1.供電電源及電壓選擇
供電設計:包括供電電源電壓、來源、距離和可靠程度,目前供電系統和遠景發展情況;用電負荷性質、總設備容量和計算負荷;變配電所數量、容量、位置和主接線;無功功率補償容量和補償前后功率因數;備用容量和備用電源供電方式;繼電保護配置、整定和計量儀表配置。
保證供電可靠性,現代高層建筑至少應有兩個獨立電源。具體數量應視當電網條件而定。兩路獨立電源運行方式,原則上是兩路同時使用,互為備用。此外,還必須裝設應急柴油發電機組,并要求15s內走道恢復供電,保證應急照明、消防設備、電腦電源等用電。國內高層建筑大都采用10kV等級,對用電量大有條件,建議采用35kV深入負荷中心供電。
2.電力負荷計算
電力負荷是供電設計依據參數。計算準確與否,對合理選擇設備、安全可靠與經濟運行,均起著決定性作用。負荷計算基本方法有:利用系數法、單位負荷法等,詳見第7章。
3.短路電流計算
計算各種故障情況,以確定各類開關電器整定值、延時時間。
4.高壓接線
好設計能夠產生巨大效益,這是工程師設計主要目。如何因制宜,保證高低壓接線安全、合理、經濟、方便,是我們一個重要課題。
現代高層建筑一般要求采用兩路獨立電源同時供電,高壓采用單母線分段、自動切換、互為備用。母線分段數目,應與電源進線回路數相適應。供電電源為一主一備時,才考慮采用單母線不分段型式。若出線回路較多時,通常考慮分段。電源進線方式多采用電纜埋或架空引入。
高壓配電系統及低壓干線配電方式常采用放射式,樓層配電則為混合式。現代高層建筑豎井多采用插接母線槽。水平干線因走線困難,多采用動力與豎井母線插接箱連接。每層樓豎井設層配電小間,插接箱從豎井母線取電源。當層數較多或負荷巨大時,可按樓層分區供電或將變壓器分散布置,但要進行經濟分析。
5.低壓配電線路設計
首先確定進戶線方位,然后確定各區域總配電箱、分箱位置,線路允許電壓降等因素確定干線走向,管材型號和規格,導線截面等,繪制平面圖。
低壓配電系統各級開關,一般采用低壓斷路器。設計時注意選擇性,保護等級不宜超過三級。重要負荷要求兩路供電、末端切換,如消防電梯,要求電梯機房設置切換裝置、互為備用。配電設計包括配電系統接線、主要設備選擇、導線及敷設方式選擇、低壓系統接方式選擇等。
6.電氣設備選擇
現代建筑要求電氣設備防火、防潮、防爆、防污染、節能及小型化。電氣設備有需要引進。設備引進是一項技術性、政策性很強工作,對國際市場產品動態及發展趨勢都應有一定了解,具備必要國際貿易常識。
電氣設備選擇是涉及多種因素,首先要考慮并堅持是產品性能質量。電氣產品選用必須符合國家有關規范。其次才是經濟性,要業主功能要求、經濟情況做出選擇。人們環境保護意識日益增加,選擇環保產品、節能產品也是新時尚,這就僅是錢問題了。
電氣工程師所要選擇產品包含每個設計子項之中,主要有電源設備、高低壓開關柜、電力變壓器、電纜電線、母線槽、開關電器、照明燈具、電訊產品、消防安防產品、樓宇自控產品等。
7.繼電控制與保護
沒有十全十美系統,沒有100%可靠設備,各種突發意外情況,對關鍵點進行保護,是電力系統工程師職責之一。
8.電力管理
功率因數要求補償到0.9~0.95,可采用集中補償或分散補償方式。為降低變壓器容量,集中補償裝置通常采用干式移相電容器,設置低壓配電柜一起。
“管理出效益”已經成為商品經濟時代共識,對電力系統進行卓有成效管理往往能夠現有物質條件基礎上,產生出令人驚訝潛能。有關電力管理討論見本書第13章。
9.變配電所設計
建筑特點,確定變電所設計是建筑供電重點,其設計內容主要有:變配電所負荷計算;無功功率補償計算;變配電室位置選擇;確定電力變壓器臺數和額定容量計算;選擇主接線方案;開關容量選擇和短路電流計算;二次回路方案確定和繼電保護選擇與整定;防雷保護及接裝置設計;變配電所內照明設計;編制供電設計說明書;編寫電氣設備和材料清單;繪制配電室供電平面圖;二次回路圖及其他施工圖。
10.電梯
電梯按使用功能分類有:高級客梯、普通客梯、觀景梯、服務梯、消防梯、貨梯、自動扶梯等;按速度劃分有:低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯;按電流分為直流和交流梯。設計人員任務是確定電梯臺數和決定電梯功能。電梯配置和選型,往往是建筑師建筑需要作出決定,但電氣設計人員宜參與協商,與建筑師共同研究確定。為縮短候梯時間、提高運輸能力,采用高速電梯、分區控制和電腦群控已經是常見。