阿克蘇某冷庫園區電氣設計的幾點思考

楊路，黃偉東，劉悅

（中國聯合工程有限公司，杭州 310052）

1 引言

隨著生活水平的提高，人們對美好生活的向往也日漸增強。有關研究表明，城鎮化率越高，居民的收入越高，則人均水果消費量越大[1]。特別是COVID-19病毒暴發以來，新鮮蔬果漸漸成為大家的“剛需”。近年來，物流倉庫、冷庫的建設如火如荼，誕生了鮮豐水果、百果園、盒馬鮮生等一大批新鮮蔬果連鎖企業。筆者從事水果/干果存儲類冷庫電氣設計多年，結合阿克蘇地區某冷庫園區實例，就其中的幾個典型電氣問題提出自己的思考和見解，可供相關工程技術人員參考。

2 兩種配電方案比較

我國新疆是著名的瓜果之鄉，民謠“吐魯番的葡萄，哈密的瓜,阿克蘇的蘋果，和田薄皮核桃……”享譽大江南北。近年來，新疆物流、存儲加工需求旺盛。本案例為位于阿克蘇地區的某冷庫園區，包括冷庫、加工廠房及配套綜合樓等，集加工、存儲于一體，是很常見的工業園區類型（見圖1）。其中，冷庫主要存儲核桃、蘋果、紅棗和西梅（歐洲李）4種產品，加工廠房則主要對這4種果品進行加工。圖2為某項目蘋果分揀線圖示，圖3為核桃加工線局部圖示。其中，蘋果、紅棗需要冷鮮保存，而核桃和西梅需要加工后保存。核桃的加工方式需要清洗、浸泡、烘烤，耗電量大，而新疆屬典型溫帶季風氣候，這4種典型果品均在夏秋季成熟，這也就導致8～10月為園區的用電高峰，3～7月為園區的用電低谷。園區用電負荷分布大致統計如表1所示。

表1 阿克蘇某冷庫園區用電負荷分布

圖1 阿克蘇地區某水果/干果冷庫園區

圖2 某項目蘋果分揀線（設備廠家供圖）

圖3 核桃加工線局部（設備廠家供圖）

對此，根據用電負荷分布不均的特點，經詢當地供電局，制訂如下供電方案：冷庫設置1臺1 600 kV·A變壓器和1臺800 kV·A柴油發電機。柴發火災時作為園區消防備用電源，平時市電斷電非火災情況下，可作為冷庫的保冷負荷電源，避免因停電造成的經濟損失，滿足GB 50072—2021《冷庫設計標準》中“中斷供電會在經濟上造成較大損失的冷庫應按二級負荷供電”的要求。

受水果的季節時令所限，加工廠房全年負荷分布十分不均衡。在方案對比階段，建設單位考慮按最大負荷設置1臺2 000 kV·A變壓器。但筆者經過對比分析，提出設置1臺400 kV·A+1臺2 000 kV·A變壓器的方案，兩臺變壓器設聯絡。當用電高峰時投入2 000 kV·A變壓器；而非用電高峰時段，向當地供電局報停2 000 kV·A變壓器，僅使用400 kV·A的變壓器，以節約成本。現將兩種方案簡要對比分析如下。

表2中，耗電量的計算參考了《工業與民用供配電設計手冊》[2]（第四版）式1.9-3，即：

式中，Wy為年有功電能消耗量，kW·h；αav為年平均有功負荷系數；Pc為有功計算功率，kW。

其中，年平均有功負荷系數按“食品”套用0.51，時間8 760等效換算為持續月份的小時數。從表2中可以看出，3～7月為果品生產的淡季，變壓器負載率只有13.5%，空載損耗大。下面用筆者設計的方案進行測算。

表2 僅用1臺2 000 kV·A變壓器情形

從表3中可以看出，采用新方案后，3～7月僅投用400 kV·A變壓器，變壓器的負載率大大提高，可以減少變壓器的空載損耗。按ΔPT=0.01Sc（式中ΔPT為變壓器中的有功功率耗損，kW；Sc為變壓器計算負荷，kV·A）估算，僅3～7月，變壓器的空載損耗可節約的電量如下：

