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【摘要】随着超高层建筑行业的快速发展和现代智能技术的高速发展，做好电气系统的设计和安装对于保证超高层建筑电气的质量有着重要的作用。本文在论述以负荷的计算、供电电源及电压的逸择、高低压配电系统的设计、主要设备的选型等四个方面为代表的超高层建筑电气设计的主要内容的基础上，论述了超高层建筑电气设计中应该注意的问题，进而从安装前的协调工作、机电设备控制的技术要求、机电设备控制注意事项等三个方面论述了超高层建筑电气系统安装的要点。
【关键词】超高层建筑；电气系统设计；安装调试
近些年来，随着经济的快速发展，建筑行业也获得了前所未有的发展机遇。与此同时，随着工业、居民等用地的紧张，超高层建筑正越来越成为建筑行业的重要选择类型。所谓超高层建筑是指建筑物高度达到100米以上。超高层建筑因其建筑面积大，人员密集，楼层多，运行机电设备较复杂，用电负荷大等特点而致使其对电气系统的设计和安装有着严格的要求。与此同时，智能电气的快速发展也给电气系统的设计与安装带来了不小的麻烦。本文以实际的建筑为例，论述了超高层建筑电气系统设计与安装的要点，强调了环保和节能在建筑电气系统的设计和安装中的重要性。该建筑物为河南省郑州市郑东新区地标性建筑，建筑总建筑面积30万平方米，高度280米，总共60层。主要为甲级办公楼和知名五星及酒店。其地下共有四层，主要是停车库、设备机房、物业用房、商铺、安保监控机房、消防控制中心；第1层到第37层是对外销售或租赁的甲级办公写字楼；第38层到第59层是五星级酒店，有客房420间，第60层是观光层。
1、超高层建筑电气设计的主要内容
超高层建筑电气设计的主要内容是包括负荷的计算、供电电源及电压的选择、高低压配电系统的设计、主要设备的选型等四个方面。
1.1负荷的计算
负荷计算是超高层建筑设计的前提，因此在实际的设计中要准确计算楼房的电力负荷数值。负荷计算数值的准确与否直接影响着后期电气设备的选择和设备的经济与否。根据我国建筑行业通行的超高层建筑负荷分级表和该楼房的实际情况，我们可以发现该楼房的负荷主要是以一级和二级为主。一般来说，关于电气负荷的计算主要是基于负荷密度法和需要系数法，有效将两种方法结合可以为得出科学客观的数据做出重大的贡献，从而为高层建筑电气的设计打下牢靠的基础。
1.2供电电源及电压的选
由于超高层建筑供电的复杂性和特殊性，因此超高层建筑必须得设立两个以上的独立电源来确保供电不会出现任何问题。在独立电源数量的选择上，这主要是由建筑物所在地区的电网条件和建筑物本身负荷大小决定的。一般而言，两个相互独立的电源是需要同时进行供电来达到减少一个电源供电压力的目的，但是两个电源之间又是相互协助，相互备用的。此外，为了防止意外出现造成的巨大损失，超高层建筑还必须设计安装备用的柴油发电机组，确保出现紧急情况的时候可以在最短的时间内恢复供电，一般是15s为限。在电压的选择上，目前，国内的超高层建筑都选择10kV的标准电压作为供电电压。
1.3高低压配电系统的设计
1.3.1高压配电系统
由于超高层建筑采用都是两个电源独立的供电，这也意味着高压配电系统需要采用单母线分段而达到自动切换和互为备用的目的。由于母线是分段的，且其分段的数目要与电源进线回路数相适应。由此可知，当供电电源有一个备用的时候，母线就没有分段的必要性了，因此，电源采用电缆进线即可。
1.3.2配电方式的放射式和混合式相结合
