廣州市越秀建筑設計院 林桂慶
隨著辦公建筑的用電設備種類越來越多，如電力、照明、電梯、空調、消防、通信、計算機等，而且不斷向智能化設備方面發(fā)展，耗電量明顯增加，對供配電方面提出了許多新的要求，把供配電的可靠性、安全性、靈活性擺到了更為重要的位置。下面結合實例對高層辦公樓的電氣設計進行系統(tǒng)闡述。
１ 工程概況及設計要求
某機關辦公大樓，總面積２１０００ｍ２，高６０ｍ，地面１５層，地下１層，屬一類高層建筑。按甲方提出的要求，需做到方案合理、技術先進、運行可靠、滿足相關規(guī)范的要求，還要簡捷實用、便于操作、管理和維護，減少綜合投資。
２ 負荷計算和估算
廣州市越秀建筑設計院主要進行本工程的一次設計，二次裝修部分由專業(yè)裝飾設計公司完成。這
就要求一次設計時預留供電電源，既要符合實際情況，又要留有發(fā)展變化的余地。本大樓內部功能分為：一般辦公室、區(qū)領導辦公室、大會議室、展廳、大堂、多功能廳（禮堂）、信息中心（計算機中心）、通訊中心（電話總機）、制水中心、空調機房、水泵房等。
在一般辦公區(qū)按５０～６０Ｗ／ｍ２考慮，在特殊辦公區(qū)按５０～８０Ｗ／ｍ２考慮。對于上述特殊裝修場所，設計估算參數(shù)如下表所示。
電力負荷一般由各專業(yè)提供技術要求及負荷大小?？傠娏ω摵尚栌孟禂?shù)Ｋｓ為０．７５，功率因數(shù)０．８，總照明負荷需用系數(shù)Ｋｓ為０．８５，功率因數(shù)０．８。
２．１ 三相負荷計算方法：
將三相用電設備的設備容量乘以一個需用系數(shù)Ｋｘ，得有功計算負荷，即：
Ｐｊｓ＝Ｋｘ•Ｐｓ（ｋＷ）
無功計算負荷Ｑｊｓ確定：
Ｑｊｓ＝Ｐｉｓ•ｔｇΦ（ｋＶａｒ）
最后，確定視在計算負荷Ｓｊｓ：
Ｓｊｓ＝Ｐｊｓ２＋Ｑｊｓ２（ｋＶＡ）或Ｓｊｓ＝Ｐｊｓ／ｃｏｓΦ（ｋＶＡ）
計算電流為：
Ｉｊｓ＝Ｐｊｓ／３ＵｅｃｏｓΦ．（Ｕｅ三相設備的額定電壓ｋＶ）
２．２ 單相負荷確定：
盡量將各單相負荷逐相均勻分配，以減少不平衡。計算時，當回路中的單相負荷的總容量小于該回路三相對稱負荷的總容量的１５％時，全部負荷按三相對稱負荷計算，當超過１５％時，應將單相負荷換算為等效三相負荷，再同三相負荷相加，功率及電流計算公式同上。
３ １０ｋＶ供電系統(tǒng)
根據(jù)《高層民用建筑設計防火規(guī)范》（ＧＢ５００４５－９５）９．１．１條規(guī)定，一類高層建筑中的消防水泵、防排煙設施、消防電梯、應急照明及消防用電按一級負荷要求供電。
按《民用建筑電氣設計規(guī)范》（ＪＧＪ／Ｔ１６－９２）３．１條規(guī)定，省部級辦公建筑的客梯電力、主要的辦公室、會議室照明屬二級負荷。本辦公大樓屬一級負荷供電，通過傳統(tǒng)的幾種供電方案比較，選定了下面的供電方案。
即由不同區(qū)域變電站引來兩路１０ｋＶ電源，１０ｋＶ系統(tǒng)設計為單母線分段，中間有聯(lián)絡柜，正常工作時，兩路電源同時供電，互為備用，一路電源故障時，另一路電源供全部負荷。這樣做既方便檢修又可達到供電要求。此方案表面上符合供電要求，但實際很難做到，因為，國內各地區(qū)的大電網(wǎng)都是并網(wǎng)的，電力網(wǎng)內的各種故障均可能引起全部電源進線同時失去電源。多年來的實際運行經驗表明，很多電氣故障難以限制在某一范圍內部，因此，即使設計中采用了兩路市政電源，也很難保證一級負荷的供電要求。所以，為保證一級負荷中特別重要的負荷，必須增設應急電源柴油發(fā)電機作為第三備用電源。
４ ２２０／３８０Ｖ配電系統(tǒng)
本建筑配電電壓為交流２２０／３８０Ｖ，聯(lián)結形式采用ＴＮ－Ｓ系統(tǒng)。
結合工程實際情況，通過負荷計算，考慮到空調用電負荷占建筑物總用電量的５０％，耗電量很大。因此，空調系統(tǒng)合理的配電與控制方式，很大程度上決定了整個大樓的經濟運行情況。設計時，選用一臺１２５０ｋＶＡ變壓器供中央空調用電，照明及其它動力負荷。選用另一臺１２５０ｋＶＡ變壓器，兩個供電系統(tǒng)之間采用分段母線聯(lián)絡，在不使用空調的季節(jié)，可將空調變壓器退出，減少變壓器功耗，達到節(jié)電效果。同時，該變壓器可作為另一臺變壓器檢修時的備用設備。
４．１ 照明及其它動力配電系統(tǒng)。
辦公樓的配電系統(tǒng)主要由配電變壓器、低壓主開關柜、垂直干線、各樓層的配電箱和其后的分支電路組成，變壓器低壓側出線經低壓主開關柜中的母線接至垂直干線，１～１５層照明負荷采用額定截流量為１２５０Ａ的密集型母線槽做主干線，各樓層設母線插接箱，由插接箱引至各樓層總配電箱，由總箱引至各室末端配電箱。末端配電箱是按照辦公室的不同功能來分設的，目的是便于管理、檢修。地下室其它動力設備，如水泵、電梯、風機等由低壓配電屏單回路放射式配電，這些重要動力負荷要求在末端配電箱設雙電源自動轉化裝置，使供電更可靠、更安全。
