摘要：闡述了高層建筑幾種主要環(huán)境特征及其對電氣設(shè)備所產(chǎn)生的影響，提出了在電氣工程設(shè)計中，如何根據(jù)不同的環(huán)境特征來選樣電氣設(shè)備、如何減少和避免環(huán)境特征的影響以及所應(yīng)采取的防護對策和設(shè)計要點：
關(guān)鍵詞：高層建筑 環(huán)境影響 電氣設(shè)備 工程設(shè)計 防護對策
1．前言
目前，我國大中城市的建設(shè)速度加快，人口密度增加，建設(shè)用地緊張，迫使建筑向高層發(fā)展。由于高層建筑占地面積小，體形高大，充分利用了空間，它既能滿足人們對建筑物的多種功能的使用要求，同時也增加了城市的壯觀程度，因而國內(nèi)的一些大城市已是高樓林立，高層建筑的發(fā)展已成為大城市的主要特征之一。雖然高層建筑的建設(shè)能有效地解決城市用地緊張等問題，但高層建筑也帶來一些不利因素，除對人們的生活環(huán)境產(chǎn)生影響外，還對高層建筑中安裝著的大量電氣設(shè)備產(chǎn)生較大的影響。高層建筑環(huán)境所帶來的一些不利因素主要有：高溫、低溫、濕氣、霉菌及有害小動物、雷電、火災(zāi)危險、靜電、電磁干擾、腐蝕(化工)、爆炸危險(化工、輕工)等。為了保證電氣設(shè)備在這些環(huán)境中繼續(xù)保持可靠的功能和對環(huán)境的適應(yīng)能力，就必須根據(jù)其不同的安裝環(huán)境而采取不同的防護對策。盡管電氣設(shè)備在設(shè)計和制造中，就已考慮到產(chǎn)品的安裝環(huán)境和特征而采取了一些防護措施，但對電氣工程設(shè)計者來說，還必須根據(jù)高層建筑內(nèi)特殊的環(huán)境特征，合理地選擇不同的氣設(shè)備及裝置，用以提高供配電系統(tǒng)運行的電性、可靠性以及具有合理的經(jīng)濟技術(shù)水平。
2．高層建筑的環(huán)境特征及其影響
2．1高溫環(huán)境
在高層建筑中的某些場所安裝有蒸汽、供暖管道或一些散發(fā)高溫的設(shè)備，安裝在其附近的電氣設(shè)備和線路都將不同程度地受到高溫輻射環(huán)境的影響，使其使用壽命大為減少,另外，一些電氣設(shè)備的本身如變壓器、應(yīng)急柴油發(fā)電機組等設(shè)備也散發(fā)出高溫，由于配電變壓器和應(yīng)急柴油發(fā)電機房大都設(shè)置在高層建筑的地下層內(nèi)，自然通風(fēng)和散熱條件很差，如不采取強制通風(fēng)措施，將會使變壓器和柴油發(fā)電機組的運行溫度持續(xù)升高而不能工作。高溫環(huán)境對電氣設(shè)備的影響較大，會使開關(guān)的容量減小，熱繼電器誤動作，電子器件的技術(shù)性能被破壞。當(dāng)電氣設(shè)備和線路長時間在高溫環(huán)境下工作，會使得絕緣材料軟化，進(jìn)而干裂；當(dāng)路發(fā)生短路時，如不能及時地使保護開關(guān)跳閘，將會導(dǎo)致絕緣導(dǎo)線的外護層熔化、著火，進(jìn)而引發(fā)大范圍的火災(zāi)事故。
2，2低溫環(huán)境
在我國北方一些嚴(yán)寒地區(qū)，冬季所造成的低溫環(huán)境，使得電氣設(shè)備的絕緣材料收縮、變硬或脆裂，油開關(guān)及充油電氣設(shè)備的電氣性能和機械性能降低。高層建筑中的消防水系統(tǒng)及應(yīng)急柴油發(fā)肌的水冷卻系統(tǒng)會因冬季的低溫而結(jié)冰。如不采取有效的防凍措施，就會造成水管及柴油發(fā)電機機體凍裂而損壞，釀成重大設(shè)備事故。
2．3濕氣環(huán)境
