大型口岸及综合交通枢纽开发工程供配电系统

李 楠

(中国中元国际工程有限公司, 北京 100089)

0 引 言

横琴口岸及综合交通枢纽工程集约综合管廊、市政隧道、海关、边检、口岸、国安等联合检疫单位、一级汽车客运站、大型商业、特大型车库等多业态用户单位,项目内共设置几十个数据机房、监控安保机房等。多用户单位供配电系统可靠性等级高,分级计量要求高,较同面积公共建筑电气设计复杂程度高[1-3]。

1 工程概况

横琴口岸及综合交通枢纽开发工程位于广东省珠海市横琴新区,建筑功能主要包括口岸通关、口岸配套、综合交通枢纽、综合配套服务区、酒店、办公、公寓、商业等。总建设规模约130万m2,其中计容建筑面积84.4万m2,区域内分别有6个超高层建筑,最大建筑高度250 m。本文着重介绍口岸及综合交通枢纽ABC区工程供配电系统,不含6栋超高层建筑。

ABC区主体建筑功能包括口岸通关、口岸配套、综合交通枢纽、商业、综合管廊、下穿城市隧道等。ABC区总建筑面积45.6万m2,其中地上建筑面积约18.1万m2,地下建筑面积约27.5万m2。地上5层,地下3层,建筑高度40 m。横琴口岸设有3 625个停车位。建筑等级为一级,地下室,耐火等级为一级,抗震设防烈度7度,主要结构形式为现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构;屋面防水等级为Ⅰ级,地下室防水等级为一级。

该项目中-4F:综合管廊;-3F:汽车库、人防;-2F:城市地下联络道、换乘通道(广珠城际至横琴口岸)、汽车库;-1F:换乘大厅、公交落客区、长途车站、智能车库、口岸后勤用房、预留澳门轻轨通道;地面层:市政道路、公交落客区、口岸前广场;1F及1F夹层:出境旅检大厅、澳门侧入境大厅、旅检办公、集散大厅、口岸配套商业、南北交通平台、澳门侧换乘平台;2F及2F夹层:入境旅检大厅、澳门侧出境大厅、旅检办公用房、集散大厅、口岸配套商业、南北交通平台、澳门侧换乘;3F:口岸附属配套用房、口岸配套商业、交通连廊;4F:口岸附属配套用房、口岸配套商业;屋顶层:口岸配套商业、屋顶景观广场、屋顶休闲广场。

澳门侧鸟瞰实景如图1所示。

2 负荷分级及供电原则

负荷分级如表1所示。

表1 负荷分级

3 供电可靠性保障措施

(1) 采用20 kV双环路供电措施:20 kV电源由横琴岛环澳及琴韵220 kV降压站分别提供两路20 kV电缆,经由环岛东路至本项目下方的综合管廊双环路供电至20 kV开关站,由开关站引电源至各高压配电室。

(2) 不同区域负荷中心设置四处柴油发电机房,为重要负荷提供保障电源。

(3) 项目内涵盖综合管廊、市政、大陆联检(海关、口岸、国安、边检等)、澳门联检单位(海关、司法、卫生、市政、邮政、保安事务局、应急局、身份证明局、治安警等)、汽车客运站等不同使用单位几十个数据机房、监控安保机房。使用单位机房独立设置UPS电源,公共消防、安防、智能化机房集中设置UPS机房,考虑供电距离,本项目按区域设4处公共UPS机房。旅检大厅等公共重要区域备用照明、消防应急照明均按区域设置EPS电源。

(4) 重要负荷变配电所预留应急发电车接驳条件,极端情况由应急发电车保障口岸通关运营。

4 合理设置变配电、柴油发电机房

该项目南北800 m,东西500 m。变配电所及柴油发电机房因地制宜,根据供电半径及负荷性质按区域集约化设置,各区域变电所位于负荷中心,全部设于地上,有效规避洪涝灾害,供电半径不超200 m。

A区位于地块西侧,主要功能为交通枢纽、商业及交通换乘大厅,在区域负荷中心地面层设一变配电所,内设4台2 000 kVA变压器为A区及C区西侧地上商业提供电源;B区南北两侧长800 m,地下2层,局部地下3层(综合管廊),主要功能为城市交通隧道、商业、地下车库、地上智能停车库、大巴停车区等;考虑B区大部分为地下建筑,地上只有智能立体停车库,在下穿城市道路南北两侧地上各建一变配电楼,南侧变配电楼6台1 600 kVA变压器(分别为车库充电桩及公交充电站各预留2台1 600 kVA变压器);北侧变配电楼4台1 600 kVA 变压器(预留2台1 600 kVA充电桩变压器);C区位于地块中部,横贯东西,地上4层,地下3层,功能为口岸通关大厅主体、交通、商业、汽车客运站等;C区地面层因负荷中心位置南北对称关系集中设4处变配电所,4台1 600 kVA变压器专为大陆及澳门侧旅检大厅及各联检单位办公使用,4台2 000 kVA变压器为集中换冷站(市政供冷)、商业等配套设施供电。总装机容量28 800 kVA,装机密度62 VA/m2(冷源市政提供,不含充电桩及预留变压器)。

