電梯測試塔電氣設(shè)計(jì)探討

汪 伊 冰(上海市機(jī)電設(shè)計(jì)研究院有限公司, 上海 200040)

電梯測試塔電氣設(shè)計(jì)探討

汪 伊 冰
(上海市機(jī)電設(shè)計(jì)研究院有限公司, 上海 200040)

結(jié)合某工程項(xiàng)目電梯測試塔實(shí)際案例，從電源、變電所、防雷接地、電力配電、照明、火災(zāi)報(bào)警幾個(gè)方面，探討了在電梯測試塔供配電設(shè)計(jì)過程中遇到的難點(diǎn)問題,并給出了解決方案,為類似的工程項(xiàng)目提供參考。

電梯測試塔; 電力配電; 照明; 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

0 引 言

在迅達(dá)(中國)電梯有限公司中國區(qū)總部、研發(fā)中心及制造中心二期項(xiàng)目中,測試塔與自由落體測試塔單體面積小,高度高,在設(shè)計(jì)時(shí)有較大的條件限制,因此設(shè)計(jì)難度大。本文就項(xiàng)目過程中遇到的設(shè)計(jì)難點(diǎn)以及相應(yīng)的解決方案作一些介紹。

1 項(xiàng)目概況

1.1 項(xiàng)目簡介

迅達(dá)(中國)電梯有限公司中國區(qū)總部、研發(fā)中心及制造中心位于上海市嘉定工業(yè)園區(qū)0353街坊(村)P1宗地,分為A、B兩個(gè)地塊,建設(shè)總用地面積為255 654.90 m2,其中A 地塊建設(shè)用地面積為178 229.90 m2,基地東至城北路、南至興慶路、西至斜涇、北至興順路;A地塊包含一期、二期項(xiàng)目,其中一期項(xiàng)目由上海江南建筑設(shè)計(jì)院有限公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì);二期項(xiàng)目位于整個(gè)A地塊的東北方向,內(nèi)容為測試塔及自由落體測試塔,由上海市機(jī)電設(shè)計(jì)研究院承擔(dān)設(shè)計(jì)任務(wù)。

1.2 單體概況

測試塔位于整個(gè)廠區(qū)的北面,研發(fā)中心的西面。測試塔地下室平面軸線尺寸31.7 m×31.3 m,共3層,深度為11 m。測試塔地上平面軸線尺寸為19.4 m×19.4 m,共41層,建筑高度為200.7 m。測試塔內(nèi)主要布置了11個(gè)電梯井道，地上2個(gè)封閉樓梯間,地下2個(gè)防煙樓梯間,1F設(shè)備層、1F水箱層及門廳。-1F為電梯調(diào)試機(jī)房,-2F、-3F為電梯基坑房,滿足超高速電梯對底坑深度的要求,其中-2F布置變電所、水泵房,-3F布置有調(diào)試房。1F～39F在平面的東側(cè)并列布置5臺超高速實(shí)驗(yàn)電梯,其中南面1臺至40F機(jī)房層,24F～39F在平面的西側(cè)布置6臺實(shí)驗(yàn)電梯,在其位置的下方至-3F為自由落體試驗(yàn)區(qū)。1F和24F各布置1臺3T懸掛吊車,40F機(jī)房層布置2臺3T懸掛行車,41F層為水箱層。西南面布置1部疏散樓梯-3F～41F,東南面布置1部疏散樓梯-3F～2F,整個(gè)測試塔占地面積為498 m2,總建筑面積為18 636 m2。

1.3 建筑定性

由于建筑的特殊性,難以找到適用規(guī)范,既不符合GB 50045—1995《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的適用范圍,也不符合GB 50016—2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的適用范圍,難以定性。對于這種情況,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)向市消防局征詢溝通,經(jīng)過一段時(shí)間的論證,最終確定本單體定性為高層工業(yè)廠房(丁類)。消防局專家同時(shí)也建議,該建筑的部分消防措施仍須參考民用高層建筑。