高压系统和低压干线所采取的都是以放射式为主的配电系统，而楼层的配电则采取混合式的系统。超高层建筑由于其建筑物的高度非常高，因此使得水平干线的走线非常困难，这也致使超高层电路都会选择竖井母干线与全塑电缆相结合的方式进行走线。一般来说，每一层楼的竖井中都会设置一个配电间，并且在建筑物的地下、中间和最顶层都会分散的设置变压器以适应，楼房的负荷。
1.3.3功率因素
一般功率因素的补偿范围在0.9至0.95之间，集中补偿的方式则适合于无功补偿。一般使用移相电容器与配电屏相结合而至于置于变压器的低压侧以确保变压器容量的降低。
1.4主要设备的选型
1.4.1高压开关柜
在本次工程中使用的是有ABB公司生产的UniGear ZS1铠装式金属封闭开关柜，其出色的性能为本工程助力不少。其结构图如图1所示。
1.4.2双电源转换开关
本工程使用的是GE公司生产的ZTG系列自动转换开关。额定电流可达3200安培，满足常规容量需求。采用MX150控制，配备大屏幕液晶面板，所有参数现场可调，引入GE独特可控硅整流方式，使线圈的激磁控制更加精准。其结构示意图如图2所示。
1.4.3應急备用发电机组
近些年来，燃汽轮发电机作为应备电源开始获得了应用，但目前大多的超高层建筑仍然使用柴油发电机组。本工程使用了由康明斯公司生产的QSK60系列柴油机组。
1.4.4微机保护装置
本工程微机保护装置使用了由许继电气股份有限公司生产WCB-822A微机厂用变保护测控装置和WDH-820A系列微机电动机保护测控装置。该装置主要适用于3～10kV电压等级小接地电流系统或小电阻接地系统中的厂用变、所用变或接地变的保护及测控。
2、超高层建筑电气设计中应该注意的问题
2.1供电可靠性问题
众所周知的是超高层建筑因其照明设备、空调设备、电梯设备、给排水设备等设备数量庞大，使用电量巨大，由此在进行电气设计的时候要充分考虑供电的可靠性。
2.2照明问题
照明问题主要是应急照明的问题，当超高层建筑一旦发生火灾或其他故障时候，容易造成较大的损失。因此，应急照明要安装在合理的地方，一般应该安装在疏散楼梯、消防电梯前室、消防控制室、自备电源室、变配电室、消防水泵房、防排烟机房的墙面上或者顶棚上。应急照明的指示灯要明显清楚。 2.3电梯问题
在电梯的设计中，首先要确保的是电梯运行中的噪音不会影响用户的正常生活和工作，根据实际的情况，对电梯的载荷做出相应的调整。为了防止特殊情况的出现，因此要确保电梯的供电系统的安全性，一般会设置一套正常供电系统和一套备用发电供电系统。
2.4节能问题
超高层建筑的能耗特别大，在电气设计的时候要做好节能的预算。节电的设计方案主要是以安全适用、经济合理和节能环保为设计理念。因此，在实际的设计中可以使用高效率变压器、电动机和照明光源、无功功率补偿装置和设备监控电脑系统等来达到减少电能损耗，节约用电的目的。
3、超高层建筑电气系统安装的要点
3.1高低压变配电室设备安装的重点和难度
高压室应该选择在靠近电源侧，其门则朝向低压室开启，而变压器则需要置于北侧；高低压配电室内要保持通风的良好；低压室的进线柜的母线要尽可能的最短；在配电箱的安装上，箱体在进行安装的时候要用水准仪校水平，让箱体能够与地面平行，而且对于与导管管径不相符的箱体要用借助机械来进行开孔。在高低压变配电室设备的安装中，特别是要注意桥架敷设电缆中经过伸缩缝的时候做好处理。手车柜安装的时候，要确保柜内控缆牢固，以便手车更为方便的近出。在手车柜的动静接头上要确保良好的插件接触和开启灵活的安全隔离板。
3.2垂直供电母线槽的安装的重点和难度
