李山山, 王 冉

(濱州市規(guī)劃設計研究院有限公司, 山東 濱州 256602)

0 引 言

某公共安全應急救援指揮中心位于山東省某市城市中心地帶,地理位置優(yōu)越,建筑面積為10 039.96 m2,建筑高度為30.55 m。該建筑物共8層,其中地上7層、地下1層,地下1層為槍庫及值班室,風險等級為二級,安全防護等級為二級。1F、2F的東西裙房為指揮中心及會議室,主樓部分為功能房間;其余標準層均為辦公用房及機要用房。根據(jù)GB 50016—2014(2018年版)《建筑設計防火規(guī)范》[1]第5.1.1條,該工程屬于應急管理局一類高層辦公建筑,配電室、消防控制室(兼安防控制室)設置在1F,網(wǎng)絡機房設置在4F。

1 變配電系統(tǒng)

1.1 負荷等級

根據(jù)GB 50052—2009《供配電設計規(guī)范》[2]第3.0.1條及應急管理局的要求,主要用電負荷分級如表1所示。

表1 主要用電負荷分級

1.2 供電電源

考慮到使用功能的特殊性,該工程擬采用兩路獨立的高壓市政電源以保障供電。由于受到當?shù)厥姓l件的影響,暫時不具備滿足設置兩路電源條件。經(jīng)過與建設單位溝通,采用以下方法加以解決:由當?shù)毓╇姴块T提供一路專線,保障消防及其他重要負荷。另設一臺柴油發(fā)電機作為備用電源,要求市電停電時在0～30 s自啟動。同時,一級負荷中特別重要負荷增設UPS電源。

1.3 負荷計算

該工程功能復雜,使用條件較高,其用電負荷的計算需要多個單位共同完成:其指揮大廳及接警中心的LED顯示屏、機房、音響都屬于工藝設計范疇,此部分負荷由建設方委托專業(yè)的工藝設計人員提前提供,并留有一定裕量;空調等設備用電由暖通專業(yè)設計人員提供;其他用電根據(jù)19DX101-1《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》表3.28估算。用電負荷估算如表2所示。

1.4 變配電系統(tǒng)方案

負荷估算完畢后,再確定變配電系統(tǒng)方案。確定變配電系統(tǒng)方案后,進行配電室預留及柴發(fā)容量選擇。經(jīng)過與建設單位溝通,最終選擇箱式變電站以節(jié)約辦公樓面積。將柴發(fā)機房設于樓一側并與箱式變電站一起建設。根據(jù)負荷等級、負荷估算并結合當?shù)厥姓╇妼＞€條件,10 kV主接線采用單母線不分段運行方式,設柴油發(fā)電機作為備用電源[3-4]。結合建筑特點及負荷估算,本工程在低壓變配電系統(tǒng)設計時著重考慮以下4個方面。

(1) 根據(jù)用電負荷運行特點將其適當分組,在運行中根據(jù)負荷變化投切相應變壓器。采用上述方式對減少變壓器損耗、節(jié)約電能等方面具有積極的意義。以本設計為例,分別設置1#與2#兩臺變壓器。其中,1#變壓器供照明、指揮大廳、電梯、末端空調設備用;2#變壓器供中央空調外機用,不使用空調的季節(jié)可以停用,以減少變壓器空載損耗。

(2) 對建筑物諧波源較多的供配電系統(tǒng),選用D,yn11接線組別的配電變壓器,3次及其整數(shù)倍以上的高次諧波可以在變壓器的一次側形成環(huán)流,有利于限制高次諧波。同時,對指揮大廳調光裝置采取有效的諧波抑制措施。

(3) 采用以下方式以保障電源安全及能夠連續(xù)供電:指揮大廳及110接警機房、弱電機房設置相對獨立的電源供電;配電室設電源雙切柜,電源分別引自變壓器低壓側、柴油發(fā)電機控制屏,機房電源引自該電源雙切柜。此外,在機房單獨設置UPS電池組,以確保電源安全、不間斷。

(4) 高低壓主接線示意圖如圖1所示。由圖1可知:① 正常運行情況下QF3斷開,QF1、QF2合閘,N1T和N2T分列運行,N-1與N-2母線間設聯(lián)絡開關QF3,當一路電源故障時,通過手/自操作聯(lián)絡開關,另一路電源負擔全部一、二級負荷。N1T為N-1段母線供電,N2T為N-2、N-G1、N-G2段母線供電。備用電源不投入運行。② 當市電電源出現(xiàn)故障時,備用電源投入運行。當QF1、QF2電源側均故障時,QF1、QF2分閘,備用電源投入運行,為N-G1、N-G2段母線供電。③ QF1、QF2、QF3之間必須設置可靠聯(lián)鎖,任何時候至多有2個斷路器合閘。

