摘要：随着超高层建筑工业以及科学智能技术的快速发展，在保证超高层建筑的电气质量方面，电气系统的深化设计和线路安装起着不可小觑的重要作用。目前，人们居住空间不足已经成为热议话题，所以超高层建筑成为城市建筑的一个重要组成部分，有效解决了此类问题。然而，超高层建筑电气系统的深化设计与线路安装已成为施工单位的首要问题。主要论述超高层建筑电气深化设计的主要内容，从设备实际运行负荷核算、综合管线优化、配电箱系统图深化等的基础上，从深化设计、电气安装的准备工作、电气安装的实施、机电设备安装的技术要求、设备安装的注意事项，以及建筑电气设计中的节能原则等几个方面，论述了超高层建筑电气深化设计的主要内容、要点以及安装过程中应注意的问题和要点。
关键词：超高层建筑；电气系统深化设计；安装要点
随着我国经济建设的稳步发展，城市规模逐渐扩大，城市的建筑逐渐由水平扩展转向垂直扩展。从根本上讲，超高层建筑解决了居住空间过于密集的问题，但是也给电气系统的设计和线路安装带来了困难。与普通建筑相比，超高层建筑的设计和安装更复杂，深化设计需要根据现场的实际情况，有针对性的进行调整。根据高层建筑的实际特点来设计和安装电气系统，可以更好地保证电气系统的安全和稳定。随着工业用地和住宅用地的不足，超高层建筑正成为建筑业中越来越重要的选择。所谓超高层建筑，是指建筑物高度超过一百米。超高层建筑楼面面积大、人员密集、楼层多、设备复杂、负荷重，对电气系统的设计和线路安装有着较为严格的要求。本文以上海国际财富中心新建项目的实际建筑为例，论述了超高层建筑电气系统设计与线路安装的要点，强调了建筑电气系统深化设计与线路安装在超高层建筑中的重要性。
1.超高层建筑电气系统的深化设计
电气系统的深化设计是施工前的首要工作，可以为电气系统的安装提供良好的依据。一般来说，电气系统深化设计需要考虑许多方面，包括设备实际负荷、综合布线路由优化和电缆敷设方案优化。在进行这些方面的深化设计时，需要考虑到超高层建筑的独特特点，制定有针对性的方案。
1.1设备实际运行负荷深化
运行负荷决定了电气系统的功率，因此在进行电气系统设计时，首先要考虑运行负荷的设计。一般来说，设计单位会根据业主的需求，以及大楼的定位来布置大楼内的设备，确定运行负荷。但是实际施工时，我们需要对这些用电设备进行功率的复核，首先，不同的设备品牌生产出来的设备，功率会有偏差。其次，某些设备经过深化设计后，设备功率会有所变化，特别是超高层建筑，管线的路由都较长，设备进行阻力计算后，往往参数都会发生变化。例如风机、空调箱等设备，经过深化设计后，往往设备的余压会有变化，导致设备的功率变化。再例如水泵等设备，在进行过水力计算后，设备扬程会有调整，导致水泵的功率也会有变化。并且由于超高层建筑的特殊性，一条动力系统的供电干线上，通长都会对应多个楼层的用电设备，尤其是地下室，设备比较集中，当这些设备功率的变化叠加在一起后，就会对总用电量造成影响。因此大楼实际的运行负荷，需要将所有的设备全部深化确认完毕后，才是最终的运行符合。
1.2综合管线的路由优化
超高层建筑的楼层净高，关系到整幢楼的品质，根据设计图纸中的桥架、风管、水管等路由，通常都会有碰撞，导致标高达不到原设计要求，需要降低标高的情况。因此综合管线的深化，对于整个项目而言，都是非常重要的。目前建筑行业最为流行的BIM技术，可以很好的解决综合管线的问题，在综合管线的排布时，电气系统的桥架，往往需要避让风管及水管，但是当遇到桥架内电缆规格较大，或桥架内电缆数量较多时，应尽量优先考虑桥架的施工，因为电缆的价格往往较高，桥架避让的过多，会导致成本的增加，并且电缆敷设时必须满足电缆的转弯半径满足规范要求，尤其是截面大的电缆，当遇到转角时往往电缆的弯曲半径较大。因此在综合管线排布时，遇到桥架内截面积大，数量多的情况时，应考虑如何合理的布置桥架，避免由于桥架的翻弯较多，而引起的成本及施工难度的增加。
1.3电气系统图深化
电气系统的配电箱系统图深化，关系到整个项目的用电设备能否正常使用，以及整个项目的经济性，尤其是超高层建筑，配电系统相对比较复杂，在一次设计中考虑到后续可能会有调整，一般开关和电缆都会有不同程度的放大，我们在二次深化设计中，应该对已经确定的设备进行负荷计算，调整回路上的开关大小和电缆规格，使其既能满足功能性又能保证经济性。
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根据配电箱的计算总电流，确定配电箱的总开关大小以及此配电箱选用的电缆规格。