1.4 工藝資料

測試塔的主要用途是在電梯新產(chǎn)品開發(fā)過程中完成樣梯的安裝、試驗(yàn)任務(wù)。 具體的試驗(yàn)包括:電梯的平衡系數(shù)配置;安全鉗、緩沖器試驗(yàn);系統(tǒng)驗(yàn)收測試;超滿載試驗(yàn);控制軟件、驅(qū)動(dòng)軟件的系統(tǒng)集成試驗(yàn);平層、再平層試驗(yàn);舒適感試驗(yàn);能耗試驗(yàn);系統(tǒng)壓力測試;疲勞測試;破壞性試驗(yàn)等。

2 設(shè)計(jì)難點(diǎn)

過去的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),以工業(yè)廠房為主,少有高層建筑,偶爾會(huì)遇到廠房局部為高層,也都不會(huì)高于30 m;同時(shí),業(yè)主在工藝、安全問題上也有諸多要求。因此,很多過去的經(jīng)驗(yàn)在這個(gè)項(xiàng)目上已不適用,需要另外考慮設(shè)計(jì)方案。

2.1 電 源

根據(jù)負(fù)荷計(jì)算,整個(gè)單體的非消防用電負(fù)荷為1 479 kVA(補(bǔ)償后),決定采用2臺1 000 kVA干式變壓器,此時(shí)變壓器負(fù)載率為74%,可滿足單體內(nèi)用電,也便于將來用電負(fù)荷的擴(kuò)展。另外,業(yè)主方面要求,單體內(nèi)與消防有關(guān)的電源必須以廠區(qū)內(nèi)另設(shè)的柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源。根據(jù)GB 50016—2006,排煙風(fēng)機(jī)、消防泵、消防電梯等消防設(shè)備電源必須在末端自切,考慮到消防電源出線回路較多,因此決定采用如下系統(tǒng):由10 kV進(jìn)線Ⅰ作為電源Ⅰ,由10 kV進(jìn)線Ⅱ與柴油發(fā)電機(jī)雙電源自切配電箱作為電源Ⅱ,電源Ⅰ與電源Ⅱ在設(shè)備末端自切。電源系統(tǒng)圖如圖1所示。

圖1 電源系統(tǒng)圖

這樣,既滿足了消防設(shè)備的末端自切,也符合業(yè)主以柴油發(fā)電機(jī)作為消防備用電源的要求,還不會(huì)因進(jìn)出單體管線過多而增加施工難度,且相當(dāng)于有三路電源互為備用,保障了安全性。

2.2 變電所

本單體負(fù)荷集中在40F的電梯機(jī)房層,根據(jù)變電所靠近負(fù)荷中心的原則,變電所宜設(shè)置在靠近機(jī)房層的位置,但由于地上平面軸線尺寸為19.4 m×19.4 m,且電梯井道自頂至底貫通,單層面積有限,故變電所只能安排在面積較寬裕的地下層(軸線尺寸為31.3 m× 31.7 m)。地下變電所須有良好的防水措施,變電所內(nèi)地坪標(biāo)高高于同層其他部位標(biāo)高,進(jìn)出建筑物管線采用防水套管。

2.3 防雷接地

對于200 m高的建筑物,雷擊風(fēng)險(xiǎn)較大。經(jīng)計(jì)算,該建筑年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于0.25次/a,為第二類防雷建筑物,因此在屋面上明敷網(wǎng)格不大于10 m×10 m或12 m×8 m的接閃帶,接閃帶采用25 mm×4 mm熱鍍鋅扁鋼。利用剪力墻內(nèi)主鋼筋作為防雷引下線,每處引下線利用不少于2根主鋼筋。作為引下線的主鋼筋每層須與梁板主鋼筋、上端與接閃帶、下端與底板內(nèi)主鋼筋均有可靠的電氣連結(jié)。另外,根據(jù)GB 50057—2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.3.9條的規(guī)定,對于高度超過45 m的建筑物,除屋頂?shù)姆览状胧┩?其上部占高度20%并超過60 m的部分應(yīng)防側(cè)擊雷。對于高度為200.7 m的建筑,其上部占高度20%并超過60 m的部分,即160.0～200.7 m的部分,對表面的尖物、墻角、邊緣、設(shè)備以及顯著突出的物體,應(yīng)按屋頂上的保護(hù)措施處理;同時(shí),從1F起,向上每3層將圈梁內(nèi)的主鋼筋通長焊接,構(gòu)成均壓環(huán),與防雷引下線有可靠的電氣連接,并將金屬門窗的框架、金屬欄桿、航空障礙燈、表面裝飾等金屬物與均壓環(huán)連接;外墻內(nèi)豎直敷設(shè)的金屬管道,如水管等,其頂端和低端與引下線、接地預(yù)埋件等裝置等電位聯(lián)結(jié)。

