某金屬工裝制造廠房電氣設計概述

張新穎

(中國航空規劃設計研究總院有限公司，北京100120)

1 項目概況

本工程為某金屬工裝制造廠房，建筑由主廠房及輔助用房組成。建筑占地面積29 554m2，總建筑面積33 206m2。建筑主體外圍軸線尺寸為160.0m×191.45m，建筑總高度為16.60m。主廠房為B區普通設備加工區及E區數控加工檢測區兩部分，鋼筋混凝土柱、鋼網架結構，跨度36m，柱距12m，網架下弦高10.0m、12.0m。生產輔助用房A區為三層鋼筋混凝土框架結構，柱網10m×8m，層高分別為4.8m、4.2m、4.2m；C、D 區為單層鋼筋混凝土框架結構，柱網為12m×8m，層高分別為7.5m、9.5m。本工程生產的火災危險性分類為戊類，耐火等級為二級。建筑物抗震設防烈度為6度，主體結構設計使用年限為50年。

2 電氣設計分析

2.1 負荷分級

根據GB 50016-2014《建筑設計防火規范》(2018年版)及本項目的實際情況，負荷等級分級為:消防負荷、計算機、通訊設備、保安監控設備等用電為二級負荷；其他動力及照明負荷等用電為三級負荷。

2.2 供電電源

本廠房采用來自市政電網的10kV雙電源，要求當任一路電源進線故障時，另一路電源不應同時受到損害，每路均能承擔全部二級負荷的供電要求。

2.3 變壓器容量計算

根據本廠房的規模和特點，在廠房附樓內南北兩側各設一座變電站(1＃、2＃)；因廠房內有大量預留設備，在廠房變電站內做了總體預留。1＃安裝1 250kVA SCB11型干式變壓器 2臺，2＃安裝1 600kVA SCB11型干式變壓器2臺，4臺變壓器的負荷率均在80%左右。

2.4 危險區域電氣設備選擇

按照險環境電力裝置設計GB 50058-2014《爆炸危險環境電力裝置設計規范》(以下簡稱“《危規》”)要求，本項目內將零件清洗間、電火花加工間、設備清洗間、非標設備試驗間、氧氣瓶間、乙炔氣瓶間等劃為爆炸性氣體危險區域2區，主要危險介質為汽油、煤油等，區域內防爆電氣設備防護組別不應低于IIA級T3組。爆炸危險區域內電氣設備防護組別的確定和安裝應符合《危規》的有關規定。爆炸危險區域內的所有配電設施、燈具均采用隔爆型產品并實施總等電位聯結，所有金屬管道、設備金屬外殼、供電地井靜電接地端子等均與等電位聯結系統連接。

2.5 電力配電系統

低壓配電分為動力、照明、空調以及消防負荷等，電壓等級為220/380V，采用TN-S接地型式。當火災發生時可由消防值班室將非消防用電分區切除。低壓配電系統采用放射式與樹干式相結合，二級負荷采用直接引自變電站的雙路電源末端互投供電。廠房內根據工藝區劃設置動力中心配電柜，向分散設置的設備放射供電。為集中放置的大型工藝設備等大功率設備采用密集母線為其配電。配電干線均采用電纜橋架敷設。電纜橋架內普通動力照明線路采用阻燃型銅芯交聯電纜，消防及應急照明線路主干線采用礦物絕緣電纜，支線采用耐火阻燃型銅芯交聯電纜。

2.6 照明設計

一般照明的照度參照GB 50034-2013《建筑照明設計標準》中的照度要求選取，功率密度值不超過標準規定值。附樓內，有吊頂的房間均采用嵌入式燈具；材料存放間、入口間、空調機房、強/弱電間采用密閉式燈具，吸頂安裝；危險品間為防爆房間，燈具及開關采用隔爆型。所有燈具采用低諧波電子鎮流器，功率因數≥0.9。燈具金屬外殼均應接地。廠房大廳采用大功率高懸掛金屬鹵化物工廠燈，工廠燈裝設防碎片墜落裝置。大功率工廠燈采用節能型電感鎮流器帶無功補償電容器，功率因數≥0.9。浴室等潮濕場所以及室外區域采用密閉型燈具，外殼防護等級IP55。廠房大廳及主要通道、樓梯間、出入口、二層走廊等處設置應急照明。應急照明燈具在火災發生時，由消防值班室強制接通。所有照明燈具均帶PE線。典型房間照明照度及功率密度見表1。

照度及功率密度表表1

2.7 防雷系統

經計算，本廠房年預計雷擊次數為0.446，本廠房按二類防雷等級設置防雷措施。

附樓和主廠房屋面采用直徑為10mm圓鋼做避雷網格，網格尺寸不大于10m×10m或12m×8m。主廠房及附樓指定外墻柱子內選定兩根φ16以上主筋，通長焊接連通作為雷電流引下線；機庫大廳利用柱內主鋼筋作為雷電流引下線。突出屋面的所有金屬構件等都應與避雷帶可靠連接。屋面用電設備的配電鋼管，一端與用電設備外殼、保護罩相連，另一端與配電箱外殼相連，并就近與屋頂防雷裝置相連。

2.8 接地及等電位聯結系統

本工程防雷接地、工作接地及保護接地應共用接地體，且實現接地電阻≤1Ω。如實測不能滿足要求，需要增加人工接地極。設置總等電位聯結端子箱，將建筑物金屬構件等、電纜的金屬外皮等進行聯結。

2.9 弱電系統

弱電系統的內容主要包含火災自動報警及消防控制系統、考勤系統、信息顯示及控制系統、廣播系統、電話系統、信息網絡系統、安防系統、電子信息系統過電壓保護、電子會議系統等。

本工程各辦公區的走廊、辦公室、休息室、變電站與其他設備用房等處設置智能型感煙探測器；在零件清洗間、電火花加工間、設備清洗間、非標設備試驗間、乙炔氣瓶間設置可燃氣體探測器；在各個防爆房間設置本安型感煙探測器。在主廠設置反射板式紅外感煙探測器。在建筑適當位置設手動報警按鈕，每個報警區域內均勻設置聲光報警器，在設備用房內設置聲光報警器，建筑內最不利點聲壓級應＞60dB；在環境噪聲≥60dB的場所，其聲壓級比背景噪聲高15dB。在樓梯間各層出口設置火警聲光報警器。系統總線應設置總線短路隔離器，系統總線穿越防火分區時，在穿越處應設置總線短路隔離器。

另外，根據GB 50116-2013《火災自動報警系統設計規范》12.4.6規定，電氣線路應設置電氣火災監控探測器，照明線路設置電氣火災監控探測器(具有探測故障電弧功能)，電氣設計人員應注意這兩項規定。本工程在低壓配電屏出線回路上設置剩余電流式電氣火災監控探測報警器，將漏電信息通過總線上傳至裝于消防值班室的剩余電流火災監控報警設備。系統進行探測電纜溫度信號及漏電電流信號，發出聲光信號報警信號，準確監視故障點的變化，報出故障線路的地址。

3 結束語

在金屬工裝制造廠房類型的電氣設計過程中，在確定完負荷等級的前提下，進行供電系統的設計，做好變壓器容量的選擇及設備容量的計算工作，設計時應注意低壓配電系統的故障保護、降低故障電壓，故障發生時應及時切除故障回路，保護人的安全。本文以筆者實踐項目為例對金屬工裝制造廠房項目電氣設計的特點進行介紹，希望對同行業電氣設計從業人員提供一些參考，不足之處敬請賜教。