淺析現(xiàn)代城市高層建筑中的電氣設(shè)計

1、<p>　　淺析現(xiàn)代城市高層建筑中的電氣設(shè)計</p><p>　　摘要：合理的建筑電氣設(shè)計能夠滿足建筑使用者對電氣的要求，使建筑功能得到進一步完善，這是建筑工程中極為重要的一環(huán)。本文結(jié)合工程實例，針對現(xiàn)代城市高層建筑中的電氣設(shè)計進行論述。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：現(xiàn)代城市；高層建筑；電氣設(shè)計；實例分析 </p><p>　　中圖分類號：[TU208.

2、3] 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p>　　一、 電氣設(shè)計的負荷估算和計算 </p><p>　　現(xiàn)代城市高層建筑電氣設(shè)計的特點是工程規(guī)模大、技術(shù)復(fù)雜、設(shè)計周期短。一個2.6 萬m2的“高建”方案定了之后,擴大初步設(shè)計和施工圖設(shè)計的時間也就七八個月甚至不足半年。由于開始設(shè)計時許多條件未成熟,因而擴大初步設(shè)計階段的負荷只能估算。施工圖設(shè)計階段則采用需要系數(shù)法進行負荷計算。下面以工

3、程實例說明負荷計算方法。 </p><p>　　本工程屬綜合性大樓,在擴大初步設(shè)計的估算中采用負荷密度法和單位指標法,施工圖設(shè)計時采用需要系數(shù)法計算,最后以估算中的兩法進行評價。 </p><p><b>　　1.1 負荷估算 </b></p><p>　　把全樓的負荷分為動力和照明兩大部分。動力負荷包括冷凍機組全系統(tǒng)和各類水泵、電梯衍、鍋護的

4、配套動力設(shè)備及送排風(fēng)機等。照明負荷包括裙樓各層、辦公、客房、公寓的照明、插座,以及風(fēng)機盤管和窗式、分體式空調(diào)器等。經(jīng)多個“高建”擴大初步設(shè)計估算的綜合取動力總平均系數(shù)K動=0.5,照明總平均系數(shù)K動=0.44。動力總設(shè)備容量是根據(jù)各工種提供的動力用電量的總和, 照明總設(shè)備容量是按負荷密度法和單位指標法計算的。 </p><p>　　大堂、商場等場所的照明計算負荷按負荷密度法估算, 負荷密度列于下表。 </p

5、><p>　　賓館客房按單位指標法估算,單位用電指標客房按1.0-1.5kW/間,公寓(兼辦公)按12.5-17kW/套(468套,約130-170m2,內(nèi)設(shè)電熱水器4-6kW,3-4臺分體式空調(diào)器,照明、插座按40W/m2計)。 </p><p>　　根據(jù)以上指標估算結(jié)果,全樓總照明設(shè)備容量Pe照=9101kW,加上總動力設(shè)備容量Pe動=5499kW,則全樓總設(shè)備容量Pe總=5499+910

6、1=14600kW。動力總平均系數(shù)K動=0.5,照明總平均系數(shù)K照=0.44,則計(估)算負荷Pjs動 =2749.5kW,Pjs照=4004kW。全樓總動、照明的計(估)算負荷ΣPjs=2749.5+4004=6754kW。 </p><p>　　平均需要系數(shù)ΣK=0.462,功率因數(shù)補償至cosφ= 0.9,ΣPjs=7504.4kV?A。選4×1250+4×1000+2×800

7、=10600kV?A,共10臺電力變壓器。平均變壓器的負荷率70.8%,留有余量。 </p><p>　　1.2 施工圖設(shè)計用需要系數(shù)法計算。 </p><p>　　按每臺變壓器的負荷逐臺計算,全樓總設(shè)備容量(較擴初時有所增加)ΣPe= 18523.9kW。全樓總計算容量(取同期系數(shù)0.9)ΣPjs =7898kW。功率因數(shù)補償至0.928,則ΣSjs=8511kV?A。 </p&g

