楊 沁

(中國建筑設(shè)計(jì)研究院，北京100044)

航天控制與推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合樓項(xiàng)目供配電設(shè)計(jì)與分析

楊 沁

(中國建筑設(shè)計(jì)研究院，北京100044)

1 工程概況

航天控制與推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合樓位于海淀區(qū)唐家?guī)X村，北臨北清路，南臨鄧莊南路，東臨規(guī)劃中的上地西路，西側(cè)與航天城一期工程接壤。本工程按照工藝布局要求分為I段系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合樓和II段部組件產(chǎn)品裝配調(diào)試樓兩部分。本工程建筑類別為二類高層建筑，總建筑面積86 720m2(其中：地上83 674 m2，地下3 046 m2)。

2 變配電室位置確定

建筑物內(nèi)包括機(jī)加、在線環(huán)境試驗(yàn)室、電裝、X光探傷、標(biāo)定和裝配等試驗(yàn)室，工藝流程復(fù)雜多樣、供電種類復(fù)雜繁瑣。綜合考慮高壓電源進(jìn)線、輸電線路損耗和用電負(fù)荷中心等問題，將整棟建筑物的變配電室設(shè)于I段和II段中部的地下一層(既不占用試驗(yàn)和辦公區(qū)域的有效面積，又兼顧管理方便)，如圖1所示。

圖1 地下一層變配電室平面圖

3 10/0.4kV變配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 本工程負(fù)荷等級(jí)及容量

一級(jí)負(fù)荷：消防系統(tǒng)(含消防控制室內(nèi)的消防報(bào)警及控制設(shè)備、排煙風(fēng)機(jī)、加壓送風(fēng)機(jī)及消防電梯等)、消防控制室、三層通信機(jī)房、應(yīng)急及疏散照明等的供電電源；

二級(jí)負(fù)荷：客梯、貨梯、生活泵、排水泵、中水泵等；

三級(jí)負(fù)荷：包括空調(diào)通風(fēng)設(shè)備、工藝用電及其他電力、照明等。

各類負(fù)荷容量：一級(jí)負(fù)荷：2 211.2kW；二級(jí)負(fù)荷：95.6kW；三級(jí)負(fù)荷：1 636.6kW。

3.2 供電電源

根據(jù)本工程的負(fù)荷等級(jí)，要求供電電源為兩組(四路)10kV高壓電源，每組(兩路)10kV高壓電源由上級(jí)開閉站的兩段母線分別引來，高壓不設(shè)聯(lián)絡(luò)，兩組(四路)高壓電源同時(shí)工作，分別為本工程的8臺(tái)變壓器供電(每路10kV高壓電源為2臺(tái)變壓器供電)。

3.3 高、低壓供電系統(tǒng)結(jié)線型式及運(yùn)行方式

每組高壓采用單母線分段運(yùn)行方式，中間不設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，兩路電源同時(shí)分列運(yùn)行。

變壓器共分4組，每組2臺(tái)，每組低壓采用單母線分段運(yùn)行，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，聯(lián)絡(luò)開關(guān)設(shè)自投自復(fù)/自投不自復(fù)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)。自投時(shí)應(yīng)通過分勵(lì)脫扣器自動(dòng)斷開非保證負(fù)荷，以保證變壓器正常工作。主進(jìn)開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)設(shè)電氣聯(lián)鎖，任何情況下只能閉合其中的2個(gè)開關(guān)。

3.4 設(shè)備安裝容量

設(shè)備安裝容量 Pe=18 123kW(其中：工藝用電12 029kW，信息中心用電1 032kW，照明容量2 482kW,空調(diào)、通風(fēng)設(shè)備容量2 268.4kW,純消防設(shè)備容量800.2kW，其他45.2kW)。

3.5 變壓器的選擇及分配

本工程變配電室選用8臺(tái)1 250kVA戶內(nèi)型干式變壓器T1～T8，其接線方式均為D,Yn11，阻抗電壓為6%。其中變壓器T1和T2負(fù)責(zé)整棟建筑的空調(diào)等負(fù)荷用電；變壓器T3和T4負(fù)責(zé)整棟建筑的照明等負(fù)荷用電；變壓器T5、T6、T7和T8負(fù)責(zé)整棟建筑的工藝設(shè)備用電。8臺(tái)變壓器負(fù)荷率為：T1變壓器82%、T2變壓器86%、T3變壓器85%、T4變壓器83%、T5變壓器81%、T6變壓器80%、T7變壓器78%、T8變壓器81%。

3.6 功率因數(shù)補(bǔ)償

本工程在變配電所低壓側(cè)設(shè)置低壓諧波濾波器，可抑制諧波畸變并集中對功率因數(shù)自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，電容器串聯(lián)電抗器組采用自動(dòng)循環(huán)投切方式，補(bǔ)償后的功率因數(shù)不小于0.95。同時(shí)要求所有熒光燈、氣體放電燈、單燈就地補(bǔ)償，要求補(bǔ)償后的功率因數(shù)不小于0.90。

