高层住宅电气设计的若干问题探讨

摘要：高层住宅的电气从方案到施工图设计的过程中，会遇到很多不同于常规建筑电气设计的问题，如配电室的合理设置，电气主接线设计、备用电源的选择及消防安全设计等一系列问题，也是目前高层住宅设计中电气设计人员容易忽视的问题，解决这些问题对于高层住宅的安全和消防以及用户具有非常重要的意义。本人在此对高层住宅电气设计中容易忽视的一些问题进行阐述，供相关专业设计人员参考。

关键词： 高层住宅 电气系统 备用电源 配电室 无功补偿

随着国家经济建设的迅速发展，改革开放的逐步深入，工业企业不断扩大，人们生活水平的不断提高，导致我国土地日趋紧张，从而促进了高层建筑业的发展。高层建筑的出现很大程度上解决了用地难的问题，可同时也带来的很多新的问题，如怎样减少因电气引起的火灾危害及发生火灾发生时如何快速切断非消防电源，防止事故进一步扩大，从而保护人身和财产的安全，这就要求电气设计人员在设计的过程中必须按照国家相关规范进行设计，以确保设计方案的高度可靠性、安全性、经济性、科学性、技术性。

一、高层住宅的电气方案设计阶段

高层住宅的电气方案设计阶段，应根据建筑专业、暖通专业、给排水专业所提供的用电负荷进行初步估算，确定用电总量，根据总用电负荷初步选择变压器型式及容量，确定配电方案。对于高层住宅而言，根据《高层民用建筑防火规范》（GB50054-95）（2005版）（以下简称防火规范）第9.1条规定，高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟设施、火灾报警系统、漏电火灾报警系统、自动灭火系统、应急照明、疏散指示标志和电动的防火门、窗、卷帘、阀门等消防负荷用电，一类高层按一级负荷、二类高层按二级负荷要求进行供电。因此，配电系统必须采用双电源供电方式，对30层及以下的大型住宅区，采用引入两回市电，单母线分段联络方式进行供电，并互为热备用，容量按任何一回线路失电，另一回除本段母线的负荷外均能带所有一、二级负荷容量选择；而对普通高层住宅而言，引入两回市电成本较高，故一般高层住宅建筑仅引入一回10kV市电作为主要工作电源，而采用设置柴油发电机作为备用电源，在380V低压母线断路器处进行联络，当市电消失后能在30s内自动启动柴油发电机，对一、二级负荷进行供电，通过此种方式能满足一、二级负荷的供电需求。在方案设计阶段，柴油发电机容量可按配电变压器总容量的10~20%进行估算。在此，需要补充说明的是备用柴油发电机的总贮油量不应超过8小时的燃油量。

二、高层住宅的施工图设计阶段

1.配电系统

一般对于30层以下的高层住宅，变电所一般设置在地下层，因为大部分的风机、水泵等负荷均设置在地下层，因此，变电所应靠近负荷中心设置。变电所内设高压室、低压室、变压器室、柴油发电机室。高压室内应设置进线柜、PT柜、计量柜及出线柜，对容量较小，接线方式较简单、设备较少的高压配电柜一般采用交流操作方式，而对于接线方式较复杂，设备台数多的高压配电柜采用直流操作方式，需设置独立的直流室。变压器的容量及型式应根据建筑、给排水、暖通等专业所提供的负荷及住宅住户进行详细计算，此处需要说明的是，在计算住宅用户的负荷时需根据住宅户数按需要系数进行计算，这样才能正确选择变压器的容量，避免变压器选择过大或过小带来的一系列问题。在高层建筑中由于油浸式变压器内部油量较大，容易发生火灾危险，需要设置独立的变压器室，更多的采用干式变压器替代，干式变压器低压配电柜可设置在同一房间，从而减小变电所的面积。柴油发电机室一般靠低压配电室设置，这里需要说明的是，柴油发电机室的设计应充分考虑排烟、散热、防噪音、废气对建筑物的污染、发电机的检修是否方便、发电机的容量与台数、发电机与市电的配合。对于30层及以上的高层建筑及地区标志性建筑等，变电所的设置及配电系统则需通过几种供电方案的综合比较才能确定。

自供电局引入的10kV电缆线路采用穿管直埋方式引入，经高、低压变配电后向个用电负荷进行供电，供电方式一般采用放射式供电方式。需要说明的是对一、二级消防负荷来说，应在最末一级配电箱（配电箱至设备距离不大于30米）处设置自动切换装置。其配电线路及控制回路应按防火分区进行划分。

