论高层办公建筑的电气设计

【摘要】高层办公楼建筑的电气设计合理、全面与否，将会直接关系到整个建筑的使用寿命与安全。本文以某公司办公楼为例，详细阐述了高层办公建筑电气的设计思路，以期能为同行提供参考借鉴。

 【关键词】高层建筑;办公楼;电气设计

一、深圳市人才园概况

深圳市人才园办公楼总面積90299m²，高25.6m，地面7层，地下2层，属一类高层建筑。项目需按甲方提出的要求，需做到方案合理、技术先进、运行可靠、满足相关规范的要求，还要简捷实用、便于操作、管理和维护，减少综合投资。

二、负荷计算和估算

在办公类建筑中，各系统用电负荷百分比为：空调系统用电40%～50%，照明及插座系统用电40%，电机和水泵等动力设备用电10%，其他设备用电 5%～10%。本项目办公楼内包含一般办公室、大会议室、展厅、大堂、多功能厅（礼堂）、信息中心（计算机中心）、通讯中心（电话总机）、空调机房、水泵房等，在一般办公区按50～60W/m²考虑，在特殊办公区按50～80W/m²考虑。

1、三相负荷计算方法：

将三相用电设备的容量乘以一个需用系数 Kx，得有功计算负荷，即：

Pjs=Kx*Pe（kW） Pe为设备容量（KW）

无功计算负荷 Qjs确定：

Qjs=Pis*tgΦ（kVar）

最后，计算负荷Sjs：

Sjs²=Pjs²+Qjs²（kVA）或Sjs=Pjs/cosΦ（kVA）

计算电流为：

Ijs=Pjs/3UecosΦ，Ue三相设备的额定电压kV）

2、单相负荷确定：

尽量将各单相负荷逐相均匀分配，以减少不平衡。计算时，当回路中的单相负荷的总容量小于该回路三相对称负荷的总容量的15%时，全部负荷按三相对称负荷计算，当超过15%时，应将单相负荷换算为等效三相负荷，再同三相负荷相加，功率及电流计算公式同上。

三、10kV供电系统

根据《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95 2007年版） 9.1.1规定，该建筑中的消防水泵、防排烟设施、消防电梯、应急照明及消防用电按一级负荷要求供电。按《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）3.2.3.1条规定，本楼的消防设备、客梯电力、生活泵、主要的办公室、会议室照明属二级负荷。本办公大楼通讯设备属一级负荷供电，通过传统的几种供电方案比较，选定了下面的供电方案。

即由不同区域变电站引来两路10kV电源，10kV系统设计为单母线分段，中间有联络柜，正常工作时，两路电源同时供电，互为备用，一路电源故障时，另一路电源供全部负荷，这样做既方便检修又可达到供电要求。此方案表面上符合供电要求，但实际很难做到，因为，国内各地区的大电网都是并网的，电力网内的各种故障均可能引起全部电源进线同时失去电源。多年来的实际运行经验表明，很多电气故障难以限制在某一范围内部，因此，即使设计中采用了两路市政电源，也很难保证一级负荷的供电要求。所以，为保证一级负荷中特别重要的负荷，必须增设应急电源柴油发电机作为第三备用电源。

四、220/380V 配电系统

本建筑配电电压为交流220/380V，联结形式采用TN-S系统。结合工程实际情况，通过负荷计算，考虑到空调用电负荷占建筑物总用电量的50%，耗电量很大，而且本项目采用冰蓄冷空调，供电局同意采用峰谷电价。因此，空调系统合理的配电与控制方式，很大程度上决定了整个大楼的经济运行情况。设计时，选用2台1250kVA变压器供中央空调用电，照明及其它动力负荷选用另2台1250kVA变压器，共两套系统。两个供电系统之间均采用分段母线联络。在不使用空调的季节，可将空调变压器退出，减少变压器功耗，达到节电效果，同时该变压器也可作为另一台变压器检修时的备用设备。

