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(1.中國建筑科學(xué)研究院, 北京 100013;2.寧夏宏斌建筑工程有限公司, 寧夏 銀川 750004)

0 引 言

廣播電視中心(簡稱廣電中心)是指能自制節(jié)目、播出節(jié)目,并具有錄播、直播、微波及衛(wèi)星傳送和接收等功能或部分功能的廣播和電視的中心臺(tái)。

根據(jù)廣電總局62號(hào)令《廣播電視安全播出管理規(guī)定》[1]第4條“廣播電視安全播出工作應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持不間斷、高質(zhì)量、既經(jīng)濟(jì)、又安全的方針”,對(duì)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性提出很高要求,第23條中對(duì)廣播電視安全播出事故管理中的責(zé)任事故、技術(shù)事故的處理也非常嚴(yán)格。其中,供電中斷就是非常嚴(yán)重的技術(shù)事故。

因此,為保障廣電中心播出工作正常進(jìn)行,電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在滿足工藝對(duì)供電要求的前提下,應(yīng)力求提高電氣系統(tǒng)的可靠性;同時(shí),電氣系統(tǒng)接線應(yīng)簡單清晰、便于管理操作、維護(hù)和檢修,并在電氣系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能盡快恢復(fù)供電。

1 項(xiàng)目概況

某省級(jí)廣電中心由衛(wèi)星地球站、廣播電視大廈、后勤服務(wù)樓、綜合樓、地下設(shè)備用房和車庫組成,總建筑面積為13.3萬m2。該建筑為典型的廣電建筑。項(xiàng)目情況如表1所示。

表1 項(xiàng)目情況

2 變配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 負(fù)荷分級(jí)

廣電中心用電可分為工藝用電與非工藝用電。根據(jù)廣電總局62號(hào)令《廣播電視安全播出管理規(guī)定》、GY/T 5041—2012《廣播電視衛(wèi)星地球站工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]、JGJ 16—2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]等規(guī)范的規(guī)定及工藝單位對(duì)工藝用房供電要求,工藝用電分為A、B、C三類,均為一級(jí)負(fù)荷,其中A、B類為一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷。該工程中,A類機(jī)房應(yīng)同時(shí)滿足GB 50174—2008《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]中對(duì)A類機(jī)房的供電要求。但B、C級(jí)機(jī)房為工藝針對(duì)廣電中心供電要求所做的劃分,而不是按照GB 50174—2008劃分的,因此對(duì)B、C級(jí)機(jī)房供電應(yīng)按照工藝要求執(zhí)行。工藝用電負(fù)荷分級(jí)如表2所示。

表2 工藝用電負(fù)荷分級(jí)

非工藝用電負(fù)荷為車庫、人防、一般辦公、公共區(qū)照明、制冷機(jī)房、水泵房、消防負(fù)荷等。按照J(rèn)GJ 16—2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄A、JGJ 67—2006《辦公建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 50067—2014《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等規(guī)范,確定其負(fù)荷等級(jí)。

2.2 市電電源

根據(jù)GY/T 5041—2012第8.0.1條對(duì)衛(wèi)星地球站供電要求,以及廣電工藝對(duì)供電的要求,外電應(yīng)來自兩個(gè)不同的變電站,其中至少一路為廣播電視衛(wèi)星地球站專用線路。結(jié)合工藝負(fù)荷與非工藝負(fù)荷的供電要求、負(fù)荷計(jì)算,從兩個(gè)不同的110 kV站各引來一路10 kV專用線路供電,經(jīng)兩個(gè)不同路徑引入廣電中心總變電所。兩路進(jìn)線同時(shí)供電,互為熱備用,不應(yīng)同時(shí)損壞。

2.3 應(yīng)急電源系統(tǒng)

根據(jù)GY/T 5041—2012第8.0.2條、GB 50174—2008第8.1節(jié)及附錄A、工藝單位對(duì)工藝用電的供電要求,為A級(jí)、B級(jí)負(fù)荷設(shè)置不間斷電源(UPS),并為A級(jí)負(fù)荷配置應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組。為確保消防安全,除兩路10 kV進(jìn)線外,為消防負(fù)荷配置柴油發(fā)電機(jī)組。應(yīng)急電源配置如下:

(1) A級(jí)負(fù)荷UPS冗余型式2N,B級(jí)負(fù)荷UPS冗余型式N+1;UPS持續(xù)供電時(shí)間為30 min。

該工程中衛(wèi)星地球站、廣電大廈、3#、4#綜合樓均有需工藝UPS供電的負(fù)荷。基于不同的管理和使用模式,UPS機(jī)房的設(shè)置有集中式和分散式。集中式UPS機(jī)房的優(yōu)點(diǎn)是便于統(tǒng)一運(yùn)營及管理,但距離末端用電設(shè)備較遠(yuǎn)。分散式UPS機(jī)房可靈活就近設(shè)置,便于用電單位使用,但會(huì)導(dǎo)致UPS機(jī)房過多,不便于管理部門管理、維護(hù)。根據(jù)該工程實(shí)際情況,廣電中心的UPS供電系統(tǒng)為專門部門管理,不屬于用電單位自行管理,因此采用分區(qū)集中設(shè)置UPS配電室的形式,并將A級(jí)負(fù)荷的兩組UPS設(shè)置在不同UPS機(jī)房,以盡量保證UPS室的安全性。但不同的UPS電源配電給核心數(shù)據(jù)機(jī)房,應(yīng)在配電列頭柜設(shè)置相位同步裝置[5-6]。

