王 燕

(中國(guó)中元國(guó)際工程有限公司, 北京 100089)

0 引 言

中韓(長(zhǎng)春)國(guó)際貿(mào)易會(huì)展中心是中韓(長(zhǎng)春)國(guó)際合作示范區(qū)的重點(diǎn)項(xiàng)目及地標(biāo)性建筑,于2021年6月30日開(kāi)始試運(yùn)行,運(yùn)行良好,并于同年9月25日正式開(kāi)館。本文基于該類型會(huì)展建筑的特點(diǎn),剖析配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。

1 工程概況

中韓(長(zhǎng)春)國(guó)際貿(mào)易會(huì)展中心占地面積21萬(wàn)m2,建筑面積13.5萬(wàn)m2,國(guó)際貿(mào)易會(huì)展中心共設(shè)有8個(gè)展廳,其中4個(gè)為無(wú)柱大跨單層展廳(1#～4#展廳),展廳最大尺寸約為171 m×90 m,層高為24～26 m;4個(gè)為雙層展廳(5#～8#展廳),展廳最大尺寸約為99 m×45 m,層高為11 m。國(guó)際貿(mào)易會(huì)展中心內(nèi)包括17個(gè)韓國(guó)城市展示館、國(guó)際商品展銷館、跨境商品數(shù)字化服務(wù)中心、全球企業(yè)館等,配套設(shè)置食客村、商務(wù)會(huì)務(wù)中心,有一個(gè)500余人的新聞廳、一個(gè)600余人的多功能廳以及多個(gè)會(huì)議室和其他輔助空間。所有展廳和會(huì)議區(qū)由登錄廳、中廳及過(guò)廳聯(lián)系在一起。

項(xiàng)目實(shí)景如圖1所示。

項(xiàng)目泛光照明實(shí)景如圖2所示。

2 配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

會(huì)展建筑配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)按其規(guī)模、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、布展要求以及當(dāng)?shù)毓╇姉l件確定配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)過(guò)程中最重要的是要確定負(fù)荷容量,要根據(jù)展覽需求,確定功率密度;依據(jù)建筑形態(tài)、展廳大小,即根據(jù)負(fù)荷大小、供電距離來(lái)考慮變配電室及配電間的設(shè)置,確定整個(gè)配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式;根據(jù)展廳內(nèi)展位布置,確定配電方案以及配電干線、支線路由走向等[1]。

2.1 負(fù)荷種類及等級(jí)

展覽型建筑需結(jié)合JGJ 218—2010《展覽建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》[2],以及項(xiàng)目的展覽面積確定展覽建筑的類型。該項(xiàng)目展覽面積約7萬(wàn)m2,為大型展覽建筑;根據(jù)展廳面積,展廳等級(jí)為甲級(jí)和乙級(jí)。

根據(jù)JGJ 333—2014《會(huì)展建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]及JGJ 16—2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》[4](項(xiàng)目于2017年設(shè)計(jì)),本文梳理了該項(xiàng)目負(fù)荷種類及負(fù)荷等級(jí),并給出相應(yīng)的供電方式。

項(xiàng)目負(fù)荷名稱及等級(jí)如表1所示。

表1 項(xiàng)目負(fù)荷名稱及等級(jí)

基于上述負(fù)荷等級(jí)的劃分以及該項(xiàng)目市政供電的可靠性,從上級(jí)兩個(gè)降壓站各引一路10 kV專線供電,分別為1#高壓進(jìn)線和2#高壓進(jìn)線;兩路10 kV電源同時(shí)工作,互為備用,且當(dāng)其中一路故障時(shí),另外一路能夠承擔(dān)全部一、二級(jí)負(fù)荷的供電,滿足一級(jí)負(fù)荷的用電需求。部分一級(jí)負(fù)荷中的重要負(fù)荷采用設(shè)置UPS作為應(yīng)急電源。該項(xiàng)目從運(yùn)行管理及投資考慮,不設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源,但在變壓器低壓段設(shè)置移動(dòng)柴油發(fā)電車應(yīng)急供電的切換開(kāi)關(guān),在兩路市電均有故障的極端情況時(shí),由移動(dòng)柴油發(fā)電車提供應(yīng)急電源。

2.2 變配電室的設(shè)計(jì)

