浅谈博物馆的供配电设计

魏帅

（天津荣程祥泰投资控股集团有限公司 天津 300000）

1 某新建博物馆工程的概况

某新建博物馆项目总建筑面积为39998m2。共由两个单体组成，1#楼为博物馆主楼，层数6层，层高为41.3m，建筑面积为38858m2，l#楼1F为库房，2～5F为展厅，6F为办公楼，该大型博物馆建筑，属于一类公共建筑；2#楼为辅助用房，层数1层，层高为7m，建筑面积为1140m2。以下主要对博物馆主楼（1#楼）的供配电设计进行分析。

2 博物馆的供配电系统设计要点分析

（1）明确博物馆的负荷等级。该新建博物馆属于一类公共建筑，其安防系统用电及珍贵展品展室照明用电属于一级用电负荷中的特别重要负荷，变电所用电、消防用电设备、通信机房、生活水泵、排污泵等重要用电按一级负荷供电，有恒温、恒湿要求的藏品库、陈列室或陈列空间空调负荷也按一级用电负荷供电，展览照明用电为二级负荷。其余用电按三级负荷供电。

（2）该新建博物馆的供电电源设计分析。结合当地供电部门的征询意见，从市政引两路10kV电源作为工作电源，两路电源互为备用，10kV结线采用单母线分段形式，中间加手动联络开关，低压0.4kV侧为单母线分段，手动联络并设置机械和电气联锁。在1#楼1F设置1个室内主变电所，内设2台SCBH15-1250kVA非晶合金干式电力变压器，供主楼用电；2#楼设置1个室内分变电所，内设2台SCBH15-1250kVA非晶合金干式电力变压器，供制冷机房及辅房用电。由于当地消防部门要求不可在室内库房层设置柴油发电机，故为保证消防负荷及一级负荷中特别重要负荷的连续供电，在相邻变电所处设计集中式应急电源（Emergency Power Supply EPS）作为备用电源，容量约为400kW，供电时间不小于180min。常用电源与备用电源之间必须防止并列运行，备用电源的启动信号应来自正常电源主开关的辅助接点。

该新建博物馆中2～5F为展厅层，为了满足博物馆日常及临时展出的不确定性、布展的灵活性（特别一级文物的展出），强电系统在2～5F展厅层的每个防火分区均预留了负荷等级为一级的电源容量。

博物馆的照明设计要点分析。

①光导照明设计要点分析。当今节能已受到人们特别关注，该新建博物馆顶层（6F）办公区域运用了光导照明系统，体现了绿色照明理念。

②普通照明设计要点。根据《博物馆照明设计规范》规定，藏品库房、照相室照明采用60W白炽灯（带磨砂玻璃罩），藏品库房、熏蒸室灯具开关设置在门外。

展厅、休息区、走廊、公共洗手间等区域采用智能照明控制系统，该系统设计为集中控制、本地控制、定时控制三种方式：a.集中控制：以上区域通过以BUS总线连成一个网络系统，系统内所有回路的开关状态均实时反馈在中央监控界面上，通过监控软件也可对系统内的任意回路进行控制。b.本地控制：所有受控区域通过本地的智能面板实现照明场景控制。c.定时控制：通过天文时钟，时钟控制器自动开启或关闭照明，系统可根据不同区域的不同时段调取相对应的照明场景，使整个照明系统完全智能化运行。

③应急照明及疏散照明设计要点分析。博物馆建筑属人员密集场所，对应急照明及疏散照明安全性要求比较高，故消防应急照明和疏散指示系统采用集中电源集中控制型系统，主机安装于1F消防控制室，集中电源集中控制型消防应急照明灯具的应急工作时间不小于180min。集中电源集中控制型消防应急标志灯具有启动频闪功能，对危险区域的灯具标志进行调整，通向危险区域的出口灯关闭，点亮通向安全区域的出口灯，并进行语音提示，原指向危险区域的应急标志灯调整为指向安全区域。语音提示功能避免了人多拥挤、烟雾遮掩等障碍而看不清疏散指示及安全出口的位置，能更有效地指引人们往安全区域疏散。