(2) 設(shè)置工藝應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組,安裝容量為2×1 200 kW,供電范圍為:A級(jí)負(fù)荷UPS不間斷電源系統(tǒng)用電、A級(jí)機(jī)房空調(diào)及制冷設(shè)備、A級(jí)機(jī)房照明等保證廣電工藝不間斷運(yùn)行的必須負(fù)荷,根據(jù)工藝要求,柴油發(fā)電機(jī)組儲(chǔ)油量僅考慮A級(jí)負(fù)荷持續(xù)供電。由于該工程所在地市政條件完善,儲(chǔ)油量按照機(jī)組連續(xù)運(yùn)行12 h設(shè)置,并在室外設(shè)置地下儲(chǔ)油罐。業(yè)主單位應(yīng)與供油單位協(xié)商應(yīng)急供油和油品回收事宜。

(3) 消防負(fù)荷設(shè)置自備柴油發(fā)電機(jī)組,安裝容量為1×800 kW。應(yīng)急照明采用集中EPS供電。消防負(fù)荷應(yīng)急電源持續(xù)供電時(shí)間≥180 min。

2.4 變配電室設(shè)置及變壓器容量

根據(jù)廣電中心電氣運(yùn)行管理及配電要求,工藝、非工藝負(fù)荷的配電變壓器應(yīng)嚴(yán)格分開。廣電工藝設(shè)備多為電子信息設(shè)備,如監(jiān)控機(jī)房、錄音室、演播室等,這類設(shè)備對(duì)諧波抑制有較高要求。而工藝使用的大容量UPS、大功率精密空調(diào)、變頻空調(diào)又是產(chǎn)生大量諧波的諧波源。根據(jù)UPS、工藝空調(diào)安裝容量較大的特點(diǎn),對(duì)UPS、工藝空調(diào)、工藝市電分別設(shè)置專用變壓器組,便于分組管理的同時(shí),將產(chǎn)生諧波的諧波源與對(duì)諧波敏感的工藝設(shè)備分開(一些較早建設(shè)的廣電中心采用變壓器低壓母線安裝有源濾波器抑制諧波,但實(shí)際運(yùn)行證明,諧波抑制效果欠佳,故該工程采用分開變壓器配電的方式),根據(jù)特征諧波次數(shù)為奇數(shù)的特點(diǎn),變壓器接線組別選擇Dyn11。

廣播電視建筑要考慮變電所、工藝柴油發(fā)電機(jī)房、重要弱電機(jī)房等重要機(jī)房選址的安全性,應(yīng)設(shè)置在受保護(hù)的范圍內(nèi),不應(yīng)設(shè)置在車庫等公共活動(dòng)區(qū),以防止遭受破壞。10 kV側(cè)變配電室設(shè)置及變壓器容量如表3所示。

2.5 高、低壓配電系統(tǒng)

2.5.1 高壓配電系統(tǒng)

廣電大廈、衛(wèi)星地球站變電所(1#變電所)為總變電所,設(shè)置一組高壓開關(guān)柜。高壓主接線為分段單母線接線,母線之間設(shè)置手動(dòng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。平時(shí)兩路10 kV進(jìn)線同時(shí)工作,母聯(lián)開關(guān)斷開;當(dāng)任何一路失電時(shí),經(jīng)設(shè)定的重合閘時(shí)間后線路仍失電,則母線聯(lián)絡(luò)手動(dòng)合閘。母聯(lián)開關(guān)與兩個(gè)進(jìn)線斷路器之間設(shè)置機(jī)械與電氣聯(lián)鎖,高壓開關(guān)柜均帶有“五防”功能。

綜合樓變電所(2#變電所)、制冷機(jī)房變電所(3#變電所)高壓主接線為分段單母線接線,中間不設(shè)置母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)。由1#變電所至2#、3#分變電所采用放射式配電。為提高供電可靠性和充分利用引入的兩路高壓進(jìn)線,該工程各變電所均從總變電所不同高壓母線段引入高壓進(jìn)線,變壓器成組設(shè)置。高、低壓配電系統(tǒng)主接線簡圖如圖1所示。

2.5.2 低壓配電系統(tǒng)

1#、2#、3#變電所0.4 kV低壓側(cè)均為分段單母線接線,中間設(shè)置母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)。對(duì)(3T,4T)變壓器、(7T,8T)變壓器設(shè)置應(yīng)急母線段。當(dāng)(1T,2T;5T,6T)工藝變壓器組中任一臺(tái)變壓器停止運(yùn)行時(shí),聯(lián)鎖起動(dòng)工藝柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)入熱備狀態(tài),母聯(lián)開關(guān)自動(dòng)延時(shí)閉合;當(dāng)2臺(tái)變壓器均失電時(shí),工藝柴油發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行。

