瀟河國際會展中心南側組團電氣工程的設計

李健剛

（山西省建筑設計研究院有限公司，山西 太原 030013）

0 引言

設計是工程建設的靈魂，會展建筑電氣工程的設計關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，供電系統的電力負荷形式結構和供電管理方法十分重要，設計之初要綜合考慮供電系統運行的穩定性、可靠性、先進性，還要資源消耗，經濟合理，同時也要符合現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、輕松的環境。瀟河國際會展中心作為城市的名片，以多類型設施承載多等級活動，切實帶動山西的轉型綜改，成為驅動山西現代化發展的新引擎，是社會經濟快速發展，居民安居樂業的重要體現。本文結合瀟河國際會展中心南側組團電氣工程案例，詳細介紹其供電系統的設計情況。

1 會展中心概況

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

圖1 會展中心效果圖

會展中心南側組團總建筑面積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（設夾層）；東側會議配套樓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置與等級

2.1 用電負荷設置

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、展館內智能化、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4臺1600kVA變壓器為展覽設備供電。

2.2 負荷等級

根據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：會展建筑的應急照明、消防排煙風機、消防加壓送風機、消防補風機、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：應急響應系統用電，消防設備（含消防控制室內的火災自動報警及控制設備)、安防系統用電、信息網絡機房用電、通訊設備電源、應急指揮中心等[2]。

二級負荷：展廳照明、主要展覽用電、展廳內通風機、電梯、扶梯、通道閘口機、大型飲食建筑用餐區域、公共區域的備用照明用電、中型商店建筑的營業廳的照明，電子信息設備，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+柴油發電機的供電方法。就近的中部展廳預留高壓配電室位置。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，另一路供電也不應該同時遭受破壞，兩個供電設備同時工作并相互備份，在母線的分段處設置了聯絡開關，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兩段母線各饋出2路10kV電源（共8路）分別至南側組團1#~4#變配電室。

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

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

（3）10kV高壓配電室設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#），南側組團配套公共變配電室（4#），10kV高壓配電室內設有高壓計量及保護。

本工程在C1C2展廳南側的夾層均設一個展覽專用變配電室(1#、2#)，內設兩臺環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，中間設聯絡開關，互為備用；本工程在C2展廳北側的一層設C1C2的公共變配電室（3#），內設兩臺環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，中間設聯絡開關，互為備用；本工程在南側組團配套一層設公共變電室（4#），內設兩臺環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，中間設聯絡開關，互為備用。

高壓配電室內10kV開關設備采用下進下出的方式；變配電室低壓配電設備供展廳低壓用電，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進線設定時限電流速斷、過電流保護，變壓器設電流速斷、過電流、溫度保護，母聯斷路器設過電流、速斷保護[5]。

（5）計量采用高供高計方式。

（6）高壓開關柜采用中置式開關柜。

（7）高壓開關柜、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#變配電室低壓側集中補償方式，每臺變壓器低壓母線上裝設不燃型無功自動補償裝置，對系統進行無功功率自動補償，使補償后的功率因數大于0.9。

（9）低壓配電柜采用Blokset。當饋電線路采用電纜時，低壓柜接線型式為下出線；當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采用放射式和樹干式相結合的方式。

（11）對所有的消防供電設施采用專用電源回路，在建筑內的生產、生活用電被切斷時，應仍能保證消防用電。備用消防電源的供電時限和容量，應當符合該建筑物著火持續時間內各消防供電設備的規定。

（12）接地型式為TN-S系統。

4 應急電源與特殊消防用電裝置的設計

4.1 應急電源(應急柴油發電機組)

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

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

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

（4）應急柴油發電機組容量選擇:根據火災及平時兩種狀態計算：火災狀態計算容量確定應急備用功率，平時狀態計算容量確定常用功率。

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

4.2 特殊消防用電裝置的設計

（1）建筑內凈空高度大于12m的空間分別采用光截面感煙和圖像型兩種類型的火災探測器。展廳：本項目設有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。展廳內火災探測按高度>12m的高大空間設防，分別采用圖像式火災事故監測報警系統和光截面圖像型感煙火源監測報警系統，在展廳南、北兩側在6~7m、15m處設兩層光截面線型光束感煙火災探測器，僅在結構桁架下0.5m處設置一層雙波段圖像型感煙火災探測器。因15~34m屋頂為不規則標高的曲面，不具備安裝條件，且無可燃物，火災隱患較低。該范圍內不再增設火災探測裝置。登錄廳：登錄廳尺寸為27m×20m，屋頂為鋼結構屋頂形式，屋面下設吊頂。最低處層高為15m，最高處層高為20m。南側組團登錄廳內火災探測按高度>12m的高大空間設防，分別采用圖像式火災事故監測報警系統和光截面圖像型感煙火源監測報警系統，在登錄廳東、西兩側在吊頂下0.5m設置一層光截面線型光束感煙火災探測器，在登錄廳東、西兩側吊頂下0.5m設置一層雙波段圖像型感煙火災探測器。因15~20m屋頂為不規則標高的曲面，不具備安裝條件，且無可燃物，火災隱患較低。該范圍內不再增設火災探測裝置。

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

5 技術創新

（1）工程設計管理采用EPC的施工總承包管理模式，符合電氣專業要求，兼顧工程設計、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計，根據專項設計要求，最終落地實施。

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

（3）展廳的管溝內采用智能預警電纜，通過光纜或光電復合電纜的分布式光纖測溫對整根電纜溫度進行監測，電纜故障造成的溫度或溫差變化超限時報警，具有反應快，精度高、定位準的特點。通過電腦網頁版和手機APP版平臺，方便系統更新、數據存儲，多點多人管理，專家系統支持等對配電房的用電參數、環境參數、電纜頭溫度及配電設備安全參數進行實時監測，提供大數據分析和報警，某些參數超限時可以自動調整。

（4）展廳的接駁井內采用智慧斷路器，智慧斷路器能提供更及時的超額用電保護和電氣火災分析預警和報警，實現電壓、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計比對、大數據分析等，可通過電腦PC端或手機APP進行遠程操控設置，進行開關鎖定，避免誤操作，避免不必要意外的發生。實現真正的手自一體控制，通過多種管控方式，達到方便和節能管控的目的。

（5）在本工程大空間應用自動跟蹤定位射流滅火設備，以圖像式火災事故監測報警系統和光截面圖像型感煙火源監測報警系統等為核心，常規式火災報警與聯動系統為補充，實行分布式控制—集成管理。如果現場發生火災事故，經過信息處理計算機發送報警信號，大屏幕顯示報警區域的圖片，并手動打開攝像儀完成錄入。同樣也經過計算機，采用人機協同的方法開啟自動消防炮實現定點撲救。

6 結束語

本文主要對會展建筑供電系統的電力負荷形式結構和供電管理方法等進行了較為系統的分析和研究，提出要綜合考慮供電系統運行穩定可靠、科技水平領先、節約社會能源、經濟成本合理，同時也要符合現代會展供電管理要求。隨著現代社會的進步，科學技術得到大力的發展，會展建筑中的機械電氣的設計在滿足國家規范要求的前提下，為會展的參會人員提供一個安全、舒適、便捷、輕松的環境。