新型會(huì)展建筑的各種配套設(shè)備及服務(wù)設(shè)施多,智能化程度高,設(shè)備的負(fù)荷性質(zhì)和容量差別大;辦展及閑置期的用電負(fù)荷差異更大,所以合理地計(jì)算負(fù)荷,選擇變壓器容量等級(jí)及負(fù)荷率,在滿足國(guó)家相關(guān)規(guī)程/規(guī)范的前提下,應(yīng)充分綜合考慮變配電設(shè)備位置、供電質(zhì)量、電能損耗、投資經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、系統(tǒng)可靠性及減少變配電設(shè)備建筑面積等各種因素,設(shè)計(jì)一個(gè)節(jié)能又經(jīng)濟(jì)的配電系統(tǒng),對(duì)用戶來(lái)說(shuō)十分必要。

一般會(huì)展建筑有展覽顧問(wèn)參與項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)過(guò)程。在方案設(shè)計(jì)階段,展覽顧問(wèn)會(huì)提出展覽面對(duì)的客戶群和展覽業(yè)態(tài),給出用電需求參考值。若在此階段無(wú)法獲得此類數(shù)據(jù),可參考JGJ 333—2014《會(huì)展建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.2.4條,按照輕型展、中型展和重型展給出布展的功率密度取值范圍:輕型展按50～100 W/m2計(jì)算,中型展按100～200 W/m2計(jì)算,重型展按200～300 W/m2計(jì)算。

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)之初未有展覽顧問(wèn)介入,展覽顧問(wèn)在展陳布置的精裝修階段介入,但項(xiàng)目定位明確,功能已確定為以輕型展為主,配套餐飲及電子服務(wù),兩個(gè)展廳屬于臨時(shí)展廳,其余展廳均為長(zhǎng)期固定展或半永久展。因此,用電負(fù)荷用電高峰期與低谷期差異不大。前期估算的負(fù)荷在后期精裝修階段展陳顧問(wèn)介入后提出的用電需求,基本相符。

變配電室設(shè)置除了考慮位于負(fù)荷中心以外,還需要結(jié)合供電路由方案,以及外線進(jìn)入的便捷進(jìn)行合理選址。該項(xiàng)目重點(diǎn)考慮國(guó)際貿(mào)易會(huì)展中心實(shí)際運(yùn)營(yíng)特點(diǎn),根據(jù)負(fù)荷容量,同時(shí)由于大部分展廳為大跨度的高大無(wú)柱空間,結(jié)合平面布局,按上述原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。共設(shè)置了6個(gè)變配電室及一處室外箱變。單位建筑面積用電安裝容量為114 VA/m2,與上述輕型展數(shù)據(jù)相比較略高,考慮到實(shí)際需求,除了展廳還有近3 000 m2的食客村,餐飲用電需求不小,以及后期發(fā)展需求,此安裝容量是比較合理的,既能滿足國(guó)際貿(mào)易會(huì)展中心需求,又可以減少后期運(yùn)營(yíng)運(yùn)維的成本投資。

變配電室及設(shè)備配置如表2所示。

表2 變配電室及設(shè)備配置

變配電室及配電間平面布置示意圖如圖3所示。

2.3 展廳配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

展廳內(nèi)的配電針對(duì)大部分展覽建筑基本包括照明、通風(fēng)、空調(diào)、展位、LED大屏、弱電、消防設(shè)備等設(shè)備配電。該工程主要負(fù)荷的配電情況如下。

(1) 照明:分別在各展廳的各分區(qū)配電間內(nèi)設(shè)置照明配電箱,分為普通照明及應(yīng)急照明兩種照明配電箱,普通照明每個(gè)分區(qū)設(shè)置兩個(gè),末端燈具由此兩個(gè)配電箱交叉均勻供電。單層、雙層展廳照明實(shí)景分別如圖4、圖5所示。

(2) 通風(fēng):展廳內(nèi)的通風(fēng)為二級(jí)負(fù)荷,各配電間或者通風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)單獨(dú)設(shè)置通風(fēng)配電箱,變配電室低壓母線段單獨(dú)回路供電。

(3) 空調(diào):該工程由于跨度大,各展廳內(nèi)均勻設(shè)置多個(gè)空調(diào)送風(fēng)島,配電箱隨送風(fēng)島布置,從變配電室引出電源樹(shù)干式配電到末端,電纜隨展廳電纜溝敷設(shè)。1#展廳空調(diào)送風(fēng)島實(shí)景如圖6所示。登陸廳實(shí)景如圖7所示。