（3）博物馆的火灾自动报警系统设计要点分析。①火灾自动报警系统保护等级。根据相关规范规定，该建筑火灾自动报警系统的保护等级按一级保护对象设置。设置集中报警控制系统，消防自动报警系统按两总线设计，报警及控制信号引自1F消防控制室。火灾探测器以智能感烟探测器为主；在各楼层主要出入口处设手动报警按钮，手动火灾报警按钮旁设置电话塞孔，在手动火灾报警按钮上方设置声光报警器，每个防火分区设置一个火灾显示盘。消防控制室设置消防专用电话总机，配电室、通风和空调机房、弱电机房等与消防设备有关的机房设置消防专用电话分机。②气体灭火控制系统设计要点分析。在1F重要库房设气体灭火系统。当系统任意一路报警时，警铃鸣响，火警信号传至气体自动灭火控制盘，气体自动灭火控制盘发出联动信号联动防火阀、空调、门禁、照明等设备。当两路探测器同时报警时，声光报警动作，警告气体将要释放，保护区内所有人员应立即疏散。气体自动灭火控制盘发出气体释放信号，启动储瓶主动瓶电磁阀，释放灭火气体，气体自动灭火控制盘接收到气体管道上的压力开关反馈气体释放信号，气体释放信号灯点亮，警告保护区外人员不要进入保护区。气体会在10s内完全淹没充斥整个保护区域。在整个系统工作过程中，气体自动灭火控制盘将灭火系统故障、预报警信号、气体释放信号传至火灾报警中心。③消防炮灭火系统。在入口门厅和中庭处设消防炮灭火系统。自动跟踪定位消防炮灭火系统设有自动控制、手动控制和远程控制三种控制方式：a.在其受保护的空间场所内，若发现有火源，则消防炮自动寻找火源，瞄准火源的具体位置后，打开水泵及电动阀门，进行准确的射水灭火，灭火后自动停止。若有新的火源发生，则重复以上的射水灭火动作。b.中控室远程控制，值班室人员通过消防控制台上的监视器图像信号，及时掌握现场火灾情况。若发现受保护空间场所内有火源发生，则值班室人员可通过消防炮控制台操作消防炮自动对准火源，通过控制台上的面板按键直接启动水泵及电动阀进行射水灭火。c.火灾时可利用“手动控制盘”对消防炮进行操纵，实施灭火。d.防火剩余电流动作报警系统。防火剩余电流动作报警系统是一个相对独立的系统，由剩余电流互感器（模块）、区域报警器和电气火灾集中报警系统主机组成。在消防控制中心设报警系统主机，主机通过网关标准化接口（RS-232或RS-485）分别与FAS主机、电力监控系统主机互连，配置专用监控软件。

3 博物馆的防雷接地及其节能措施

（1）博物馆的防雷接地。根据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）规定，博物馆属于大型展览和博览建筑物，所以定性为第二类防雷建筑物。①防雷措施。a.防直击雷：该建筑对防直击雷采用在建筑物装设25mm×4mm热镀锌扁钢做接闪器，沿屋面、屋脊及屋顶女儿墙明敷设。b.防雷电感应：为防雷电波入侵，进出建筑物的各种金属管道及电器设备的接地装置应在进出口处与防雷接地装置可靠连接。c.浪涌保护：电子信息系统的雷电防护等级为B级。为防止过电压对电气设备造成损害，在各级低压电源进线处设置相应的电涌保护器。②接地系统。该新建博物馆采用联合接地方式，利用大楼基础桩基及承台内主钢筋作接地极，要求接地电阻不大于1Ω。低压配电系统的接地型式采用TN-S制，凡正常情况下不带电的电气设备的金属外壳均应与PE线做可靠连接，严禁PE线和N线连接。

（2）博物馆的节能措施。具体表现为：①合理设置能耗监测管理系统。其可以对冷热源、输配电系统和照明系统等部分能耗进行独立分项计量，设置耗电量、耗气量、耗水量远程智能化抄表系统，具有实时监测、能源计费、统计分析、报表生成、运营管理、节能诊断等功能，使建筑机电设备运行能耗显著降低，为业主实现内部经济核算提供参考依据。同时留有与BA系统进行通信的接口。②合理设置智能电网管理系统。设置一套智能化电网管理系统，其功能包括继电保护、计量和数据采集、操控和状态显示等功能，在1F 10/0.4kV变配电所值班室设置中央控制计算机，对变配电系统进行集中监控，监测中、低压进出线开关的分、合闸状态及故障报警，监测中压进出线回路的电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、频率及趋势图和历史数据记录，监测低压进出线回路的电流、电压、电能趋势和历史数据记录，设置变压器线圈温度显示、超高温报警、运行时间累计及强制风冷风机运行状态显示，检测EPS系统运行和状态。同时留有与BA系统和能耗检测管理系统联网的通信接口。③照明系统。在博物馆顶层（6F）办公区域运用了光导照明系统；公共照明及办公照明灯具以TS直管荧光灯及紧凑型荧光灯或LED灯为主，荧光灯采用电子镇流器，既提高了功率因数，又降低了能耗。在设计中严格按照相关规定的照明节能的功率密度值（目标值）进行设计。

4 结束语

综上所述，随着社会的进步发展，如今对文物展出环境（博物馆）要求越来越高。为了保障博物馆运营的安全，必须保证博物馆的供配电可靠性及其经济效益，因此本文结合某新建博物馆进行了探讨分析，并论述了博物馆的防雷接地及其节能措施。

[1]蔡英琪.上海自然博物馆电气设计[J].现代建筑电气，2017（06）.