瀟河國際會展中心南側(cè)組團電氣工程的設(shè)計

李健剛

（山西省建筑設(shè)計研究院有限公司，山西 太原 030013）

0 引言

設(shè)計是工程建設(shè)的靈魂，會展建筑電氣工程的設(shè)計關(guān)系到整個工程未來的運營效果。從眾多的會展建筑的使用來看，供電系統(tǒng)的電力負荷形式結(jié)構(gòu)和供電管理方法十分重要，設(shè)計之初要綜合考慮供電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性、先進性，還要資源消耗，經(jīng)濟合理，同時也要符合現(xiàn)代會展供電管理要求。最終目的是為參會人員提供一個安全、舒適、便捷、輕松的環(huán)境。瀟河國際會展中心作為城市的名片，以多類型設(shè)施承載多等級活動，切實帶動山西的轉(zhuǎn)型綜改，成為驅(qū)動山西現(xiàn)代化發(fā)展的新引擎，是社會經(jīng)濟快速發(fā)展，居民安居樂業(yè)的重要體現(xiàn)。本文結(jié)合瀟河國際會展中心南側(cè)組團電氣工程案例，詳細介紹其供電系統(tǒng)的設(shè)計情況。

1 會展中心概況

瀟河國際會展中心（圖1）南側(cè)組團主體分三段：Ⅰ段為C1展廳、登錄廳、庫房及配套服務(wù)；Ⅱ段為C2展廳、庫房及配套服務(wù)；Ⅲ段為會議配套樓，功能為餐飲、會議、配套服務(wù)等空間。

圖1 會展中心效果圖

會展中心南側(cè)組團總建筑面積65035.09m2；會展建筑地上1層，會展的配套用房地上2層，局部3層（設(shè)夾層）；東側(cè)會議配套樓2層；建筑高度35.8m（展廳最高屋面），20.30m（屋檐高度）；會議配套樓高13.20m，室內(nèi)外高差0.10m。建筑分類為單層及多層公共建筑；建筑物耐火等級為一級。

2 會展中心的用電負荷設(shè)置與等級

2.1 用電負荷設(shè)置

會展中心的主要用電負荷為舉行大型會展時的展覽用電以及會展照明、會展空調(diào)、展館內(nèi)智能化、展館外立面景觀照明、屋頂電伴熱、融雪、電動簾等負荷用電[1]。

本展廳考慮不同產(chǎn)品的多種會展，負荷變化較大，故按會展中最大所需用電負荷重型展廳300W/㎡考慮展覽用電，總會展面積約為19800㎡，專設(shè)4臺1600kVA變壓器為展覽設(shè)備供電。

2.2 負荷等級

根據(jù)會展用電負荷對可靠性的要求分為三級，即一級負荷（含特別重要負荷）、二級負荷、三級負荷，具體分類如下：

一級負荷：會展建筑的應(yīng)急照明、消防排煙風(fēng)機、消防加壓送風(fēng)機、消防補風(fēng)機、防火卷簾等消防用電及會展客梯、會展排污泵等非消防用電；特別重要負荷：應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)用電，消防設(shè)備（含消防控制室內(nèi)的火災(zāi)自動報警及控制設(shè)備)、安防系統(tǒng)用電、信息網(wǎng)絡(luò)機房用電、通訊設(shè)備電源、應(yīng)急指揮中心等[2]。

二級負荷：展廳照明、主要展覽用電、展廳內(nèi)通風(fēng)機、電梯、扶梯、通道閘口機、大型飲食建筑用餐區(qū)域、公共區(qū)域的備用照明用電、中型商店建筑的營業(yè)廳的照明，電子信息設(shè)備，主要通道及樓梯間照明等[3]。

三級負荷：除一、二級負荷外的負荷。

3 會展中心的供電方式

本建筑為特大型的會展中心建筑，由上級變電站引來雙重的10kV高壓電源，采取二路高壓+柴油發(fā)電機的供電方法。就近的中部展廳預(yù)留高壓配電室位置。中部展廳地下高壓總配電室引出接8路10kV電源供電，中部展廳高壓總配電室的二路10kV供電時應(yīng)分別引自二臺不同的110kV變電站上，在其中一路供電故障時，另一路供電也不應(yīng)該同時遭受破壞，兩個供電設(shè)備同時工作并相互備份，在母線的分段處設(shè)置了聯(lián)絡(luò)開關(guān)，見圖2、圖3。