(4) 展位配電:展位用電采用分區(qū)樹(shù)干式配電或放射式配電相結(jié)合的方式。該工程采用密集型母線從變配電室通過(guò)地下綜合管廊引至管廊內(nèi)各分區(qū)的展位配電總柜,再?gòu)目偣褚鲱A(yù)分支電纜至展位電纜溝,通過(guò)樹(shù)干式配電或放射式配電(面積大的展陳)配電至展位配電箱。

(5) LED大屏:展廳內(nèi)設(shè)置多處LED大屏。展陳內(nèi)設(shè)置的大屏由展陳配電箱供電,公共區(qū)域設(shè)置大屏。該工程單臺(tái)用電量大于75 kW,則由變配電室直接供電,小于75 kW的LED屏由位于管廊里的綜合展位配電柜提供電源。由于LED屏是諧波的主要發(fā)生源,在變配電室低壓母線段設(shè)置有源濾波裝置,進(jìn)行諧波治理,提高電源供電質(zhì)量?？缇成唐窋?shù)字化服務(wù)中心LED實(shí)景如圖8所示。展廳活動(dòng)展場(chǎng)LED實(shí)景如圖9所示。

展位配電是該類型項(xiàng)目的重中之重。每個(gè)展位的用電需求以及配電路由的選擇是電氣設(shè)計(jì)重點(diǎn)。展位用電需求根據(jù)布展要求及項(xiàng)目調(diào)研或設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)留,1#～4#展廳配電由變電所專用回路采用密集型插接母線沿綜合管廊敷設(shè)至綜合管廊內(nèi)的各綜合展位配電柜。1#、2#展廳為中韓城市展館,內(nèi)設(shè)17個(gè)韓國(guó)館及中韓友誼館,每個(gè)館(展陳)按100 W/m2設(shè)置配電箱。3#～4#展廳為標(biāo)準(zhǔn)3 m×3 m展位,每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)展位用電負(fù)荷按3 kW預(yù)留。該工程采用室內(nèi)4個(gè)或者局部2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)展位共用一個(gè)綜合展位配電箱進(jìn)行配電。該綜合展位配電箱布置在電纜溝內(nèi)。

3#展廳管廊、管溝及展位箱布置圖如圖10所示。

展廳內(nèi)配電路由設(shè)計(jì)是展廳配電的另一個(gè)要點(diǎn),需結(jié)合展廳布局、展位設(shè)置以及建筑、結(jié)構(gòu)各專業(yè)情況進(jìn)行綜合分析確定。

展區(qū)配電路由一般采用以下幾種方式。

(1) 電氣配電箱設(shè)置在配電間或者柱上,布展時(shí)由其引出各種電氣線路;此種做法一般用于比較小規(guī)模的展廳,或者其他功能建筑改造為展廳使用時(shí)的配電布線方式。

(2) 在展廳地面根據(jù)展位布置,有規(guī)律地設(shè)置多處電氣井,電井內(nèi)設(shè)置綜合展位箱,布展時(shí)電纜線路由電井內(nèi)引出。

(3) 在展廳地面設(shè)置綜合管溝,分主溝和輔溝,輔溝盡可能延伸至各標(biāo)準(zhǔn)展位;主溝內(nèi)設(shè)置綜合展位箱,線纜經(jīng)由輔溝敷設(shè)至展位。

(4) 在展廳下設(shè)置綜合管廊,管溝一般布置在標(biāo)準(zhǔn)展位的交界處;綜合展位箱設(shè)在管溝內(nèi),并靠近其供電的展位,管溝蓋板上設(shè)有出線孔,線纜經(jīng)出線孔敷設(shè)至展位。