４．２空調機組的配電及控制系統(tǒng)。
4.2.1 空調機組的配電
從變電所低壓引一路電源至地下室機房控制中心配電屏，此段線路采用額定量為２０００Ａ的封閉式母線槽。主機、冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔等外部設備均采用獨立回路供電，即放射式供電方式。保證了供電的可靠性。而首層以上空調機組（指風機彎管新風機）采用樹干式配電，用一根ＺＲ－ＶＶ３×９５＋１×５０的電力電纜，引至電纜分接盒，由此引至樓層空調配電箱。
4.2.2 空調機組的控制方式
分手動和自動兩種控制方式。手動控制時，制冷機與外部設備以及外部設備之間無電氣連鎖關系，各設備均可單獨啟動和停止，此時，制冷機由內部保護電路進行保護，此種狀態(tài)主要是為了機組的調試和維修。自動控制時，各設備之間有連鎖關系，機組的啟動順序：冷卻塔風機—冷卻水泵—冷凍水泵—主機。停機時順序與啟動時相反，按照這個要求，設計空調系統(tǒng)的二次控制回路，在火災自動報警方面，空調系統(tǒng)與火警信號也要求有連鎖控制，當確定有火警發(fā)生時，消防值班室發(fā)出信號切斷空調機的總電源，并將開關動作信號反饋回消防控制中心。
５ 采光與照明標準。
為了減少動力設備用電對照明線路電壓波動的影響，照明用電與動力用電線路盡量分開供給，本樓設有一般照明和應急照明。
５．１ 辦公室照明設計
利用天然采光與人工照明相結合的方法，在天氣允許條件下，充分依靠天然采光以節(jié)約能源，當陰雨天氣時，工作面的照度不夠，則利用人工照明，按《民用建筑電氣設計規(guī)范》規(guī)定，辦公室的一般照明照度的均勻度，按最低照度（１００Ｌｘ）與平均照度之比確定，平均均勻度應在０．７以上，最低均勻度不得低于０．３。工作面上有無眩光，是衡量采光與照明質量的重要內容，按《民用建筑電氣設計規(guī)范》，辦公室工作面上可以有輕微眩光。為防止天然采光產生的眩光，按功能要求選好采光口的方向，采用減少窗亮度和提高背景亮度，這也是控制不舒適眩光指數(shù)的有效措施。而避免人工照明所產生的眩光，要選好燈具，著重處理好背景亮度。搞好燈具布置，燈具布置間距宜不大于所選燈具的最大允許距離比，選用半間接型照明燈具。本方案選用格柵高光效熒光燈，從而限制了眩光，滿足了照明的照度、色溫、顯色指數(shù)，達到了節(jié)能效果。
５．２ 應急照明設置
地下室車庫、電梯間、樓梯間、公共通信和主要出入口等場所設應急疏散指示照明及樓層指示燈，它們在正常及事故時均點燃。應急疏散、樓層指示燈均自帶蓄電池。應急供電時間不少于２０分鐘。
地下室、電梯間、重要辦公室（區(qū)長、副區(qū)長）、重要會議室（常務、紀委）、大堂、禮堂、變配電房、主機房、消防控制中心、水泵房、電梯機房、電話總機、信息中心，這些場所均設應急照明及工作照明，應急照明分別占工作照明的２５％～１００％。
５．３ 特殊場所照明
對于有特殊要求的場所，如大樓外墻，節(jié)日彩光等設有泛光照明和特殊照明，設計時按估算負荷預留電源。
６ 防雷與安全
防雷設計按二類防雷建筑物處理，利用建筑物金屬構件作防雷裝置。屋面敷設避雷帶，共用天線用避雷針保護，利用建筑物結構鋼筋作引下線，并利用混凝土基礎鋼筋作自然接地體。為防側擊雷，從３０ｍ以上，每三層設均壓環(huán)，所有金屬門窗、建筑玻璃幕墻均應與作防雷引下線的鋼筋連通。為了保證建筑物外立面的效果，所有防雷裝置均采用暗裝作法。
防雷接地、變壓器中性點接地，電氣安全接地以及其它需要接地的設備，弱電設備采用共用接地，共用接地體的接地電阻應小于１Ω。這樣既保證了人身和設備的安全，也減少了由不合理接地引起的干擾。
為了保證人身設備的用電安全，設計要求建筑物內作總等電位聯(lián)結。在地下室安裝一總等電位聯(lián)結端子箱，把總水管、煤氣管、空調立管等所有進出建筑物的金屬體及建筑物的金屬構件等與電位聯(lián)結端子箱連通。
７ 結束語
鑒于篇幅有限，對本工程的保安監(jiān)控、電話系統(tǒng)、電視系統(tǒng)、火災自動報警及消防控制系統(tǒng)預留有關的強電電源，具體做法不再討論。通過以上對本工程供配電系統(tǒng)的設計情況的介紹，我認為辦公建筑電氣設計的合理性應從總體考慮其經濟指標，才能取得最佳的技術及經濟效果，真正做到高效、節(jié)能、舒適。由于本項目所有設計師的不懈努力，本工程榮獲了廣州市設計優(yōu)秀獎。
