高層建筑樓建筑電氣設(shè)備的運(yùn)行極為復(fù)雜，并且極不穩(wěn)定，與建筑用戶的常規(guī)用電、家電購(gòu)置及運(yùn)行使用等一系列因素有關(guān)。接下來(lái)我們回憶下高層建筑電氣設(shè)計(jì)常見問題。
計(jì)算準(zhǔn)確與否，對(duì)合理選擇設(shè)備，安全可靠與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，均起決定性作用。高層建筑的電力負(fù)荷計(jì)算，基本上采用負(fù)荷密度法和需要系數(shù)法。
2.供電電源及電壓的選擇
為了保證供電可靠性，現(xiàn)代高層建筑至少應(yīng)有兩個(gè)獨(dú)立電源，具體數(shù)量應(yīng)視負(fù)荷大小及當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)條件而定。兩路獨(dú)立電源運(yùn)行方式，原則上是兩路同時(shí)供電，互為備用。另外，還須裝設(shè)應(yīng)急備用柴油發(fā)電機(jī)組，要求在15秒鐘內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)供電，保證事故照明、電腦設(shè)備、消防設(shè)備、電梯等設(shè)備的事故用電。
國(guó)內(nèi)高層建筑的供電電壓，都采用10kv標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)。
3.高低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
(1)高壓配電系統(tǒng)：現(xiàn)代高層建筑均是采用兩路獨(dú)立的10kv電源同時(shí)供電。一般高壓采用單母線分段，自動(dòng)切換，互為備用。母線分段數(shù)目，與電源進(jìn)線回路數(shù)相適應(yīng)。只有當(dāng)供電電源為一主一備時(shí)，才考慮采用單母線不分段的結(jié)線。電源進(jìn)線幾乎全部采用電纜進(jìn)線。
(2)計(jì)費(fèi)方式，采用高供高計(jì)。但在低壓側(cè)，仍裝設(shè)計(jì)費(fèi)電度表，采用將照明與動(dòng)力分開的兩部電價(jià)法。有些地方供電部門又把空調(diào)設(shè)備的用電，全部劃入照明計(jì)價(jià)系統(tǒng)，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(fèi)。
(3)為減少變壓器臺(tái)數(shù)，單臺(tái)變壓器的容量選擇一般都大于1000kva。為限制低壓側(cè)的 短路電流，正常時(shí)變壓器解列運(yùn)行，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。照明和動(dòng)力分開設(shè)變壓器，當(dāng)動(dòng)力用電容量太小時(shí)，動(dòng)力變壓器可不分開裝設(shè)，而在低壓側(cè)應(yīng)對(duì)動(dòng)力負(fù)荷分類計(jì)費(fèi)。
(4)高壓系統(tǒng)及低壓干線的配電方式基本上都采用放射式系統(tǒng)。樓層配電則為混合式系統(tǒng)。配電設(shè)備中的主要部分是干線�，F(xiàn)代高層建筑的豎井多采用插接式母線槽。水平干線因走線困難，多采用全塑電纜與豎井母干線聯(lián)接。每層樓豎井設(shè)層問配電小問。層間配電箱經(jīng)插接自動(dòng)空氣開關(guān)從豎井母干線取得電源。當(dāng)層數(shù)較多負(fù)荷數(shù)較大時(shí)，一般按層數(shù)分區(qū)供電，或?qū)⒆儔浩鞣稚⒃O(shè)在地下層、中間層或最頂層。
(5)低壓配電系統(tǒng)各級(jí)開關(guān)均采用自動(dòng)空氣開關(guān)(斷路器)，設(shè)置瞬時(shí)、短延時(shí)、長(zhǎng)延時(shí)三級(jí)過流保護(hù)裝置。各級(jí)自動(dòng)空氣開關(guān)的保護(hù)整定，應(yīng)注意選擇性配合，防止越級(jí)跳閘。
(6)所有電梯均要求采用兩路不同變壓器引出的專用電纜進(jìn)線。在電梯機(jī)房的末端配電箱，設(shè)兩路電源的自動(dòng)切換裝置，互為備用。
(7)功率因數(shù)按規(guī)定應(yīng)補(bǔ)償?shù)?.9—0.95。無(wú)功補(bǔ)償都采用集中補(bǔ)償方式。為降低變壓器容量，多集中裝設(shè)在低壓側(cè)，與配電屏放在一起，但必須采用于式移相電容器。
4.主要設(shè)備的選型
(1)高壓開關(guān)柜。現(xiàn)代高層建筑的變配電室設(shè)在主樓地下層，按規(guī)定不宜采用油開關(guān)。國(guó)外用于高層建筑的開關(guān)有三種類型可供選用：高壓空氣斷路器，sf6開關(guān)和真空斷路器。其中高壓空氣斷路器因技術(shù)陳舊，sf6開關(guān)尺寸數(shù)大，氣體具有毒性，故目前10kv真空斷路器應(yīng)用的較為普遍。因此，應(yīng)根高層建筑地下室的標(biāo)準(zhǔn)，選用具有“五防”功能的真空開關(guān)手車式高壓開關(guān)柜。
(2)電力變壓器。根據(jù)防火要求，主樓內(nèi)是不允許裝設(shè)大容量的油浸電力變壓器的。國(guó)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(guó)內(nèi)XX第二變壓器廠、XX變壓器廠、XX特種變壓器廠等廠生產(chǎn)的干式變壓器，主要技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
