以适用性原则为导向的援津巴布韦议会大厦电气设计

李自翔, 赵 姗, 宋英杰

(机械工业第六设计研究院有限公司, 河南 郑州 450007)

0 引 言

以适用性原则为导向,为保证津巴布韦议会大厦项目的顺利实施,满足津方的实际需求,在项目专业考察、外审、设计以及施工阶段,与津方的电力部门和使用方进行了有效的沟通,确定了功能优先、经济合理的电气设计原则,决定电气设计以中国工程建设规范和标准为基础,尊重、优先选用当地通用规范或习惯做法,即以津巴布韦现有的基础设施能力和配套条件为主要依据,保证项目建成后,充分满足项目使用方对于功能完善、配套设施齐全、技术先进适用、后期运维简单的使用需求。

1 项目概况

津巴布韦议会大厦是中国在南部非洲最大的援建项目,也是津首都哈拉雷西北部的汉普登山新城新的地标性建筑。建成后的津巴布韦议会大厦将为津巴布韦政府内阁和参议院、众议院两院提供良好的办公和会议条件。援津巴布韦议会大厦实景及效果图如图1所示。

图1 援津巴布韦议会大厦实景及效果图

2 变配电系统

2.1 负荷等级

本工程为国家级会议、办公建筑,根据GB 51348—2019《民用建筑电气设计标准》[1]、GB 50052—2009《供配电系统设计规范》[2]有关负荷分级的规定,并结合本项目的建筑特点。本项目用电设备负荷等级如表1所示。

表1 本项目用电设备负荷等级

2.2 供电电源

根据援外项目特点,在项目可研、专业考察阶段需要与外方确认项目供电电源与电源分界点,作为中外分工的一项重要内容。考虑外方当地高压保护设备、计量方式、继电保护要求及后续运维等与国内差别较大,援外项目一般电源分界点为高压柜出线侧,由外方负责高压保护设备、计量装置等安装、调试、验收,中方负责高压配电室的土建预留工作及高压柜出线端以后的电气系统设计、安装、调试。

通过对津巴布韦电力设施的调研,当地的高压电力用户端不设开闭所,一般用跌落式熔断器作为保护,下设户外油浸式变压器,可靠性较低,保护不完善,故障后恢复时间较长,在建筑物附近影响本援助项目形象。为保证援助效果,改善整体形象,经与当地电力部门充分的沟通,由津方负责将两路11 kV高压电源引入本项目红线处。在不影响整体形象、距离变电所较近的位置设终端电杆,经跌落式熔断器开关隔离后作为供电公司与本项目的双方分界点。分界点后由中方负责采用高压电缆埋地引入项目高压配电室,并负责高压配电、变压器和低压配电柜的设计及实施工作。

考虑津方当地供电可靠性、稳定性差,综合津方对柴油发电机组的运维能力及柴油供给保障情况,本项目设置1台常用功率800 kW(备用功率880 kW)室外静音型柴油发电机组作为应急电源,重点保障议会厅与VVIP办公的用电负荷,一旦市电停电,确保在15 s内自动起动应急柴油发电机组。市电来电后,停止应急柴油发电机组。

2.3 变配电室

变配电室布置图如图2所示。充分考虑了津方当地供电部门的要求,最终确定了高压配电室、变压器室、低压配电室、值班室各自独立设置的布局方式[3]。高压配电室、变压器室、低压配电室以及电力值班室如图3～图6所示。

图2 变配电室布置图

图3 高压配电室

图4 变压器室

图5 低压配电室

图6 电力值班室

2.4 高、低压系统接线型式及运行方式

高、低压配电系统简图如图7所示。高压配电11 kV主接线采用单母线分断,设置联络开关,两路电源同时供电且互为备用。变压器室内配置T1、T2两台SCB11-1000 /11/0.23/0.4 Dyn11干式变压器。T1、T2变压器之间设母联互为备用,联络开关设自投自复、自投不自复、手动转换开关,每台变压器均能够承担所有负荷,另外选用1套800 kW(备用功率880 kW)/1 000 kVA室外型带外壳静音柴油发电机组G1作为备用和应急电源,与T1共用低压配电柜,两者之间互相连锁,防止倒送电;G1供除会议区空调、办公区空调外的所有负荷(会议区空调、办公区空调回路配失压脱扣断路器)。T1、T2变压器和G1发电机之间设电气联锁,防止反送电。在高、低压设备选型方面,选用津方当地电网许可的、符合当地操作习惯的、在津有销售及售后保障的品牌,便于后期运维使用。