圖1 高壓、低壓配電系統(tǒng)主接線簡圖

2#、3#變電所及1#變電所7T、8T變壓器中任一臺(tái)失電時(shí),母聯(lián)開關(guān)延時(shí)閉合,當(dāng)7T、8T變壓器均故障時(shí),聯(lián)鎖起動(dòng)消防柴油發(fā)電機(jī)供電。

為保證供電安全和可靠性,所有低壓配出回路(包括工藝配電、消防配電、一般配電)均設(shè)置失壓脫扣。當(dāng)變壓器故障斷開運(yùn)行時(shí),對(duì)應(yīng)低壓母線的出線斷路器均失壓跳閘,由人工確認(rèn)需要繼續(xù)供電的配電回路,避免事故擴(kuò)大和危險(xiǎn)發(fā)生,也避免柴油發(fā)電機(jī)帶重負(fù)載無法起動(dòng),導(dǎo)致延長供電中斷時(shí)間。

A類工藝負(fù)荷由兩組UPS供電,在末端雙電源自動(dòng)切換。兩組UPS由(1T,2T)變壓器的不同段低壓母線供電,但一組UPS的主用和備用回路均由同一臺(tái)變壓器的低壓母線段配電,以保證相位一致。兩回路配電線路在機(jī)房列頭柜做自動(dòng)切換。

對(duì)于工藝B級(jí)用電負(fù)荷,由一路UPS,一路工藝市電在層工藝電井進(jìn)行雙電源自動(dòng)切換后,放射式供電至各B級(jí)工藝機(jī)房。工藝B級(jí)UPS由(1T,2T)的同一臺(tái)變壓器的低壓母線配出兩回路(工作、備用)供電。

對(duì)于工藝C級(jí)用電負(fù)荷,由兩路市電在層工藝電井進(jìn)行雙電源自動(dòng)切換后,放射式供電至各C級(jí)工藝用房。

非工藝負(fù)荷采用放射式或放射至與干線式相結(jié)合的方式供電,消防負(fù)荷與非消防負(fù)荷分開配電,自成配電系統(tǒng)。

2.5.3 高、低壓計(jì)量

在10 kV高壓進(jìn)線側(cè)設(shè)置電能總計(jì)量,各個(gè)變壓器低壓出線側(cè)設(shè)置計(jì)量裝置。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50189—2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)規(guī)定,對(duì)照明插座用電、空調(diào)用電、動(dòng)力用電和特殊用電(各類廣電工藝機(jī)房、電子信息設(shè)備機(jī)房、洗衣房、廚房餐廳等)采用多功能電力儀表分項(xiàng)計(jì)量,并通過RS-485總線上傳至廣電中心能源監(jiān)控系統(tǒng)。

3 配電線路敷設(shè)路由

為保證工藝供電系統(tǒng)獨(dú)立性,防止非授權(quán)維護(hù)人員人為失誤而導(dǎo)致工藝配電系統(tǒng)故障,應(yīng)將工藝配電、非工藝配電橋架、電井嚴(yán)格分開,并將工藝弱電、工藝電力分設(shè)不同電井。因此,衛(wèi)星地球站、廣播電視大廈分別設(shè)置的電氣豎井有:工藝電力井、一般負(fù)荷電力井、消防專用電井、非工藝弱電井、工藝弱電井,并預(yù)留一個(gè)工藝弱電井。另外,3#、4#樓電井按照一般建筑設(shè)置。

各個(gè)單體之間敷設(shè)的電氣線路在內(nèi)部專用管廊敷設(shè),工藝線路不應(yīng)在車庫等不受保護(hù)的公共區(qū)域內(nèi)敷設(shè),防止遭受破壞。

4 結(jié) 語

廣電建筑屬民用建筑中較為復(fù)雜的一類,各類工藝空調(diào)、工藝設(shè)備對(duì)供電安全性、可靠性、維護(hù)和檢修便捷性以及電能質(zhì)量提出較高要求,以保障播出不間斷或在發(fā)生供電故障時(shí)能盡快恢復(fù)供電,防止廣電電視信號(hào)中斷,造成嚴(yán)重的播出事故。因此,廣電建筑的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足一般民用建筑電氣系統(tǒng)要求的前提下,根據(jù)廣電工藝設(shè)備的供電要求、用電設(shè)備分布、建筑特點(diǎn)等因素,按照現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)出系統(tǒng)接線簡單、供電安全可靠、便于維護(hù),且電能質(zhì)量能滿足廣播電視運(yùn)營需要的電氣系統(tǒng)。

[1]廣電總局62號(hào)令.廣播電視安全播出管理規(guī)定[G].2013.

[2]廣播電視衛(wèi)星地球站工程設(shè)計(jì)規(guī)范:GY/T5041—2012[S].

[3]民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范:JGJ16—2008[S].

[4]電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范:GB50174—2008[S].

[5]建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范:GB50116—2014[S].

[6]供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范:GB50052—2009[S].