广州市建工设计院有限公司第一分公司
摘要：近年来，随着经济与科技发展水平的提升，建筑领域中新材料、新技术、新工艺不断更新与优化。超高层建筑对建筑内部各项系统的设计与安装要求高，电气系统设计复杂度较大，对供电稳定性、消防安全等要求标准较高。文章从超高层建筑的特点入手，总结超高层建筑的发展趋势，并对超高层建设中的电气设计进行综合阐述，包括供配电设计、消防设计、防雷接地及安全设计等，总结相关的设计要点，从而为该方面的工作人员提供有价值的参考资料。
关键词：超高层建筑；建筑电气；电气设计
引言
超高层建筑电气设计一直是电力行业的热点和重点，因为其关系峰值负荷及安全等问题。城市超高层建筑数量的增长和形式的日趋多样化，对其电气设计水平提出了更高要求。本文结合济南出口加工区孵化器建设项目任务，围绕实地超高层建筑结构特点，分析了负荷等级、电源选择、供电系统等电气设计问题，可供建筑设计人员采纳。
1、超高层建筑的供配电设计
1.1超高层建筑的负荷分级
超高层建筑多为酒店、写字楼、公寓等，其普遍存在着人员密集、疏散困难等特点。所以其用电设备的负荷等级很高，通常情况下都是采用一级负荷。一级负荷出现供电中断的情况，可能发生爆炸、火灾和中毒，特别重要的场所不能出现中断供电的负荷，应为相当重要的负荷。一级负荷中特别的重要负荷应适当增设应急电源，且不能将其他负荷接入应急供电系统中。
1.2超高层建筑的电源设计
对于超高层建筑，供电电源应为两个或以上。这两个电源出自于两个不同电网，或两者在同一电网中相互独立，没有联系。当某一电源中断时，另一电源能够及时供电，确保二级及以上负荷的供电。在超高层建筑中，其采用的应急电源应采用柴油发电机，不能够使用天然气、汽油、煤油等燃料的发电机。
1.3超高层建筑的变配电设计
超高层建筑高度高是其最显著的特点，如果只在地下室设置变配电装置，就会存在供电半径超标问题，受压降、能耗等限制，低压配电线路长度一般不应超过250m。通常，建筑高度超过200m的建筑物宜在中间避难层、屋顶等靠近负荷中心的位置设置变配电站，即在整个建筑物的地下室设置高压配电室，变配电站等。再根据负荷的实际需求在避难层、冷冻机房、顶层周边等位置设分配变电站。如果在楼上设置变压器，则需要注意以下几点：①充分考虑周边的具体情况，如对相邻住房的电磁影响、防水情况、减震降噪情况等；②变压器选型方面需要考虑是否满足垂直运输的要求。一般情况下采用货梯运输，或者吊装运输。因此，体积或重量大的变压器往往不适用；③变压器应采用符合防火要求的干式变压器及相应的开关设备。
2、火灾自动报警系统
与普通建筑比较，站在超高层建筑其对火灾自动报警设计标准是极为严格的，已完全具备特级保护对象标准。因此需要对消防控制设备安装进行完善，比如火灾报警器、广播器等，一旦出现火灾，则立马发出相关指令，从而完成相对应的消防设施启动，从而可以让众多人群在一定的指挥下，切实保证安全。同时，火灾自动报警系统必须根据国家相关规定，要有科学的感温探测器设计；在大厅、走廊等地方均需安装感烟感应器；重视防火分区的手动报警按钮设计；对消防专用电话分机如备用发电机房、消防电梯机房、方水泵房等需进行科学设计；增加扬声器，这样在事故发生时，可以进行大力传播，助于对现场人员进行指挥疏散。
3、照明系统
3.1泛光照明
首先要注意入射角的问题，照明应始终能提供表面成像，以正对角度射向立面的灯光将不会形成阴影，并使表面显示为平面状。然后还要注重照明方向，为了使表面照明看起来平衡，所有阴影应投射在同一方向，为一个投影区域中的表面提供照明的所有灯具应有相同的投射方向。
3.2走廊、室外道路和运输通道等区域
在建筑物服务区内对该区域的照明控制进行设定，通常都会采用自然光进行照明，当自然亮度无法满足，采用人工照明时，要依据当时的自然光强度，使用照度传感器和定时器等装置对照明系统进行分段控制和分时控制，用以达到最佳的照明效果。另外，室外道路的照明控制要具备一定远程控制功能，运输通道走廊还应该设计有智能开关控制功能。
