李 楠

(中國中元國際工程有限公司, 北京 100089)

0 引 言

橫琴口岸及綜合交通樞紐工程集約綜合管廊、市政隧道、海關(guān)、邊檢、口岸、國安等聯(lián)合檢疫單位、一級汽車客運站、大型商業(yè)、特大型車庫等多業(yè)態(tài)用戶單位,項目內(nèi)共設(shè)置幾十個數(shù)據(jù)機房、監(jiān)控安保機房等。多用戶單位供配電系統(tǒng)可靠性等級高,分級計量要求高,較同面積公共建筑電氣設(shè)計復雜程度高[1-3]。

1 工程概況

橫琴口岸及綜合交通樞紐開發(fā)工程位于廣東省珠海市橫琴新區(qū),建筑功能主要包括口岸通關(guān)、口岸配套、綜合交通樞紐、綜合配套服務(wù)區(qū)、酒店、辦公、公寓、商業(yè)等?？偨ㄔO(shè)規(guī)模約130萬m2,其中計容建筑面積84.4萬m2,區(qū)域內(nèi)分別有6個超高層建筑,最大建筑高度250 m。本文著重介紹口岸及綜合交通樞紐ABC區(qū)工程供配電系統(tǒng),不含6棟超高層建筑。

ABC區(qū)主體建筑功能包括口岸通關(guān)、口岸配套、綜合交通樞紐、商業(yè)、綜合管廊、下穿城市隧道等。ABC區(qū)總建筑面積45.6萬m2,其中地上建筑面積約18.1萬m2,地下建筑面積約27.5萬m2。地上5層,地下3層,建筑高度40 m。橫琴口岸設(shè)有3 625個停車位。建筑等級為一級,地下室,耐火等級為一級,抗震設(shè)防烈度7度,主要結(jié)構(gòu)形式為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu);屋面防水等級為Ⅰ級,地下室防水等級為一級。

該項目中-4F:綜合管廊;-3F:汽車庫、人防;-2F:城市地下聯(lián)絡(luò)道、換乘通道(廣珠城際至橫琴口岸)、汽車庫;-1F:換乘大廳、公交落客區(qū)、長途車站、智能車庫、口岸后勤用房、預留澳門輕軌通道;地面層:市政道路、公交落客區(qū)、口岸前廣場;1F及1F夾層:出境旅檢大廳、澳門側(cè)入境大廳、旅檢辦公、集散大廳、口岸配套商業(yè)、南北交通平臺、澳門側(cè)換乘平臺;2F及2F夾層:入境旅檢大廳、澳門側(cè)出境大廳、旅檢辦公用房、集散大廳、口岸配套商業(yè)、南北交通平臺、澳門側(cè)換乘;3F:口岸附屬配套用房、口岸配套商業(yè)、交通連廊;4F:口岸附屬配套用房、口岸配套商業(yè);屋頂層:口岸配套商業(yè)、屋頂景觀廣場、屋頂休閑廣場。

澳門側(cè)鳥瞰實景如圖1所示。

2 負荷分級及供電原則

負荷分級如表1所示。

表1 負荷分級

3 供電可靠性保障措施

(1) 采用20 kV雙環(huán)路供電措施:20 kV電源由橫琴島環(huán)澳及琴韻220 kV降壓站分別提供兩路20 kV電纜,經(jīng)由環(huán)島東路至本項目下方的綜合管廊雙環(huán)路供電至20 kV開關(guān)站,由開關(guān)站引電源至各高壓配電室。

(2) 不同區(qū)域負荷中心設(shè)置四處柴油發(fā)電機房,為重要負荷提供保障電源。

(3) 項目內(nèi)涵蓋綜合管廊、市政、大陸聯(lián)檢(海關(guān)、口岸、國安、邊檢等)、澳門聯(lián)檢單位(海關(guān)、司法、衛(wèi)生、市政、郵政、保安事務(wù)局、應(yīng)急局、身份證明局、治安警等)、汽車客運站等不同使用單位幾十個數(shù)據(jù)機房、監(jiān)控安保機房。使用單位機房獨立設(shè)置UPS電源,公共消防、安防、智能化機房集中設(shè)置UPS機房,考慮供電距離,本項目按區(qū)域設(shè)4處公共UPS機房。旅檢大廳等公共重要區(qū)域備用照明、消防應(yīng)急照明均按區(qū)域設(shè)置EPS電源。

