论超高层建筑电气系统设计与安装要点

马景彪

【摘要】在建筑工程发展中，超高层建筑的应用成为了最大化利用城市土地资源有效措施。但是，由于建筑规模更大，其设计与施工的难度也就更高。尤其是电气系统的设计，面临着更多的挑战。尤其是在智能化建筑理念的推动下，建筑智能化设备的使用量大大增加。在超高层建筑巨大的用户基础上，如何保证配电系统的稳定运行非常重要。本文就超高层建筑电气系统的设计与安装进行探讨，分析超高层建筑的特点与电气设计的原则，然后就电气设备的内容进行深入研究，为电气设计提供帮助，同时分析电气系统安装施工的重点内容，为超高层建筑电气设计的有效开展提供参考。

【关键词】超高层;建筑;电气设计;安装;要点

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

随着我国经济发展和建筑工程技术水平的提升，超高层建筑已经成为了城市化发展过程中的主流建筑形式。但是，随着建筑规模和高度的增加，给建筑电气设计造成了一定的影响。配电系统需要能够满足超高层建筑所有用户的用电需求和公共用电设备和电气系统的正常运转。这对电气配电系统运行稳定性和质量提出了更高的要求。为了确保电气系统的设计能够满足超高层建筑的要求，在配电系统设计前，需要明确设计原则，科学选择设备和材料，在电气系统稳定发挥性能的基础上，实现绿色节能，促进现代化城市的建设。

1、超高层建筑电气设计的特点与原则

1.1 电气设计特点

超高层建筑的电气设计需要满足建筑的日常供电使用。因此，电气系统的设计主要表现在三个方面：

其一，建筑高度大。超高层建筑高度往往在100米以上，这种高度就造成了电气系统难度非常大，不仅需要保障众多用户的用电稳定性，同时还需要保障电气设备与材料能够承受更大的荷载和环境条件的影响。由于建筑高度的增加，很多建筑电气设备功率都会增加，以满足建筑的使用需求。但是，设备功率的增加对配电系统的负荷也就更大，同时配电系统对于运行环境的要求也更为严格。如何解决建筑高度带来的设计难题，是进行建筑电气设计的一大难点[1]。

其二，系统更复杂。超高层建筑用户增加、电气设备数量增加，导致电气系统的复杂程度也更大。在超高层建筑中，每层功能的不同、用户使用设备的不同都会对电气系统的设计造成影响。而且电气系统需要长期维持运行，随着建筑设计的更换，会对电气系统造成影响，导致电气设计的难度更大。

其三，精度要求高。智能建筑理念下，超高层建筑实现智能化和自动化，需要大量的智能设备完善建筑的功能。由于智能设备的精密性和复杂性，对于供电系统的稳定性和精度要求也更高。因此，电气设计需要具有更高的精度，能够符合现阶段建筑的需求，保障建筑功能的稳定运行。

1.2 电气设计原则

1.2.1经济性

在高层建筑设计中，由于电气工程复杂且规模巨大，所以电气工程需要投入巨大的资金，通过合理的电气设计可以大大降低资金的投入，为工程建设创造更大的效益。因此，在电气设计过程中，需要明确经济性原则，在保障建筑电气系统正常稳定发挥使用功能且质量满足相关要求的前提下，需要实现资金最优化，降低电气工程的资金投入[2]。

1.2.2适用性

高层建筑电气工程设计过程中，需要遵循适用性原则。为此，电气设计需要深入了解高层建筑的特点与结构，根据建筑的实际情况进行电气系统设计，使其与建筑深入融合，能够满足高层建筑对电气系统的所有要求。只有电气系统具备适用性，才能够保障建筑使用性能充分发挥，达到预期的建筑目标。

2、超高层建筑电气设计的内容分析

2.1 工程概况

该工程为某酒店电气工程设计，根据酒店功能区域划分，需要进行相应的电气系统设计，保障酒店正常供电和运行。酒店建筑高度200.3米，前四层为酒店大堂、宴会厅、中餐厅、厨房和休闲区域，5-8层为办公区，11层为空中大堂，13-19、21-29、31-36层为客房层，9/20/30层为设备用房与避难层，地下结构三层，作为酒店设备机房、车库和后勤管理用房，在进行电气设计时，需要结合酒店功能和结构特征，进行相应设备与结构的设计。