在高層建筑內(nèi)的水泵房、地下室或水蒸氣較大的地方，潮濕的水汽會滲透和擴散到附近安裝的電氣設(shè)備內(nèi)部，嚴(yán)重的會使電氣設(shè)備的內(nèi)部或外部凝露形成水膜，金屬表面嚴(yán)重腐蝕，會引起這些元器件電氣性能下降，使材料表面的絕緣電阻降和絕緣被擊穿，材料強度降低，介質(zhì)損失角增大，元器件失靈和電接點接觸不良等。
2．4霉菌、昆蟲及有害小動物環(huán)境
在高層建筑的地下室等場合，特別是在南方地區(qū)，如果通風(fēng)條件不好，濕度較大，霉菌將會旺盛地生長，其分泌物會污染電氣設(shè)備，甚至使金屬導(dǎo)線腐蝕。如使光電型火災(zāi)探測器的玻璃及電視攝像機的鏡頭長霉，損壞光學(xué)玻璃的透光性能，使火災(zāi)報警系統(tǒng)和電視監(jiān)視系統(tǒng)不能正常工作或釀成更大事故。在一些地區(qū)的高層建筑中，地下室有老鼠、貓、蛇類小動物或蟑螂等。會咬壞電纜或進(jìn)入電機和高、低壓開關(guān)柜等造成電氣短路、斷路等2.5雷電環(huán)境高層建筑由于建筑高度高，體量較大，落雷的率要高于其他多層建筑，在一些多雷區(qū)和強雷舶高層建筑尤甚。由于受直接雷擊或雷電感應(yīng)所造成的過電壓影響，會使電氣設(shè)備的內(nèi)部絕緣或外部絕緣發(fā)生閃絡(luò)，雷電流所引起的熱效應(yīng)使電氣設(shè)備燒壞或產(chǎn)生強大的電動力使導(dǎo)電部件變形或損壞。特別是對高層建筑內(nèi)信息系統(tǒng)危害更大，雷電所產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)會在信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生很高的電位和強電，使信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)、線路和設(shè)備損壞。同時閃電雷擊的電磁脈沖還會干擾無線電通訊系統(tǒng)的正常運行。
2．6機械應(yīng)力環(huán)境
通常高層建筑的底層建有裙房，在裙房與高層建筑主體之間結(jié)構(gòu)上設(shè)有沉降縫，還有因高層建筑主體長度較長，結(jié)構(gòu)上需設(shè)抗震縫，當(dāng)電氣管線、線槽、電纜橋架、母線槽經(jīng)過沉降縫、抗震縫時或當(dāng)電纜引入、引出建筑物的基礎(chǔ)和電纜及管線引出地面等可能受到機械應(yīng)力損傷的地方時，如不進(jìn)行特殊的聯(lián)結(jié)處理，就會使得通過這些地方的電氣管線、線槽、電纜橋架、母線槽等產(chǎn)生變形、折斷，造成停電，進(jìn)而影響整個供電系統(tǒng)的正常運行。
2．7火災(zāi)危險環(huán)境
火災(zāi)危險環(huán)境是高層建筑中最主要和最不可忽視的一種環(huán)境。由于高層建筑內(nèi)部的使用功能較為復(fù)雜，設(shè)備繁多，存在著多種著火源和大量的可燃物。另外，電氣設(shè)備或線路超負(fù)荷運行或短路，照明燈具和電熱設(shè)備靠近可燃物等，如設(shè)計不合理，再加上管理不善，很容易發(fā)生火災(zāi)而釀成嚴(yán)重后果。由于高層建筑內(nèi)一旦發(fā)生火災(zāi)，其火災(zāi)蔓延速度快，樓內(nèi)人員疏散困難，撲救難度大，不但對樓內(nèi)人員的生命和財產(chǎn)的安全造成嚴(yán)重危害，而且對電氣設(shè)備的破壞性也極大。
2．8靜電環(huán)境
