引言

消防戰勤保障中心在區域消防安全工作中扮演著至關重要的角色，其性質屬于特殊的公共建筑項目。鑒于該類建筑的獨特性，在進行電氣設計時，不僅要確保供電的可靠性與安全性，還需緊密結合消防戰勤保障中心自身的功能特性，保障消防救援人員的出警、日常訓練、培訓及區域指揮調度等各項工作的正常有序開展。本文將對消防戰勤保障中心的電氣設計進行深人分析和詳細闡述。

一、項目概況及規范依據

本工程項目不同于常規消防站，是由成都市與東部新區聯合打造的戰勤保障中心。項目坐落于簡州新城，總建筑面積達 21150.54m² ，其中地上建筑面積為19769.02m² ，地下建筑面積為 1381.52m² 。具體功能分布如下：1#樓涵蓋消防站業務用房、一級消防站、戰勤保障消防站及消防訓練基地；2#樓為多層內二類普通物資儲備倉庫；3#樓為單層丙二類智能物資儲備倉庫；4#樓為訓練塔；5#樓為門衛房。此外，項目還包括消防車庫架空層和普通倉儲架空區。

二、變、配電系統

（一）主要負荷分級

該項目建筑物不僅供站內消防員日常訓練使用，還兼具區域火災及其他自然災害指揮中心的職能和戰勤保障功能。依據消防站供電負荷等級應不低于二級，并需配置配電室及備用電源的相關規定，同時綜合本項目實際使用情況及多方專家意見，各子項用電負荷等級劃分如下：1#樓設有消防站、小型宿舍、多層辦公區和中型食堂。消防站的用電需求，以及門廳（大堂）用餐區域的備用照明、冷藏和冷凍設備、樓梯間、主要走道和通道的照明、安全防范系統，均按二級負荷標準設計。室外消防用水量為 40L/s ，消防用電同樣按二級負荷考慮。2#樓和3#樓均為多層公共建筑，用作小型儲藏型物流設施，其安全等級定為三級，普通用電負荷亦為三級。4#樓為單層公共建筑，5#樓則為構筑物，兩者的普通用電負荷均按三級標準配置。

（二）工作電源

由市政引入兩路 10kV 電源，這兩路電源分別來自不同的電網。10kV高壓系統采用單母線分段運行方式，兩路高壓電源同時工作，互為備用。根據負荷統計與計算，在1#樓地下室的高、低壓配電房內設置了兩臺容量為630kVA 的 10/0.4kV 干式變壓器。低壓系統同樣采用單母線分段運行方式。消防用電及保障負荷用電配備了雙重電源母線段，柴油機與變壓器的熱備用線路設有電源自動轉換開關，以確保在任意時刻（發電機啟動時刻除外雙重電源母線段能夠帶電運行。

（三）應急電源

為確保一級負荷中特別重要負荷的穩定供電，本工程配備了一座柴油發電機房。機房內安裝了1臺常載功率為 500kW 的快速自啟動風冷式柴油發電機組，并配置了不間斷電源裝置（UPS）。

（四）低壓配電系統

本項目低壓配電系統采用TN－S系統，重要負荷的配電情況如下。

1.警鈴警燈系統配電。消防站內必須設有警鈴，并在車庫大門一側安裝車輛出動的警燈和警鈴[2]。因此，在1#樓業務樓一層的消防車庫架空層、備勤室、餐廳、走道等區域設置警燈警鈴系統，由通信指揮室統一控制管理。該系統屬于二級負荷，供電由低壓母線及柴油發電機共同保障，即使在兩條10kV線路均失電的情況下，柴油發電機仍能確保該系統正常工作，滿足相關規范對供電的要求。

2.指揮控制室配電。在1#樓業務樓二層設置了指揮控制室，該指揮控制室具有重要戰略意義，不僅負責本消防戰勤保障中心的消防指揮工作，還承擔該區域消防及戰勤保障的指揮職責，需提供不間斷的供電電源。根據其重要性和實際使用需求，將該指揮控制室的供電定義為一級負荷中的特別重要負荷。依據一級負荷中特別重要負荷的電源要求，采用一臺變壓器的普通負荷低壓母線回路和另一臺變壓器的保障負荷低壓母線回路在末端配電箱處切換供電，并配備UPS確保電源不間斷。

3.屋頂無人機平臺配電。隨著低空經濟的快速發展，項目使用方提出建立面向無人機空中偵察和應急投送任務的功能平臺。首先，在1#樓業務樓屋頂預留無人機地面站與充電模塊位置，安裝兼容直流（200V/400V）和交流（380V/220V）雙模式充電柜，為各型無人機提供快速補能;其次，將光伏并網系統在交流側后端并入直流微網接口，實現“光伏直充\"模式，最大限度減少能量轉換環節損耗；再次，配電室內增加專用回路和UPS冗余，為無人機調度系統和地面站通信設備提供不間斷電源；最后，依托智能能源管理平臺（EMS），動態協調市電與光伏之間的電能分配，并在主網或柴油發電機故障時實現秒級切換，確保低空無人機平臺的持續運行。

三、照明系統

（一）光源及燈具

應急指揮中心、辦公室、會議室、消防員備勤室、食堂等場所均選用高效防眩光LED燈，顯色指數Ra不低于80。閱覽室、會議室、計算機房的照明光源色溫控制在3300K至 5300K 之間，并配備電子鎮流器。門廳、走廊、廁所等區域則采用緊湊型節能熒光燈光源。應急照明所用光源需具備快速點燃的特性。