該項(xiàng)目處于嚴(yán)寒地帶,綜合管廊方案通過(guò)采暖措施可保證管廊內(nèi)冬季溫度大于5 ℃,以滿足水、暖、電各專業(yè)管線及設(shè)備的布置及保護(hù)要求,同時(shí)易于檢修。此方案也為使用母線槽提供了條件,但該方案土建成本較高。該項(xiàng)目1F 1#～4#展廳采用綜合管廊及電纜溝相結(jié)合的方式,雙層展廳5#～8#展廳的功能定位及成本考慮,采用上述方案(2),按照一定的間隔設(shè)置電氣井,從電氣井配電。綜合管廊方案:沿1#～4#展廳,每個(gè)展廳邊緣地下設(shè)有設(shè)備綜合管廊(高3.9 m,寬3.1 m),展館地面每隔9 m設(shè)有縱向的展位電纜溝,電纜溝凈尺寸為600 mm(寬)×600 mm(深)。綜合管廊地溝為通行地溝,電纜溝上設(shè)活動(dòng)鋼蓋板。展覽用電負(fù)荷采用放射式與樹(shù)干式相結(jié)合方式配電,由展廳變配電所引來(lái)密集型母線槽沿綜合管廊敷設(shè),引至每條展位溝下方的插接箱,再由插接箱接至綜合展位配電總柜,總柜引出預(yù)分支電纜通過(guò)展位電纜溝敷設(shè)至綜合展位箱供電?？偣駜?nèi)還預(yù)留200 A的開(kāi)關(guān),當(dāng)有大型用電設(shè)備參展時(shí),可由該預(yù)留出線或臨時(shí)由相應(yīng)變電所的低壓配電柜備用回路供給,電纜線路沿電纜溝敷設(shè)至用電點(diǎn)。為保證辦展時(shí)展覽設(shè)備接地安全,綜合管廊內(nèi)通長(zhǎng)設(shè)置-40 mm×4 m熱鍍鋅接地扁鋼,電氣管溝內(nèi)在每個(gè)綜合展位箱下側(cè)及每個(gè)電井內(nèi)各設(shè)置一個(gè)局部等電位接地端子箱。上述接地裝置均與主體接地網(wǎng)可靠電氣連接。

綜合管廊布置剖面圖如圖11所示。

電氣展位溝剖面圖如圖12所示。

2.4 室外展場(chǎng)的配電設(shè)計(jì)

大部分會(huì)展建筑都會(huì)設(shè)置或者預(yù)留室外展場(chǎng)功能。設(shè)計(jì)室外展場(chǎng)配電時(shí),根據(jù)展場(chǎng)的規(guī)模,考慮變壓器的設(shè)置,是就近由室內(nèi)展廳變壓器供電還是設(shè)置室外箱變供電,這是需要最先確定下來(lái)的設(shè)計(jì)方案。再考慮室外展場(chǎng)配電箱的設(shè)置,分散或相對(duì)集中設(shè)置室外展場(chǎng)配電箱。一般建議配電箱設(shè)置在相對(duì)隱蔽、不影響布展的位置,當(dāng)配電箱室外露天布置時(shí),應(yīng)采用防水型。

該項(xiàng)目主體北側(cè)廣場(chǎng)兼做室外展場(chǎng),面積約8 000 m2,用于陳列展品和提供服務(wù),由于該項(xiàng)目跨度大,供電距離遠(yuǎn),室外單獨(dú)設(shè)置了2臺(tái)630 kVA箱式變壓器,為室外展場(chǎng)提供電源。室外根據(jù)布展規(guī)劃,每隔30 m×30 m設(shè)置一個(gè)電井配電箱,位于室外電井內(nèi)。電纜井內(nèi)的配電箱防護(hù)等級(jí)為IP65,內(nèi)設(shè)一個(gè)160 A的開(kāi)關(guān),供臨時(shí)布展配電使用。各電纜井之間預(yù)埋若干根SC100 mm熱鍍鋅厚壁鋼管彼此連通,并與主體內(nèi)的總變配電室管線連通。

2.5 展位配電箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

綜合展位配電箱是為展廳展位提供電源及語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、水、氣等多種資源接口的裝置,對(duì)散熱、防水、防塵要求高。該項(xiàng)目展位箱為滿足防水、防塵及耐久使用要求,終端插座采用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)連接器,蓋板及展位溝蓋板應(yīng)滿足抗壓、防震、靜音及防水要求。