超高层建筑由于其高度在100米以上，探讨其垂直供电的母线安装有着非常重要的作用。在安装的时候，按照出厂编号，将多段母线槽单元与整个干线系统相接，两段母线槽相互之后，及时穿入绝缘螺栓，垫入碗形垫片，用力矩扳手将螺栓拧紧，之后安装上街头盖板即可。特别注意的是，用街头螺栓紧固之后还要用0.01mm的塞尺检查。一般来说，在垂直母线槽的安装中，一般每隔1.5m就会设置一个弹簧支撑以确保张力的释放。在安装完成之后，要对母线槽进行相位和连接系统的实验，以检查接地电阻和绝缘电阻，特别需要注意的是，使用1000V的兆欧表检测冷态绝缘电阻的时候，其每段电阻要高于MΩ。
3.3其它机电设备控制调试方面难点和注意事项
在WCB-822A微机厂用变保护测控装置的调试方面，需要注意的是程序的检查。如果程序的校验码正确，即可认为程序正确，装置的各种功能和逻辑正确。在主菜单下的“版本”菜单下，可查看装置的CRC校验码。而后是开关量输入检查，选择 “开入量”菜单，进入开入量状态显示。将装置的开入电源分别接入各开入端子，应显示正确的状态。当断路器在合位或跳位时，HW和TWJ的显示状态应正确。之后模拟量输入检查，在装置的交流电流、电压输入端加入额定值，在主菜单的“状态”中，可查看各模入量。显示值误差分别为：保护电流不超过额定值的±2.5%，电压不超过额定值的±0.5%，测量电流不超过额定值的±0.2%。如果某一路误差过大，选择“调试”→“模入设置”菜单下的“系数”项，对该路进行刻度校准。接下来是整组试验，如果上述检查全部正确，装置已基本没有问题。为谨慎起见，可整定装置的定值，然后检查装置的动作情况，确认所使用的保护定值全部正确。WDH-820A系列微机电动机保护测控装置的调试与WCB-822A微机厂用变保护测控装置基本无异。
3.4建筑物的防雷接地的安装重点要求
由于超高层建筑物对防雷有着较高的要求，因此，在进行防雷接地的安装要严格按照厂家的说明进行。此外，提高焊接工人的安全意识和焊接技术，严格按照设计要求来进行焊接，施工单位也要对焊接工人进行相关培训，如怎样更好的对不易进行焊接的地方完美的进行焊接。管理者要加强监管力度，并要求焊接工人根据相关法律规定正确的进行避雷引下线的连接，并严格用圆钢来进行搭接。
4、结语
超高层建筑的电气系统的设计和安装随着智能化的发展也变得越来越加复杂。由于超高层建筑的负荷大，用电设备多而致使其在对超高层建筑电气设计的主要内容上要从负荷的计算、供电电源及电压的逸择、高低压配电系统的设计、主要设备的选型等四个方面来进行考虑。良好的设计是安装的前提，合格出色的安装对超高层建筑的电气系统而言也有着重要的作用。随着社会生态环保意识的加强和国家可持续发展战略的大力实施，不论是在电气的设计还是安装中都需要坚持环保和节能。
参考文献
[1]李炳华，徐学民，刘文坤.超高层建筑竖向干线矿物绝缘电缆可靠性研究[J].建筑电气，2010（06）：156-157.
[2]中国建筑学会建筑电气分会.民用建筑电气设计规范实施指南[M].北京：中国电力出版社，2008，324-326.
[3]李炳华，刘文坤，张巧玲.民用建筑中供配电系统若干问题的再思考[J].四川建筑科学研究，2010，29（12）：113-118.
[4]于海英，田思源，张宏喜.浅谈电气自动化在楼宇自控系统中的应用[J].黑龙江科技信息.2009（01）：189-192.
[5]张琼芳，周向阳，张琼芳.新一代建筑电气技术的发展趋势[J].四川建筑科学研究，2006（09）：121-123.
