厦门某国际会展中心供配电系统设计
Design of Power Supply and Distribution System of a International Convention and Exhibition Center in Xiamen
许 伟
中元(厦门)工程设计研究院有限公司，福建厦门361000
【摘要】以厦门国际会展中心某展览馆为例，根据会展项目的特点，从负荷分级及电源、变配电室和柴油发电机房的选址、展厅配电、空调动力配电、消防设备配电、智能电力监控系统、线缆的选择和敷设方面进行总结，介绍大型会展中心建筑供配电系统设计做法。会展中心用电负荷等级较高、供电可靠性要求高、用电集中度高、负荷季节性波动大，重要机房设置位置需要兼顾展厅的高大无柱空间功能布局的要求。
【关键词】展览建筑经济节能供配电系统展厅配电消防配电
【Abstract】Taking a hall of international Convention and Exhibition Center in Xiamen as an example,according to the characteristics of exhibition project, load grading and power supply,location of substation room and generator room,exhibition hall power distribution,power distribution of air conditioning power, firefighting equipment power distribution, in-telligent electric monitoring system, choice and installation of electric cable are summa-rized, the design method of building power supply and distribution system for Large exhibi-tion center building is introduced. The power load level is higher in the Convention and Exhibition Center,high reliability power supply,high concentration of electricity,seasonal fluctuation of load, so important room setting position need to take into account the hall of tall and no-column function layout requirements.
【Keywords】exhibition building, economic and energy-saving,power supply and distribu-tion system, exhibition hall power distribution, firefighting power distribution
0 引言
厦门国际会展中心位于厦门岛东南海岸，风景秀丽，交通便捷，与小金门岛隔海相望，直线距离仅4500m，是国家级盛会“中国国际投资贸易洽谈会”的举办主场馆。厦门国际会展中心从一期发展到现在的四期,规模不断扩大,总展览面积已经超过300 000m²。由于厦门国际会展中心经常举办大型国际活动，具有用电负荷等级较高、供电可靠性要求高、用电集中度高、负荷季节性波动大及对于展厅的功能布局要求严格的特点，因此，做好供配电系统十分重要。本文结合笔者的工作经验，介绍了会展建筑的供配电系统设计，与各位同行共勉。
1 工程概况
厦门国际会展中心四期共有4个馆,本文针对其中一个展馆的供配电系统设计进行介绍。该馆位于厦门国际会展中心二期南侧，建筑占地面积19598.54m²，总建筑面积21539.25m²，地上建筑面积20541.35m²，其中1展厅面积7916.82m²、2展厅面积8501.63m²，地下建筑面积997.9m²。地下1层，地上主体1层、局部2层，建筑总高度18.10m。地上建筑为单层大空间展厅为主的多层展览公共建筑，其1层为展厅、展览配套用房，2层为空调机房、变配电室等配套用房，地下1层为制冷机房及其水泵房、柴油发电机房等配套设备房。
2 负荷分级及电源
2.1 负荷分级
会展四期与会展二、三期连接，形成特大型展览建筑，本工程安全防范系统用电为一级负荷中特别重要负荷，展厅属于乙等展厅，其展厅备用照明为一级负荷，展览用电为二级负荷，工程消防设备、应急照明和网络机房等按一级负荷供电(由于本工程建筑性能化设计的需要，消防用电设备负荷等级由二级提高到一级)，其他按三级负荷供电。
2.2 电源
为保证特别重要负荷的供电可靠性，另设UPS作为备用电源，在本工程2层设置一个10/0.4kV变配电室，在地下1层设置1个柴油发电机房。
1)变配电室