每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)綜合展位箱為4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)展位或者2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)展位提供電源。展位配電箱的箱體設(shè)計(jì)為防止干擾由強(qiáng)電、弱電兩個(gè)倉(cāng)位組成。強(qiáng)電單元包含斷路器、計(jì)量表、工業(yè)連接器、插座、電涌保護(hù)器。展位箱整體防護(hù)等級(jí)不低于IP54。以一個(gè)四展位箱為例,每個(gè)綜合展位箱設(shè)置一個(gè)63 A斷路器三相回路,兩個(gè)32 A斷路器三相回路和四個(gè)16 A斷路器單相回路,弱電單元設(shè)有四路語(yǔ)音、數(shù)據(jù)插口。綜合展位配電柜的出線開(kāi)關(guān)及配電箱直接為展位用電設(shè)備供電的出線開(kāi)關(guān),裝設(shè)不超過(guò)30 mA剩余電流動(dòng)作的保護(hù)裝置。

四展位配電箱系統(tǒng)圖如圖13所示。

展位箱嵌裝在地溝表面,安裝后與展廳完工地面齊平。在使用中能承受與結(jié)構(gòu)地面相同的荷載,不變形不移位。蓋板采用10 mm花紋鋼板,框架采用優(yōu)質(zhì)鋼管,箱體及中間的隔板采用2 mm冷軋鋼板,酸洗磷化后噴塑。材質(zhì)均為Q235B。展位箱蓋板安裝2只氣壓撐桿,并設(shè)有提升拉手,方便使用。展位箱蓋板與框架之間有發(fā)泡防水膠墊。四展位配電箱如圖14所示。

3 特殊設(shè)備配電

在各種會(huì)展建筑設(shè)計(jì)中,除了常規(guī)的電氣設(shè)備配電以外,有時(shí)會(huì)遇到一些特殊設(shè)備的配電設(shè)計(jì)。本文介紹該項(xiàng)目融雪裝置這種特殊的用電設(shè)備配電及實(shí)施情況。

該項(xiàng)目地處嚴(yán)寒地帶,冬季大雪、暴雪等天氣比較常見(jiàn),建筑結(jié)構(gòu)形式為大跨度的張懸梁結(jié)構(gòu),屋面為直立鎖邊金屬屋面。為進(jìn)一步提升建筑結(jié)構(gòu)的安全性,屋頂設(shè)置了融雪裝置。融雪裝置主要由溫控裝置、融雪傳感器、發(fā)熱電纜/電伴熱帶、控制裝置等組成。電氣設(shè)計(jì)主要是為融雪裝置提供電源。融雪裝置主要組成部件為發(fā)熱電纜,因此本專業(yè)還要配合設(shè)施的電纜路由敷設(shè)。結(jié)合專業(yè)廠家的資料,用電量為800 kW,再結(jié)合建筑形體,能更好地滿足設(shè)備供電半徑及變電所變壓器負(fù)荷率情況,將整個(gè)屋面分為18個(gè)融雪裝置控制區(qū)域,屋面均勻設(shè)置4臺(tái)融雪配電箱(其位于屋頂天溝內(nèi),為防浸泡在水里,架空安裝),配電箱引出18個(gè)電源至融雪控制箱。

融雪裝置分區(qū)及電纜分布走向圖如圖15所示。

融雪配電箱天溝安裝剖面圖如圖16所示。

融雪電纜敷設(shè)節(jié)點(diǎn)剖面圖如圖17所示。

4 結(jié) 語(yǔ)

高大空間的展覽型建筑一般體量大、功能特殊,與常規(guī)項(xiàng)目相比,設(shè)計(jì)時(shí)需要更多地與建筑、結(jié)構(gòu)、工藝相結(jié)合。配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅要滿足布展基本功能的要求,同時(shí)還要考慮會(huì)展將來(lái)發(fā)展的需求,既要安全可靠,又要靈活可變。中韓(長(zhǎng)春)國(guó)際貿(mào)易會(huì)展中心項(xiàng)目中,設(shè)計(jì)配合了展覽顧問(wèn)、會(huì)議顧問(wèn)、泛光照明顧問(wèn)、餐飲顧問(wèn)等十幾家顧問(wèn)公司,完成整個(gè)項(xiàng)目所有區(qū)域的電氣二次設(shè)計(jì),完成度高,得到業(yè)主充分肯定。但也存在一定遺憾,前期預(yù)留的電纜溝在展覽顧問(wèn)介入后,半永久展的1#、2#展廳內(nèi)根據(jù)展陳布置需求未能充分利用,造成一定浪費(fèi),所以展覽顧問(wèn)提前介入對(duì)會(huì)展項(xiàng)目的建設(shè)至關(guān)重要。