(3)低壓配電屏。國(guó)外低壓配電屏的結(jié)構(gòu)，幾乎都做成抽屜式，特別是大容量的出線，則做成手車式。國(guó)內(nèi)許多生產(chǎn)廠家的低壓配電屏也有引進(jìn)技術(shù)做成抽屜式結(jié)構(gòu)的，其中有的(如多米諾組合式開關(guān)柜等)主要技術(shù)指標(biāo)已達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。
低壓配電屏多采用自動(dòng)空氣開關(guān)出線。當(dāng)配電變壓器的容量為1600kva時(shí)，低壓母線上的短路容量已超過40ka，目前國(guó)內(nèi)已能提供這樣大容量的產(chǎn)品(如多米諾組合式開關(guān)柜和yds型抽出式/混合式低壓開關(guān)柜等)。
(4)應(yīng)急備用發(fā)電機(jī)組。過去大多是采用柴油發(fā)電機(jī)組做應(yīng)急備用電源的。近年國(guó)外高層建筑已開始采用燃汽輪發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)具有體積小、重量輕、反應(yīng)速度快，故障率低等優(yōu)點(diǎn)。
應(yīng)急備用發(fā)電機(jī)組必須是快速自起動(dòng)的。按國(guó)外規(guī)定，應(yīng)能在15s內(nèi)恢復(fù)供電。從可靠性出發(fā)最好選用兩臺(tái)，自動(dòng)并車。容量較小時(shí)也可選用一臺(tái)。
(5)母線槽和電纜。插接式絕緣母線槽，具有容量大、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)外的現(xiàn)代高層建筑，插接式絕緣母線槽已完全取代了電纜豎井。遵義長(zhǎng)征電氣控制設(shè)備廠研制的密集型插接式絕緣母線槽，主要技術(shù)性能指標(biāo)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，并在廣州中國(guó)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(yīng)用。絕緣母線槽有銅的和鋁的兩種。
5.變電所位置的確定
現(xiàn)代高層建筑的用電量相當(dāng)大，在確定變電所位置時(shí)，應(yīng)盡可能使高壓深入負(fù)荷中心。這對(duì)節(jié)約電能，提高供電質(zhì)量都有重要意義。
國(guó)外高層建筑的變電所都設(shè)在主樓內(nèi)。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(shè)變電所的。變電所的數(shù)量及其位置的分布，應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較決定。
6.微電腦在變電所中的應(yīng)用
現(xiàn)代高層建筑規(guī)模很大，所以其變電所的規(guī)模也較大。如湖南國(guó)貿(mào)中心大廈的初步設(shè)計(jì)時(shí)，中心變電所設(shè)在地下三層，內(nèi)設(shè)手車式高壓開關(guān)柜14臺(tái)，抽屜式低壓配電屏近40臺(tái)，電容補(bǔ)償柜12臺(tái)，40ah鎬鎳電池柜一套及中央信號(hào)屏，1600kva變壓器二臺(tái)，1250kva變壓器二臺(tái)，其建筑面積150十400m2左右;在第26層(主樓)設(shè)有變電所一個(gè)。在地下一層，設(shè)600kw自起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組二臺(tái)。整個(gè)供電系統(tǒng)很復(fù)雜，對(duì)這樣一個(gè)供電系統(tǒng)，要求供電可靠，各種供電參數(shù)及開關(guān)狀態(tài)、變壓器運(yùn)行狀態(tài)和各機(jī)房運(yùn)行狀態(tài)，若用人工值班，通過電話聯(lián)系或人工巡視，工作量大，速度也很慢。設(shè)計(jì)人員在預(yù)留的控制室內(nèi)使用微電腦進(jìn)行監(jiān)測(cè)、管理，能迅速發(fā)現(xiàn)故障，使設(shè)備作最佳工況運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)遙控遙測(cè)，達(dá)到節(jié)約能源，減少人力，安全、合理運(yùn)行。
7.電氣照明設(shè)計(jì)
電氣照明設(shè)計(jì)，包括光源選擇、照度計(jì)算、燈具造型,燈具布置，眩光控制和調(diào)光控制和照明配電線路敷設(shè)等。照明設(shè)計(jì)與建筑裝飾有著非常密切的關(guān)系，應(yīng)該相互配合，在使用功能及藝術(shù)意境方面求得統(tǒng)一。選用高光效電光源，可以取得節(jié)能的明顯效果。
8.防雷與接地
