航天控制與推進系統設計綜合樓項目供配電設計與分析

楊 沁

(中國建筑設計研究院，北京100044)

航天控制與推進系統設計綜合樓項目供配電設計與分析

楊 沁

(中國建筑設計研究院，北京100044)

1 工程概況

航天控制與推進系統設計綜合樓位于海淀區唐家嶺村，北臨北清路，南臨鄧莊南路，東臨規劃中的上地西路，西側與航天城一期工程接壤。本工程按照工藝布局要求分為I段系統設計綜合樓和II段部組件產品裝配調試樓兩部分。本工程建筑類別為二類高層建筑，總建筑面積86 720m2(其中：地上83 674 m2，地下3 046 m2)。

2 變配電室位置確定

建筑物內包括機加、在線環境試驗室、電裝、X光探傷、標定和裝配等試驗室，工藝流程復雜多樣、供電種類復雜繁瑣。綜合考慮高壓電源進線、輸電線路損耗和用電負荷中心等問題，將整棟建筑物的變配電室設于I段和II段中部的地下一層(既不占用試驗和辦公區域的有效面積，又兼顧管理方便)，如圖1所示。

圖1 地下一層變配電室平面圖

3 10/0.4kV變配電系統設計

3.1 本工程負荷等級及容量

一級負荷：消防系統(含消防控制室內的消防報警及控制設備、排煙風機、加壓送風機及消防電梯等)、消防控制室、三層通信機房、應急及疏散照明等的供電電源；

二級負荷：客梯、貨梯、生活泵、排水泵、中水泵等；

三級負荷：包括空調通風設備、工藝用電及其他電力、照明等。

各類負荷容量：一級負荷：2 211.2kW；二級負荷：95.6kW；三級負荷：1 636.6kW。

3.2 供電電源

根據本工程的負荷等級，要求供電電源為兩組(四路)10kV高壓電源，每組(兩路)10kV高壓電源由上級開閉站的兩段母線分別引來，高壓不設聯絡，兩組(四路)高壓電源同時工作，分別為本工程的8臺變壓器供電(每路10kV高壓電源為2臺變壓器供電)。

3.3 高、低壓供電系統結線型式及運行方式

每組高壓采用單母線分段運行方式，中間不設聯絡開關，兩路電源同時分列運行。

變壓器共分4組，每組2臺，每組低壓采用單母線分段運行，中間設聯絡開關，聯絡開關設自投自復/自投不自復/手動轉換開關。自投時應通過分勵脫扣器自動斷開非保證負荷，以保證變壓器正常工作。主進開關與聯絡開關設電氣聯鎖，任何情況下只能閉合其中的2個開關。

3.4 設備安裝容量

設備安裝容量 Pe=18 123kW(其中：工藝用電12 029kW，信息中心用電1 032kW，照明容量2 482kW,空調、通風設備容量2 268.4kW,純消防設備容量800.2kW，其他45.2kW)。

3.5 變壓器的選擇及分配

本工程變配電室選用8臺1 250kVA戶內型干式變壓器T1～T8，其接線方式均為D,Yn11，阻抗電壓為6%。其中變壓器T1和T2負責整棟建筑的空調等負荷用電；變壓器T3和T4負責整棟建筑的照明等負荷用電；變壓器T5、T6、T7和T8負責整棟建筑的工藝設備用電。8臺變壓器負荷率為：T1變壓器82%、T2變壓器86%、T3變壓器85%、T4變壓器83%、T5變壓器81%、T6變壓器80%、T7變壓器78%、T8變壓器81%。

3.6 功率因數補償

本工程在變配電所低壓側設置低壓諧波濾波器，可抑制諧波畸變并集中對功率因數自動進行補償，電容器串聯電抗器組采用自動循環投切方式，補償后的功率因數不小于0.95。同時要求所有熒光燈、氣體放電燈、單燈就地補償，要求補償后的功率因數不小于0.90。

4 電力配電系統

4.1 低壓配電系統

配電系統采用放射式與樹干式相結合的方式，對于單臺容量較大的負荷或重要負荷(如：信息中心UPS及機房空調用電、生活水泵房、中水泵房、電梯、消防控制室等)采用放射式供電；對工藝用電采用封閉式插接母線供電；對于照明及一般負荷采用樹干式與放射式相結合的方式供電。

4.2 負荷分級

本工程的一級負荷(如：排煙風機、加壓送風機、消防電梯、消防控制室、三層院第二信息中心及所有網絡通訊機房、應急及疏散照明等)用電采用雙電源專用回路供電并在末端互投，其中疏散指示照明及部分應急照明采用集中式應急電源(EPS)作為后備電源。

二級負荷(如：客(貨)梯、生活泵、中水泵、排污泵等)供電電源采用雙回路供電并在末端或適當位置互投。

三級負荷(如：工藝用電及其他一般負荷)采用單電源供電。

4.3 電氣設備的啟動及控制方式

1)本工程30kW以下的電動機采用全壓啟動方式啟動；30kW及以上的電動機采用軟啟動方式啟動。

2)消防專用設備：排煙風機、加壓風機等消防專用電設備熱保護僅作用于報警且不進入建筑設備監控(BAS)系統。

3)空調機、進風機、排風機、排污泵等采用DDC控制。

4)各種電動機設備的控制均以相關專業提供的控制要求為準。

4.4 典型試驗室的電氣設計

1)在線裝配試驗室電氣設計

本試驗室由于工藝設備較多，設一套獨立的配電箱。安裝于試驗室西側，用于本試驗室內試驗設備供電。試驗室前后墻上分別設工藝用插座箱，插座箱內設1個三相20A四孔插座、2個單相10A三孔插座及1個單相16A三孔插座并設置2個接地端子，工藝用房內安裝插座箱底距地0.3m暗裝(設置在結構柱上的插座箱明裝)。個別設備由于用電量相對較大，因此單獨設置斷路器，考慮到未來增加設備的可能性，預留一條工藝用電回路。見圖2。