例：下图为某配电箱系统图，一次设计总开关设计容量为320A，配电箱进线电缆采用的是WDZA-YJY-4*150+E70。由于是电梯的配电系统图，因此功率因数取0.6，需用系数取0.8，末端的总负荷为48KW，根据计算公式，Ijs=48×1000/（1.732×380×0.6）×0.8=97.24A，对应的开关大小应为100A，考虑安全因数，将开关容量放大后，应选择150A的总开关，而电缆根据载流量，WDZA-YJY-4*70+E35的电缆载流量为190A，可以匹配150A的开关，这样的调整既可以满足使用要求，又可以降低成本。
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2.超高层建筑电气系统线路安装的要点
在电力系统负荷、供配电设备的设计中，还需要安装到建筑、室内，才能使其发挥作用。超高层建筑电气系统的安装要求很高。安装的难点和关键点决定了电气系统的工作质量。
2.1避难层变配电室设备安装的重点和难度
由于超高层建筑楼层较高，如果变配电室全部设置在地下室，干线电缆的长度会很长，并且会造成地下一层大量的电缆、母线在电缆井道的拥挤现象。因此往往超过150米高度的超高层建筑，会在避难层设置变配电房，这样提高电能的质量，同时避免大量电缆在地下一层穿越井道是的拥挤现象，减少电缆井道的面积。
设置在避难层的变电所，确实更具有经济性，但是在实际施工中，我们必须解决以下两个问题：
1）避难层变电所内变压器的运输问题：例如上海金桥国际财富中心项目，采用的施耐德变压器，型号为SCB-1250NX2，总重量为4000KG，长宽高为2200*1500*2200，由于重量和尺寸都无法满足人货梯的运输要求，因此只能采取吊装的方法。吊装时必须做好产品保护，避免碰撞，避免变压器倾倒或歪斜，安装前必须由专业人员进行检查变压器的各部件及绝缘都完好。
2）由于避难层中往往设备较多，各类管线比较集中，因此在安装前应协调其他施工单位，留出变电所内设备运输通道，包括一些建筑的墙体，待避难层变电所内设备安装完毕后，再砌筑墙体以及其他管线的施工。
2.2垂直供电电缆的安装的重点和难度
由于超高层建筑的特殊性，电缆在电气井道内垂直敷设将变得非常困难，一般高层建筑通常会采用由上至下的敷设方式，分段设置阻尼装置来进行电缆敷设，这种由上至下的敷设方式优点是装置简易，成本低。但是这样的敷设方式有一个前提，就是利用塔吊将电缆运输至上面的楼层，而超高层建筑，由于电缆的长度会比较长，因此电缆的重量相对的较重，最大规格的电缆重量可能会超过10t。塔吊无法承受电缆的重量，所有只能采用由下至上敷设。例如上海中心大厦，广州新电视塔等超高层建筑，都是采用由下至上，采用钢丝绳牵引的方式敷设。
采用钢丝绳牵引的敷设方法，需要在上部的楼层设置卷扬机，确定号钢丝绳的走向以及滑轮设置的位置。电缆牵引头应加装钢丝编织网套，机械牵引敷设电缆的最大牵引强度应符合表1的规定。为供监测，应在牵引头与牵引钢丝绳之间加装测力器。
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2.3超高层建筑的设备吊装
超高层建筑的设备吊装是整个项目的重中之重，由于超高层建筑的高度都超过100米，150米以上的建筑也比比皆是，而目前吊装通常采用汽车吊，200t的汽车吊，最大吊装高度通常都在100米左右，重量较重的设备，无法吊装至屋面。并且汽车吊的支撑腿打开后宽度通常都会超过10m，例如像上海这种大城市中，一般土地的利用率都很高，很少有这种大型汽车吊的停放位置。因此超高层建筑的设备吊装通常采用塔吊吊装或采用传统的扒杆吊装
利用现场施工的塔吊吊装设备，是比较经济，简便的吊装方法，由于塔吊在使用前已经验收合格，我们的设备在吊装前要做的就是复核设备的重量，以及设备的安装位置与塔吊之间的距离，计算塔吊的是否可以承受设备的重量，在设备正式吊装前，必须先进行试吊。
另一种设备吊装方式，采用扒杆吊装，是在无法使用汽车吊以及塔吊吊装的情况下，采取的吊装方法。扒杆吊装采用传统的半机械化施工，利用桅杆、卷扬机、滑车组、钢丝绳等机具组成，扒杆吊装属于传统的人工土方法吊装，在应用中有一定的风险，受力情况比较复杂，需要进行大量的分析和计算。扒杆吊装主要应用在一些大型设备、施工场地狭小、且缺乏大型起重机械的情况下。
2.4建筑物的防雷接地的安装重点要求