2.2 超高层建筑电气设计

2.2.1供电电源以及电压的选择

超高层建筑的电气系统具有复杂性和特殊性，所以在进行电气系统设计时，必须保障建筑具备两个以上的独立电源，使建筑在应对复杂工作环境时，能够稳定为建筑供电。在电源的选择上，需要以建筑所在区域电网的情况进行确定，同时需要考虑建筑本身的负荷。两个以上的电源对高层建筑进行供电，可以有效降低建筑的供电压力，提高电气系统的寿命和运行稳定性。不仅如此，两个电源在设计过程中，需要相互备用，相互辅助，在一个电源发生意外停止工作时，另一电源需要稳定工作，在电压的选择上，现阶段高层建筑的电压通常为10KV，为建筑进行标准供电。

2.2.2电气负荷的计算

在建筑电气系统设计前，需要进行负荷计算，以确保电气系统设计能够满足建筑的使用要求。由于高层建筑的规模大、用户多、电气设备类型复杂，所以对电力负荷的数值计算难度非常高[3]。在计算前，需要根据我国建筑行业超高层建筑负荷分级表对建筑进行分级，目前超过层建筑的负荷主要以一級和二级为主，然后利用负荷密度法和需要系数法进行计算，得出较为科学的数据，为电气系统设计提供支持。

2.2.3高低压配电系统的设计

高低压配电系统的设计对于超高层建筑电气系统的运行稳定性影响非常大。在高压配电系统的设计上，因为采用了多电源设计的方式，为了保障电源之间互为备用，需要采用单母线分段实现自动切换。由于母线分段，所以在电气系统的设计上需要确保分段数目与电源线回路相适应。如果采用的是单电源设计，则不需要进行母线的分段。低压干线的设计是以放射式为主的配电系统，由于超高层建筑高度过大，所以安装难度非常大，需要在每层设计一个配电间，在建筑的地下、中间层、顶层分别设置变压器，以确保超高成建筑的供电。如图1所示为高低压配电系统消防负荷与非消防负荷接线方式。在火灾发生时，为了避免非消防电源造成电气火灾事故扩大，可以进行电源切断，而消防电源可以正常运行，为火灾的抢救和人员的救生提供帮助。

2.2.4电气系统设备的选择

在超高成电气系统设计中，电气设备的选择也非常关键。在选择过程中，需要保障电气设备能够满足系统的稳定安全运行。双电源转换开关作为重要的电气设备，需要保障其容量满足系统要求，能够在多电源电气系统中进行稳定的电源切换。同时还需要准备应急发电机组，在建筑供电中断后，能够为建筑提供应急供电，保障建筑的基本功能实现[4]。最后，还需要对精密的电子设备进行保护，采用电气保护装置，防止因为电气系统故障造成精密仪器设备的损坏。

3、超高层建筑电气系统的安装

3.1 电气系统安装的原则

3.1.1基础服务原则

基础服务原则是电气系统安装必须要遵循的基本原则。超高层电气系统设备的安装，根本在于为人们提供良好的功能服务。因此需要设计人员从功能性和实用性角度出发做好设计，安装时考虑到实际使用效果，避免设计安装问题影响其正常使用[5]。

3.1.2长期运行原则

超高成电气系统运行使用是一个长期的过程，因此在进行电气设备的安装时，需要保障其能够在使用期限内，具备稳定的质量性能。这就需要在电气设备安装过程中进行精细化管理与质量控制，保障设备运行各项参数稳定，能够为建筑提供安全可靠的供电服务。不仅如此，在安装过程中还需要考虑后期使用过程中对电气设备的检查、保养、维修，必须具备相应的作业条件，为超高层电气系统长期运行提供基础。

3.2 电气系统安装的要点

3.2.1高低压变配电设备的安装

高低压配电设备的安装对于超高层建筑电气系统的运行有着非常大的影响。高压配电室需要靠近电源侧，并且配电室具备良好的通风性，并保持干燥，能够为设备运行提供良好的环境[6]。低压配电室的母线需要控制在最佳长度，在配电箱安装时，需要使用水准仪进行配电箱水平校准，确保配电箱位置端正。同时采用机械开孔的方式进行配电箱开孔。