3.3智能疏散指示系统
消防应急灯具连接的主电供电方式与控制方式应保证在火灾发生时，能使所有消防应急灯具全部切换到应急工作状态。应急照明投入时间不应大于5s。给消防应急灯具供电的回路中严禁设置可关断灯具充电及关断灯具应急状态的灯开关装置、插座及其它负载。
4、超高层建筑物防雷、接地及安全
超高层综合建筑越来越多，超高层建筑遭受雷的几率更高。这些建筑物都朝着智能化的方向发展，建筑物内部的电子信息设备多。雷电流对强、弱电设备的影响不容忽视，超高层建筑的防雷安全应受到重视。以下内容以二类防雷建筑为例概述。
4.1外部防雷措施
外部防雷主要指防直击雷和防侧击雷，其作用是防止建筑物本身遭受雷击，外部防雷装置主要由接闪器、引下线和接地装置组成。
（1）接闪器：采用直径为10mm的镀锌圆钢沿屋面边缘做屋顶避雷带。利用屋面所有现浇楼板内的纵横钢筋互相焊通，形成屋面避雷网格，避雷网格不大于10m×10m或8m×12m，屋面上所有金属构件均与避雷带可靠焊通。
（2）引下线：利用建筑外围框架柱内对角两根直径大于16mm的主钢筋作为防雷引下线。引下线间距不大于18m，每根引下线纵向自下而上焊接，每层与梁板钢筋焊接，顶部向上伸出与屋面避雷带焊接，底部向下伸出与接地基础钢筋网格焊接。在首层，各引下线离地0.5m处装设测试卡子，预留一块100mm×100mm×5mm镀锌钢板，以便测量接地电阻设备接地等用。另建筑物四周的引下线，在室外地坪下0.8～1.0m处焊出一根φ12mm或40mm×4mm镀锌导体伸向室外距墙2.0m，做重复接地或增打人工接地装置用。
（3）均压环：距地60米起，每两层做均压环，45米及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与均压环连接，达到防止侧击雷的目的。
4.2内部防雷措施
内部防雷包括防雷电感应及防雷电波侵入。良好的内部防雷能减少建筑物内雷电流产生的电磁效应，并能防止反击、接触电压、跨步电压等二次雷害和雷电电磁脉冲所造成的危害。内部防雷主要采取等电位联结、电磁屏蔽等措施。
（1）等电位联结。等电位是用连接导体或过电压保护器，将处在需要防雷空间内的防雷装置、建筑物的金属构架、金属装置、外来导体、电气和电信装置等连接起来。为保证建筑物内部不产生危险的接触电压，应当于建筑物地面、墙板和金属管、线路等，处于同一电位。为此，钢筋混凝土建筑物应在各层的适当位置，预埋与房屋结构内防雷导体相连的等电位联结板，以便与接地主干线相连。
（2）电磁屏蔽。防雷电电磁干扰的主要措施，是对超高层建筑物内的微电子设备和电气线路进行合理屏蔽，尽量减少雷电感应电磁波的干扰。对有大量微电子设备的机房要采取屏蔽措施，使设备处于无干扰的环境中。屏蔽的有效性，不仅与房间加装的屏蔽网和设备金属外壳本身有关，还与电子设备的电源线和信号线接口的防过电压、等电位联结和接地等措施有关。一般配电系统在低压进线开关处及供室外末端装置的配电盘加装一级电涌保护器（SPD），消防、安防、通讯机房、电梯电源配电箱等配电盘加装二级电涌保护器（SPD）对雷击电磁脉冲进行防护。
5、结语
超高层住宅小区由于建筑高度高，景观视野要求高，对建筑电气设计提出一些新的要求，同时，超高层建筑相对于其他建筑而言其功能更为复杂，结构更加多元，用电负荷也比较大，因此，其电气系统的设计要求就比较高，因此必须考虑多种因素，对电系统进行合理设计，确保其科学性、实用性和安全性。
参考文献：
[1]超高层办公建筑消防电气设计[J].陶晓娟.现代建筑电气.2016(06).
[2]超高层商业综合体建筑电气设计要点浅析[J].黄伯平,王炜.智能建筑电气技术.2015(06).
[3]超高层建筑电气设计要点分析访悉地国际麦拓机电设计顾问中心设计副总监汪嘉懿[J].史海疆,汪嘉懿.电气应用.2015(22).
[4]超高层建筑电气火灾自动报警系统设计探讨[J].林佩仰.建筑电气.2013(06).