靜電對高層建筑內(nèi)，特別是智能型高層建筑內(nèi)安裝有大量的電子裝置、微機等電子信息系統(tǒng)設(shè)備造成的主要影響有：①造成干擾。靜電放電會使通信、收／擴錄音機等產(chǎn)生雜音和雜波干擾，使之不能正常工作；②靜電是造成CMOS器件損壞的主要原因。其靜電損壞機理是電壓和功率擊穿，使得電子元器件完全損壞或電老化"軟擊穿"；③
靜電所產(chǎn)生的強大場強，會引起空氣和電氣設(shè)備的絕緣擊穿，使電氣設(shè)備報廢；④靜電電擊會使得 擊穿，使得電子元器件完全損壞或電老化"軟擊穿"；③
靜電所產(chǎn)生的強大場強，會引起空氣和電氣設(shè)備的絕緣擊穿，使電氣設(shè)備報廢；④靜電電擊會使得電氣操作人員受到傷害；⑤在一些易燃、易爆的場合，靜電所產(chǎn)：生的火花會造成火災(zāi)與爆炸事故。
2．9電磁干擾
在智能型高層建筑中，采用了大量的微機及微機監(jiān)控和電控裝置，它們的工作電源都是由電力系統(tǒng)提供的。由于供電網(wǎng)上接有一些整流和逆變裝置，從而使得供電電源中產(chǎn)生并混雜有大量高次諧波(主要是二次諧波)的干擾電壓，若不采取有效的抗干擾措施，將會導(dǎo)致微機和電控系統(tǒng)地線"浮置"，邏輯和程序混亂、死機和誤動作等故障，嚴(yán)重的會使微機系統(tǒng)不能正常工作。另外，高層建筑周圍的外部電磁干擾(如雷擊所引起的電磁脈沖)或臨近的一些工、科、醫(yī)等的高頻設(shè)備、廣播電視發(fā)射裝置、微波輻射裝置、高壓架空線等都會產(chǎn)：生電磁輻射，使得高層建筑內(nèi)的電子裝置、計算機、通訊和視聽等信息系統(tǒng)設(shè)備受到不同程度的干擾，而不能正常工作,如綜合布線系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)存在的電磁干擾場強大于3V/m時，就應(yīng)采取防電磁干擾措施
除上述幾種環(huán)境外，在高層工業(yè)廠房中，還有腐蝕和爆炸危險的環(huán)境，它對電氣設(shè)備的影響也是較大的。
關(guān)鍵詞：高層建筑 環(huán)境影響 電氣設(shè)備 工程設(shè)計 防護對策
1．前言
目前，我國大中城市的建設(shè)速度加快，人口密度增加，建設(shè)用地緊張，迫使建筑向高層發(fā)展。由于高層建筑占地面積小，體形高大，充分利用了空間，它既能滿足人們對建筑物的多種功能的使用要求，同時也增加了城市的壯觀程度，因而國內(nèi)的一些大城市已是高樓林立，高層建筑的發(fā)展已成為大城市的主要特征之一。雖然高層建筑的建設(shè)能有效地解決城市用地緊張等問題，但高層建筑也帶來一些不利因素，除對人們的生活環(huán)境產(chǎn)生影響外，還對高層建筑中安裝著的大量電氣設(shè)備產(chǎn)生較大的影響。高層建筑環(huán)境所帶來的一些不利因素主要有：高溫、低溫、濕氣、霉菌及有害小動物、雷電、火災(zāi)危險、靜電、電磁干擾、腐蝕(化工)、爆炸危險(化工、輕工)等。為了保證電氣設(shè)備在這些環(huán)境中繼續(xù)保持可靠的功能和對環(huán)境的適應(yīng)能力，就必須根據(jù)其不同的安裝環(huán)境而采取不同的防護對策。盡管電氣設(shè)備在設(shè)計和制造中，就已考慮到產(chǎn)品的安裝環(huán)境和特征而采取了一些防護措施，但對電氣工程設(shè)計者來說，還必須根據(jù)高層建筑內(nèi)特殊的環(huán)境特征，合理地選擇不同的氣設(shè)備及裝置，用以提高供配電系統(tǒng)運行的電性、可靠性以及具有合理的經(jīng)濟技術(shù)水平。
2．高層建筑的環(huán)境特征及其影響
2．1高溫環(huán)境