1.5 諧波治理

4F設置的專用網(wǎng)絡機房存在大量電子設備,設備運行時會產生大量的高次諧波。這些高次諧波的存在,會使電壓、電流波形產生畸變,從而影響供電質量。針對上述問題,該工程采用就地補償?shù)姆椒右越鉀Q,即按設備工作電流乘以諧波畸變率,得到諧波電流有效值,然后根據(jù)電流有效值選擇相應的三相濾波器。

1.6 無功補償

該工程采用自然功率因數(shù)高的電氣設備,如采用功率因數(shù)高的LED驅動器等。當采用提高自然功率因數(shù)的措施后仍達不到電網(wǎng)合理運行要求時,則采用并聯(lián)電力電容器作為無功補償裝置,在箱式變電站內集中補償。

2 應急照明系統(tǒng)

應急照明是在正常狀態(tài)下因正常照明電源的失效而啟用的照明,或者在火災等緊急狀態(tài)下按預設邏輯和時序而啟用的照明。根據(jù)國家GB 50034—2013《建筑照明設計標準》,應急照明分為三類:備用照明、安全照明、疏散照明。其中,備用照明是用于確保正?；顒永^續(xù)或暫時繼續(xù)進行的應急照明;安全照明是用于確保處于潛在危險之中的人員安全的應急照明;疏散照明是用于確保疏散通道被有效地辨認和使用的應急照明。

2.1 備用照明

備用照明分為消防備用照明和重要場所非消防備用照明。消防備用照明主要用于配電室、消防控制室、自備發(fā)電機房等火災時仍需工作或值守的場所。消防備用照明要求與正常照明具有相同照度,并應保證供電的可靠性。消防備用照明與正常照明兼用相同燈具,采用主電源和備用電源切換后供電。非消防備用照明對重要建筑物尤其是人員密集的高大空間、具有重要功能的特定場所的照明系統(tǒng)提出了更高的要求。除正常照明和消防應急照明外,非消防備用照明設置了一部分照明用來確保正常照明失效時能使正?；顒永^續(xù)或暫時繼續(xù)進行。該工程110接警中心和指揮大廳、加密會議室照明均屬于非消防備用照明。

2.2 安全照明

安全照明是用于確保處于潛在危險之中的人員安全的應急照明,該工程不涉及。

2.3 疏散照明

疏散照明是為發(fā)生火災時人員疏散和仍需工作的場所提供的照明和疏散指示。該工程采用集中控制型系統(tǒng),將其控制器設置于消防控制室內。選擇集中電源供電方式,將電源集中設于電井內。燈具的主電源和蓄電池電源由集中電源提供,燈具主電源和蓄電池電源在集中電源內部實現(xiàn)輸出轉換后由同一配電回路為燈具供電。水平照度的計算公式由下式確定

式中:Eh——點光源在水平面點上產生的水平照度;

Iθ——點光源照射方向的光強;

h——點光源至被照面計算點的距離;

cosθ——被照面通過點光源的法線與入射光線夾角的余弦值;

K——燈具維護系數(shù)。

根據(jù)GB 51309—2018《消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)技術標準》[5]要求,該工程樓梯間、消防電梯前室地面水平照度≥5.0 lx,超過400 m2的辦公大廳及會議室地面水平照度≥3.0 lx,疏散走道、配電室、消控室、發(fā)電機房地面的水平照度≥1.0 lx。對于區(qū)域場所,按照有無疏散路徑進行劃分:有疏散路徑時,按疏散路徑確定照度測量范圍;無疏散路徑時,按區(qū)域四周各減少500 mm確定照度測量范圍。照度是點照度值,此值與燈具配光、效能有關。工程水平照度設計如圖2所示。

以走廊照度計算為例:h=4.6 m(吊頂高度3.0 m,取兩燈最遠點),cosθ=0.65,則θ=49°;查文獻[6]表25-28,Iθ=36 cd,則兩燈在此點的照度Eh=1.1 lx>1.0 lx,滿足要求。

設置在距地面8 m以下的燈具采用A型燈具,大廳及指揮大廳超過8 m的部位燈具采用B型燈具。對于A型消防應急燈具,電源線與控制線可以采用二總線,即電源線與控制線采用兩根線。如不采用二總線,則電源線與控制線應采用共管敷設。對于B型集中控制型消防應急燈具,每個燈具應具有2根電源線和2根通信線。如果應急照明集中電源或應急照明配電箱的通信回路與電源回路均采用了安全隔離措施并滿足了電磁兼容要求,同時電源線路電壓等級、線路絕緣等級與控制回路保護等級均滿足要求,則電源線和通信線可共管敷設,否則應分管敷設。

3 結 語

作為當?shù)刂匾墓步ㄖ?首先在嚴格按照規(guī)范規(guī)定的基礎上進行設計,然后優(yōu)化配電系統(tǒng),采用節(jié)能燈具及電氣設備,以達到節(jié)能環(huán)保的要求。后期隨著工藝設計、 裝修設計的深入,還將與各專業(yè)公司協(xié)調配合,并對供配電、電力設計進一步進行認真核算。