自变电所低压配电室引出的线缆一般采用桥架敷设、电缆竖井等方式，至动力设备的电缆采用防火电缆，保证火灾时能可靠供电，提高线路可靠性。经电缆竖井敷设至住宅的电缆采用预制分支电缆，电缆的敷设应按照《民用建筑电气设计规范》(JGJ16-2008)中的要求进行设计。

2.火灾报警及消防联动系统

根据《火灾自动报警设计规范》（GB50116-96）的规定，高层建筑应设火灾报警系统，火灾报警系统的级别根据建筑物高度、规模、功能等进行划分，

达到安全适用、技术先进、经济合理、管理维护方便的目的。报警区域应根据防火分区或楼层划分。探测区域应按独立房(套)间划分一个探测区域的面积不宜超过500；从主要入口能看清其内部，且面积不超过1000的房间，也可划为一个探测区域。火灾探测器的选择，应根据探测区域的功能选择不同类型的探测器，一般设置在地下室、楼梯间、敞开或封闭楼梯间；防烟楼梯间前室、消防电梯前室、消防电梯与防烟楼梯间合用的前室；走道、坡道、管道井、电缆隧道；建筑物闷顶、夹层。

火灾报警控制系统应设置手动及自动报警方式，现场装设手动火灾报警按钮和声光报警器，报警装置间距不大于30米。高层建筑内一般设置应急广播，扬声器应设置在走道和大厅等公共场所。每个扬声器的额定功率不应小于3W，其数量应能保证从一个防火分区内的任何部位到最近一个扬声器的距离不大于25m。走道内最后一个扬声器至走道末端的距离不应大于12.5m。在环境噪声大于60dB的场所设置的扬声器，在其播放范围内最远点的播放声压级应高于背景噪声15dB。

对大型高层建筑，应急广播和公共广播可合用一套装置，但火灾时应能在消防控制室将火灾疏散层的扬声器和公共广播扩音机强制转入火灾应急广播状态，消防控制室应能监控用于火灾应急广播时的扩音机的工作状态，并应具有监控遥控开启扩音机和采用传声器播音的功能，同时还应设置火灾应急广播备用扩音机，其容量不应小于火灾时需同时广播的范围内火灾应急广播扬声器最大容量总和的1.5倍。

消防水泵、防烟和排烟风机的控制设备当采用总线编码模块控制时，还应在消防控制室设置手动直接控制装置。

3.照明系统

高层建筑中的照明系统除正常照明外，还应设置备用照明及疏散照明，应急照明配电箱应采用双电源或带蓄电池灯具进行供电。对火灾时仍然需要工作的场所如消防控制室、配电室、风机房、水泵房等房间应设备用照明，供人员疏散及撤离时应设置疏散照明标志和灯具，如地下室、楼梯间、电梯间、走廊、出口处、展厅、商场等区域。疏散照明一般采用带蓄电池灯具，市电消失后能继续供电，要求供电时间大于90min。

对大型高层建筑及地区标志性建筑应设置景观照明。当建筑物距离机场较近或建筑物对飞机航线有干扰时还应在屋面最高处及外侧转角的顶端处设置航空障碍灯，航空障碍灯的设置需满足《民用机场飞行区技术标准》（MH5001）的规定。

4.防雷接地系统

高层建筑根据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）的规定，按照其规模、高度、功能及在地区的重要性进行划分，一般采用在屋面装设避雷针和避雷带防直击雷保护，屋面所有金属屋架、金属设备、金属管道等正常不带电设备外壳均应就近与避雷带相连，并沿建筑物结构内主筋引下至基础，对于高层建筑，还应考虑防侧击措施，将建筑物内钢构架和钢筋混凝土的钢筋相互连接，结构圈梁中的钢筋应每三层连成闭合回路，经结构柱内主筋引下，同时还应将45m及以上外墙栏杆、门窗等较大金属物直接或通过预埋件与防雷装置相连，垂直敷设的金属管道及类似金属物应在顶端及底端分别于防雷装置相连。对有大量电子信息设备的建筑物，其电气、电信竖井内的接地干线应与每层楼板钢筋做等电位连接。

结束语：通过对高层建筑电气系统的设计从配电系统、火灾报警系统、照明系统及防雷接地系统等方面的进行了论述，尤其对设计过程中容易忽略的问题做了详细论述，希望本文能为类似项目的电气设计者提供经验和帮助。

参考文献：

[1]高层民用建筑防火规范 GB50054-95(2005版)

[2]民用建筑电气设计规范JGJ16-2008