本工程变配电室总用电量为9600kVA,采用10kV双回路供电，分别引自会展一期10kV总配不同10kV母线段的馈线回路，同时供电、互为备用，备用容量为总容量的50%(会展一期10kV总配两路10kV电源分别来自前埔变和岭兜变)。
变配电室内共设6台1600kVA变压器，供电分配如下:1TM1、1TM2变压器供展厅照明及展览用电;1TM3、1TM4变压器供本馆空调动力用电;1TM5、1TM6变压器供本馆旁边的其他馆空调动力用电。扣除1TM5、1TM6变压器后，B1、B2馆用电负荷指标为297VA/m²。变配电室内设置12台ZS1-12系列高压柜、1台GZDW-DC220V 40AH直流屏、6台SCB10-1600/100。1台4kV变压器、32台SINERGON系列低压柜、12台分相无功补偿配电柜、6台NCSA100A-4L系列有缘滤波器。
2)柴油发电机房
本工程在地下1层设置1台1200kW(连续功率)柴油发电机作为备用电源(供会展一期变配电室及会展四期本馆和附近其他馆变配电室),发电机房控制室设1进2出，共计3台配电柜，通过专用竖井(采用1250A耐火母线)将应急电源送至2层变配电室内的应急屏进线柜1AE1上。在两路10kV市电都停电时，发电机在30s内自启动供电。柴油发电机应急电源仅在平时市电停电时切断三级负荷，保证平时用的一级负荷;市电停电又要满足消防要求时，切断一切非消防电源，只向消防负荷供电。
3)电气主接线图
电气主接线示意图见图1。图中，变压器分列运行，进线开关和联络开关互锁，保证进线开关和联络开关不同时处于合闸位置;ATS双电源切换装置要求电气及机械互锁，自投自复，紧急时可手动操作;只有1TM1、1TM2变压器进线主开关同时断开，发电机才能自启动，在30s内投入运行。
图 1电气主接线图
3 变配电室和柴油发电机房选址
会展中心由于其功能的特殊性，展厅为大跨度的高大无柱空间，需保证展厅的连续性和展览面积要求。变配电室的选址需深入负荷中心，满足供电半径及电压降要求，避开主要人员出/入口，同时由于本项目位于海边且台风较大，变配电室需设置在地面1层或以上层;柴油发电机房的选址需靠近一级负荷或变电所位置，宜设置在地下1层或地上1层;1展厅纵向长度125.9m，横向长度63m;2展厅纵向长度125.9m，横向长度73.5m。地上空调机房集中设置在1、2展厅中间的2层，地下室的冷水机组、冷却水泵、冷冻水泵设在展厅北侧地下1层制冷机房内。
结合上述原则，在展厅北侧2层设置变配电室，变配电室层高6.75m、面积425m²，利用变配电室临市政道路一侧的屋面板作为设备搬运通道，同时采取降噪及防电磁辐射的措施。在展厅北侧的地下1层中间位置设置柴油发电机房，地下室顶板预留设备搬运孔洞。照明变压器至本地块最远的展厅末端配电箱距离约220m;空调动力变压器至地下室最末端水泵配电箱最远距离约 64m。
变配电室、柴油发电机房及展厅其他重要设备房的设置位置见图2。
图2 变配电室、柴油发电机房及展厅其他重要设备房的设置位置图
4 展厅配电系统
展厅是会展中心最重要的部分,其用电是否安全可靠、节约环保、经济合理十分重要。
4.1展位配电系统
展厅地面按6mx9m的间隔设置展位综合电箱(以下简称“展位箱”)。其中1展厅设20(横向)x7(纵向)个展位箱,2展厅设20(横向)x7(纵向)个展位箱。所有展位箱的防水等级为IP67且设置电源状态指示灯，展位箱上设钢盖板且能承受30kN/m²荷载。
在展厅入口每个柱子旁地面设置一个小展位配电箱AP-ZW1,进线设一个32A的漏电断路器,馈线设1个32A工业连接器。
展厅地面间隔设置AP-ZW2、AP-ZW3两种展位箱。AP-ZW2配电箱配置如下:进线设一个100A的漏电塑壳断路器,馈线设1个32A工业连接器加1个200A的接线端子(使用方要求采用200A较大端子是为了接线方便);AP-ZW3配电箱配置如下:进线设一个160A的漏电塑壳断路器,馈线设1个32A工业连接器加1个200A的接线端子(使用方要求，方便接线)。展厅1#强电间低压配电干线图见图3。
在1展厅1层设置1#和3#强电间,在2展厅1层设置2#和4#强电间。现以1#强电间配电做法(见图3)为例,在1#强电间设置4个展位箱总配1AP1-1~1AP1-4(其中2个常用、2个备用),其电源分别直接从1TM1、1TM2变压器的低压配电柜不同母线段引入,1AP1-1~1AP1-4展位总箱分别以放射式供电方式分3路供给双电源切换展位总箱1AP1-5~1AP1-10;双电源切换展位总箱1AP1-5~1AP1-10以放射式供电方式给末端的展位箱AP-ZW1、AP-ZW2、AP-ZW3;其他展厅2#~4#强电间做法同1#强电间。
图 3 展厅 1#强电间低压配电干线图
在1展厅1#、3#强电间以及2展厅2#、4#强电间外设置电缆沟(宽 1.9mx深0.6m),两个电缆沟分别纵向贯通 1、2展厅,电缆沟分别连通 1#、3#强电间和2#、4#强电间。1展厅局部展位配电平面图见图4。
图 4 1 展厅局部展位配电平面图
展厅沿横向展位箱分别设置20趟展位配电排管，展位配电排管分别与展厅的纵向电缆沟连通，排管沿着横向布置的展位箱馈线，展厅排管断面图见图5。
