某金属工装制造厂房电气设计概述

张新颖

(中国航空规划设计研究总院有限公司，北京100120)

1 项目概况

本工程为某金属工装制造厂房，建筑由主厂房及辅助用房组成。建筑占地面积29 554m2，总建筑面积33 206m2。建筑主体外围轴线尺寸为160.0m×191.45m，建筑总高度为16.60m。主厂房为B区普通设备加工区及E区数控加工检测区两部分，钢筋混凝土柱、钢网架结构，跨度36m，柱距12m，网架下弦高10.0m、12.0m。生产辅助用房A区为三层钢筋混凝土框架结构，柱网10m×8m，层高分别为4.8m、4.2m、4.2m；C、D 区为单层钢筋混凝土框架结构，柱网为12m×8m，层高分别为7.5m、9.5m。本工程生产的火灾危险性分类为戊类，耐火等级为二级。建筑物抗震设防烈度为6度，主体结构设计使用年限为50年。

2 电气设计分析

2.1 负荷分级

根据GB 50016-2014《建筑设计防火规范》(2018年版)及本项目的实际情况，负荷等级分级为:消防负荷、计算机、通讯设备、保安监控设备等用电为二级负荷；其他动力及照明负荷等用电为三级负荷。

2.2 供电电源

本厂房采用来自市政电网的10kV双电源，要求当任一路电源进线故障时，另一路电源不应同时受到损害，每路均能承担全部二级负荷的供电要求。

2.3 变压器容量计算

根据本厂房的规模和特点，在厂房附楼内南北两侧各设一座变电站(1＃、2＃)；因厂房内有大量预留设备，在厂房变电站内做了总体预留。1＃安装1 250kVA SCB11型干式变压器 2台，2＃安装1 600kVA SCB11型干式变压器2台，4台变压器的负荷率均在80%左右。

2.4 危险区域电气设备选择

按照险环境电力装置设计GB 50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》(以下简称“《危规》”)要求，本项目内将零件清洗间、电火花加工间、设备清洗间、非标设备试验间、氧气瓶间、乙炔气瓶间等划为爆炸性气体危险区域2区，主要危险介质为汽油、煤油等，区域内防爆电气设备防护组别不应低于IIA级T3组。爆炸危险区域内电气设备防护组别的确定和安装应符合《危规》的有关规定。爆炸危险区域内的所有配电设施、灯具均采用隔爆型产品并实施总等电位联结，所有金属管道、设备金属外壳、供电地井静电接地端子等均与等电位联结系统连接。

2.5 电力配电系统

低压配电分为动力、照明、空调以及消防负荷等，电压等级为220/380V，采用TN-S接地型式。当火灾发生时可由消防值班室将非消防用电分区切除。低压配电系统采用放射式与树干式相结合，二级负荷采用直接引自变电站的双路电源末端互投供电。厂房内根据工艺区划设置动力中心配电柜，向分散设置的设备放射供电。为集中放置的大型工艺设备等大功率设备采用密集母线为其配电。配电干线均采用电缆桥架敷设。电缆桥架内普通动力照明线路采用阻燃型铜芯交联电缆，消防及应急照明线路主干线采用矿物绝缘电缆，支线采用耐火阻燃型铜芯交联电缆。

2.6 照明设计

一般照明的照度参照GB 50034-2013《建筑照明设计标准》中的照度要求选取，功率密度值不超过标准规定值。附楼内，有吊顶的房间均采用嵌入式灯具；材料存放间、入口间、空调机房、强/弱电间采用密闭式灯具，吸顶安装；危险品间为防爆房间，灯具及开关采用隔爆型。所有灯具采用低谐波电子镇流器，功率因数≥0.9。灯具金属外壳均应接地。厂房大厅采用大功率高悬挂金属卤化物工厂灯，工厂灯装设防碎片坠落装置。大功率工厂灯采用节能型电感镇流器带无功补偿电容器，功率因数≥0.9。浴室等潮湿场所以及室外区域采用密闭型灯具，外壳防护等级IP55。厂房大厅及主要通道、楼梯间、出入口、二层走廊等处设置应急照明。应急照明灯具在火灾发生时，由消防值班室强制接通。所有照明灯具均带PE线。典型房间照明照度及功率密度见表1。

照度及功率密度表表1

2.7 防雷系统

经计算，本厂房年预计雷击次数为0.446，本厂房按二类防雷等级设置防雷措施。

附楼和主厂房屋面采用直径为10mm圆钢做避雷网格，网格尺寸不大于10m×10m或12m×8m。主厂房及附楼指定外墙柱子内选定两根φ16以上主筋，通长焊接连通作为雷电流引下线；机库大厅利用柱内主钢筋作为雷电流引下线。突出屋面的所有金属构件等都应与避雷带可靠连接。屋面用电设备的配电钢管，一端与用电设备外壳、保护罩相连，另一端与配电箱外壳相连，并就近与屋顶防雷装置相连。

2.8 接地及等电位联结系统

本工程防雷接地、工作接地及保护接地应共用接地体，且实现接地电阻≤1Ω。如实测不能满足要求，需要增加人工接地极。设置总等电位联结端子箱，将建筑物金属构件等、电缆的金属外皮等进行联结。

2.9 弱电系统

弱电系统的内容主要包含火灾自动报警及消防控制系统、考勤系统、信息显示及控制系统、广播系统、电话系统、信息网络系统、安防系统、电子信息系统过电压保护、电子会议系统等。

本工程各办公区的走廊、办公室、休息室、变电站与其他设备用房等处设置智能型感烟探测器；在零件清洗间、电火花加工间、设备清洗间、非标设备试验间、乙炔气瓶间设置可燃气体探测器；在各个防爆房间设置本安型感烟探测器。在主厂设置反射板式红外感烟探测器。在建筑适当位置设手动报警按钮，每个报警区域内均匀设置声光报警器，在设备用房内设置声光报警器，建筑内最不利点声压级应＞60dB；在环境噪声≥60dB的场所，其声压级比背景噪声高15dB。在楼梯间各层出口设置火警声光报警器。系统总线应设置总线短路隔离器，系统总线穿越防火分区时，在穿越处应设置总线短路隔离器。

另外，根据GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》12.4.6规定，电气线路应设置电气火灾监控探测器，照明线路设置电气火灾监控探测器(具有探测故障电弧功能)，电气设计人员应注意这两项规定。本工程在低压配电屏出线回路上设置剩余电流式电气火灾监控探测报警器，将漏电信息通过总线上传至装于消防值班室的剩余电流火灾监控报警设备。系统进行探测电缆温度信号及漏电电流信号，发出声光信号报警信号，准确监视故障点的变化，报出故障线路的地址。

3 结束语

在金属工装制造厂房类型的电气设计过程中，在确定完负荷等级的前提下，进行供电系统的设计，做好变压器容量的选择及设备容量的计算工作，设计时应注意低压配电系统的故障保护、降低故障电压，故障发生时应及时切除故障回路，保护人的安全。本文以笔者实践项目为例对金属工装制造厂房项目电气设计的特点进行介绍，希望对同行业电气设计从业人员提供一些参考，不足之处敬请赐教。