福建某新型高速公路服務區電氣設計方案探討

■李金澄

（福建省交通規劃設計院有限公司，福州 350004）

以往高速公路服務區主要功能是滿足如廁、加油、即時餐飲和簡單消費等基本服務功能，近年來，我國交通行業和旅游行業不斷發展完善，“交通+旅游”的功能設計也成為新型高速公路服務區的發展趨勢。 福建省高速公路集團“十四五”發展規劃提出未來5～10 年將實施“六五四”戰略，即六大體系——路網、能源、服務、信息、創新、安全，五大產業板塊——運營投資、工程建設、能源服務、信息科技、物流金融，四新格局——路網建設實現新作為、科技創新實現新突破、為民服務實現新提升、企業治理實現新成效，同時規劃提出“著力構建福建特色、全國領先的高速公路綜合服務體系”，把服務區建成所在市縣對外名片和文明窗口、中高端品牌專賣區、閩臺商貿合作平臺、休閑旅游目的地，形成“高速公路帶你玩、帶你吃、帶你購”特色品牌。

福建高速公路服務區的提質升級，也必然給其中電氣設計帶來巨大的挑戰。 因此，本研究對福建某新型高速公路服務區在提質升級改造中的電氣設計方案進行探討，以期為同類項目提供參考和依據。

1 福建某新型高速公路服務區工程概況

福建某新型高速公路服務區中間被高速公路劃分為A 區（右區）和B 區（左區）。本工程以可持續發展的理念合理配置資源，建議擴大建設范圍，并采取分期建設形式。 前期以開發服務區為主，主要包括服務綜合樓、展覽館、管理用房、司機之家、公共衛生間、加油站、加氣站、汽修間等，其中左區總建筑面積10 020 m2，右區總建筑面積15 770 m2，兩區總建筑面積為25 790 m2； 建議擴增約3.067 hm2地，擬建酒店及房車營地，總建筑面積為10 475 m2。

2 服務區建設的電氣設計功能要求

2.1 串聯區域交通的電氣設計

高速公路服務區不再是過去僅滿足交通配套功能，“交旅融合”的新型高速公路服務區通過串聯沿線分散的資源和景點，保障原高速公路系統，串聯區域交通，打通與地方國道聯系，建設與地方城市交通相融合的后通道（圖1）。 新型服務區電氣設計時，應考慮新增設的收費系統、通信系統和監控系統。

圖1 新型高速公路服務區后通道設計平面圖

2.2 滿足多功能性的電氣設計

打通后通道， 串聯區域交通， 使得服務樓由“驛站”變成“城市客廳”“慢享生活”“心靈度假”“文化研學”“商務洽談”“團隊拓展”可供群眾選擇的新興旅游目的地。 新型服務區內各功能節點效果圖見圖2。電氣設計時，應根據新型服務區建筑多樣性、規模等因素，考慮本工程消防水泵、消防控制室、防煙排煙設施、防火卷簾、應急照明等消防設施；經營管理用計算機系統、公共安全系統、信息網絡系統、自動扶梯、貨梯、冷凍機冷藏系統、空調等。

圖2 新型服務區內各功能節點效果圖

2.3 升級網紅打卡點的電氣設計

新型服務區廣場打造一系列的文藝空間和打卡點（圖3），使其有更多的吸引力和體驗感，集合更多的人氣和商業價值。 園林設計建筑小品用電、夜景照明用電等電氣設計時加強專業間協作，用電容量和場區管線的預留預埋。

圖3 新型高速公路服務區網紅打卡點設計效果

3 服務區供電設計方案

3.1 用電負荷等級

用電負荷等級其主要依據《建筑電氣與智能化通用規范》（GB55024-2022）[1]、《建筑設計防火規范》[GB50016-2014（2018 年版）][2]中相應規定。

新型服務區新增的收費系統、通信系統、監控系統應符合《高速公路交通工程及沿線設施設計通用規范》（JTG D80-2006）[3]中第7.6.1 條要求：交通工程及沿線設施用電設備的電氣負荷級別應符合以下規定，見表1。

