电梯测试塔电气设计探讨

2015-03-22上海市机电设计研究院有限公司上海200040

现代建筑电气 2015年10期

关键词：井道变电所单体

汪伊冰(上海市机电设计研究院有限公司, 上海 200040)

电梯测试塔电气设计探讨

汪伊冰
(上海市机电设计研究院有限公司, 上海 200040)

结合某工程项目电梯测试塔实际案例，从电源、变电所、防雷接地、电力配电、照明、火灾报警几个方面，探讨了在电梯测试塔供配电设计过程中遇到的难点问题,并给出了解决方案,为类似的工程项目提供参考。

电梯测试塔; 电力配电; 照明; 火灾报警系统

0 引言

在迅达(中国)电梯有限公司中国区总部、研发中心及制造中心二期项目中,测试塔与自由落体测试塔单体面积小,高度高,在设计时有较大的条件限制,因此设计难度大。本文就项目过程中遇到的设计难点以及相应的解决方案作一些介绍。

1 项目概况

1.1 项目简介

迅达(中国)电梯有限公司中国区总部、研发中心及制造中心位于上海市嘉定工业园区0353街坊(村)P1宗地,分为A、B两个地块,建设总用地面积为255 654.90 m2,其中A 地块建设用地面积为178 229.90 m2,基地东至城北路、南至兴庆路、西至斜泾、北至兴顺路;A地块包含一期、二期项目,其中一期项目由上海江南建筑设计院有限公司负责设计;二期项目位于整个A地块的东北方向,内容为测试塔及自由落体测试塔,由上海市机电设计研究院承担设计任务。

1.2 单体概况

测试塔位于整个厂区的北面,研发中心的西面。测试塔地下室平面轴线尺寸31.7 m×31.3 m,共3层,深度为11 m。测试塔地上平面轴线尺寸为19.4 m×19.4 m,共41层,建筑高度为200.7 m。测试塔内主要布置了11个电梯井道，地上2个封闭楼梯间,地下2个防烟楼梯间,1F设备层、1F水箱层及门厅。-1F为电梯调试机房,-2F、-3F为电梯基坑房,满足超高速电梯对底坑深度的要求,其中-2F布置变电所、水泵房,-3F布置有调试房。1F～39F在平面的东侧并列布置5台超高速实验电梯,其中南面1台至40F机房层,24F～39F在平面的西侧布置6台实验电梯,在其位置的下方至-3F为自由落体试验区。1F和24F各布置1台3T悬挂吊车,40F机房层布置2台3T悬挂行车,41F层为水箱层。西南面布置1部疏散楼梯-3F～41F,东南面布置1部疏散楼梯-3F～2F,整个测试塔占地面积为498 m2,总建筑面积为18 636 m2。

1.3 建筑定性

由于建筑的特殊性,难以找到适用规范,既不符合GB 50045—1995《高层民用建筑设计防火规范》的适用范围,也不符合GB 50016—2006《建筑设计防火规范》的适用范围,难以定性。对于这种情况,设计团队向市消防局征询沟通,经过一段时间的论证,最终确定本单体定性为高层工业厂房(丁类)。消防局专家同时也建议,该建筑的部分消防措施仍须参考民用高层建筑。

1.4 工艺资料

测试塔的主要用途是在电梯新产品开发过程中完成样梯的安装、试验任务。具体的试验包括:电梯的平衡系数配置;安全钳、缓冲器试验;系统验收测试;超满载试验;控制软件、驱动软件的系统集成试验;平层、再平层试验;舒适感试验;能耗试验;系统压力测试;疲劳测试;破坏性试验等。

2 设计难点

过去的设计经验,以工业厂房为主,少有高层建筑,偶尔会遇到厂房局部为高层,也都不会高于30 m;同时,业主在工艺、安全问题上也有诸多要求。因此,很多过去的经验在这个项目上已不适用,需要另外考虑设计方案。

2.1 电源

根据负荷计算,整个单体的非消防用电负荷为1 479 kVA(补偿后),决定采用2台1 000 kVA干式变压器,此时变压器负载率为74%,可满足单体内用电,也便于将来用电负荷的扩展。另外,业主方面要求,单体内与消防有关的电源必须以厂区内另设的柴油发电机作为备用电源。根据GB 50016—2006,排烟风机、消防泵、消防电梯等消防设备电源必须在末端自切,考虑到消防电源出线回路较多,因此决定采用如下系统:由10 kV进线Ⅰ作为电源Ⅰ,由10 kV进线Ⅱ与柴油发电机双电源自切配电箱作为电源Ⅱ,电源Ⅰ与电源Ⅱ在设备末端自切。电源系统图如图1所示。

图1 电源系统图

这样,既满足了消防设备的末端自切,也符合业主以柴油发电机作为消防备用电源的要求,还不会因进出单体管线过多而增加施工难度,且相当于有三路电源互为备用,保障了安全性。