[6]田思源，朱立阳，姚玉霞.智能化楼宇安防自动监控报警系统的研究[J].农业网络信息，2010（07）：154-156.
[7]中國建筑学会建筑结构分会高层建筑结构委员会，我国大陆2009年底已建成180m以上高层建筑统计[J].土木工程学报，2010（05）：243-245.
【关键词】超高层建筑；电气系统设计；安装调试
近些年来，随着经济的快速发展，建筑行业也获得了前所未有的发展机遇。与此同时，随着工业、居民等用地的紧张，超高层建筑正越来越成为建筑行业的重要选择类型。所谓超高层建筑是指建筑物高度达到100米以上。超高层建筑因其建筑面积大，人员密集，楼层多，运行机电设备较复杂，用电负荷大等特点而致使其对电气系统的设计和安装有着严格的要求。与此同时，智能电气的快速发展也给电气系统的设计与安装带来了不小的麻烦。本文以实际的建筑为例，论述了超高层建筑电气系统设计与安装的要点，强调了环保和节能在建筑电气系统的设计和安装中的重要性。该建筑物为河南省郑州市郑东新区地标性建筑，建筑总建筑面积30万平方米，高度280米，总共60层。主要为甲级办公楼和知名五星及酒店。其地下共有四层，主要是停车库、设备机房、物业用房、商铺、安保监控机房、消防控制中心；第1层到第37层是对外销售或租赁的甲级办公写字楼；第38层到第59层是五星级酒店，有客房420间，第60层是观光层。
1、超高层建筑电气设计的主要内容
超高层建筑电气设计的主要内容是包括负荷的计算、供电电源及电压的选择、高低压配电系统的设计、主要设备的选型等四个方面。
1.1负荷的计算
负荷计算是超高层建筑设计的前提，因此在实际的设计中要准确计算楼房的电力负荷数值。负荷计算数值的准确与否直接影响着后期电气设备的选择和设备的经济与否。根据我国建筑行业通行的超高层建筑负荷分级表和该楼房的实际情况，我们可以发现该楼房的负荷主要是以一级和二级为主。一般来说，关于电气负荷的计算主要是基于负荷密度法和需要系数法，有效将两种方法结合可以为得出科学客观的数据做出重大的贡献，从而为高层建筑电气的设计打下牢靠的基础。
1.2供电电源及电压的选
由于超高层建筑供电的复杂性和特殊性，因此超高层建筑必须得设立两个以上的独立电源来确保供电不会出现任何问题。在独立电源数量的选择上，这主要是由建筑物所在地区的电网条件和建筑物本身负荷大小决定的。一般而言，两个相互独立的电源是需要同时进行供电来达到减少一个电源供电压力的目的，但是两个电源之间又是相互协助，相互备用的。此外，为了防止意外出现造成的巨大损失，超高层建筑还必须设计安装备用的柴油发电机组，确保出现紧急情况的时候可以在最短的时间内恢复供电，一般是15s为限。在电压的选择上，目前，国内的超高层建筑都选择10kV的标准电压作为供电电压。
1.3高低压配电系统的设计
1.3.1高压配电系统
由于超高层建筑采用都是两个电源独立的供电，这也意味着高压配电系统需要采用单母线分段而达到自动切换和互为备用的目的。由于母线是分段的，且其分段的数目要与电源进线回路数相适应。由此可知，当供电电源有一个备用的时候，母线就没有分段的必要性了，因此，电源采用电缆进线即可。
1.3.2配电方式的放射式和混合式相结合
高压系统和低压干线所采取的都是以放射式为主的配电系统，而楼层的配电则采取混合式的系统。超高层建筑由于其建筑物的高度非常高，因此使得水平干线的走线非常困难，这也致使超高层电路都会选择竖井母干线与全塑电缆相结合的方式进行走线。一般来说，每一层楼的竖井中都会设置一个配电间，并且在建筑物的地下、中间和最顶层都会分散的设置变压器以适应，楼房的负荷。