由于超高层建筑对防雷要求较高，因此，应当严格按照规范及设计说明的要求进行施工。此外，提高焊接工人的安全意识，树立良好的安全保障，加强焊接工艺，严格按照设计要求进行焊接，避雷引下线通常利用结构柱内2根不小于直径16mm的主筋与屋顶接闪带可靠焊接，与基础底板内的钢筋可靠焊接并形成闭合回路，钢筋跨接时，焊接长度必须满足规范要求，由于超高层建筑的特殊性，大楼的高度都较高，通常我们都知道，楼层越高，对于接地电阻的影响就越大，接地干线焊接的质量直接关系到整个大楼的接地电阻大小，接地电阻的阻值越小说明接地连接的可靠性越高，共用接地系统的接地电阻不应大于1欧姆。
2.5智能化发展
随着计算机自动检测与控制技术、计算机网络技术和通信技术的发展，智能建筑的实现成为可能。智能监控系统已经逐渐成为了每个建筑都具备的元素，其主要由检测单元、执行单元、数据采集单元、控制单元等元素组成，相关人员完全可以通过微型计算机的有效利用展开楼宇设备运行情况、盗窃、火灾以及电气故障等问题的有效监控。然后通过综合布线系统的构建，以星型拓扑结构为基础展开局域网建设，最后再把全部局域网充分连接到一起，与公安、电信、消防以及广播等部门展开更为深入的沟通交流，推动城市住房管理信息网完善，完成对住房的全面监控管理。以上海金桥国际财富中心为例,此项目的智能化配备相当齐全，消防智能化系统有：防火门监控系统、消防报警系统、消防电源监控系统、漏电火灾监控系统。综合安防智能化系统有：门禁及巡更系统、防盗报警系统、紧急报警系统、摄像报警系统。供配电智能化系统有：车库管理系统、能耗管理系统、中低压配电管理系统。照明智能化系统有：智能照明控制系统、疏散照明控制系统。再加上大楼的智能化楼宇系统。各种智能化系统的集成，使得整幢大楼的管理及使用都非常便捷、舒适，也符合现在所提倡的智慧城市的主题。
3.建筑电气的节能原则
中国人口基数巨大，所以人口的增加也是难以控制，随着工业的发展，生活水平的提高，能源消费也大幅度增加，能源的危机迫在眉睫。因此，各行各业提出了在建筑中节约能源的要求，这也进一步成为民用建筑用电、燃气设计的重点。目前，建筑电气节能原则主要包含如下三点：
3.1满足建筑的功能要求。在实际工作展开过程中，必须要保证照明的色性指数、色温以及照度满足预期设计，保证空气调节与交通不受阻碍，提升人们居住的舒适度，并保证电力以及娱乐等元素满足特殊技术的需要。
电气照明系统，包括走廊、楼梯间、大堂、地下车库等公共空间，采取分区、定时、感应的节能控制措施，
3.2综合考虑国情以及经济效益展开工作，绝对不能为了节能而盲目提高投资运行需要花费的成本。实际上在进行投资的时候，虽然为了实现节能目标可以增加投资，但是应该保证可以在短时间内通过节能实现成本回收，并获得更多经济效益。
3.3准确把握节能重心，消除不必要的资源消耗。先找出与建筑物功能没有联系的能源消耗点，然后采用更具针对性的措施展开节能处理。例如，上海金桥国际财富中心项目的变配电所深入负荷中心设置，变压器总装机容量16100KVA，单位面积功率密度值为93.23VA/㎡。变压器低压侧设置低压无功补偿装置，补偿后高压供电进线处功率因数大于0.9，变压器的选用节能环保型、低损耗、低噪声并且自带温控器和强迫通风装置，符合绿色节能的要求。
所以，在进行节能处理的时候，工作人员应该遵循实用性、经济合理性以及先进技术等原则展开处理，并在设计的时候综合考虑这些元素，从经济及技术等方面入手进行节能设备选取，从而更好的实现节能目标。
4.结语
随着信息技术的快速发展进步，超高层建筑电气系统也随之变得越加复杂。由于超高层建筑负荷沉重，用电设备众多，超高层建筑面临电气深化设计的主要内容应从负荷计算、综合管线布置、配电箱系统图深化等方面加以考虑。合理的深化设计是超高层建筑安全的基础上，也对电气系统安全工作的顺利展开起到更大的促进作用。同时，随着时代的快速发展进步，人们的环保以及可持续发展观念也得到了极大程度的提高，因此，在建筑建设的过程中，相关工作人员应该按照环保、节能原则展开电气设计，从而更好满足人们在用电方面的需求，进而为人们提供更为优质的居住生活环境，推动我国的长远可持续发展。
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作者简介：陶鑫（1985-09-03），男，汉族，籍贯：上海，当前职务：工程师，当前职称：中级，学历：本科，研究方向：建筑电气