表1 交通工程及沿線設施用電設備的電氣負荷級別

另根據《高速公路交通工程及沿線設施設計通用規范》（JTG D80-2006）[3]中第7.5.13 條要求：通信系統用電負荷必須為一級負荷，通信設備電源設計應保證對通信設備不間斷、無瞬變供電[3]。

3.2 供電電源及電壓

3.2.1 考慮“永臨結合”

福建高速公路多處于山區，一些服務區地理位置偏僻，外供電線路架設難度大，考慮將永久用電線路與施工期的臨時用電線路統籌設計，將“永臨結合”建設理念應用于高速公路建設實踐中。 即在高速公路建設初期，明確永久用電變電所的位置、容量、線路架設走向以及距離等，申請施工用電時，充分考慮永久用電的容量及接入位置，提前架設好可用于永久用電的施工外電線路，考慮后期運營期的用電容量，使項目建設的臨時用電和運營永久用電相結合，做到充分利用，避免重復建設[4]。

3.2.2 配電房的選址

服務區中間被高速公路劃分為A 區（右區）和B 區（左區），主要功能是為服務區內設施及沿線交通工程附屬設施供電，供電范圍較大，在配電房選址中，應從經濟性、檢修便利、功能要求、容量擴容等方面綜合考慮，建議在A 區和B 區各設置1 座配電房，2 座配電房與服務區用1 座配電房的方案相比，主要優勢在于：（1）便于后期用電的增容；（2）導線選型以及經濟性、合理性。 另服務區內配電房選址應設置在負荷中心，以減少0.4 kV 電壓電纜的供電長度。

3.2.3 供電系統

（1）高壓系統采用兩路電源供電，各自獨立運行互為備用，單母線分段，設置聯絡開關，備用自投、手動復位的方式，且每路電源均能承擔所有一、二級負荷。 服務區變配電系統電氣主結線示意圖見圖4。（2）低壓系統采用單母線分段運行加母聯開關，變壓器為分列運行。（3）在A 區和B 區各設置1個柴油發電機房，配置柴油發電機組作備用電源，當市電斷電時自動啟動柴油發電機組供電。 當市電停電時，發電機應在30 s 內投入正常帶負荷運行。 備用電源與市電電源連鎖，不得并列運行。 （4）對斷電時間要求為毫秒級的消防控制室、安防機房及其他重要設備供電等設置UPS 應急電源。UPS 不間斷電源的供電容量為設備額定容量的1.3 倍， 供電時間按設備允許斷電時間確定。

圖4 服務區變配電系統電氣主結線示意圖

4 服務區電氣設計方案

4.1 配電系統

（1）電源引自A 區/B 區配電房低壓配電室的低壓配電柜，電源電壓為380/220 V，頻率為50 Hz。 （2）設計采用樹干式和放射式相結合的配電方式。 （3）對重要的消防負荷，如消控中心、電梯（消防）、防排煙風機等設備，分別由配電房低壓普通母線和應急母線各引一路電源，采用雙電源供電，自動切換設置在最末一級配電箱處。 （4）按功能分區設置智能電表，實現數據遠傳集中抄表。

4.2 導線、電纜選擇及敷設方式

（1）變壓器至低壓開關柜采用銅質封閉式母線槽，母線槽為采用支架敷設。 （2）樓內普通用電設備的配電干線及分支干線采用WDZ-YJY 低煙無鹵阻燃型交聯聚乙烯絕緣聚烯烴護套銅芯電纜，普通用電設備的配電支線采用WDZ-BYJ（F）低煙無鹵阻燃型聚烯烴絕緣銅芯電線。 （3）應急照明配電干線、應急照明配電支線采用WDZBN-BYJ（F）低煙無鹵阻燃耐火型聚烯烴絕緣銅芯電線。 （4）消防設備的配電干線或分支干線采用礦物絕緣防火型銅芯電纜。 消防用電設備的配電支線采用BTTZ 礦物絕緣防火型銅芯電纜及WDZBN-YJY 低煙無鹵阻燃耐火型交聯聚乙烯絕緣聚烯烴護套銅芯電纜或WDZBN-BYJ（F）低煙無鹵阻燃耐火型聚烯烴絕緣銅芯電線。