在高層建筑中的某些場所安裝有蒸汽、供暖管道或一些散發(fā)高溫的設(shè)備，安裝在其附近的電氣設(shè)備和線路都將不同程度地受到高溫輻射環(huán)境的影響，使其使用壽命大為減少,另外，一些電氣設(shè)備的本身如變壓器、應(yīng)急柴油發(fā)電機組等設(shè)備也散發(fā)出高溫，由于配電變壓器和應(yīng)急柴油發(fā)電機房大都設(shè)置在高層建筑的地下層內(nèi)，自然通風(fēng)和散熱條件很差，如不采取強制通風(fēng)措施，將會使變壓器和柴油發(fā)電機組的運行溫度持續(xù)升高而不能工作。高溫環(huán)境對電氣設(shè)備的影響較大，會使開關(guān)的容量減小，熱繼電器誤動作，電子器件的技術(shù)性能被破壞。當(dāng)電氣設(shè)備和線路長時間在高溫環(huán)境下工作，會使得絕緣材料軟化，進(jìn)而干裂；當(dāng)路發(fā)生短路時，如不能及時地使保護開關(guān)跳閘，將會導(dǎo)致絕緣導(dǎo)線的外護層熔化、著火，進(jìn)而引發(fā)大范圍的火災(zāi)事故。
2，2低溫環(huán)境
在我國北方一些嚴(yán)寒地區(qū)，冬季所造成的低溫環(huán)境，使得電氣設(shè)備的絕緣材料收縮、變硬或脆裂，油開關(guān)及充油電氣設(shè)備的電氣性能和機械性能降低。高層建筑中的消防水系統(tǒng)及應(yīng)急柴油發(fā)肌的水冷卻系統(tǒng)會因冬季的低溫而結(jié)冰。如不采取有效的防凍措施，就會造成水管及柴油發(fā)電機機體凍裂而損壞，釀成重大設(shè)備事故。
2．3濕氣環(huán)境
在高層建筑內(nèi)的水泵房、地下室或水蒸氣較大的地方，潮濕的水汽會滲透和擴散到附近安裝的電氣設(shè)備內(nèi)部，嚴(yán)重的會使電氣設(shè)備的內(nèi)部或外部凝露形成水膜，金屬表面嚴(yán)重腐蝕，會引起這些元器件電氣性能下降，使材料表面的絕緣電阻降和絕緣被擊穿，材料強度降低，介質(zhì)損失角增大，元器件失靈和電接點接觸不良等。
2．4霉菌、昆蟲及有害小動物環(huán)境
在高層建筑的地下室等場合，特別是在南方地區(qū)，如果通風(fēng)條件不好，濕度較大，霉菌將會旺盛地生長，其分泌物會污染電氣設(shè)備，甚至使金屬導(dǎo)線腐蝕。如使光電型火災(zāi)探測器的玻璃及電視攝像機的鏡頭長霉，損壞光學(xué)玻璃的透光性能，使火災(zāi)報警系統(tǒng)和電視監(jiān)視系統(tǒng)不能正常工作或釀成更大事故。在一些地區(qū)的高層建筑中，地下室有老鼠、貓、蛇類小動物或蟑螂等。會咬壞電纜或進(jìn)入電機和高、低壓開關(guān)柜等造成電氣短路、斷路等2.5雷電環(huán)境高層建筑由于建筑高度高，體量較大，落雷的率要高于其他多層建筑，在一些多雷區(qū)和強雷舶高層建筑尤甚。由于受直接雷擊或雷電感應(yīng)所造成的過電壓影響，會使電氣設(shè)備的內(nèi)部絕緣或外部絕緣發(fā)生閃絡(luò)，雷電流所引起的熱效應(yīng)使電氣設(shè)備燒壞或產(chǎn)生強大的電動力使導(dǎo)電部件變形或損壞。特別是對高層建筑內(nèi)信息系統(tǒng)危害更大，雷電所產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)會在信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生很高的電位和強電，使信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)、線路和設(shè)備損壞。同時閃電雷擊的電磁脈沖還會干擾無線電通訊系統(tǒng)的正常運行。