(4) 重要負荷變配電所預留應(yīng)急發(fā)電車接駁條件,極端情況由應(yīng)急發(fā)電車保障口岸通關(guān)運營。

4 合理設(shè)置變配電、柴油發(fā)電機房

該項目南北800 m,東西500 m。變配電所及柴油發(fā)電機房因地制宜,根據(jù)供電半徑及負荷性質(zhì)按區(qū)域集約化設(shè)置,各區(qū)域變電所位于負荷中心,全部設(shè)于地上,有效規(guī)避洪澇災(zāi)害,供電半徑不超200 m。

A區(qū)位于地塊西側(cè),主要功能為交通樞紐、商業(yè)及交通換乘大廳,在區(qū)域負荷中心地面層設(shè)一變配電所,內(nèi)設(shè)4臺2 000 kVA變壓器為A區(qū)及C區(qū)西側(cè)地上商業(yè)提供電源;B區(qū)南北兩側(cè)長800 m,地下2層,局部地下3層(綜合管廊),主要功能為城市交通隧道、商業(yè)、地下車庫、地上智能停車庫、大巴停車區(qū)等;考慮B區(qū)大部分為地下建筑,地上只有智能立體停車庫,在下穿城市道路南北兩側(cè)地上各建一變配電樓,南側(cè)變配電樓6臺1 600 kVA變壓器(分別為車庫充電樁及公交充電站各預留2臺1 600 kVA變壓器);北側(cè)變配電樓4臺1 600 kVA 變壓器(預留2臺1 600 kVA充電樁變壓器);C區(qū)位于地塊中部,橫貫東西,地上4層,地下3層,功能為口岸通關(guān)大廳主體、交通、商業(yè)、汽車客運站等;C區(qū)地面層因負荷中心位置南北對稱關(guān)系集中設(shè)4處變配電所,4臺1 600 kVA變壓器專為大陸及澳門側(cè)旅檢大廳及各聯(lián)檢單位辦公使用,4臺2 000 kVA變壓器為集中換冷站(市政供冷)、商業(yè)等配套設(shè)施供電。總裝機容量28 800 kVA,裝機密度62 VA/m2(冷源市政提供,不含充電樁及預留變壓器)。

由于建筑條件限制,區(qū)域集中設(shè)4個柴油發(fā)電機房,南北區(qū)域各2臺常載功率1 000 kW+1 400 kW柴發(fā)機組,區(qū)域集約化設(shè)計,為使用單位保障負荷提供備用電源;南北側(cè)柴油發(fā)電機房對稱關(guān)系,各負擔50%負荷,2臺發(fā)電機組可單機運行,也可2臺機組并聯(lián)運行。當單臺機組運行時,機組功率持續(xù)上升到額定功率的90%時,發(fā)出并車指令,并自動實行2臺機組并聯(lián)運行;當2臺機組的總功率持續(xù)減少到總額定功率的40%時,向并聯(lián)的一臺機組發(fā)出解列和停機指令,確認10 s后,投入并聯(lián)的一臺機組應(yīng)能自行解列。由于柴油發(fā)電機房自然進排風條件受限,柴油發(fā)電機組采用遠置式散熱水箱,每臺發(fā)電機組引兩路水管至建筑劃定的室外遠置水箱,水道中加裝循環(huán)泵,遠置水箱散熱風扇為電動機驅(qū)動。

變配電所位置示意圖如圖2所示。

變電所供電范圍如表2所示。

表2 變電所供電范圍

5 供配電系統(tǒng)設(shè)計

考慮到該項目涵蓋城市綜合管廊、市政隧道、客運站、口岸公司等多家物業(yè)運營單位,各單位用電等級及容量差別大,要求繁多,經(jīng)過與業(yè)主、供電部門多方案論證,考慮后期不同物業(yè)管理單位運營方便,最終確定采用設(shè)公用高壓配電室、變壓器室,不同用戶供電局管專用低壓計量室,低壓配電室,從各自供電局管計量室供電到不同單位低壓計量室模式:如市政、綜合管廊、公共充電設(shè)施等均設(shè)獨立計量室、低壓配電室,滿足供電局直接抄表澳門、綜合管廊等使用方。如B區(qū)北側(cè)變配電樓,地下1層,地上2層;地下層為電纜夾層、出線井;1F為高壓配電室、變壓器室、低壓計量室,2F為綜合管廊、車庫、市政、充電樁等專用低壓配電室;相比傳統(tǒng)供電方案節(jié)約供配電設(shè)備投資,系統(tǒng)經(jīng)濟、簡單、合理,項目運營管理界面清晰、便捷。