1、照明及其它动力配电系统。

办公楼的配电系统主要由配电变压器、低压主开关柜、垂直干线、各楼层的配电箱和其后的分支电路组成，变压器低压侧出线经低压主开关柜中的母线接至垂直干线，1～7层照明负荷采用WDZB-YJY-1.0KV电缆分层分区作为主干线，各楼层设层箱，目的是提高供电可靠性、便于管理、检修。地下室其它动力设备，如水泵、电梯、风机等由低压配电屏单回路放射式配电，消防及一级负荷等重要动力负荷要求在末端配电箱设双电源自动转化装置，使供电更可靠、更安全。

2、发电机的选择

选择发电机容量不能简单的将所有消防用电设备相加，我们一般考虑最不利的一个防火分区发生火灾时的防火分区同时投入运行的消防负荷为准，其它区域的消防电梯及应急照明则视其在火灾时投入的负荷大小而定。发电机的选择除消防负荷外还应考虑普通一级负荷大小，选择两者较大的为准，最后还应按最大一台电动机起动条件校验发电机的容量。

3、空调机组的配电及控制系统。

3.1空调机组的配电

从变电所低压引一路电源至地下2层的空调主机房控制中心配电屏，主机、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔等外部设备均采用独立回路供电，即放射式供电方式，保证了供电的可靠性。

3.2空调机组的控制方式

分手动和自动两种控制方式。手动控制时，制冷机与外部设备以及外部设备之间无电气连锁关系，各设备均可单独启动和停止，此时，制冷机由内部保护电路进行保护，此种状态主要是为了机组的调试和维修。自动控制时，各设备之间有连锁关系，机组的启动顺序：冷却塔风机—冷却水泵—冷冻水泵—主机。停机时顺序与启动时相反，按照这个要求，设计空调系统的二次控制回路，在火灾自动报警方面，空调系统与火警信号也要求有连锁控制，当确定有火警发生时，消防值班室发出信号切断空调机的总电源，并将开关动作信号反馈回消防控制中心。

五、采光与照明标准

为了减少动力设备用电对照明线路电压波动的影响，照明用电与动力用电线路尽量分开供给，本楼设有一般照明和应急照明。

1、一般照明设计

由于本项目要达到绿色二星标准，照明设计时尽量考虑节能。利用天然采光与人工照明相结合的方法，在天气允许条件下，充分依靠天然采光以节约能源，当阴雨天气时，工作面的照度不够，则利用人工照明。地下车库局部采用光导照明，公共走道照明及车库普通照明采用BA控制，人才大市场采用智能照明。本项目照明主要采用三基色T5高效光源。

2、应急照明设置

地下室车库、电梯间、楼梯间、公共通信和主要出入口等场所设应急疏散指示照明及楼层指示灯，它们在正常及事故时均点燃，应急疏散、楼层指示灯均自带蓄电池，应急供电时间不少于30分钟。地下室、电梯间、重要办公室、重要会议室、大堂、礼堂、变配电房、主机房、消防控制中心、水泵房、电梯机房、电话总机、信息中心，这些场所均设应急照明及工作照明，应急照明分别占工作照明的25%～100%。

六、防雷与安全

防雷设计按二类防雷建筑物处理，利用建筑物金属构件作防雷装置。屋面敷设避雷带，共用天线用避雷针保护，利用建筑物结构钢筋作引下线，并利用混凝土基础钢筋作自然接地体。为防侧击雷，从30m以上每三层设均压环，所有金属门窗、建筑玻璃幕墙均应与作防雷引下线的钢筋连通，为了保证建筑物外立面的效果，所有防雷装置均采用暗装作法。防雷接地、变压器中性点接地，电气安全接地以及其它需要接地的设备，弱电设备采用共用接地，共用接地體的接地电阻应小于1Ω，这样既保证了人身和设备的安全，也减少了不合理接地引起的干扰。

七、结束语

对本工程的保安监控、电话系统、电视系统、火灾自动报警及消防控制系统预留有关的强电电源，通过以上对本工程供配电系统的设计情况的介绍，笔者认为办公建筑电气设计的合理性应从总体考虑其经济指标，才能取得最佳的技术及经济效果，真正做到高效、节能、舒适。

参考文献：

[1]任红.某办公楼电气系统节能设计[J].建筑电气，2013.

[2]供配电系统设计规范 GB50052-2009，北京：中国建筑工业出版社.

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