通过引下线的电流也就越均匀。所以高层建筑的每两根引下线间距应小于12米，主引下线横截面积应大于16平方毫米。此外，由于高层建筑楼高线长，为了缓解雷电流的电感应压降，高层建筑引下线每三层之间还需增加均压环。均压环作用是使处于相同高度的等电位钢管和钢筋横向连接，形成闭合回路。避免因电位差而形成的电流反击。

结束语：高层建筑强电系统具有危险性与复杂性，因其使用年限长，维护工作艰巨等原因，我们必须对其设计的规范性与严谨性进行更为严苛的要求。只有更为合理的设计，才能够保证高层建筑的电气系统持久高效安全地运行，才能使其在实现节能环保的前提下，创造出更大的经济效益。

参考文献：

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