2.2 变电所

本单体负荷集中在40F的电梯机房层,根据变电所靠近负荷中心的原则,变电所宜设置在靠近机房层的位置,但由于地上平面轴线尺寸为19.4 m×19.4 m,且电梯井道自顶至底贯通,单层面积有限,故变电所只能安排在面积较宽裕的地下层(轴线尺寸为31.3 m× 31.7 m)。地下变电所须有良好的防水措施,变电所内地坪标高高于同层其他部位标高,进出建筑物管线采用防水套管。

2.3 防雷接地

对于200 m高的建筑物,雷击风险较大。经计算,该建筑年预计雷击次数大于0.25次/a,为第二类防雷建筑物,因此在屋面上明敷网格不大于10 m×10 m或12 m×8 m的接闪带,接闪带采用25 mm×4 mm热镀锌扁钢。利用剪力墙内主钢筋作为防雷引下线,每处引下线利用不少于2根主钢筋。作为引下线的主钢筋每层须与梁板主钢筋、上端与接闪带、下端与底板内主钢筋均有可靠的电气连结。另外,根据GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》第4.3.9条的规定,对于高度超过45 m的建筑物,除屋顶的防雷措施外,其上部占高度20%并超过60 m的部分应防侧击雷。对于高度为200.7 m的建筑,其上部占高度20%并超过60 m的部分,即160.0～200.7 m的部分,对表面的尖物、墙角、边缘、设备以及显著突出的物体,应按屋顶上的保护措施处理;同时,从1F起,向上每3层将圈梁内的主钢筋通长焊接,构成均压环,与防雷引下线有可靠的电气连接,并将金属门窗的框架、金属栏杆、航空障碍灯、表面装饰等金属物与均压环连接;外墙内竖直敷设的金属管道,如水管等,其顶端和低端与引下线、接地预埋件等装置等电位联结。

考虑到建筑物的高度,因此在-2F设总等电位联结端子排,每层配电间设置等电位端子箱,在电气竖井内竖直安装40 mm×4 mm热镀锌扁钢,固定在井道壁上,下与总等电位联结端子、上与每层的等电位端子箱可靠连接,形成放射式的等电位联结网。

2.4 电力配电

该单体主要用电负荷为机房层的11台高速电梯(其中1台兼做消防电梯),由于变电所设置在地下,供电距离较长,为了减小线路电压降,采用母线供电方式,母线Ⅰ供东侧4台电梯使用,母线Ⅱ和母线Ⅲ分别供西侧的南面3台和北面3台电梯使用。考虑到电梯的需要系数,多台电梯共用一根母线供电减少电缆的使用,既降低了投资,也节省了电气竖井的空间使用。

消防设备的配电,如排烟风机、消防水泵、消防电梯等采用耐火电缆直供双电源末端自切;应急照明配电箱等,因数量较多,故采用预分支耐火电缆双电源供电,并自带镍镉电池作为应急备用电源。

2.5 照明

建筑平面布局较为简单,除部分楼层(如-1F～-3F、1F～2F、40F～41F)有功能性房间外,其余各层除了电梯,就是楼梯间、电梯前室。所以在设计时,这些场所的照明在照度要求上按业主工艺资料设计,并且这些照明兼做应急备用照明。双电源供电在安全性上更可靠,在经济上也无须另设一般照明,减少了配电箱与垂直电缆的数量,降低了投资。该建筑将11F、21F、31F设置为避难层,按GB 50045—1995第6.1.13条要求设置备用照明。

2.6 火灾报警系统

规范对于电梯井道的火灾探测并无明确规定,因此井道内通常不设置火灾探测器,但由于该单体电梯井道所占面积比例较大,电梯频繁运行,且有专家建议在电梯井道内设置早期烟雾探测报警系统,因此在电梯井道内采用空气采样火灾探测器,既可满足早期火灾探测要求,也便于安装使用。

3 结语

电梯测试塔的方案设计、总体设计、施工图设计应当在符合规范的前提下,以项目实际情况为依据,以经济性、便捷性来衡量设计的合理与可行程度。

[1] GB 50045—1995 高层民用建筑设计防火规范[S].

[2] GB 50016—2006 建筑设计防火规范[S].

[3] GB 50057—2010 建筑物防雷设计规范[S].

Discussion about Power Supply and Distribution Design of Elevator Testing Tower

WANG Yibing

(Shanghai Institute of Mechanical & Electrical Engineering Co., Ltd., Shanghai 200040, China)

Combining by a example of elevator testing tower,this paper discussed the difficult problems encountered in the design of power supply and distribution for the elevator testing tower in aspects of source,power substation,grounding for lightning,power distribution,lighting,and fire alarm system.The solutions were given.It can provide references for similar projects.

elevator test tower; power distribution; lighting; fire alarm system