現(xiàn)代高層建筑的防雷設(shè)計(jì)，除采用避雷針和避雷帶的傳統(tǒng)做法外，近年還出現(xiàn)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(yīng)用，但在理論上一直是有爭(zhēng)議的。廣州花園酒店、南京金陵飯店都裝設(shè)了放射性避雷針。但是也有人認(rèn)為，從國(guó)外引進(jìn)的這種放射性避雷針，維護(hù)復(fù)雜，價(jià)格又不便宜，還是采用傳統(tǒng)的避雷方法簡(jiǎn)單可靠，更加經(jīng)濟(jì)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的柱筋有可靠的連接，形成等電位層。現(xiàn)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)鍵是做好金屬管線的接地。
現(xiàn)代高層建筑的防雷接地、電氣設(shè)備的保護(hù)接地和工作接地，都是合在一起的，組成混合接地系統(tǒng)。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(chǔ)作接地板。盡管基礎(chǔ)鋼筋等自然接地體已能滿足接地電阻的要求，仍需要裝設(shè)水平的人工接地體，將主要的建筑物基礎(chǔ)連接成接地網(wǎng)，這對(duì)均衡電位，提高安全性都有好處。
9.電梯
電梯按使用功能分，有高級(jí)客梯、普通客梯、觀景梯、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。設(shè)計(jì)人員的任務(wù)是要確定電梯臺(tái)數(shù)和決定電梯功能。電梯的配置和造型，不是電氣設(shè)計(jì)人員單方面所能決定的，必須與總建筑師或總體交通設(shè)計(jì)人員共同研究才能確定。
現(xiàn)代高層建筑的電梯，為了提高輸送能力和縮短候梯時(shí)問，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(yùn)行的穩(wěn)定性和舒適感，客梯都是選用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
10.經(jīng)營(yíng)管理電腦系統(tǒng)
現(xiàn)代高層旅游建筑的業(yè)務(wù)管理電腦，主要是數(shù)據(jù)處理和文字處理的應(yīng)用。旅館經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)一般劃分為前臺(tái)管理和后臺(tái)管理兩大部分。前臺(tái)管理主要是負(fù)責(zé)接待、登記、訂房、預(yù)約、查詢、定票及房間狀態(tài)的顯示;后臺(tái)管理主要負(fù)責(zé)晚問經(jīng)濟(jì)核算，編制各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表，進(jìn)行成本分析，使經(jīng)濟(jì)核算和財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)工作自動(dòng)化。而經(jīng)營(yíng)管理電腦系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是解決電腦的選型，以及終端機(jī)的配置和管線布置問題。
11.設(shè)備自動(dòng)化監(jiān)控電腦系統(tǒng)
設(shè)備自動(dòng)化監(jiān)控電腦系統(tǒng)，能使所有設(shè)備在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，迅速發(fā)現(xiàn)故障，達(dá)到減少人力，節(jié)約能源，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。現(xiàn)代化旅游旅館的設(shè)備管理電腦，可以對(duì)整座大樓的空調(diào)、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(jiān)控
12.通信
國(guó)外現(xiàn)代高層建筑的通信設(shè)施，包括普通電話連絡(luò)、業(yè)務(wù)對(duì)話、國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)途自動(dòng)拔號(hào)，和附加的服務(wù)功能，電傳等，可以進(jìn)行國(guó)際通信聯(lián)絡(luò)。
13.廣播音響系統(tǒng)
高層旅游建筑的廣播音響設(shè)計(jì)包括公眾廣播、客房音響、高級(jí)宴會(huì)廳的獨(dú)立音響、舞廳音響等。
公眾音響平時(shí)播放背景音樂，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，則兼作事故廣播之用。客房音響的設(shè)置目的，是向客人提供高級(jí)的音樂享受，建立舒適的休息環(huán)境。
高級(jí)宴會(huì)廳一般都是多功能的，必須設(shè)置專用的音響室，配備一套高級(jí)組合音響設(shè)備，以適應(yīng)各種宴會(huì)、記者招待會(huì)、演唱會(huì)、國(guó)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，為滿足有可能舉辦各種晚會(huì)的要求，可配備移動(dòng)式音響設(shè)備。舞廳的音響是獨(dú)立的系統(tǒng)。
有的豪華飯店還設(shè)置有音樂噴泉。
14.共用天線電視接收系統(tǒng)