圖2 高壓出線示意圖一

圖3 高壓出線示意圖二

自就近中部展廳高壓配電室內(nèi)兩段母線各饋出2路10kV電源（共8路）分別至南側(cè)組團1#~4#變配電室。

（1）10/0.4kV型公共變配電系統(tǒng)在低壓電側(cè)使用單母線分段方式工作，在兩個低壓電母段間設(shè)置聯(lián)接開關(guān)，聯(lián)接開關(guān)應(yīng)設(shè)自投自復(fù)/自投不自復(fù)/自動三位切換開關(guān)，單母聯(lián)開關(guān)自動投入工作時應(yīng)設(shè)置延時（0~5s），在低壓電側(cè)的總控制器因超載或故障而停機時，則不可以手動關(guān)閉母聯(lián)開關(guān)。主進開關(guān)和母聯(lián)開關(guān)間設(shè)電聯(lián)鎖，在任何條件下都只能關(guān)閉它們其中的二個開關(guān)。兩段母線中當(dāng)任一個線路失電，另一段母線負載起本組變壓器負載范圍內(nèi)的所用一、二級負荷。

（2）10/0.4kV公共變配電室低壓側(cè)分別獨立設(shè)置應(yīng)急負荷專用母線段（備用電源嚴禁接入）和平時保障負荷專用母線段，利用雙電源轉(zhuǎn)換裝置（ATS）進行正常電源與應(yīng)急電源（應(yīng)急柴油發(fā)電機組）之間轉(zhuǎn)換，應(yīng)急電源的啟動信號取自雙電源轉(zhuǎn)換裝置正常電源主開關(guān)輔助觸點發(fā)出的失電信號，防止正常電源與應(yīng)急電源并列運行[4]。

（3）10kV高壓配電室設(shè)于就近北展地下車庫一層，由此供給南展1~4變電所，10kV高壓供電C1C2展覽用變配電室（1#、2#），C1C2非展覽用公共變配電室（3#），南側(cè)組團配套公共變配電室（4#），10kV高壓配電室內(nèi)設(shè)有高壓計量及保護。

本工程在C1C2展廳南側(cè)的夾層均設(shè)一個展覽專用變配電室(1#、2#)，內(nèi)設(shè)兩臺環(huán)氧樹脂澆注式干式變壓器（2×1600kVA），兩臺變壓器組成一組供電電源，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，互為備用；本工程在C2展廳北側(cè)的一層設(shè)C1C2的公共變配電室（3#），內(nèi)設(shè)兩臺環(huán)氧樹脂澆注式干式變壓器(2×1600kVA)，兩臺變壓器組成一組供電電源，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，互為備用；本工程在南側(cè)組團配套一層設(shè)公共變電室（4#），內(nèi)設(shè)兩臺環(huán)氧樹脂澆注式干式變壓器(2×1600kVA)，兩臺變壓器組成一組供電電源，中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，互為備用。

高壓配電室內(nèi)10kV開關(guān)設(shè)備采用下進下出的方式；變配電室低壓配電設(shè)備供展廳低壓用電，采用下進下出的方式。

（4）10kV高壓柜保護單元均為微機保護，10kV進線設(shè)定時限電流速斷、過電流保護，變壓器設(shè)電流速斷、過電流、溫度保護，母聯(lián)斷路器設(shè)過電流、速斷保護[5]。

（5）計量采用高供高計方式。

（6）高壓開關(guān)柜采用中置式開關(guān)柜。

（7）高壓開關(guān)柜、真空斷路器的操作電源及繼電保護控制電源均為直流操作，操作電源為直流110V/60Ah。

（8）無功功率補償：本工程采用1#~4#變配電室低壓側(cè)集中補償方式，每臺變壓器低壓母線上裝設(shè)不燃型無功自動補償裝置，對系統(tǒng)進行無功功率自動補償，使補償后的功率因數(shù)大于0.9。