3.2.2垂直供电母线槽安装

由于超高层建筑高度过大，所以在进行垂直供电母线的安装上，需要将多段母线槽单元与整个干线系统进行连接，在母线槽相互后用绝缘螺栓连接，使用力矩扳手拧紧，然后安装盖板。在母线连接完成后，需要采用0.01的塞尺进行检查，为了保障母线安装的稳定性，需要间距1.5米设置一个弹簧支撑。在母线安装中，还需要检查接地电阻、绝缘电阻，确保母线安装质量。

3.2.3防雷接地系统的安装

超高层建筑高度大于一百米，所以受到雷击的风险非常高，所以在电气系统的设计和安装中，防雷接地系统的安装非常重要。直接关系超高层建筑电气系统运行的安全性。在安装过程中，防雷接地必须严格按照设计要求施工，根据厂家提供的设计说明书和技术指导，完成设备的安装。尤其是在焊接中，需要保障焊接的质量，对焊接人员做好培训，使防雷体系安全可靠。尤其是防雷引下线的连接，必须采用光圆钢筋进行搭接焊接，以确保防雷系统能够稳定工作。

3.2.4内部配线的安装

内部配线的安装需要做好管路的连接、防腐和弯曲半径的处理，确保内部配线系统具有良好的使用效果。在施工过程中，需要做好线管的埋设，线管埋设需要一步到位，确保不会中途进行线管的连接，给内部配线制造障碍。需要注意的是，在进行多根单芯导线的连接时，要避免使用同种颜色的导线[7]。在穿管过程中，需要保障线管中不会存在残余的线头，给电气系统的运行制造安全隐患。如图2，内部配线的安装所示，需要做好管线的设计，一次性完成线管的埋設。

3.2.5开关插座的安装

开关插座的安装是电气系统安装需要精细化控制和管理的部位，不仅需要保障开关插座安装的质量和使用功能，同时还需要做好外观性能的控制。如果安装不合理，就会造成美观性降低，实用功能受到影响[8]。在进行安装时，为了保障开关和插座的可靠使用，需要确保电力线路整体连接可靠，并且能够稳定运行。

结语：

综上所述，超高层建筑电气设计与安装难度非常高，因为电气系统的复杂性，在使用过程中如果安装出现问题，就会导致电气系统运行稳定性不高，使用过程中发生故障的概率增加。除此之外，超高层建筑的消防工作与电气系统的设计关系密切，电气系统设计不仅需要考虑消防设备的独立运行，同时还需要进行可靠的设备供电，在火灾发生时能够保障消防电源正常供电，非消防电源及时切断，避免造成电气火灾的进一步扩大。因此，在电气设计阶段，需要通过对超高层电气系统特点和设计原则的研究，提高其适用性、经济性与安全性。在安装过程中，针对消防电源系统与日常用电系统进行重点优化，进行精细化控制与管理，保障电气系统设计与安装质量，能够稳定为建筑提供供电服务。

参考文献：

[1]陈明霞.超高层建筑电气系统设计要点分析[J].建筑技术开发，2019，046（005）：126-127.

[2]李晓嵘.超高层建筑电气设计的关键技术分析[J].科学与财富，2019，000（023）：191-191.

[3]傅东辉.超高层建筑电气设计的关键技术分析[J].科学技术创新，2019，000（021）：P.120-121.

[4]薛腾飞.现代超高层建筑电气设计内容分析[J].住宅与房地产，2020，564（05）：200-200.

[5]魏绍斌.浅谈超高层建筑的电气自动化设计重点分析[J].中国科技投资，2019，000（011）：32-32.

[6]王春华.高层建筑电气设计要点分析[J].Building Development，2020，4（6）：110-111.

[7]陈军.浅析超高层建筑电气设计的关键技术[J].低碳世界，2019，009（010）：164-165.

[8]张士昌.浅析超高层建筑电气设计及施工的关键技术[J].消费导刊，2019，000（048）：46-46.