2．6機械應(yīng)力環(huán)境
通常高層建筑的底層建有裙房，在裙房與高層建筑主體之間結(jié)構(gòu)上設(shè)有沉降縫，還有因高層建筑主體長度較長，結(jié)構(gòu)上需設(shè)抗震縫，當(dāng)電氣管線、線槽、電纜橋架、母線槽經(jīng)過沉降縫、抗震縫時或當(dāng)電纜引入、引出建筑物的基礎(chǔ)和電纜及管線引出地面等可能受到機械應(yīng)力損傷的地方時，如不進(jìn)行特殊的聯(lián)結(jié)處理，就會使得通過這些地方的電氣管線、線槽、電纜橋架、母線槽等產(chǎn)生變形、折斷，造成停電，進(jìn)而影響整個供電系統(tǒng)的正常運行。
2．7火災(zāi)危險環(huán)境
火災(zāi)危險環(huán)境是高層建筑中最主要和最不可忽視的一種環(huán)境。由于高層建筑內(nèi)部的使用功能較為復(fù)雜，設(shè)備繁多，存在著多種著火源和大量的可燃物。另外，電氣設(shè)備或線路超負(fù)荷運行或短路，照明燈具和電熱設(shè)備靠近可燃物等，如設(shè)計不合理，再加上管理不善，很容易發(fā)生火災(zāi)而釀成嚴(yán)重后果。由于高層建筑內(nèi)一旦發(fā)生火災(zāi)，其火災(zāi)蔓延速度快，樓內(nèi)人員疏散困難，撲救難度大，不但對樓內(nèi)人員的生命和財產(chǎn)的安全造成嚴(yán)重危害，而且對電氣設(shè)備的破壞性也極大。
2．8靜電環(huán)境
靜電對高層建筑內(nèi)，特別是智能型高層建筑內(nèi)安裝有大量的電子裝置、微機等電子信息系統(tǒng)設(shè)備造成的主要影響有：①造成干擾。靜電放電會使通信、收／擴錄音機等產(chǎn)生雜音和雜波干擾，使之不能正常工作；②靜電是造成CMOS器件損壞的主要原因。其靜電損壞機理是電壓和功率擊穿，使得電子元器件完全損壞或電老化"軟擊穿"；③
靜電所產(chǎn)生的強大場強，會引起空氣和電氣設(shè)備的絕緣擊穿，使電氣設(shè)備報廢；④靜電電擊會使得 擊穿，使得電子元器件完全損壞或電老化"軟擊穿"；③
靜電所產(chǎn)生的強大場強，會引起空氣和電氣設(shè)備的絕緣擊穿，使電氣設(shè)備報廢；④靜電電擊會使得電氣操作人員受到傷害；⑤在一些易燃、易爆的場合，靜電所產(chǎn)：生的火花會造成火災(zāi)與爆炸事故。
2．9電磁干擾
在智能型高層建筑中，采用了大量的微機及微機監(jiān)控和電控裝置，它們的工作電源都是由電力系統(tǒng)提供的。由于供電網(wǎng)上接有一些整流和逆變裝置，從而使得供電電源中產(chǎn)生并混雜有大量高次諧波(主要是二次諧波)的干擾電壓，若不采取有效的抗干擾措施，將會導(dǎo)致微機和電控系統(tǒng)地線"浮置"，邏輯和程序混亂、死機和誤動作等故障，嚴(yán)重的會使微機系統(tǒng)不能正常工作。另外，高層建筑周圍的外部電磁干擾(如雷擊所引起的電磁脈沖)或臨近的一些工、科、醫(yī)等的高頻設(shè)備、廣播電視發(fā)射裝置、微波輻射裝置、高壓架空線等都會產(chǎn)：生電磁輻射，使得高層建筑內(nèi)的電子裝置、計算機、通訊和視聽等信息系統(tǒng)設(shè)備受到不同程度的干擾，而不能正常工作,如綜合布線系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)存在的電磁干擾場強大于3V/m時，就應(yīng)采取防電磁干擾措施
除上述幾種環(huán)境外，在高層工業(yè)廠房中，還有腐蝕和爆炸危險的環(huán)境，它對電氣設(shè)備的影響也是較大的。