（9）低壓配電柜采用Blokset。當(dāng)饋電線路采用電纜時，低壓柜接線型式為下出線；當(dāng)饋電線路采用插接母線時，低壓柜接線型式采用上出線。

（10）本工程低壓配電系統(tǒng)采用放射式和樹干式相結(jié)合的方式。

（11）對所有的消防供電設(shè)施采用專用電源回路，在建筑內(nèi)的生產(chǎn)、生活用電被切斷時，應(yīng)仍能保證消防用電。備用消防電源的供電時限和容量，應(yīng)當(dāng)符合該建筑物著火持續(xù)時間內(nèi)各消防供電設(shè)備的規(guī)定。

（12）接地型式為TN-S系統(tǒng)。

4 應(yīng)急電源與特殊消防用電裝置的設(shè)計

4.1 應(yīng)急電源(應(yīng)急柴油發(fā)電機組)

（1）該建筑為特大型會展中心，根據(jù)業(yè)務(wù)運營管理的需求，提供供電可靠性，與就近區(qū)域中部展廳的地下一層共用應(yīng)急柴油發(fā)電機組作為南部展廳的應(yīng)急備用電源，其儲油間的面積不應(yīng)大于1m2。

（2）平時保障性負荷：滿足平時會展業(yè)務(wù)所需的一級負荷；首層安防及消防控制中心設(shè)備用電、弱電中心機房設(shè)備用電、電信機房用電、大型會議室用電及客梯用電。

（3）消防負荷：應(yīng)急照明、消防泵、消防排煙風(fēng)機、消防加壓送風(fēng)機、消防補風(fēng)機、防火卷簾、電動排煙窗等。

（4）應(yīng)急柴油發(fā)電機組容量選擇:根據(jù)火災(zāi)及平時兩種狀態(tài)計算：火災(zāi)狀態(tài)計算容量確定應(yīng)急備用功率，平時狀態(tài)計算容量確定常用功率。

（5）應(yīng)急柴油發(fā)電機組的啟動信號引自所負載變電所應(yīng)急母線段上的ATS控制器，當(dāng)控制器檢測到低壓母線段上斷電后，其信號傳至對應(yīng)的應(yīng)急柴油發(fā)電機房內(nèi)，其延時為0~10s（可調(diào)）后自動開啟柴油機組，柴油發(fā)電機組將在15s內(nèi)達至額定速度、電流、頻率，并可在額定負載工作。此時，若發(fā)生火災(zāi)應(yīng)切斷應(yīng)急母線段上的非消防負荷。在市電恢復(fù)30~60s（可調(diào)）時，將恢復(fù)正常市電供應(yīng)，但柴油發(fā)電機組在延時后自動停止。同時應(yīng)急供電和市電電源之間有機械和電器的聯(lián)鎖，防止并列運行。柴油發(fā)動機與饋導(dǎo)線接通后，兩端的相序應(yīng)該和原系統(tǒng)的相序保持一致。

4.2 特殊消防用電裝置的設(shè)計

（1）建筑內(nèi)凈空高度大于12m的空間分別采用光截面感煙和圖像型兩種類型的火災(zāi)探測器。展廳：本項目設(shè)有2個展廳，尺寸均為63m×63m，屋頂為桁架玻璃屋頂形式，最低處層高為15m，最高處層高為34m，無吊頂。展廳內(nèi)火災(zāi)探測按高度>12m的高大空間設(shè)防，分別采用圖像式火災(zāi)事故監(jiān)測報警系統(tǒng)和光截面圖像型感煙火源監(jiān)測報警系統(tǒng)，在展廳南、北兩側(cè)在6~7m、15m處設(shè)兩層光截面線型光束感煙火災(zāi)探測器，僅在結(jié)構(gòu)桁架下0.5m處設(shè)置一層雙波段圖像型感煙火災(zāi)探測器。因15~34m屋頂為不規(guī)則標(biāo)高的曲面，不具備安裝條件，且無可燃物，火災(zāi)隱患較低。該范圍內(nèi)不再增設(shè)火災(zāi)探測裝置。登錄廳：登錄廳尺寸為27m×20m，屋頂為鋼結(jié)構(gòu)屋頂形式，屋面下設(shè)吊頂。最低處層高為15m，最高處層高為20m。南側(cè)組團登錄廳內(nèi)火災(zāi)探測按高度>12m的高大空間設(shè)防，分別采用圖像式火災(zāi)事故監(jiān)測報警系統(tǒng)和光截面圖像型感煙火源監(jiān)測報警系統(tǒng)，在登錄廳東、西兩側(cè)在吊頂下0.5m設(shè)置一層光截面線型光束感煙火災(zāi)探測器，在登錄廳東、西兩側(cè)吊頂下0.5m設(shè)置一層雙波段圖像型感煙火災(zāi)探測器。因15~20m屋頂為不規(guī)則標(biāo)高的曲面，不具備安裝條件，且無可燃物，火災(zāi)隱患較低。該范圍內(nèi)不再增設(shè)火災(zāi)探測裝置。

