大跨度钢结构煤棚电气设计探讨

周 彬

(中国航空规划设计研究总院有限公司, 北京 100120)

0 引 言

大跨度煤棚作为近几年出现的建筑构体,跨度大、高度高,总体用电负荷不是很大,但用电负荷分散,煤棚内环境较恶劣,用电设备需承受一定的不利环境的影响,屋面多为压型钢板结构或膜结构,对电气设计提出了一定的挑战[1]。现有国家标准并无相关煤棚的设计标准,相关设计工作只能参考相近规范,这对电气设计来说是一个难点。

1 建筑物属性

1.1 煤棚火灾危险性及防火分区

根据GB 50229—2019《火力发电厂与变电站设计防火标准》[2]表3.0.1,大跨度煤棚属于室内贮煤场,火灾危险性为丙类、耐火等级为二级。室内贮煤厂防火分区的划分参见GB 50229—2019《火力发电厂与变电站设计防火标准》第3.0.5条,火灾危险性、耐火等级及防火分区的定性最终由建筑等相关专业确定。

1.2 煤棚爆炸危险性

煤棚内产生粉尘的因素大致有两个:一个是斗轮机挖煤和卸煤的操作,但斗轮机本体带有自动喷水雾的装置,整个输煤系统不只是输出煤,也用于卸煤;二是运煤车卸煤,至于运煤车卸煤,会存在这种使用情况,但据历史经验,运煤车卸煤时还从来没有发生过粉尘爆炸的情况。

煤场内设置了射雾器,屋顶设有自然通风或机械通风系统,这些措施都会降低爆炸性粉尘爆炸的风险。而且电厂对输煤的维护很到位,频次很高,经常会用水冲洗,原则上不按防爆来设计。

但是,考虑到有些业主的顾虑等因素,如项目前期无特殊要求,为了提高安全程度,目前均按照防爆来设计。

2 煤棚电气设计主要特点

2.1 配电间

为了配合煤棚内的消防水炮,大多数煤场附近消防泵房的现有泵组都不满足要求,需要新增消防泵,消防水泵房一般为地下加地上结构。消防水泵房距煤棚不远,且消防泵房内消防泵为煤棚主要用电负荷、环境相对较好,配电间设置于消防水泵房一层,消防水泵房一层至煤棚的电气路由一般经架空敷设。消防水泵房配电间内设置两个总进线箱,消防负荷与非消防负荷分开供电,火灾状态下切除非消防负荷,上级电源来自转运站或程控楼内的变电所。

低压供电位置示意图如图1所示。

图1 低压供电位置示意图

2.2 照 明

2.2.1 普通照明

煤棚内灯具按照防爆灯具设计。关于防爆型灯具参数选择,GB 50058—2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》[3]续表E中明确煤粉粉尘类防爆组别ⅢC,煤粉防爆型EX tD A21 T130 ℃。但在国家标准GB 3836.1—2010《爆炸性环境 第1部分:设备通用要求》中,只有IIC tD A21的产品与煤粉粉尘环境21区相对应,GB 50058—2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》与目前相关制造标准的不匹配,造成了在实际采购中有一定困难。

煤场的照度要求一般为50 lx。GB 50660—2011《大中型火力发电厂设计规范》[4]照明系统一节原文注明,对照明的相关要求见DL/T 5390—2014《发电厂和变电站照明设计技术规定》[5]。

DL/T 5390—2014表6.0.1的相关内容如表1所示。其中干煤棚和圆形煤场照度要求为30 lx,但从利于运行角度出发并与业主沟通后,提高到50 lx。

表1 DL/T 5390—2014表6.0.1的相关内容

煤场内的照明需要设100%的备用照明,普通照明采用双路电源供电,配电箱末端互投。GB 50229—2019《火力发电厂与变电站设计防火规范》相关内容如表2所示。

表2 GB 50229—2019《火力发电厂与变电站设计防火规范》相关内容

煤场内灯具安装于煤棚的马道上,方便后期业主相关人员检修,安装示意图如图2所示。

图2 安装示意图

考虑到煤棚面积较大,煤棚正常照明设手/自动控制,可在消防泵房配电箱上手动控制启停,在自动状态下可通过时间继电器、光敏开关自动控制。控制原理图如图3所示。

图3 控制原理图

2.2.2 应急照明

煤棚马道上设应急LED灯,作为疏散照明。

由于储煤的原因,煤棚内无法设置疏散指示标志,因此在各个大门上设出口大功率疏散指示灯。

3 防雷接地

煤棚占地面积和跨度较大,高度较高,经计算多为二类防雷。煤棚的围护结构分两种,通常为压型钢板,对外观效果有特殊要求的采用膜结构。

根据GB 50058—2010《建筑物防雷设计规范》第5.27条第2款,如利用压型钢板作为接闪器,对厚度核定时按照下无易燃物来选择,不低于0.5 mm即可。对于膜结构,可行的措施是采用提前放电接闪杆,既满足防雷要求,又可减少接闪杆的高度及安装数量。

另外,煤棚底部短柱间距很可能大于二类防雷要求的18 m,需要另专设引下线。

4 结 语

本文结合现行规范及大跨度煤棚项目的特点,从设计角度出发,介绍了大跨度煤棚电气设计要点。电气设计需要结合设计时的行业及专业规范,根据实际不同的工程项目及行业规范,对其中的技术措施修改和完善。