8、t;<p>　　仍選用10臺變壓器總裝機容量10600kV?A,故平均變壓器的負荷率 80.3%,(按逐臺變壓器計,個別負荷率達 90% 左右)。全樓約19萬m2,平均單位面積變壓器的裝機容量55.8V?A/m2(因本工程地下室車庫占兩層,用電量較小,而面積較大)。 </p><p>　　70 年代各國“高建”的單位面積裝機容量都很大, 但近十年來國外和國內(nèi)北京、上海、廣州、深圳等地的“高建”采用樓

9、宇自動化系統(tǒng)(BAS),節(jié)能達 15-25%, 設(shè)計中選用高效新光源和變頻調(diào)速等高效率、低損耗的用電設(shè)備之后,使全樓的設(shè)備容量有所下降。據(jù)筆者了解日本目前已降到平均 60-80V?A/m2,一些設(shè)計單位調(diào)查結(jié)果,認為以往的負荷密度偏大,平均 70V?A/m2為宜。 </p><p>　　二、 變壓器的選擇 </p><p>　　確定一臺變壓器的容量時, 應(yīng)先確定變壓器的負荷率 p 值。變壓

10、器的效率一般可用下式表示: </p><p>　　ηp=×100%(1) </p><p>　　式中:ηp―――――變壓器的效率, </p><p>　　Pz―――――變壓器的輸出功卒(kW)； </p><p>　　Po―――――變壓器的宣載損耗(kW)； </p><p>　　Pk―――――變壓器在額定電

11、流時的負載損耗(kW)； </p><p>　　β――――變壓器的負荷率。 </p><p>　　從公式( 1) 可知, 變壓器的效率ηp 是負荷率β的函數(shù)。欲求最大效率ηmax, 可對公式(1) 求導(dǎo)數(shù), 并令 dηp/β=0, </p><p>　　則 ηp=ηmax的條件是 Po=β2Pk, 即當空載損耗等于負荷率平方乘以負載損耗時效率最高, 則在效率最高點變

12、壓器的負荷率 </p><p>　　β=令Pk / Po=（變壓器損失比），則β=（2） </p><p>　　α值與變壓器的規(guī)格有關(guān),據(jù)公式(2)計算不同變壓器 </p><p>　　(500-1600kV?A)在運行效率最高點的負荷率,所對應(yīng)的負荷率約在63-67%之間。有關(guān)資料提出變壓器的最佳負荷率并不一致,多數(shù)推薦 65-75%,個別推薦 70-85%,但這

13、些數(shù)字都是基于變壓器在最高效率狀態(tài)下運行為前提的。 </p><p><b>　　三、 變配電所 </b></p><p>　　3.1 變配電所內(nèi)線路敷設(shè) </p><p>　　低壓開關(guān)柜的進出電纜有從柜頂進出的,有在柜下做電纜溝的,也有在柜下方做電纜夾層的,究竟采用何種形式要區(qū)別對待。當變配電所設(shè)在主樓中間層或設(shè)備層時,因為做地溝有困難,所以

14、采用柜頂進出線(用電纜托架明裝)較合適。當變壓器臺數(shù)為4臺及以上時,由于電纜數(shù)量很多,宜采用電纜夾層敷設(shè)電纜。我們的做法是,因變配電所設(shè)在地下最底層,可取消結(jié)構(gòu)底盤上面的0.6m厚的填土層,再在距底1.80m處做0.1m 厚的混凝土板作為承重板,這樣夾層就有1.80m高的空間,人可以進入操作, 電纜夾層做法如下圖所示。 </p><p>　　圖 1電纜夾層示意 </p><p>　　當變壓

15、器臺數(shù)為3臺及以下時,宜采用柜下方做電纜溝,但需注意,如果變配電所設(shè)置在地下最底層時,應(yīng)注意防止排水溝的水灌入電纜溝,造成施工困難和電纜被浸泡。為此,目前很多地方對冷凍機房、水泵房(一般設(shè)在地下底層)配電的電纜均為柜頂出線,采用托架明敷。當采用柜頂出線時,應(yīng)有足夠的空間。 </p><p>　　3.2 變配電設(shè)備的垂直運輸 </p><p>　　當“高建”超過45層時宜在大樓避難層（或設(shè)備

