長治多普勒天氣雷達觀光塔的電氣設(shè)計

賈 勇

天氣雷達觀光塔這類建筑在民用建筑中非常少見，并且沒有特別合適的適用規(guī)范，本建筑兼有科普展覽、氣象研究、游覽觀光等多種功能，其內(nèi)部的照明、配電、電氣豎井設(shè)置、消防、防雷等各種電氣系統(tǒng)都有其獨特之處，本人結(jié)合自己在該建筑物電氣設(shè)計中的心得體會，針對此類建筑的電氣特點，簡單地選擇性總結(jié)歸納如下。

1 工程簡介

該工程為長治氣象局多普勒天氣雷達觀光塔，總建筑面積4 461 m2，建筑高度123 m，剪力墻結(jié)構(gòu)。地下一層為辦公及設(shè)備用房，配電室、水泵房、柴油發(fā)電機房及消防控制室均設(shè)于地下一層;一層為展廳，主要用于科普展覽;中間為塔身層;頂部為旋轉(zhuǎn)觀光層及雷達機房層，分別用于游覽觀光及放置氣象雷達，為長治市及整個山西省提供實時的氣象數(shù)據(jù)。

2 電氣設(shè)計范圍

1)配電室低壓配電系統(tǒng);2)照明和動力配電系統(tǒng);3)電熱采暖配電系統(tǒng);4)火災(zāi)自動報警系統(tǒng);5)各種弱電系統(tǒng)(包括電話系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、有線電視系統(tǒng)、閉路監(jiān)控系統(tǒng)等);6)建筑物的防雷及接地系統(tǒng)。

3 配電設(shè)計特點簡述

1)負荷等級:該建筑物的發(fā)熱電纜采暖為三級負荷，普通電梯為二級負荷，其余的負荷考慮到其建筑的特殊性，均按一級負荷設(shè)計，具體包括如下:消防設(shè)備、應(yīng)急照明、普通照明、觀光層旋轉(zhuǎn)平臺用電、頂部天氣雷達用電等。其中，天氣雷達屬于特別重要負荷，在雷達機房設(shè)專用的UPS電池柜。此電池柜負載較重，作者專門向結(jié)構(gòu)專業(yè)提供相關(guān)荷載數(shù)據(jù)。2)供電電源:該工程在地下室設(shè)低壓配電室，設(shè)兩路低壓進線，確保一路電源故障時，另一路電源不同時發(fā)生故障。本工程另設(shè)一臺400 kW柴油發(fā)電機，在極端情況下，確保該建筑物仍能正常運行。3)電氣豎井設(shè)置:根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》等(2006年)規(guī)范，電氣豎井不應(yīng)設(shè)于電梯前室，但該建筑塔身層除樓梯間、電梯井道、水暖管井、電氣豎井外再無其他空間，故電氣豎井門開向電梯前室，經(jīng)過有關(guān)專家論證及審圖機構(gòu)審圖，均順利通過，且滿足并方便適用于該配電系統(tǒng)。4)照明系統(tǒng):該建筑物照明分為普通照明、應(yīng)急照明、立面照明、重點照明等種類。因該建筑物的特殊性，普通照明亦采用雙電源供電，在末端自動切換。該建筑從下部到上部均為圓形，故燈具布置時須使用CAD命令中較少使用的環(huán)形陣列命令，使布置出來的燈具均勻而且美觀。該建筑物外形設(shè)計修長優(yōu)美，并在五層及頂部設(shè)有兩個碗形觀光平臺，整棟建筑酷似一株盛開的荷花。故甲方及設(shè)計人員均十分注重立面照明，分別在一層展廳頂部向筒體及五層觀光平臺上均設(shè)有投光燈具，在該建筑所處的公園內(nèi)亦設(shè)有投光燈具。該建筑2009年投入使用，夜景照明給這株盛開的荷花又增添了幾分姿色。5)發(fā)熱電纜采暖系統(tǒng):該建筑物外形細而長，需要采暖的場所又十分分散，故采暖采用發(fā)熱電纜。而頂部的旋轉(zhuǎn)平臺因其旋轉(zhuǎn)的特性又給配電系統(tǒng)帶來了很大難度。故本次設(shè)計分別在地下室、一層和頂部觀光層的電氣豎井內(nèi)設(shè)置了三臺電熱采暖專用配電柜，分別給這三層的發(fā)熱電纜配電。頂部旋轉(zhuǎn)平臺的發(fā)熱電纜鋪設(shè)在旋轉(zhuǎn)平臺下方地面墊層內(nèi)，并適當(dāng)加大電熱負荷，故雖發(fā)熱電纜與平臺間仍存有空氣間隙，但仍取得了不錯的采暖效果。

4 防雷系統(tǒng)

1)防雷系統(tǒng)。因該建筑的一大功能為放置多普勒天氣雷達，且置于塔身的頂部，整個建筑就是一個矗立的尖塔。因此，該建筑物的防雷成為了該電氣設(shè)計的重中之重，直接關(guān)系設(shè)計的成敗。根據(jù)計算，該建筑物預(yù)計雷擊次數(shù)為0.133 65次/年，為二類防雷建筑物。屋頂部位結(jié)合建筑美觀要求，在雷達球形網(wǎng)罩四周均勻設(shè)置4處氣象部門專供之避雷針，避雷針底部均用－40×4鍍鋅扁鋼可靠連接到中心筒體，筒體共設(shè)4處防雷引下線，引至基礎(chǔ)接地極，接地電阻R＜1 Ω。

2)機房及雷達的屏蔽。本工程的多普勒天氣雷達屬于強輻射源，若不加以屏蔽保護，人站在雷達下方的機房層10 min就會有頭暈的感覺。故該雷達設(shè)置在一個金屬網(wǎng)架球體內(nèi)部，在雷達基座下方樓板內(nèi)整體鋪設(shè)屏蔽用金屬網(wǎng)，并與金屬網(wǎng)架球體可靠連接。雷達的機房設(shè)于雷達球體下方一層內(nèi)，機房的計算機系統(tǒng)存有至關(guān)重要的氣象數(shù)據(jù)，故在防雷已基本確保萬無一失的情況下，機房層墻體均敷設(shè)屏蔽網(wǎng)，在機房的窗戶上也安裝等面積的屏蔽金屬網(wǎng)，為機房提供密不透風(fēng)的保護。

3)電流浪涌保護器的安裝。本工程在電源進線配電柜處，各樓層總配電箱及各末端照明、動力配電箱處均設(shè)置不同級別的浪涌保護器，有效的提供了防止雷電波侵入的措施。

4)本工程實施總等電位聯(lián)結(jié)及局部等電位聯(lián)結(jié)措施，接地保護形式為TN-C-S系統(tǒng)。

5 結(jié)語

以上為作者在長治多普勒天氣雷達觀光塔的電氣設(shè)計中總結(jié)的有別于一般建筑工程的一些心得體會，并且認識到雷達觀光塔的電氣設(shè)計不僅要掌握配電、照明的相關(guān)技術(shù)，還必須深入了解特殊建筑的防雷要求，以及服務(wù)于社會的社會責(zé)任感。由于作者水平有限，設(shè)計中難免有遺漏、偏差或者不合理之處，懇請各位同行批評指正。

[1]JGJ 16-2008，民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范[S］.

[2]GB 50045-95，高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范(2005年版)[S］.

[3]GB 50057-94，建筑物防雷設(shè)計規(guī)范(2000年版)[S］.