1.3.3功率因素
一般功率因素的补偿范围在0.9至0.95之间，集中补偿的方式则适合于无功补偿。一般使用移相电容器与配电屏相结合而至于置于变压器的低压侧以确保变压器容量的降低。
1.4主要设备的选型
1.4.1高压开关柜
在本次工程中使用的是有ABB公司生产的UniGear ZS1铠装式金属封闭开关柜，其出色的性能为本工程助力不少。其结构图如图1所示。
1.4.2双电源转换开关
本工程使用的是GE公司生产的ZTG系列自动转换开关。额定电流可达3200安培，满足常规容量需求。采用MX150控制，配备大屏幕液晶面板，所有参数现场可调，引入GE独特可控硅整流方式，使线圈的激磁控制更加精准。其结构示意图如图2所示。
1.4.3應急备用发电机组
近些年来，燃汽轮发电机作为应备电源开始获得了应用，但目前大多的超高层建筑仍然使用柴油发电机组。本工程使用了由康明斯公司生产的QSK60系列柴油机组。
1.4.4微机保护装置
本工程微机保护装置使用了由许继电气股份有限公司生产WCB-822A微机厂用变保护测控装置和WDH-820A系列微机电动机保护测控装置。该装置主要适用于3～10kV电压等级小接地电流系统或小电阻接地系统中的厂用变、所用变或接地变的保护及测控。
2、超高层建筑电气设计中应该注意的问题
2.1供电可靠性问题
众所周知的是超高层建筑因其照明设备、空调设备、电梯设备、给排水设备等设备数量庞大，使用电量巨大，由此在进行电气设计的时候要充分考虑供电的可靠性。
2.2照明问题
照明问题主要是应急照明的问题，当超高层建筑一旦发生火灾或其他故障时候，容易造成较大的损失。因此，应急照明要安装在合理的地方，一般应该安装在疏散楼梯、消防电梯前室、消防控制室、自备电源室、变配电室、消防水泵房、防排烟机房的墙面上或者顶棚上。应急照明的指示灯要明显清楚。 2.3电梯问题
在电梯的设计中，首先要确保的是电梯运行中的噪音不会影响用户的正常生活和工作，根据实际的情况，对电梯的载荷做出相应的调整。为了防止特殊情况的出现，因此要确保电梯的供电系统的安全性，一般会设置一套正常供电系统和一套备用发电供电系统。
2.4节能问题
超高层建筑的能耗特别大，在电气设计的时候要做好节能的预算。节电的设计方案主要是以安全适用、经济合理和节能环保为设计理念。因此，在实际的设计中可以使用高效率变压器、电动机和照明光源、无功功率补偿装置和设备监控电脑系统等来达到减少电能损耗，节约用电的目的。
3、超高层建筑电气系统安装的要点
3.1高低压变配电室设备安装的重点和难度
高压室应该选择在靠近电源侧，其门则朝向低压室开启，而变压器则需要置于北侧；高低压配电室内要保持通风的良好；低压室的进线柜的母线要尽可能的最短；在配电箱的安装上，箱体在进行安装的时候要用水准仪校水平，让箱体能够与地面平行，而且对于与导管管径不相符的箱体要用借助机械来进行开孔。在高低压变配电室设备的安装中，特别是要注意桥架敷设电缆中经过伸缩缝的时候做好处理。手车柜安装的时候，要确保柜内控缆牢固，以便手车更为方便的近出。在手车柜的动静接头上要确保良好的插件接触和开启灵活的安全隔离板。
3.2垂直供电母线槽的安装的重点和难度