（二）應急照明

本項目在1#樓業務樓設有消防控制室，采用集中電源集中控制型系統。把應急照明控制器置于消防控制室內，而集中電源則分別設置在各防火分區的電井內。在疏散走道、樓梯間、合用前室、餐廳、廚房、消防車庫、體能訓練室、高低壓配電房、柴油發電機房、消防變電所、消防控制室、消防水泵房、安防監控中心等區域均設置了應急照明。此外，在高低壓配電房、柴油發電機房、消防控制室、防排煙機房、消防水泵房等消防設備用房配備了備用照明。各場所疏散路徑地面的水平最低照度應符合《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》GB51309-2018中表3.2.5的規定。備用照明及疏散照明的最少持續供電時間及最低照度亦需滿足《民用建筑電氣設計標準》GB51348-2019中表13.6.6的相關要求。

四、光伏發電系統設計

為積極響應國家大力發展可再生能源的戰略，并根據《建筑節能與可再生能源利用通用規范》GB55015-2021的明確要求，即新建工程建設項目必須充分考慮可再生能源的利用，本項目特設計并建設了太陽能光伏發電系統。

（一）光伏發電系統的構成

光伏發電系統根據是否接入公共電網，可分為并網光伏發電系統和獨立光伏發電系統[3]。這兩者的主要區別在于交流配電柜處是否配置并網設備。并網光伏發電系統在滿足負載用電需求后，將剩余電能回饋至電網；而獨立光伏發電系統則將產生的電能供給負載及儲能裝置[4。綜合考慮光伏發電系統的裝機容量、建筑投資要求、環境溫度以及日照條件等因素，本項目決定建設用戶側并網光伏系統。

（二）光伏組件及逆變器選擇

系統采用 580Wp 單晶硅組件，峰值功率達 580Wp ，組件有效面積約為 3m² ，轉換效率高達 22.5% 。綜合考慮系統效率、組串連接等多重因素，本系統選用了 50kW 八路輸入逆變器，其額定輸出電流為76A，最大輸出電流可達 84A 。

（三）光伏組件串設計

在并網光伏發電系統中，光伏組件的發電功率不僅受到光照強度的影響，還會根據環境溫度變化而變化[5-7]。根據《光伏發電站設計規范》GB 50797－2012 公式6.4.2-1、2及逆變器允許的最大直流輸入電壓和逆變器MPPT電壓最大、最小值，光伏組件串的串聯數為：

式中， K_ν 為光伏組件的開路電壓溫度系數，取 -0.0035 ：K_ν^′ 為光伏組件的工作電壓溫度系數，取 -0.0045;N 為光伏組件的串聯數，取整； χ_t 為光伏組件工作條件下的極限低溫 η（C） ，取 - 10°C ： t^′ 為光伏組件工作條件下的極限高溫 （C） ，取 40% 5 V_dcmax 為逆變器允許的最大直流輸入電壓（V），取 1100V;V_mpptmin 為逆變器MPPT電壓最大值（V），取 1000V;V_mpptmax 為逆變器MPPT電壓最小值（V），取200V;V_pc 為光伏組件的開路電壓（V），取 52.21V;V_pm 為光伏組件的工作電壓（V），取 44.06V 。計算得到光伏組件串的串聯數，并根據光伏組件在建筑屋頂的實際布局排布及安裝情況，取整得光伏組件串的串聯數為16。

（四）發電量計算

成都市海拔高度 498m ，日平均氣溫約為 17.8^cC ，最佳安裝角度 16^° ，水平面年總輻射量 937kW?h/m² .a。根據《成都市公共建筑節能設計導則》第9.2.2-1條的規定：采用屋頂分布式光伏時，屋頂可安裝光伏發電面積占屋頂總面積的比例不宜低于 30% 。本項目屋頂面積為7600m² ，因此可計算得出光伏系統組件有效安裝面積為：

S=7600×30%=2280m²

根據所選光伏發電組件可得光伏發電系統的裝機容量為：

根據規范《光伏發電站設計規范》GB50797-2012公式6.6.2，可計算得光伏并網年發電量為：

式中， H_?A 為水平面太陽能總輻照量（ kW?h/m² ，峰值小時數），取 937kW?h/m² E_P 為上網發電量 （kW?h）;E_s 為標準條件下的輻照度（常數 τ=1kW?h/m² ）； P_AZ 為組件安裝容量 ; K 為綜合效率系數，取 0.85 。

結語

本文結合某消防戰勤保障中心工程項目的電氣設計實例，詳細介紹了變配電系統、照明系統及光伏發電系統的設計過程，深人分析了該消防戰勤保障中心的設計難點，并提出了相應的解決方案。相較于常見的民用建筑工程項目，可供借鑒的消防戰勤保障中心工程項目實例較為稀缺。通過本文的闡述與分析，為今后類似的消防站項目提供有益的參考。

參考文獻

[1］中華人民共和國住房和城鄉建設部.《城市消防站設計規范》GB51054-2014[S].中國計劃出版社，2014.

[2]中華人民共和國住房和城鄉建設部.《民用建筑電氣設計標準》GB51348-2019[S].中國建筑工業出版社，2019.

[3］中國電力企業聯合會.《光伏發電站設計規范》GB50797-2012[S].中國計劃出版社，2012.

[4］中華人民共和國公安部.《建筑設計防火規范》GB50016-2014（2018年版）[S].中國計劃出版社，2018.

[5］中華人民共和國應急管理部.《消防應急照明和疏散指示系統技術規范》GB51309-2018[S].中國計劃出版社，2018.

[6]陳帥.城市消防站電氣設計特點探討[J].現代建筑電氣，2023（04）：5-9.

[7]趙映，鄧子昂.某火電廠消防站電氣設計淺析[J].南方能源建設，2017（04）：84-88.