4 電力配電系統(tǒng)

4.1 低壓配電系統(tǒng)

配電系統(tǒng)采用放射式與樹干式相結(jié)合的方式，對于單臺(tái)容量較大的負(fù)荷或重要負(fù)荷(如：信息中心UPS及機(jī)房空調(diào)用電、生活水泵房、中水泵房、電梯、消防控制室等)采用放射式供電；對工藝用電采用封閉式插接母線供電；對于照明及一般負(fù)荷采用樹干式與放射式相結(jié)合的方式供電。

4.2 負(fù)荷分級(jí)

本工程的一級(jí)負(fù)荷(如：排煙風(fēng)機(jī)、加壓送風(fēng)機(jī)、消防電梯、消防控制室、三層院第二信息中心及所有網(wǎng)絡(luò)通訊機(jī)房、應(yīng)急及疏散照明等)用電采用雙電源專用回路供電并在末端互投，其中疏散指示照明及部分應(yīng)急照明采用集中式應(yīng)急電源(EPS)作為后備電源。

二級(jí)負(fù)荷(如：客(貨)梯、生活泵、中水泵、排污泵等)供電電源采用雙回路供電并在末端或適當(dāng)位置互投。

三級(jí)負(fù)荷(如：工藝用電及其他一般負(fù)荷)采用單電源供電。

4.3 電氣設(shè)備的啟動(dòng)及控制方式

1)本工程30kW以下的電動(dòng)機(jī)采用全壓啟動(dòng)方式啟動(dòng)；30kW及以上的電動(dòng)機(jī)采用軟啟動(dòng)方式啟動(dòng)。

2)消防專用設(shè)備：排煙風(fēng)機(jī)、加壓風(fēng)機(jī)等消防專用電設(shè)備熱保護(hù)僅作用于報(bào)警且不進(jìn)入建筑設(shè)備監(jiān)控(BAS)系統(tǒng)。

3)空調(diào)機(jī)、進(jìn)風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、排污泵等采用DDC控制。

4)各種電動(dòng)機(jī)設(shè)備的控制均以相關(guān)專業(yè)提供的控制要求為準(zhǔn)。

4.4 典型試驗(yàn)室的電氣設(shè)計(jì)

1)在線裝配試驗(yàn)室電氣設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)室由于工藝設(shè)備較多，設(shè)一套獨(dú)立的配電箱。安裝于試驗(yàn)室西側(cè)，用于本試驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)設(shè)備供電。試驗(yàn)室前后墻上分別設(shè)工藝用插座箱，插座箱內(nèi)設(shè)1個(gè)三相20A四孔插座、2個(gè)單相10A三孔插座及1個(gè)單相16A三孔插座并設(shè)置2個(gè)接地端子，工藝用房內(nèi)安裝插座箱底距地0.3m暗裝(設(shè)置在結(jié)構(gòu)柱上的插座箱明裝)。個(gè)別設(shè)備由于用電量相對較大，因此單獨(dú)設(shè)置斷路器，考慮到未來增加設(shè)備的可能性，預(yù)留一條工藝用電回路。見圖2。

試驗(yàn)室采用中央空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)機(jī)房設(shè)置在建筑物二層。風(fēng)機(jī)現(xiàn)場和實(shí)驗(yàn)室兩地采用手動(dòng)控制，現(xiàn)場控制單元設(shè)置在試驗(yàn)室主要出入口附近。試驗(yàn)室照明系統(tǒng)設(shè)置獨(dú)立的配電箱，以減少對工藝用電設(shè)備的干擾。

圖2 在線裝配試驗(yàn)室工藝配電系統(tǒng)及平面圖

2)紅外探頭組件測試標(biāo)定試驗(yàn)室

本試驗(yàn)室設(shè)一套獨(dú)立的工藝設(shè)備配電箱。安裝于試驗(yàn)室南側(cè)主要出入口附近，用于本試驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)設(shè)備供電。試驗(yàn)室前后墻上分別設(shè)工藝用插座箱，插座箱內(nèi)設(shè)1個(gè)三相20A四孔插座、2個(gè)單相10A三孔插座及1個(gè)單相16A三孔插座并設(shè)置2個(gè)接地端子，插座箱底距地0.3m暗裝。

由于本試驗(yàn)室可能會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，故本試驗(yàn)室設(shè)有通風(fēng)系統(tǒng)和獨(dú)立于其他試驗(yàn)室的空調(diào)系統(tǒng)。見圖3。

圖3 紅外探頭組件測試標(biāo)定試驗(yàn)室工藝配電系統(tǒng)及平面圖

5 照明配電系統(tǒng)

