工業園區的電氣設計范文

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《智能建筑電氣技術雜志》2014年第二期

1某高新工業園區的電氣設計

1.1工程背景及概況本工程為某機電產業園項目，位于武漢國家自主創新示范區東湖新技術開發區光谷大道，一期主要建筑物包括廠房（2層）一座，辦公樓（6層）一座，綜合樓（包括宿舍和食堂）一座，總面積約36800m2。主要生產機電等高新技術產品，為武漢東湖高新區重點開發項目。設計范圍主要有變配電、電力、照明、防雷與接地和各弱電系統（本文略）。

1.2供配電設計1）負荷等級：本工程中的辦公樓、綜合樓均為多層建筑物。辦公樓主要通道、綜合樓重要廳堂照明用電及廠房消防設備用電為二級負荷。其他設備用電為三級負荷。2）供電電源及電壓：根據本工程電力負荷情況及所處位置，每處電氣室變壓器供電電源由園區開關站20kV專線作為工作電源。供電線路采用ZRYJV2224kV鎧裝交聯聚乙烯絕緣電纜，電纜溝敷設。3）應急備用電源：為保證消防及重要負荷用電的可靠性，本工程采用兩路電源末端互切的方式給消防及重要負荷供電。同時消防控制室、電話總機室、安保系統及綜合布線系統等另設不間斷電源（UPS）作為備用電源。4）供電系統：變壓器的變配電所380／220V低壓主母線，放射式供電；重要二級負荷由臨近變壓器引來第二回路電源，并末端切換。5）產業園20kV開閉所及負荷無功補償根據負荷計算設置，補償后功率因數不小于092。20／04kV電氣室4處：其中辦公樓地下電氣室設一臺800kVA干式變壓器，供辦公樓用電；綜合樓地下電氣室設一臺800kVA干式變壓器，供食堂、宿舍用電；自動化公司廠房電氣室設1250kVA干式變壓器一臺，供廠房及車間辦公樓用電：同時根據科學實驗要求，設置一臺400kVA的實驗變壓器，一次電源引自廠房變壓器，供自動化實驗室用電。本工程一期變壓器總裝機容量為2850kVA。6）繼電保護與電能計量（1）20kV進線采用延時過電流、延時速斷保護。（2）20／04kV變壓器采用延時過電流、速斷保護。（3）母線分段斷路器采用過電流速斷保護。（4）20kV母線設單相接地保護。（5）20kV電源進線端均設高壓計量柜，分別設有獨立的電流互感器和電壓互感器，分別裝設有功、無功電度表。低壓配電柜各照明、動力回路均裝設有功電度分表。

1.3電力設計1）低壓配電系統：低壓配電系統配電電壓為380／220V，其配電干線系統為放射式與樹干式相結合，從變配電所至所有建筑物或樓層對不同性質的用電負荷，分別由工作母線段配出電纜干線輸送電力到配電設備，再二次分配到各用電設備。對于消防及重要負荷采用專用雙回路配電線路供電，并在其用電末端自動切換。低壓配電干線采用中性點接地的380／220V三相五線制。2）設備選型：本工程高低壓變配電設備，根據本工程的負荷性質和地下室設備用房的工作條件，選用技術先進、性能穩定、結構合理、使用方便、安全可靠的變配電設備。變壓器選用SCB10節能型干式電力變壓器；低壓開關柜選用GCK型組合抽屜式低壓開關柜；配電箱選用PZ30，PXL型。3）配電線路：室外電力配電干線采用YJV06／1kV電力電纜沿電纜溝或穿管埋地暗敷。辦公樓電力配電干線采用YJV06／1kV電力電纜沿金屬橋架水平敷設至豎井，在豎井內沿金屬橋架敷設至各層，各層配電干線水平走向，有吊頂處采用金屬橋架或穿金屬管在吊頂內敷設，無吊頂處采用穿金屬管在樓板內敷設。綜合樓（宿舍部分）電力配電干線采用YJV06／1kV電力電纜，由電氣室引至三層配電箱，再二次分配至各電表箱，各層配電支干線水平走向，有吊頂處采用金屬橋架或穿金屬管在吊頂內敷設，無吊頂處采用穿金屬管在墻及樓板內暗敷。綜合樓（食堂部分）電力配電干線采用YJV06／1kV電力電纜，由電氣室引至下層總配電箱，再二次分配至各照明配電箱及動力配電箱，配電支干線采用金屬管沿墻或埋地暗敷設。所有電力支線采用BV045／075kV型導線穿金屬管敷設。所有消防電力配電線路采用低煙無鹵阻燃耐火電纜或電線穿金屬管或金屬橋架上涂防火涂料保護。4）設備安裝：開關、插座等采取沿墻暗裝方式，各層配電箱在電纜豎井內或配電房內采用落地或掛墻明裝。5）接地和接零：變壓器中性點直接接地，其工作接地、電話總機、計算機等系統接地與防雷接地共用接地裝置，形成綜合接地裝置。接地型式采用TNS系統，其接地電阻小于1Ω。