16、層）加設(shè)變配電所[1],那么變配電設(shè)備的垂直運輸如何解決呢?如一臺800kV?A 的變壓器重2.5t,電梯是無能為力的。解決的辦法有兩個:①利用電梯井道,即將電梯轎廂提升至頂層,在轎廂下方的井道壁上架設(shè)一根工字鋼,用電動葫蘆將變壓器提升到變配電所所在層。但要注意兩點:變電所所在層的電梯門要加寬;留好電梯門通往變電所的通道,并考慮通道樓板的荷載。②廠家到現(xiàn)場組裝變壓器并測試。 </p><p>　　3.3 變配電所

17、的接地 </p><p>　　變配電所設(shè)在地下底層時,我們利用高低壓配電室、變電所和發(fā)電機房內(nèi)的接地干線通過柱內(nèi)兩根主筋與作為接地體的基礎(chǔ)樁基、底盤相連接,做法如圖2 所示。 </p><p>　　圖 2地下層變配電所接地平面圖 3閉式環(huán)網(wǎng)結(jié)線示意 </p><p>　　四、 高壓 10kV 供配電系統(tǒng) </p><p>　　“高建”多數(shù)屬一

18、類建筑,其中一級負荷要求兩路來自不同降壓站或同站的不同母線的10kV電源供電。中等用電戶(負荷約7000-8000kV?A)采用手車式真空斷路器柜,單母線或單母線分段運行(變壓器臺數(shù)8臺及以上宜采用后者)。ABB 公司生產(chǎn)的ZS-1型手車式真空斷路器柜由于采用梅花狀觸頭及工藝制作考究等優(yōu)點而受到青睞。國產(chǎn)的KYN-l0(F)型金屬愷裝手車式真空斷路器柜和引進西門子技術(shù)國產(chǎn)化的JYNC-10型也有采用。小用電戶(負荷約3000-4000k

19、V?A) 大多采用閉式環(huán)網(wǎng)結(jié)線配電: 正常時由降壓站饋出一路電源送電,當中間某段線路故障, 經(jīng)人工操作, 隔離故障段后,由另一路電源送電,如圖3所示。環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜電源進出線間隔內(nèi)設(shè)負荷開關(guān),用戶出線間隔設(shè)負荷開關(guān)加高琢熔斷器: 這種柜具有體積小、價格低、運行維護量少、防火等特點。進口的有ABB公司的 RGC 型和法國梅蘭日蘭公司生產(chǎn)的 VM6、SM6 型等環(huán)網(wǎng)柜。國產(chǎn)的有浙江省象山高壓電器廠等生產(chǎn)的HXCNI一10型環(huán)網(wǎng)柜。 </p

20、><p>　　五、低壓供配電系統(tǒng) </p><p>　　變壓器低壓側(cè)出線采用電纜聯(lián)接在以往主管的“高建”工程設(shè)計中,配電變壓器低壓側(cè)出線幾乎都是采用電纜的(最大的變壓器容量1600kV?A),經(jīng)過多年運行未發(fā)現(xiàn)什么問題,其優(yōu)點是: </p><p>　　(1)變壓器的位置安排自由度大,有利于變配電所平面的合理布置,有的工程幾臺變壓器分上下兩層安裝,采用電纜聯(lián)絡(luò)就更為合理

21、。 </p><p>　　(2)經(jīng)濟,如一臺1000kV?A 變壓器,每相用三根單芯240mm2電纜共12根(平均單價70.87元/m),每米電纜需850元,而采用封閉式母線則每米需1600元。 </p><p><b>　　六、結(jié)束語 </b></p><p>　　現(xiàn)代城市高層建筑的多功能化、技術(shù)方面的復(fù)雜性,給搞好電氣設(shè)計帶來一定的難度,

22、隨著科學(xué)技術(shù)的進步和人民生活水平的提高,必然對電氣設(shè)計有許多新的要求,只有不斷總結(jié)經(jīng)驗、深入研究,才能不斷提高設(shè)計的技術(shù)水平。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　?。?］《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50052-2009編制． </p><p>　?。?］《建筑電氣設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中國建筑工業(yè)出版社． </p