5.1 照度等級(jí)確定

由于本建筑物內(nèi)工藝用房及試驗(yàn)室基本都有較高的潔凈度等級(jí)要求，根據(jù)《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50073-2001)對潔凈區(qū)照度的要求并結(jié)合甲方實(shí)際工作情況綜合考慮，工藝用房及試驗(yàn)室照明照度均為500lx，照度均勻度不低于0.7，統(tǒng)一眩光值不大于22，一般顯色指數(shù)宜大于80。一般科研用房、會(huì)議室及辦公室照明照度均為300lx(參見表1)。

5.2 光源選擇

門廳、會(huì)議室、展覽廳等有精裝修要求的場所視裝修要求商定，一般場所選用T8熒光燈，并優(yōu)先選用節(jié)能性光源。有潔凈要求的場所選用潔凈型燈具吸頂安裝，在大型吊車等振動(dòng)、擺動(dòng)較大場所使用的燈具應(yīng)有防振安全措施，并在燈具上加保護(hù)網(wǎng)。走道采用燈具嵌入安裝，有潔凈要求的場所應(yīng)選用潔凈型燈具，并且其安裝縫隙應(yīng)有可靠的密封措施。應(yīng)急照明燈和燈光疏散指示標(biāo)志，應(yīng)設(shè)玻璃或其他不燃燒材料制作的保護(hù)罩。

5.3 照明控制

設(shè)備機(jī)房、庫房、辦公用房、衛(wèi)生間、工藝廠房及各種管井等處的照明采用就地設(shè)置照明開關(guān)控制；大廳、大會(huì)議室等照明要求較高的場所及疏散走廊、電梯廳、樓梯間等公共場所的照明根據(jù)要求采用智能照明控制系統(tǒng)，火災(zāi)時(shí)由消防控制室自動(dòng)點(diǎn)亮公共場所應(yīng)急照明燈(室外照明的控制納入智能照明控制系統(tǒng))。

楊 沁

楊沁,2004年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，2004～2010年在中國航天建筑設(shè)計(jì)研究院(集團(tuán))從事工藝和電氣設(shè)計(jì)。2008～2011年進(jìn)入北京大學(xué)管理與技術(shù)系攻讀研究生。2010～2014年在中國電子工程設(shè)計(jì)院從事項(xiàng)目前期咨詢及項(xiàng)目管理。2014年至今在中國建筑設(shè)計(jì)研究院智能工程中心工作。參與過的項(xiàng)目有：航天三院239廠機(jī)加廠房、航天061基地3531廠總裝車間、河南航天695廠數(shù)控機(jī)加廠房、埃賽克斯電磁線(蘇州)有限公司二期擴(kuò)建項(xiàng)目、中鋼集團(tuán)新型材料(浙江)有限公司高純石英坩堝產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目等。

表1 各功能性房間照明指標(biāo)

5.4 照明配電

一般照明采用單電源、放射式與樹干式混合方式配電，應(yīng)急照明、疏散照明等采用雙電源供電并在末端或適當(dāng)位置互投，部分應(yīng)急照明及疏散照明采用區(qū)域集中式蓄電池供電(EPS)應(yīng)急照明系統(tǒng)，要求持續(xù)供電時(shí)間大于30min。

6 結(jié)束語

隨著近些年經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 國家對航天事業(yè)越來越重視，投資也越來越大，同時(shí)航天產(chǎn)品對試驗(yàn)環(huán)境和生產(chǎn)廠房等的硬件設(shè)施要求也越來越高。為了改善航天的生產(chǎn)和試驗(yàn)環(huán)境，擴(kuò)大航天生產(chǎn)規(guī)模，新建、改擴(kuò)建類航天項(xiàng)目也越來越多。這就需要所有的設(shè)計(jì)人員(包括電氣專業(yè))根據(jù)航天項(xiàng)目的特點(diǎn),付出更多的心血來完善航天類項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。

[1] 中國建筑科學(xué)研究院. 建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(GB 50034-2004)[S].北京: 中國建筑工業(yè)出版社，2004.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范(JGJ 1-2008)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[3] 北京照明學(xué)會(huì)照明設(shè)計(jì)專業(yè)委員會(huì).照明設(shè)計(jì)手冊(2版)[M].北京:中國電力出版社，2006.

Design and Analysis of the Supply and Distribution System of China Aerospace Science and Technology Corporation Control and Propulsion System Design Building Project

Yang Qin

本文根據(jù)航天控制與推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合樓工程設(shè)計(jì)中遇到的若干問題與最終解決方案，結(jié)合工程特點(diǎn)，對航天類項(xiàng)目的供配電方案做了較為詳細(xì)的分析和探討。

航天 配電設(shè)計(jì) 照明設(shè)計(jì) 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)與分析

Based on a number of issues encountered in the China aerospace science and technology corporation control and propulsion system design building design and final solution, combining with the engineering characteristics of the supply and distribution programs on aerospace projects, this paper makes detailed analysis and discussion.

aerospace, power distribution design, lighting design, load statistics and analysis