4.3 服務樓電氣設計

新型服務區的服務樓單層面積較大，除了特殊機房功能明確，其他均為后期商業使用。 考慮招商的不確定性和滯后性。 在電氣設計中建議：（1）向建筑專業提資階段，建筑的平面設計中每個防火分區至少設置1 個強電豎[5]，且靠近電氣負荷中心點，配電間檢修口設置在公共區域，可以避免商業的布局影響電纜豎井電纜的進出線。 （2）豎井內干線采用密集母線，每層母線可多備用1 個插接口，樓層設置層箱，箱內僅預留回路，各回路斷路器采用電子脫扣器，層箱至各商戶饋線暫不設計，由后期的二次裝修，再行深化設計及施工。

4.4 服務區廣場電氣設計

根據新型服務區廣場的特點，廣場電氣設計應加強各專業間的提資配合，主要考慮有：交通工程專業的標志標牌供電、監控專業的供電及通信管道路由、廣場照明、景觀小品建筑用電、園林水系統用電、夜景照明用電、服務區電氣供配電路由、充電樁用電等。 服務區強弱電管道路由設計時，應預留部分數量（圖5），避免后期的二次開挖破壞。

圖5 服務樓通信機房至收費棚電力排管敷設斷面圖

5 服務區“智能化”電氣設計方案

新型服務區廣場車位數量大，車輛種類也多，總車位可達800 個。設置智能車位導視系統（圖6），對停車場不同車型的停車區域進行劃分，停車場地面和標牌色彩化，駕駛員入區停車一目了然，為其帶來更好的泊車感受。

圖6 新型高速公收服務區“智慧停車”

在服務區主通道兩側設置智能指路機，可以實時采集入區人數，通過LED 屏發布動態信息，推薦最合理的行走導向路線，做到信息采集數字化、日常監管平臺化。 同時基于智能停車管理、智能衛生間、智能商超、出行信息發布系統，為公眾提供更加舒適快捷的服務，不斷提升出行體驗。

6 服務區光伏發電及充電樁電氣設計方案

根據《建筑節能與可再生能源利用通用規范》（GB55015-2021）的相關要求，“新建建筑應安裝太陽能系統和在既有建筑上增設或改造太陽能系統”[6]。新型服務區用電量大，特別是電動汽車的普及，高速公路服務區充電樁也成為必要的用電設施（圖7），充電基礎設施支持光儲接入，光伏發電在新型服務區得到迅速的推廣。 光伏發電設計的主要內容為：（1）確定光伏發電的系統方案，根據建筑物的特征確定建筑太陽能光伏發電裝機容量、設備配備、安裝位置。 光伏并網運行，其容量應向當地電力部門核準。 （2）線路的選擇及路由應一次設計。 （3）光伏發電的太陽能電池陣列面積大，安裝高度高，受雷電的影響較大，解決方案為太陽能發電板與屋面接閃器或避雷針可靠焊接，作防雷保護。 同時在主回路上安裝浪涌避雷器，由光伏發電的低壓配電線路設置侵入的雷電浪涌。 （4）光伏發電設備應有效連接并做好可靠接地，連接點不少2 處。

充電樁的光儲接入能夠很好地利用可再生能源，服務區充電樁還應考慮永久用電的接入。 根據規模采用專用變壓器供電，可在充電樁附近就近設置箱式變電站，電源由站區內高壓配電柜饋線引入。

7 結語

因福建省高速公路的快速發展，人們對服務區的功能要求也日益增加，需要解決的問題也將越來越多。 電氣設計過程既要充分考慮高速公路管理的交付要求，也要滿足商業項目的定位和今后的運營服務，同時結合國家現行的規范以及相關部門的規定，才能更好地完成服務區的電氣設計。