試驗室采用中央空調系統，空調機房設置在建筑物二層。風機現場和實驗室兩地采用手動控制，現場控制單元設置在試驗室主要出入口附近。試驗室照明系統設置獨立的配電箱，以減少對工藝用電設備的干擾。

圖2 在線裝配試驗室工藝配電系統及平面圖

2)紅外探頭組件測試標定試驗室

本試驗室設一套獨立的工藝設備配電箱。安裝于試驗室南側主要出入口附近，用于本試驗室內試驗設備供電。試驗室前后墻上分別設工藝用插座箱，插座箱內設1個三相20A四孔插座、2個單相10A三孔插座及1個單相16A三孔插座并設置2個接地端子，插座箱底距地0.3m暗裝。

由于本試驗室可能會產生有毒氣體，故本試驗室設有通風系統和獨立于其他試驗室的空調系統。見圖3。

圖3 紅外探頭組件測試標定試驗室工藝配電系統及平面圖

5 照明配電系統

5.1 照度等級確定

由于本建筑物內工藝用房及試驗室基本都有較高的潔凈度等級要求，根據《潔凈廠房設計規范》(GB 50073-2001)對潔凈區照度的要求并結合甲方實際工作情況綜合考慮，工藝用房及試驗室照明照度均為500lx，照度均勻度不低于0.7，統一眩光值不大于22，一般顯色指數宜大于80。一般科研用房、會議室及辦公室照明照度均為300lx(參見表1)。

5.2 光源選擇

門廳、會議室、展覽廳等有精裝修要求的場所視裝修要求商定，一般場所選用T8熒光燈，并優先選用節能性光源。有潔凈要求的場所選用潔凈型燈具吸頂安裝，在大型吊車等振動、擺動較大場所使用的燈具應有防振安全措施，并在燈具上加保護網。走道采用燈具嵌入安裝，有潔凈要求的場所應選用潔凈型燈具，并且其安裝縫隙應有可靠的密封措施。應急照明燈和燈光疏散指示標志，應設玻璃或其他不燃燒材料制作的保護罩。

5.3 照明控制

設備機房、庫房、辦公用房、衛生間、工藝廠房及各種管井等處的照明采用就地設置照明開關控制；大廳、大會議室等照明要求較高的場所及疏散走廊、電梯廳、樓梯間等公共場所的照明根據要求采用智能照明控制系統，火災時由消防控制室自動點亮公共場所應急照明燈(室外照明的控制納入智能照明控制系統)。

楊 沁

楊沁,2004年畢業于哈爾濱工業大學機電工程學院，2004～2010年在中國航天建筑設計研究院(集團)從事工藝和電氣設計。2008～2011年進入北京大學管理與技術系攻讀研究生。2010～2014年在中國電子工程設計院從事項目前期咨詢及項目管理。2014年至今在中國建筑設計研究院智能工程中心工作。參與過的項目有：航天三院239廠機加廠房、航天061基地3531廠總裝車間、河南航天695廠數控機加廠房、埃賽克斯電磁線(蘇州)有限公司二期擴建項目、中鋼集團新型材料(浙江)有限公司高純石英坩堝產業化項目等。

表1 各功能性房間照明指標

5.4 照明配電

一般照明采用單電源、放射式與樹干式混合方式配電，應急照明、疏散照明等采用雙電源供電并在末端或適當位置互投，部分應急照明及疏散照明采用區域集中式蓄電池供電(EPS)應急照明系統，要求持續供電時間大于30min。

6 結束語

隨著近些年經濟的發展, 國家對航天事業越來越重視，投資也越來越大，同時航天產品對試驗環境和生產廠房等的硬件設施要求也越來越高。為了改善航天的生產和試驗環境，擴大航天生產規模，新建、改擴建類航天項目也越來越多。這就需要所有的設計人員(包括電氣專業)根據航天項目的特點,付出更多的心血來完善航天類項目的設計。

[1] 中國建筑科學研究院. 建筑照明設計標準(GB 50034-2004)[S].北京: 中國建筑工業出版社，2004.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.民用建筑電氣設計規范(JGJ 1-2008)[S].北京:中國建筑工業出版社，2008.

[3] 北京照明學會照明設計專業委員會.照明設計手冊(2版)[M].北京:中國電力出版社，2006.

Design and Analysis of the Supply and Distribution System of China Aerospace Science and Technology Corporation Control and Propulsion System Design Building Project

Yang Qin

本文根據航天控制與推進系統設計綜合樓工程設計中遇到的若干問題與最終解決方案，結合工程特點，對航天類項目的供配電方案做了較為詳細的分析和探討。

航天 配電設計 照明設計 負荷統計與分析

Based on a number of issues encountered in the China aerospace science and technology corporation control and propulsion system design building design and final solution, combining with the engineering characteristics of the supply and distribution programs on aerospace projects, this paper makes detailed analysis and discussion.

aerospace, power distribution design, lighting design, load statistics and analysis