表3 3～7月報停2 000 kV·A變壓器情形

另一方面，從節約經濟費用的角度，當按照變壓器容量計算基本電費時，按20元/（kV·A·月）估算，5個月可節約的基本電費為：

由此可以看到，采用新方案后，不僅可以減少變壓器空載損耗浪費的電能，同時由于變壓器基本費用的減少，節約使用成本效果明顯。這樣做的唯一缺點是增加1臺400kV·A變壓器及其配套出線柜的初期投資，但SCB14干式變壓器的價格在幾萬元，一般當年投用當年即可收回成本，經濟效果明顯。

3 氟制冷機房事故風機的配電

目前，主流冷庫制冷劑大致有氨、二氧化碳和氟利昂3種，本文只討論氟利昂制冷。氟利昂氣體本身對人體危害不大，但一旦泄漏，遇明火會產生光氣，對人體造成危害，故需要事故排風。關于事故排風的負荷等級，以及是否屬于消防負荷，并沒有統一的技術要求，為設計人員帶來了困難。

原GB 50072—2010《冷庫設計規范》[3]第7.2.5條規定“事故排風機應按二級負荷供電”；但新版GB 50072—2021《冷庫設計標準》[4]中對此條文的表述進行了修改，表述為：“制冷機房事故排風機應采用專用的供電回路”“當制冷機房內的供電被切斷時，應能保證事故排風機的用電。事故排風機的過載保護應作用于信號報警而不是直接停止排風機”。而且，在條文說明中，規定制冷劑泄漏探測報警系統也應有為事故排風機供電的專用回路供電，且制冷劑泄漏指示報警設備還應設置備用電源（如電池）。為此，筆者認為，制冷機房內的事故排風機的負荷等級應與所在建筑物消防用電設備的負荷等級一致，且應從為本機房供電的變電所低壓母線或本機房所在單體建筑的總配電室采用專用的供電回路供電。

除負荷等級外，另一個探討的點是事故通風是否屬消防負荷。對此，GB 50736—2012《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》第6.3.9條中的條文說明已經明確“事故通風不包括火災通風”[5]。而GB 50016—2014《建筑設計防火規范》（2018年版）第10.1.1條的條文說明中對“消防用電”進行了定義，也不包括事故通風機。綜上兩點，筆者認為冷庫氟利昂制冷機房中的事故排風機不屬于消防用電設備，不建議與消防設備共用配電干線，但火災報警后不應立即切斷事故排風機電源。

4 智能照明技術的應用

水果/干果類冷庫一般會配建分揀區或轉運倉庫，此部分區域屬倉庫。GB 50016—2014《建筑設計防火規范》（2018年版）明確規定倉庫內禁止設置配電箱及開關，因為無論是斷路器、接觸器，還是照明的翹板開關，操作時不可避免會產生火花從而帶來火災隱患。但若每次都進入配電間進行照明燈具操作，不僅十分不便，還會浪費電能。為此可采用智能照明控制技術。

在門口方便操作處設置智能控制面板，該面板為安全電壓DC 21～36 V，面板通過KNX總線與開關驅動器連接，從而實現控制燈具開關的目的。該技術無須使用特殊燈具，且相對普通接觸器控制，不僅精簡了二次回路接線，且成本相差不大。此外，還可以在庫內設置人體感應及光照度二合一傳感器，通過自動控制燈具開關數量來節約能源。若想實現園區異地控制，如在值班室統一控制庫內燈具，則只需將控制線接到值班室上位機即可。智能照明控制系統接線示意圖[6]如圖4所示。

圖4 智能照明控制系統接線示意圖

當前，該技術在筆者設計已竣工的一些工程案例中得到了應用，實際使用效果及成本控制方面均較好。圖5為智能照明在某干倉中的應用。

圖5 智能照明在某干倉中的應用

5 結語

本文結合阿克蘇某冷庫園區工程實例，介紹了巧妙節電的負荷分配方案，并估算了可節約的空載損耗電能及基本電費。此外，還討論了事故風機的配電及智能照明技術的應用，可為相關工程技術人員提供設計參考。