B區(qū)北側(cè)變配電樓1F布置圖如圖3所示。

配電干線采用放射式與樹干式相結(jié)合的方式:聯(lián)檢大廳位于該工程2F及2F夾層、3F及3F夾層,為國家級口岸通關(guān)檢驗大廳,2F為大陸出境大廳,3F為澳門側(cè)入境大廳。大陸側(cè)設(shè)國檢、邊檢、海關(guān)、口岸等部門?？紤]到各個部門負荷的重要性以及獨立性,采用專用變壓器及專用電纜豎井供電至聯(lián)檢大廳專用配電間,各部門都設(shè)有專用信息機房和設(shè)備機房,配置獨立UPS電源。確定業(yè)態(tài)的商業(yè)用戶根據(jù)需求供電到戶,不確定業(yè)態(tài)商業(yè)豎井內(nèi)母線預留容量,變電房低壓側(cè)預留足夠容量。

旅檢區(qū)境內(nèi)5家使用單位、澳側(cè)8家使用單位獨立配電,各單位弱電UPS機房獨立設(shè)置;用電設(shè)備繁多,考慮使用靈活性,地槽供電至末端設(shè)備。澳側(cè)采用英標末端、空調(diào)采用內(nèi)地標準兼顧澳門需求。

B區(qū)北側(cè)變配電樓實景如圖4所示。

綜合管廊剖面圖如圖5所示。

6 綜合管廊電氣設(shè)計

綜合管廊位于口岸最下層,埋深23 m,相比常規(guī)市政管廊復雜程度更高,口岸區(qū)全部市政管線均由綜合管廊負擔。由于管廊位于建筑最底層,需充分考慮每個地塊管廊出線問題,強弱電機房設(shè)置及其他用電設(shè)備供電路由需充分考慮。綜合管廊設(shè)電力倉和綜合倉,通過11條支管廊為周邊提供市政冷熱電源。電氣專業(yè)需保障消防、通風、照明、排水、通訊信號等功能需求。

綜合管廊長800 m,B區(qū)南北變配電樓各設(shè)一獨立低壓配電室,豎向供電至管廊配電單元,每單元配電箱安裝在疏散出入口處。燈具為防觸電保護等級I 類設(shè)備,能觸及的可導電部分與固定線路中的保護PE線可靠連接。所有燈具均防水防潮,防護等級不低于IP54,并應(yīng)具有防外力沖撞的防護措施。

7 照明系統(tǒng)

按綠色建筑三星設(shè)計+運營標準設(shè)計。采用LED光源,通過Dialux軟件模擬計算照度、均勻度、統(tǒng)一眩光值等指標。利用智能照明系統(tǒng)對光環(huán)境進行調(diào)節(jié)。采用智能照明控制系統(tǒng),滿足降低能耗的同時又實現(xiàn)多樣照明場景。

旅檢大廳、下穿城市隧道等重要公共區(qū)域按供電半徑、使用單位設(shè)置配電單元,每個區(qū)域設(shè)置兩個正常照明配電箱及一個備用照明雙電源配電箱,兩個正常照明配電箱上級電源引自不同變壓器,為兩個相互獨立的電源,每個照明配電箱負擔該區(qū)域50%正常照明,交叉供電至均勻分組布置的燈具,一路電源失電后,仍能保證公共人員密集場所均勻照度,經(jīng)濟節(jié)能可靠性高。

變配電所、消防風機房等消防時需持續(xù)工作的區(qū)域,消防時應(yīng)維持100%備用照明,其作業(yè)面的最低照度不應(yīng)低于正常照明照度,應(yīng)急時間不小于180 min。綜合管廊監(jiān)控中心備用應(yīng)急照明照度應(yīng)達到正常照明照度要求。

地下車庫在保證最低照度需求的前提下,根據(jù)高峰和低谷使用時間采取定時控制方式。智能照明系統(tǒng)作為樓宇自控系統(tǒng)其中一個分站,需具有多種情景控制模式,可按時間、照度等不同條件實現(xiàn)自動控制。在監(jiān)控室集中監(jiān)控。該工程所有車庫內(nèi)車位LED燈設(shè)移動感應(yīng)開關(guān),可實現(xiàn)無車2 W,有車15 W照明。

8 防 雷

按二類防雷建筑設(shè)計,結(jié)合新技術(shù)多重設(shè)防,設(shè)有防直擊雷、側(cè)擊雷,防雷電波侵入和防雷擊電磁脈沖措施。根據(jù)整個工程電子信息系統(tǒng)的重要性和使用性質(zhì),其雷電防護等級定為A級。