考慮到建筑物的高度,因此在-2F設(shè)總等電位聯(lián)結(jié)端子排,每層配電間設(shè)置等電位端子箱,在電氣豎井內(nèi)豎直安裝40 mm×4 mm熱鍍鋅扁鋼,固定在井道壁上,下與總等電位聯(lián)結(jié)端子、上與每層的等電位端子箱可靠連接,形成放射式的等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)。

2.4 電力配電

該單體主要用電負(fù)荷為機(jī)房層的11臺高速電梯(其中1臺兼做消防電梯),由于變電所設(shè)置在地下,供電距離較長,為了減小線路電壓降,采用母線供電方式,母線Ⅰ供東側(cè)4臺電梯使用,母線Ⅱ和母線Ⅲ分別供西側(cè)的南面3臺和北面3臺電梯使用?？紤]到電梯的需要系數(shù),多臺電梯共用一根母線供電減少電纜的使用,既降低了投資,也節(jié)省了電氣豎井的空間使用。

消防設(shè)備的配電,如排煙風(fēng)機(jī)、消防水泵、消防電梯等采用耐火電纜直供雙電源末端自切;應(yīng)急照明配電箱等,因數(shù)量較多,故采用預(yù)分支耐火電纜雙電源供電,并自帶鎳鎘電池作為應(yīng)急備用電源。

2.5 照 明

建筑平面布局較為簡單,除部分樓層(如-1F～-3F、1F～2F、40F～41F)有功能性房間外,其余各層除了電梯,就是樓梯間、電梯前室。所以在設(shè)計(jì)時(shí),這些場所的照明在照度要求上按業(yè)主工藝資料設(shè)計(jì),并且這些照明兼做應(yīng)急備用照明。雙電源供電在安全性上更可靠,在經(jīng)濟(jì)上也無須另設(shè)一般照明,減少了配電箱與垂直電纜的數(shù)量,降低了投資。該建筑將11F、21F、31F設(shè)置為避難層,按GB 50045—1995第6.1.13條要求設(shè)置備用照明。

2.6 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

規(guī)范對于電梯井道的火災(zāi)探測并無明確規(guī)定,因此井道內(nèi)通常不設(shè)置火災(zāi)探測器,但由于該單體電梯井道所占面積比例較大,電梯頻繁運(yùn)行,且有專家建議在電梯井道內(nèi)設(shè)置早期煙霧探測報(bào)警系統(tǒng),因此在電梯井道內(nèi)采用空氣采樣火災(zāi)探測器,既可滿足早期火災(zāi)探測要求,也便于安裝使用。

3 結(jié) 語

電梯測試塔的方案設(shè)計(jì)、總體設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)在符合規(guī)范的前提下,以項(xiàng)目實(shí)際情況為依據(jù),以經(jīng)濟(jì)性、便捷性來衡量設(shè)計(jì)的合理與可行程度。

[1] GB 50045—1995 高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[2] GB 50016—2006 建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[3] GB 50057—2010 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Discussion about Power Supply and Distribution Design of Elevator Testing Tower

WANG Yibing

(Shanghai Institute of Mechanical & Electrical Engineering Co., Ltd., Shanghai 200040, China)

Combining by a example of elevator testing tower,this paper discussed the difficult problems encountered in the design of power supply and distribution for the elevator testing tower in aspects of source,power substation,grounding for lightning,power distribution,lighting,and fire alarm system.The solutions were given.It can provide references for similar projects.

elevator test tower; power distribution; lighting; fire alarm system

汪伊冰(1987—),男,從事工程電氣供配電設(shè)計(jì)。

TU 852

B

1674-8417(2015)10-0066-03

2015-09-23