超高层建筑由于其高度在100米以上，探讨其垂直供电的母线安装有着非常重要的作用。在安装的时候，按照出厂编号，将多段母线槽单元与整个干线系统相接，两段母线槽相互之后，及时穿入绝缘螺栓，垫入碗形垫片，用力矩扳手将螺栓拧紧，之后安装上街头盖板即可。特别注意的是，用街头螺栓紧固之后还要用0.01mm的塞尺检查。一般来说，在垂直母线槽的安装中，一般每隔1.5m就会设置一个弹簧支撑以确保张力的释放。在安装完成之后，要对母线槽进行相位和连接系统的实验，以检查接地电阻和绝缘电阻，特别需要注意的是，使用1000V的兆欧表检测冷态绝缘电阻的时候，其每段电阻要高于MΩ。
3.3其它机电设备控制调试方面难点和注意事项
在WCB-822A微机厂用变保护测控装置的调试方面，需要注意的是程序的检查。如果程序的校验码正确，即可认为程序正确，装置的各种功能和逻辑正确。在主菜单下的“版本”菜单下，可查看装置的CRC校验码。而后是开关量输入检查，选择 “开入量”菜单，进入开入量状态显示。将装置的开入电源分别接入各开入端子，应显示正确的状态。当断路器在合位或跳位时，HW和TWJ的显示状态应正确。之后模拟量输入检查，在装置的交流电流、电压输入端加入额定值，在主菜单的“状态”中，可查看各模入量。显示值误差分别为：保护电流不超过额定值的±2.5%，电压不超过额定值的±0.5%，测量电流不超过额定值的±0.2%。如果某一路误差过大，选择“调试”→“模入设置”菜单下的“系数”项，对该路进行刻度校准。接下来是整组试验，如果上述检查全部正确，装置已基本没有问题。为谨慎起见，可整定装置的定值，然后检查装置的动作情况，确认所使用的保护定值全部正确。WDH-820A系列微机电动机保护测控装置的调试与WCB-822A微机厂用变保护测控装置基本无异。
3.4建筑物的防雷接地的安装重点要求
由于超高层建筑物对防雷有着较高的要求，因此，在进行防雷接地的安装要严格按照厂家的说明进行。此外，提高焊接工人的安全意识和焊接技术，严格按照设计要求来进行焊接，施工单位也要对焊接工人进行相关培训，如怎样更好的对不易进行焊接的地方完美的进行焊接。管理者要加强监管力度，并要求焊接工人根据相关法律规定正确的进行避雷引下线的连接，并严格用圆钢来进行搭接。
4、结语
超高层建筑的电气系统的设计和安装随着智能化的发展也变得越来越加复杂。由于超高层建筑的负荷大，用电设备多而致使其在对超高层建筑电气设计的主要内容上要从负荷的计算、供电电源及电压的逸择、高低压配电系统的设计、主要设备的选型等四个方面来进行考虑。良好的设计是安装的前提，合格出色的安装对超高层建筑的电气系统而言也有着重要的作用。随着社会生态环保意识的加强和国家可持续发展战略的大力实施，不论是在电气的设计还是安装中都需要坚持环保和节能。
参考文献
[1]李炳华，徐学民，刘文坤.超高层建筑竖向干线矿物绝缘电缆可靠性研究[J].建筑电气，2010（06）：156-157.
[2]中国建筑学会建筑电气分会.民用建筑电气设计规范实施指南[M].北京：中国电力出版社，2008，324-326.
[3]李炳华，刘文坤，张巧玲.民用建筑中供配电系统若干问题的再思考[J].四川建筑科学研究，2010，29（12）：113-118.
[4]于海英，田思源，张宏喜.浅谈电气自动化在楼宇自控系统中的应用[J].黑龙江科技信息.2009（01）：189-192.
[5]张琼芳，周向阳，张琼芳.新一代建筑电气技术的发展趋势[J].四川建筑科学研究，2006（09）：121-123.
[6]田思源，朱立阳，姚玉霞.智能化楼宇安防自动监控报警系统的研究[J].农业网络信息，2010（07）：154-156.
[7]中國建筑学会建筑结构分会高层建筑结构委员会，我国大陆2009年底已建成180m以上高层建筑统计[J].土木工程学报，2010（05）：243-245.