利用屋面金屬構(gòu)架、門頭金屬框架作接閃器。利用土建外側(cè)鋼結(jié)構(gòu)柱、幕墻鋼結(jié)構(gòu)柱或外墻混凝土結(jié)構(gòu)柱內(nèi)主鋼筋做防雷裝置引下線,利用建筑物基礎(chǔ)做接地體進行雷擊防護;內(nèi)部防雷采取等電位連接、共用接地裝置、屏蔽、合理布線、裝設(shè)SPD等措施減小和防止雷電流在所需防護空間的電磁效應(yīng)和電擊事故。

采用智能防雷監(jiān)控系統(tǒng),該系統(tǒng)集成在智慧配用電管理系統(tǒng)中。通過數(shù)據(jù)采集終端采集各防護單元的實時狀態(tài),并在上位機上進行全方位、多層次顯示控制,使得防雷系統(tǒng)智能化,實現(xiàn)集防雷模塊、后備保護裝置為一體,同時具有實時監(jiān)控、壽命預警、雷電流事件記錄、遠程通訊的功能,其中后備保護裝置要求工頻電流全電流無盲區(qū)的保護,實現(xiàn)防雷系統(tǒng)本質(zhì)安全。

9 特殊場所防雷接地、屏蔽

國檢、海關(guān)、邊檢弱電機房接地:在機房區(qū)域內(nèi)防靜電地板下設(shè)置IT設(shè)備專用接地網(wǎng),接地網(wǎng)采用30 mm×3 mm紫銅帶,網(wǎng)格尺寸600 mm×600 mm。根據(jù)IT設(shè)備易受干擾的頻率確定采用M型或SM混合型的等電位聯(lián)結(jié)方式。

為了保證海關(guān)、國檢、邊檢等重要弱電機房內(nèi)的磁場干擾強度不大于800 A/m,采用屏蔽和接地措施,使機房內(nèi)無線電干擾場強和磁場干擾環(huán)境場強不大于規(guī)范要求。由于建筑結(jié)構(gòu)體系形成的自然鋼筋網(wǎng)格的電磁屏蔽效果不會太好,對信息系統(tǒng)機房來說很難達到要求,因此考慮增設(shè)人工金屬屏蔽網(wǎng)格。信息機房內(nèi)采用防靜電架空地板,并將房內(nèi)所有設(shè)備可導電金屬外殼、各類金屬管道、建筑物金屬結(jié)構(gòu)等均作等電位聯(lián)結(jié),沒有對地絕緣的孤立導體。

10 電氣消防系統(tǒng)

采用控制中心報警模式,以滿足本項目多業(yè)態(tài),多用戶單位的管理運營要求,系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠。采用電氣火災(zāi)監(jiān)控,消防電源監(jiān)控等系統(tǒng);靈活運用各種火災(zāi)探測設(shè)備如光電感煙探測器、定溫感溫探測器、可燃氣體探測器、線型光束感煙探測器、纜式線型感溫火災(zāi)探測器、光纖感溫火災(zāi)探測器、吸氣式感煙火災(zāi)探測器,高大空間照明支路設(shè)置故障電弧監(jiān)測模塊等手段對早期火災(zāi)進行有效探測。

綜合管廊火災(zāi)自動報警系統(tǒng):電力艙采用可恢復式纜式線型差定溫火災(zāi)探測器,正弦波接觸式逐層敷設(shè),雙回路組合探測。電纜表層設(shè)線型感溫火災(zāi)探測器,艙室頂部設(shè)線型光柵光纖感溫探測器。綜合艙考慮熱力管道內(nèi)的水汽和高溫,采用線型光柵光纖感溫探測器進行火災(zāi)探測。

11 其 他

全過程采用BIM與裝配式技術(shù)結(jié)合,貫穿機電設(shè)計及施工全程。根據(jù)BIM模型采用先進裝配式機房及管線綜合一體化技術(shù),機電管線及設(shè)備工廠預制化,現(xiàn)場裝配式安裝,大幅縮短工期。

12 結(jié) 語

本文結(jié)合橫琴口岸及交通樞紐工程,對大型口岸及綜合交通樞紐工程電氣設(shè)計進行梳理,口岸交通樞紐屬于人員密集的公共建筑,除了要確保供電安全、可靠之外,還應(yīng)多從用戶角度出發(fā),充分考慮不同使用單位運營維護需求,結(jié)合經(jīng)濟實用原則,合理設(shè)計供配電系統(tǒng)。