由于建筑条件限制,区域集中设4个柴油发电机房,南北区域各2台常载功率1 000 kW+1 400 kW柴发机组,区域集约化设计,为使用单位保障负荷提供备用电源;南北侧柴油发电机房对称关系,各负担50%负荷,2台发电机组可单机运行,也可2台机组并联运行。当单台机组运行时,机组功率持续上升到额定功率的90%时,发出并车指令,并自动实行2台机组并联运行;当2台机组的总功率持续减少到总额定功率的40%时,向并联的一台机组发出解列和停机指令,确认10 s后,投入并联的一台机组应能自行解列。由于柴油发电机房自然进排风条件受限,柴油发电机组采用远置式散热水箱,每台发电机组引两路水管至建筑划定的室外远置水箱,水道中加装循环泵,远置水箱散热风扇为电动机驱动。

变配电所位置示意图如图2所示。

变电所供电范围如表2所示。

表2 变电所供电范围

5 供配电系统设计

考虑到该项目涵盖城市综合管廊、市政隧道、客运站、口岸公司等多家物业运营单位,各单位用电等级及容量差别大,要求繁多,经过与业主、供电部门多方案论证,考虑后期不同物业管理单位运营方便,最终确定采用设公用高压配电室、变压器室,不同用户供电局管专用低压计量室,低压配电室,从各自供电局管计量室供电到不同单位低压计量室模式:如市政、综合管廊、公共充电设施等均设独立计量室、低压配电室,满足供电局直接抄表澳门、综合管廊等使用方。如B区北侧变配电楼,地下1层,地上2层;地下层为电缆夹层、出线井;1F为高压配电室、变压器室、低压计量室,2F为综合管廊、车库、市政、充电桩等专用低压配电室;相比传统供电方案节约供配电设备投资,系统经济、简单、合理,项目运营管理界面清晰、便捷。

B区北侧变配电楼1F布置图如图3所示。

配电干线采用放射式与树干式相结合的方式:联检大厅位于该工程2F及2F夹层、3F及3F夹层,为国家级口岸通关检验大厅,2F为大陆出境大厅,3F为澳门侧入境大厅。大陆侧设国检、边检、海关、口岸等部门。考虑到各个部门负荷的重要性以及独立性,采用专用变压器及专用电缆竖井供电至联检大厅专用配电间,各部门都设有专用信息机房和设备机房,配置独立UPS电源。确定业态的商业用户根据需求供电到户,不确定业态商业竖井内母线预留容量,变电房低压侧预留足够容量。

旅检区境内5家使用单位、澳侧8家使用单位独立配电,各单位弱电UPS机房独立设置;用电设备繁多,考虑使用灵活性,地槽供电至末端设备。澳侧采用英标末端、空调采用内地标准兼顾澳门需求。

B区北侧变配电楼实景如图4所示。

综合管廊剖面图如图5所示。

6 综合管廊电气设计

综合管廊位于口岸最下层,埋深23 m,相比常规市政管廊复杂程度更高,口岸区全部市政管线均由综合管廊负担。由于管廊位于建筑最底层,需充分考虑每个地块管廊出线问题,强弱电机房设置及其他用电设备供电路由需充分考虑。综合管廊设电力仓和综合仓,通过11条支管廊为周边提供市政冷热电源。电气专业需保障消防、通风、照明、排水、通讯信号等功能需求。

综合管廊长800 m,B区南北变配电楼各设一独立低压配电室,竖向供电至管廊配电单元,每单元配电箱安装在疏散出入口处。灯具为防触电保护等级I 类设备,能触及的可导电部分与固定线路中的保护PE线可靠连接。所有灯具均防水防潮,防护等级不低于IP54,并应具有防外力冲撞的防护措施。

7 照明系统

按绿色建筑三星设计+运营标准设计。采用LED光源,通过Dialux软件模拟计算照度、均匀度、统一眩光值等指标。利用智能照明系统对光环境进行调节。采用智能照明控制系统,满足降低能耗的同时又实现多样照明场景。