高層建筑一般都裝有共用電視天線接收系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱ca丁v系統(tǒng)或安裝衛(wèi)星通信電視接收系統(tǒng))。共用電視天線接收系統(tǒng)是一個(gè)有線分配網(wǎng)絡(luò)，除收看電視臺(tái)的電視節(jié)目以外，還可以在它的前端配合一定的設(shè)備，如：攝像機(jī)、錄像機(jī)、調(diào)制器及其他附屬設(shè)備等，根據(jù)用戶的需要自己可以隨意制作電視節(jié)日。向大樓用戶播放內(nèi)部節(jié)目，所以又稱之為“閉路電視系統(tǒng)”�，F(xiàn)代旅游飯店都裝設(shè)有閉路電視系統(tǒng)。每個(gè)客房都設(shè)有彩色電視機(jī)，電視機(jī)的電源開關(guān)裝在床頭控制柜的集控板上。
15.消防自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)滅火系統(tǒng)
現(xiàn)代高層建筑的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警滅火系統(tǒng)，包括：火災(zāi)探測(cè)器、分區(qū)消防報(bào)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(tǒng)等四個(gè)部分，實(shí)現(xiàn)報(bào)警滅火自動(dòng)化。
探測(cè)器探測(cè)到火災(zāi)信號(hào)后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，進(jìn)入分區(qū)報(bào)警器和消防中心，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。消防中心負(fù)責(zé)整座大樓火災(zāi)的監(jiān)控和消防指揮。一些高檔旅館的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是與設(shè)備監(jiān)控電腦系統(tǒng)相連接的、借助—f。設(shè)備監(jiān)控電腦，實(shí)現(xiàn)消防監(jiān)控自動(dòng)化。
關(guān)于高層建筑中消防用電的設(shè)計(jì)問題，涉及到其他許多學(xué)科，而且規(guī)模越大，功能越多，控制內(nèi)容越廣泛，設(shè)計(jì)內(nèi)容也就越復(fù)雜，消防用電設(shè)備有如下諸多方面：
(1)報(bào)警方面：火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、火災(zāi)緊急廣播、警鈴、井笛、火警電話。
(2)自動(dòng)滅火方面：噴水系統(tǒng)、干粉滅火系統(tǒng)(1211、1301)。
(3)手動(dòng)滅火方面：室內(nèi)消火栓系統(tǒng)。
(4)防、排煙方面：正壓送風(fēng)系統(tǒng)，負(fù)壓排煙系統(tǒng)，排煙口的排煙閥，正壓送風(fēng)口的送煙閥，切斷空調(diào)器電源防火調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)。
(5)通訊設(shè)備：一般程控電話、對(duì)講電話、火警專用電話。
(6)避難方面：包括應(yīng)急照明、誘導(dǎo)燈、太平門、樓梯間等出入口的顯示標(biāo)志燈、疏散用電梯、防火卷簾門等。
(7)相關(guān)設(shè)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(shè)備的供電電源，要求在火災(zāi)時(shí)，能保持繼續(xù)供電。在設(shè)計(jì)過程中，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(shè)備供電。高層若為一類建筑，則消防供電電源必須嚴(yán)格按一級(jí)負(fù)荷供電;若為二類建筑，也不應(yīng)采用低于二級(jí)負(fù)荷供電。
②備用電源：可采用自備發(fā)電機(jī)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(zhàn)備狀態(tài)，與主電源切換時(shí)間不應(yīng)超過15s，備用電源的設(shè)計(jì)容量，應(yīng)根據(jù)消防工藝來(lái)決定，滿足消防需要。
�、巯烙秒娕渚�：應(yīng)采用阻燃或防火導(dǎo)線，至少應(yīng)采用銅芯耐熱絕緣線穿鋼管或難燃管在砼層內(nèi)敷設(shè)，其訊號(hào)和控制管線不宜與強(qiáng)電管線共用豎井，以免火災(zāi)發(fā)生以后，其配電線路管熱損傷，造成停電，使消防設(shè)備控制、運(yùn)轉(zhuǎn)不靈，引起不應(yīng)有的事故。
在消防用電設(shè)計(jì)中，有一個(gè)重要問題，就是消防控制中心的設(shè)置。在消防中心內(nèi)設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置及消防聯(lián)動(dòng)控制裝置，且有反應(yīng)被保護(hù)對(duì)象的模擬圖，當(dāng)火災(zāi)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(zāi)區(qū)電源，聯(lián)動(dòng)及顯示消防水泵和防、排煙風(fēng)機(jī)的啟、停及運(yùn)行狀態(tài)，開通火警廣播，且與消防救火隊(duì)聯(lián)系救火，顯示各消防設(shè)備的運(yùn)行情況并打印、記憶。一般消防中心設(shè)置在一層的居多。