（2）沿展廳四周外墻設(shè)置手動火災(zāi)報警按鈕，間距不大于15m，底邊距地面高度為1.3~1.5m。

5 技術(shù)創(chuàng)新

（1）工程設(shè)計管理采用EPC的施工總承包管理模式，符合電氣專業(yè)要求，兼顧工程設(shè)計、采購、施工管理等階段工作的合理銜接。配合智能化、立面景觀照明、電伴熱、融雪、電動簾氣動窗等專項設(shè)計，根據(jù)專項設(shè)計要求，最終落地實施。

（2）變配電所采用智能配電系統(tǒng)，全面集中監(jiān)測配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，及時獲得報警，并針對報警提出處理預(yù)案，提高配電系統(tǒng)的可用性和可靠性。

（3）展廳的管溝內(nèi)采用智能預(yù)警電纜，通過光纜或光電復(fù)合電纜的分布式光纖測溫對整根電纜溫度進行監(jiān)測，電纜故障造成的溫度或溫差變化超限時報警，具有反應(yīng)快，精度高、定位準的特點。通過電腦網(wǎng)頁版和手機APP版平臺，方便系統(tǒng)更新、數(shù)據(jù)存儲，多點多人管理，專家系統(tǒng)支持等對配電房的用電參數(shù)、環(huán)境參數(shù)、電纜頭溫度及配電設(shè)備安全參數(shù)進行實時監(jiān)測，提供大數(shù)據(jù)分析和報警，某些參數(shù)超限時可以自動調(diào)整。

（4）展廳的接駁井內(nèi)采用智慧斷路器，智慧斷路器能提供更及時的超額用電保護和電氣火災(zāi)分析預(yù)警和報警，實現(xiàn)電壓、電流、漏電流、溫度、功率、用電量以及各種用電故障報警信息的實時采集，并通過云平臺進行統(tǒng)計比對、大數(shù)據(jù)分析等，可通過電腦PC端或手機APP進行遠程操控設(shè)置，進行開關(guān)鎖定，避免誤操作，避免不必要意外的發(fā)生。實現(xiàn)真正的手自一體控制，通過多種管控方式，達到方便和節(jié)能管控的目的。

（5）在本工程大空間應(yīng)用自動跟蹤定位射流滅火設(shè)備，以圖像式火災(zāi)事故監(jiān)測報警系統(tǒng)和光截面圖像型感煙火源監(jiān)測報警系統(tǒng)等為核心，常規(guī)式火災(zāi)報警與聯(lián)動系統(tǒng)為補充，實行分布式控制—集成管理。如果現(xiàn)場發(fā)生火災(zāi)事故，經(jīng)過信息處理計算機發(fā)送報警信號，大屏幕顯示報警區(qū)域的圖片，并手動打開攝像儀完成錄入。同樣也經(jīng)過計算機，采用人機協(xié)同的方法開啟自動消防炮實現(xiàn)定點撲救。

6 結(jié)束語

本文主要對會展建筑供電系統(tǒng)的電力負荷形式結(jié)構(gòu)和供電管理方法等進行了較為系統(tǒng)的分析和研究，提出要綜合考慮供電系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠、科技水平領(lǐng)先、節(jié)約社會能源、經(jīng)濟成本合理，同時也要符合現(xiàn)代會展供電管理要求。隨著現(xiàn)代社會的進步，科學(xué)技術(shù)得到大力的發(fā)展，會展建筑中的機械電氣的設(shè)計在滿足國家規(guī)范要求的前提下，為會展的參會人員提供一個安全、舒適、便捷、輕松的環(huán)境。