摘要：本文对高层建筑电气设计主要内容进行了论述，并对其中的线路防火、防雷接地以及综合布线中存在的问题进行了分析，阐述了自己的观点。
关键词：高层建筑；电气设计；防雷接地；防火报警；综合布线
1 高层建筑电气设计的主要内容
1.1负荷等级的确定与负荷计算
高层建筑一般为一类或二类负荷。负荷计算基本上采用单位容量法和需要系数法。
1.2供电电源及电压的选择
为了保证供电可靠性，现代高层建筑至少应有两个独立电源，两路独立电源运行方式，互为备用。另外，还需要装设应急备用柴油发电机组。
1.3高低压配电系统的设计
（1）高压配电系统：要采用两路独立的10kV电源同时供电，一般高压采用单母线分段，自动切换，互为备用。
（2）计费方式，一般采用高供高计。但在低压侧，仍装设计费电度表，采用将照明与动力分开计算电价的方法。
（3）单台变压器的容量选择一般都大于1000kVA。为限制低压侧的短路电流，正常时变压器解列运行，中间设联络开关。照明和动力宜分设变压器。
（4）高压系统及低压干线的配电方式基本上都采用放射式系统。
（5）低压配电系统各级开关均采用自动空气开关，设置瞬时、短延时、长延时三级过流保护装置。
（6）所有电梯均要求采用两路不同变压器引出的专用电缆进线，两路电源的自动切换装置，互为备用。
（7）功率因数按规定应补偿到0.9—0.95。
1.4主要设备的选型
（1）高压开关柜。宜选用具有“五防”功能的真空开关手车式高压开关柜。
（2）电力变压器。根据防火要求，普遍采用干式变压器。
（3）低压配电屏。低压配电屏的结构，一般都做成抽屉式，大容量的出线，则做成手车式。低压配电屏内多采用自动空气开关出线。
（4）应急备用发电机组。采用柴油发电机，应能在15s内恢复供电。
（5）母线槽。采用插接式绝缘母线槽，具有容量大、结构紧凑、可靠性高、使用维护方便等优点。
1.5变电所位置的确定及布置要求
在确定变电所位置时，应尽可能使高压深入负荷中心。建筑高度在30层左右的，大都集中在底层；60层左右的，则分散在地下层、中间层和顶层。变电所的数量及其位置的分布，应通过技术经济比较决定。
1.6微电脑在变电所中的应用
在预留的控制室内使用微电脑进行监测、管理，能迅速发现故障，使设备作最佳工况运行，实现遥控遥测。
1.7电气照明设计
照明一般分为正常照明、事故照明、值班警卫照明和障碍照明。
照明的控制方式和开关位置的选择主要考虑以下几个因素：
（1）每一建筑物的照明电源线路进户处，应设置带有保护的照明总开关。
（2）大型公共建筑的一般照明，宜按照工作性质分区分组集中于配电箱内控制。
（3）分配电箱和开关应装设在便于操作和维修的地方，并尽量靠近电源侧和所供负荷的中心。
（4）大面积照明场所，与天然光采光窗相平行的灯具，应能单独控制，以便充分利用自然光源。
（5）照明回路的分组应考虑房间使用的特点。
（6）对高压气体放电灯供电的每一分支回路电流不宜超过30A。
（7）优先采用各种自动和半自动控灯装置。
1.8防雷与接地
现代高层建筑的防雷接地、电气设备的保护接地和工作接地，都是合在一起的，组成混合接地系统。接地电阻按最小的要求而定，通常是在1欧以下。
1.9电梯
设计人员的任务是要确定电梯台数和决定电梯功能。
1.10经营管理电脑系统
1.11设备自动化监控管理系统
1.12通信
1.13广播音响系统
1.14有线闭路电视接收系统
1.15消防自动报警和自动灭火系统
现代高层建筑的火灾自动报警灭火系统，包括火灾探测器、分区消防报警控制器、消防中心和气体自动喷射灭火及自动洒水灭火系统等四个部分，实现报警灭火自动化。在设计过程中，必须注意以下几点：
（1）供电电源可靠：在电源供给上，一般都是采用双电源一用一备，以放射式、末端自动互投方式向消防设备供电。
（2）备用电源：可采用自备发电机组，与主电源切换时间不应超过15S。
（3）消防用电配线：应采用阻燃或防火导线，其讯号和控制管线不宜与强电管线共用竖井。
2 高层建筑电气设计中应注意的几个问题
2.1关于电气线路防火问题
为防止电缆引起火灾和尽量减少氯化氢有毒气体，应大力推广适用于不同场合要求的低烟无卤阻燃和防火矿物绝缘电缆。另外耐火电缆桥架和耐火母线槽的采用也是防止电气线路火灾的重要措施之一。当负荷密度达70瓦，平方米时，20层及以上的高层与超高层民用建筑物，宜选用密集型母线槽，配电线路采用密集型母线槽与传统的电力电缆配电方式相比较，有许多突出的优点，在国内外高层与超高层民用建筑的低压配电干线广泛采用。