1.4照明設計1）照明電源電壓為380／220V，配電干線系統采用樹干式或放射式相接合的方式對各照明配電箱進行供電。2）照度標準辦公室照度：300lx；設備用房等照度：100～200lx；樓梯間及主要通道照度：30～50lx；食堂照度：100～150lx；宿舍照度：100lx；廠房照度：300lx。3）照明光源和燈具安裝方式照明光源采用節能型，燈具型式和安裝方式擬定如下：廠房：高顯色性金鹵燈吊裝；辦公室：格柵熒光燈嵌入式安裝；宿舍：熒光燈吸頂安裝；走道：圓、方形熒光燈吸頂安裝；衛生間：圓形熒光燈吸頂安裝。4）應急照明：在變配電所、消防控制室、消防泵房、電話總機室、安保室等設應急備用照明供事故情況下繼續工作使用。在辦公樓疏散走道等處設應急疏散照明，在室內通道、公共出口處設疏散指示標志。應急照明燈具在正常情況下由兩路電源末端互投供電，火災事故情況下由燈具內蓄電池供電，蓄電池供電時間不小于30min。5）重點建筑設置泛光照明及節日照明。

1.5建筑物防雷保護1）本工程系多層建筑，根據相關計算確定三類防雷建筑物，按三類防雷等級采取防雷保護措施。2）本工程采用防直擊雷保護措施，在屋頂設置避雷網，其網格不大于20m×20m，突出屋面的物體采用環狀避雷帶保護（廠房利用金屬彩板做接閃器）。利用建筑物柱內鋼筋作防雷引下線（廠房利用鋼柱），其間距不大于25m。利用建筑物鋼筋混凝土樁基、整板作為接地裝置。3）本工程為防止雷電波的侵入，進入建筑物的各種線路及金屬管道采用全線埋地引入，并在入戶端將電纜的金屬外皮、鋼管及金屬管道與接地裝置連接。本工程建筑物設置總等電位聯結，變配電室、弱電設備房、衛生間設置局部等電位聯結。計算機電源系統、電信引入端設過電壓保護裝置。采用聯合接地方式，接地電阻不大于1Ω。36弱電系統工業園區建筑弱電部分種類較多，包括電視、電話、網絡、周界監控防盜、信息、停車場管理、火災報警等，系統較為簡單，原理與民用建筑設計相同，設計量不大。電話網絡及消防按各功能單體及規范要求設置，因此本文對園區工業建筑的弱電設計不作深入探討。

2電氣設計中需要關注的特點

2.1供電系統本項目由于位于中國光谷國家自主創新示范區內，根據區內用電負荷迅速增加的實情，國家電網公司將20kV電壓等級納入了本區域電網系統輸配電序列，能滿足多回路、高可靠性的要求，具有減少電能損耗的優點。以采用相同導線輸送相同功率電能為例，20kV線路可降低損耗75％。本項目在立項之際經過技術經濟論證決定采用區域內20kV供電系統，經過后期投入運行實測，節能效果較好。目前光谷片區多采用20kV供電系統。

2.2照明在園區建筑應急照明設計中，需要著重考慮疏散照明、安全照明、備用照明。疏散照明根據《建筑設計防火規范》（GB500162006）第113節要求設置。用于確保正常活動繼續進行的備用照明，設計師可根據生產要求預留回路，按照后期需要與否來安裝。疏散照明是涉及到發生火災后人員逃生的重要設施，一般根據生產工廠的規模來確定內部生產通道是否設置此類照明，用于人員疏散的安全通道需要設置疏散照明，以避免內部工藝設備造成的人員危險。其他各單體建筑疏散走道及安全出口根據規范設置疏散指示燈和安全出口燈。

2.3動力園區工廠動力設備的設計多數情況下僅根據設備專業提資考慮容量預留和電源到現場配電箱。在廠房功能不確定或設備專業未訂貨時，電氣專業確定的負荷用量都不會很準確，尤其涉及到空調負荷的廠房在設計前后容量出入很大，這需要設計時結合廠房的用途多咨詢、征求各相關方的意見和要求，從而相對準確地確定負荷。園區工廠動力線路可以采用直接埋地、電纜溝和橋架的敷設方式。車間內吊車安全滑觸線及干線橋架的安裝要根據吊車運行空間和高度來確定安裝位置和高度。

2.4配電系統配電系統中的負荷計算和開關設備選擇按照《工業與民用配電設計手冊》（第3版）的相關章節要求設計。當車間廠房照明經常使用高壓氣體放電燈時，注意整定照明用微斷過載電流需承受啟動階段的近2倍額定電流的啟動電流。當配電負荷為電動機時要考慮斷路器能承受電動機短時的啟動電流。微斷的分斷能力不滿足短路分斷能力要求。一般全壓啟動電動機容量不大于變壓器容量的30％為宜。

2.5防雷接地目前，園區工廠多為鋼結構廠房，屋面采用彩鋼板或其他形式的鋼板，若金屬板下無易燃物，厚度不小于05mm，屋面金屬板可作為接閃器，其他突出屋面的設備必須與接閃器可靠聯結。鋼結構廠房柱子如果為鋼柱，可以直接利用它作防雷引下線，同時注意引下線上下均應與整個避雷系統設施可靠連接。本工程利用基礎內鋼筋網作接地體，接地體的基礎內鋼筋網必須在室外地面以下距地面不小于05m處，鋼筋規格是通過規范中的計算公式對鋼筋表面積總和進行換算得到的，以期滿足要求。

3結束語

工業園區電氣設計的關鍵是要抓住其特點，了解園區工廠工藝上的要求，把握與一般民用建筑的不同之處，按照相關規范進行科學合理的設計。以上是筆者對于工業園區建筑電氣設計的個人觀點，開始設計之前，曾參觀了武漢市多個工業園區項目，收集多方資料，精心設計，本項目獲得2012年湖北省工程設計三等獎。

作者：葉靜陳飛單位：中冶南方工程技術有限公司中冶南方武漢建筑設計有限公司