图7 高、低压配电系统简图

3 智能照明系统

为便于津方的操作与管理,参、众议院会议厅采用集中式智能照明控制系统。利用计算机、无线通信数据传输、扩频电力载波通信技术、计算机智能化信息处理及节能型电器控制等技术组成的分布式无线遥测、遥控、遥信控制系统,具有灯光亮度的强弱调节、灯光软起动、定时控制、场景设置等功能。参议院议会厅灯光实景如图8所示。众议院议会厅灯光实景如图9所示。

图8 参议院议会厅灯光实景

图9 众议院议会厅灯光实景

参、众议院会议厅配置EPS电源以保证会议期间照明供电的连续性。EPS电源安装在本层的电源间内,在灯光控制室内安装由回路保护断路器和调光控制模块等组成的强电柜,以及由控制器、网关、控制电脑等组成的主控制柜;参、众议院共设一套管理计算机控制系统进行监控,在计算机上预设各种控制参数。灯光可分区域(议长席位、议员席位、显示屏、通道等)进行开关、调光控制。

会议厅智能照明设一般会议(80%)、直播会议(100%)、保安照明(基本均布约20%灯具,60%亮度)等场景,也可以根据需要现场预设其他场景模式。在灯光控制室设集中控制系统、参众议院会议厅各自的书记员席位可手动控制会议亮度和选择场景照明,可分区域调节灯光亮度、选择预设照明模式、连续调节灯光亮度。在各会场出入口设开关面板,只能控制保安照明的点亮和关闭状态。

平时作为保安照明的照明模式,火灾时接收火灾报警系统信号后,自动转为火灾疏散照明模式(20%灯具的60%亮度)。

4 防雷与接地系统

本项目主体建筑为国家级的会议、办公建筑物,属于第二类防雷建筑[4],建筑物电子信息系统按B级设置雷电防护[5],考虑设置外部防雷装置(防直击雷)、内部防雷装置(防闪电电涌)、防雷击电脉冲等防护措施。

4.1 接闪带、引下线及接地极

按照当地的习惯和要求,沿四周女儿墙顶等高于屋面处用-25 mm×4 mm扁铜,沿女儿墙顶安装接闪带。接闪带之间、接闪带引下线及接地网之间的连接,采用当地的铜质连接器件连接。在屋面利用顶板内不小于Φ12的主钢筋、采光顶的钢结构件及金属屋面形成不大于10 m×8 m接闪网格作防直击雷的接闪器。利用建筑物结构柱子内的主筋作引下线。利用结构基础内钢筋网作自然接地体。此外,按照当地的习惯和要求,在主楼后两侧和中间设室外独立的人工接地网3处,与屋顶避雷带之间采用-25 mm×4 mm扁铜引下线连接;独立接地网采用-25 mm×4 mm扁铜埋深0.8 m,组成3 m×1.5 m网格。人工接地极设计如图10所示。

图10 人工接地极设计

4.2 接地及等电位联结

本项目防雷接地、系统接地、电气设备的保护接地、消防控制室等电子设备的功能接地共用同一接地极,要求接地电阻不大于1 Ω,电气系统接地制式采用TN-S制,所有回路均敷设采用黄绿双色专用PE线。在整个配电系统的各个环节中,N线与PE线都必须严格分开。N线仅在电源侧(变压器低压侧)一次性接地,接地保护线PE宜多次重复接地。在变配电室处设总等电位联结端子箱,建筑物内防雷接地、进出建筑物的埋地金属管道(强弱电、水、暖及燃气等)及电缆金属外皮、建筑物内PE干线、建筑内水、空调冷热水总管等均通过40 mm×4 mm热镀锌扁钢就近与总等电位联结(MEB)可靠连接,在信息机房、安保室、电梯机房、强弱电竖井、设备房(水泵房、风机房等)、有洗浴设施的卫生间等处设局部等电位联结,以减少它们之间可能出现的危险电位,保障人身和设备运行的安全。

4.3 电涌保护器

在经室外引入的电源总进线处、建筑物低压侧配电屏母线上及低压电源线路引入的总配电箱、配电柜内装设Ⅰ级试验的电涌保护器(SPD),电压保护水平值应为1.5～2.5 kV,电涌保护器每一保护模式的冲击电流值应不小于12.5 kA(10/350 μs),分配电箱应采用Ⅱ试验浪涌保护器,其冲击电流不小于5 kA,电涌保护器每一保护模式的标称放电电流等于20 kA,最大放电电流不小于40 kA,电压保护水平值小于或等于1.8 kV,雷电流波形为8/20 μs。

5 结 语

津巴布韦议会大厦从专业考察、项目设计、施工,到竣工并顺利通过验收,为受援国增添了一个具有世纪色彩的地标性建筑。