在民用建筑物中10kV电力电缆用量较小，火灾的危害性相对较小。而低压配电线路，由于几乎敷设在建筑物的各个部位，故而发生火灾的隐患和危害性就大。为防止低压配电线路电气火灾，除应尽量减少线路的短路、过载和接地故障外，还需在低压配电线路发生火灾时，能有效地限制火势沿配电线路的路径蔓延。高层、超高层民用建筑的电气竖井比较长，一旦发生火灾，竖井则成为通风道，会产生烟囱效应。因此要妥善处理每层配电及弱电竖井的地面，应将各种电气线路孔洞的空隙，采用与建筑构件具有相同耐火等级的材料堵塞严实，形成楼层竖井间的防火密封隔离。电缆在楼层间穿通时，穿板套管两端管口空隙也应作封闭隔离。
2.2智能建筑的防雷接地问题
除普通民用高层建筑外，近期我国智能建筑的建设越来越普及。智能建筑内包含大量的电子设备与计算机系统，其防雷接地的要求有其特殊性，不能简单套用普通民用高层建筑的防雷接地经验。电子设备与计算机系统通常属于耐电压等级低、防干扰要求高的弱电设备，最怕受到雷击。普通建筑物防雷保护的避雷装置引入了强大的雷电流通过引下线入地，在附近空间产生了强大的电磁场变化，会在相邻的导线（包括电源线和信号线）上感应出雷电过电压，因此普通建筑物的防雷系统不但不能保护这些电子设备与计算机系统，反而可能会引入雷电。
智能大厦应建立综合接地系统，接地电阻要求不大于1Ω。在楼顶设计由避雷带，避雷针或混合组成的接闪器，利用钢柱或立柱内钢筋作为防雷引下线，并与建筑物的基础钢筋，梁柱钢筋，金属框架连接起来，形成闭合良好的法拉第笼，建筑内竖向金属管道应每三层与圈梁的均压环相连，均压环应与防雷装置专设引下线相连。当建筑物超过30米高时，应将30米及以上部分外墙上的栏杆，金属门窗等较大金属物直接或通过金属门窗埋铁与防雷装置连接。智能大厦内各种交流，直流设备众多，线路纵横交错，应将建筑物内的交流工作地，安全保护地，直流工作地，防雷接地与建筑物法拉第笼良好连接，形成一个等电位体，避免接地线之间存在电位差，以消除感应过电压产生的原因。
为了避免雷电由交流供电电源线路入侵，可在大厦的变配电所的高压柜内的各相安装避雷器作为第一级保护，在低压柜内安装阀门式防雷装置作为第二级保护，以防止雷电侵入大厦的配电系统。为谨慎起见，可在大厦各层的供电配电箱中安装电源避雷箱作为第三级保护并将配电箱的金属外壳与大厦的防雷接地系统可靠连接。
2.3综合布线系统中应该注意的问题
对于现代化智能建筑尤其是办公楼宇的弱电设计，采用结构化综合布线系统已成为共识，但是，目前还存在着两种看法。一种是主张将所有的弱电系统都建立在结构化综合布线所搭起的平台上，也就是用结构化综合布线代替所有的传统弱电布线；另一种则主张将计算机网络布线、电话配线纳入到结构化综合布线中，而其它的弱电系统仍采用其特有的传统布线。应该说将所有弱电系统都建立在结构化综合布线所搭起的平台上是不可取的。现有的综合布线产品，三类、五类非屏蔽双绞线其截面均为0.5mm2（美国线规AWG24），与之相配套的配线架，出线座都只能适用于截面为0.5mm2的线缆。因此，它在支持如下几个弱电子系统时，就存在局限性或不足。
（1）广播系统。根据我国电气规范，一般将电气设备工作电压为220/380V（交流50Hz），有效值24V以下的交流信号确定为弱电信号。而在广播系统中，如采用定压输出，线路电压可分为70V、100V、120V三档。故在广播系统中采综合布线，会对线缆产生过电压，长期使用会对线缆的寿命产生不良影响，另外，广播系统的线路用线截面一般为1.0～2.5mm2，而非屏蔽双绞线的线芯截面只有0.5mm2，相差甚远。
（2）火灾报警及控制系统。根据我国现行的火灾自动报警系统设计规范规定：火灾自动报警系统的信号传输线路的芯线截面，穿管敷设的绝缘导线不应小于1.0mm2；线槽内敷设的绝缘导线不应小于0.75mm2。而作为综合布线系统的非屏蔽双绞线其截面积为0.5mm2显然不能满足我国火灾自动报警系统设计规范的要求。另外在总线制的火灾报警系统中，电源线与控制线多采用1.5～2.5mm2的导线，综合布线系统也不能满足要求。
（3）有线闭路电视系统（CATV）。用综合布线产品支持CATV一般都采用光纤，因此在线路放大器，分配器、分支器的两端都要加装适配器，这无疑将使投资增加，且因中间环节增多，系统的可靠性也降低了。
3 结束语
高层建筑的电气设计越来越受到大家的关心和重视。在满足使用功能的前提下，如何保证技术先进、方案可行、经济合理，如何保障人身及设备安全运行，是摆在大家面前的不容忽视的问题。本文就其中的某些问题进行了简浅的分析，希望引起大家的重视，不足之处欢迎批评指正。
参考文献：
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[2]现代建筑照明设计手册，湖南科技出版社
[3]JGJ/16—2008民用建筑电气设计规范
[4]建筑电气设计手册，中国建筑工业出版社
[5]梁华，建筑弱电工程设计手册，中国建筑工业出版社
[6]戴延年，建筑电气设计与应用，水利电力出版社
[7]工程设计防火规范，中国建筑工业出版社