图 5 展厅排管断面图
4.2 展厅照明配电系统
在1#~4#强电间各设一个展厅照明用ATS配电箱1ALZM1~1ALZM4，配电箱电源直接由1TM1、1TM2变压器以放射式供电方式给展厅每个普通照明回路供电，其中，每个照明回路均接入i-BUS智能照明控制系统。展厅照明配电箱配电干线见图6。
图 6 展厅照明配电箱配电干线图
5 空调动力配电系统
本展馆除展厅外其他的配电箱系统外主要是空调动力配电系统。暖通专业共设4套空调系统(2套给本馆,2套给其他馆),在屋顶设置4台冷却塔,在展厅中间的2层空调设备机房设置展厅用的新风机和处理机组，在地下1层设置4台冷水机组，冷冻水泵和冷却水泵皆为4用1备。
本馆用1#、2#冷水机组及其同一空调系统的冷却塔、冷动水泵组、冷却泵水组，其他馆用3#、4#冷水机组及其同一空调系统的冷却塔、冷动水泵组、冷却泵水组。在地下1层的制冷机房内设4个冷水机组用控制柜AP-RT1~AP-RT4,5个冷冻水泵配电柜AP-LD1~AP-LD5,5个冷却水泵配电柜AP-LQ1~AP-LQ5。
空调用电占展览建筑的能耗比例较大，且属于季节性负荷，设计中对此采用专用空调变压器。1TM3变压器供电给AP-RT1、AP-LD1、AP-LQ1、AP-LQ5(备用泵);1TM4变压器供电给AP-RT2、AP-LD2、AP-LQ2、AP-LD5(备用泵);1TM5变压器供电给AP-RT3、AP-LD3、AP-LQ3;1TM6变压器供电给AP-RT4、AP-LD6、AP-LQ6。
2层的空调设备机房共设10个空调配电箱AP-KT1~AP-KT10，每个空调配电箱均直接从1TM1、1TM2变压器接入电源。
所有的空调动力配电箱均设置BA接口、超过30kW的动力设备均设置软启动器，统一接入BA系统。
6 消防设备配电系统
本工程地下1、2层和屋顶层设有防排烟风机，在地下1、2层的防排烟风机房各设1个消防ATS配电箱，在屋顶层设置4个消防ATS配电箱(均匀设置在防排烟风机旁)，消防ATS配电箱放射式供电给末端防排烟风机。
在消防控制室内设置火灾自动报警控制器、手动控制盘、防火门监控器、消防设备电源监控器、电气火灾监控器、应急照明控制器及中央电池主站等设备，消防控制室内设一个消防ATS配电箱以放射式供电方式给相关设备供电。本工程采用智能集中电源集中控制型应急照明及疏散指示系统，在一层展厅的1#~4#强电间和2层公共走道分别设置1个应急照明分配电装置，在2层强电井内设1个消防ATS配电箱以放射式供电方式给上述5个应急照明分配电装置供电;中央电池主站以放射式供电方式给5个应急照明分配电装置供电。所有消防ATS箱的两路电源分别引自变配电室正常母线段和应急母线段。
7 智能电力监控系统
本项目高压和低压配电系统设置智能电力监控系统,在变配电室内设一台电力监控主机,在高压柜、低压配电柜设置多功能智能化数字仪表,在每个高压柜设置 REF615综合继电保护器,实现变配电室的自动化管理和遥信、遥控、遥测、遥设功能。电力监控系统各信息通过联网总线将信号传到会展一期的监控中心。
8 线缆的选择和敷设
本项目为大型人员密集场所，对电缆的阻燃、耐火、清洁要求高，敷设也要求保证安全可靠。
消防用电设备供电干线采用矿物绝缘不燃性电缆，支线采用WDZBN-YJY电缆或WDZBN-BYJ电线，干线敷设在做防火保护措施的梯阶电缆桥架内，其他消防用支线敷设在封闭式防火金属电缆桥架内或穿防火保护措施的钢管敷设。
非消防的线路采用低烟无卤阻燃电缆WDZB-YJY(或电线WDZB-BYJ),大部分区域采用电缆托盘桥架敷设，末端敷设采用金属管敷设(管径<40mm时采用JDG管;管径≥40mm时采用SC管)。
9 结束语
厦门国际会展中心作为厦门的标志性建筑，结合建筑性能化设计的要求，其供配电系统设计做到了经济、合理、实用、可靠，经过2015“厦洽会”的实际考验，取得了良好的经济效益与社会效益。
本设计的特点是:照明、展厅配电、空调动力各成自独立系统，供电可靠且经济合理。变配电室设置兼顾展厅功能布局需要和深入负荷中心的要求，缩短供电半径，减少线路能耗及电压降;空调用电采用专用空调变压器，在过渡季节可停止运行，节约运行成本;采用有缘滤波和分相无功补偿技术，提高配电系统的功率因数，减少系统及设备无功损耗;变压器、高低压配电柜等电气设备均采用节能环保型，大型动力设备设置软启动器有效保护供电系统。
随着国内重要城市越来越多的建设会展中心建筑，供配电系统的设计要做到能满足建筑功能布局的适用,满足使用方的用电需求,做到建设和运营经济合理、安全可靠、维护管理方便。希望通过该工程的设计实践,可以为会展中心类建筑的电气设计同行提供参考,由于经验和时间有限,其中不足之处烦请指正。
参考文献
[1]JGJ16-2008民用建筑电气设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.
[2]JGJ 218-2010展览建筑设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.