旅检大厅、下穿城市隧道等重要公共区域按供电半径、使用单位设置配电单元,每个区域设置两个正常照明配电箱及一个备用照明双电源配电箱,两个正常照明配电箱上级电源引自不同变压器,为两个相互独立的电源,每个照明配电箱负担该区域50%正常照明,交叉供电至均匀分组布置的灯具,一路电源失电后,仍能保证公共人员密集场所均匀照度,经济节能可靠性高。

变配电所、消防风机房等消防时需持续工作的区域,消防时应维持100%备用照明,其作业面的最低照度不应低于正常照明照度,应急时间不小于180 min。综合管廊监控中心备用应急照明照度应达到正常照明照度要求。

地下车库在保证最低照度需求的前提下,根据高峰和低谷使用时间采取定时控制方式。智能照明系统作为楼宇自控系统其中一个分站,需具有多种情景控制模式,可按时间、照度等不同条件实现自动控制。在监控室集中监控。该工程所有车库内车位LED灯设移动感应开关,可实现无车2 W,有车15 W照明。

8 防 雷

按二类防雷建筑设计,结合新技术多重设防,设有防直击雷、侧击雷,防雷电波侵入和防雷击电磁脉冲措施。根据整个工程电子信息系统的重要性和使用性质,其雷电防护等级定为A级。

利用屋面金属构架、门头金属框架作接闪器。利用土建外侧钢结构柱、幕墙钢结构柱或外墙混凝土结构柱内主钢筋做防雷装置引下线,利用建筑物基础做接地体进行雷击防护;内部防雷采取等电位连接、共用接地装置、屏蔽、合理布线、装设SPD等措施减小和防止雷电流在所需防护空间的电磁效应和电击事故。

采用智能防雷监控系统,该系统集成在智慧配用电管理系统中。通过数据采集终端采集各防护单元的实时状态,并在上位机上进行全方位、多层次显示控制,使得防雷系统智能化,实现集防雷模块、后备保护装置为一体,同时具有实时监控、寿命预警、雷电流事件记录、远程通讯的功能,其中后备保护装置要求工频电流全电流无盲区的保护,实现防雷系统本质安全。

9 特殊场所防雷接地、屏蔽

国检、海关、边检弱电机房接地:在机房区域内防静电地板下设置IT设备专用接地网,接地网采用30 mm×3 mm紫铜带,网格尺寸600 mm×600 mm。根据IT设备易受干扰的频率确定采用M型或SM混合型的等电位联结方式。

为了保证海关、国检、边检等重要弱电机房内的磁场干扰强度不大于800 A/m,采用屏蔽和接地措施,使机房内无线电干扰场强和磁场干扰环境场强不大于规范要求。由于建筑结构体系形成的自然钢筋网格的电磁屏蔽效果不会太好,对信息系统机房来说很难达到要求,因此考虑增设人工金属屏蔽网格。信息机房内采用防静电架空地板,并将房内所有设备可导电金属外壳、各类金属管道、建筑物金属结构等均作等电位联结,没有对地绝缘的孤立导体。

10 电气消防系统

采用控制中心报警模式,以满足本项目多业态,多用户单位的管理运营要求,系统安全、稳定、可靠。采用电气火灾监控,消防电源监控等系统;灵活运用各种火灾探测设备如光电感烟探测器、定温感温探测器、可燃气体探测器、线型光束感烟探测器、缆式线型感温火灾探测器、光纤感温火灾探测器、吸气式感烟火灾探测器,高大空间照明支路设置故障电弧监测模块等手段对早期火灾进行有效探测。

综合管廊火灾自动报警系统:电力舱采用可恢复式缆式线型差定温火灾探测器,正弦波接触式逐层敷设,双回路组合探测。电缆表层设线型感温火灾探测器,舱室顶部设线型光栅光纤感温探测器。综合舱考虑热力管道内的水汽和高温,采用线型光栅光纤感温探测器进行火灾探测。

11 其 他

全过程采用BIM与装配式技术结合,贯穿机电设计及施工全程。根据BIM模型采用先进装配式机房及管线综合一体化技术,机电管线及设备工厂预制化,现场装配式安装,大幅缩短工期。

12 结 语

本文结合横琴口岸及交通枢纽工程,对大型口岸及综合交通枢纽工程电气设计进行梳理,口岸交通枢纽属于人员密集的公共建筑,除了要确保供电安全、可靠之外,还应多从用户角度出发,充分考虑不同使用单位运营维护需求,结合经济实用原则,合理设计供配电系统。