物流仓库电气设计要点

成粉强

摘 要：本文主要介绍物流仓库电气设计相关要点，并结合工程实例说明供配电、照明控制、防雷接地、火灾报警等电气设计的方法，为同类仓库的电气设计提供参考。

关键词：物流仓库；供配电系统；照明控制；防雷接地；火灾报警

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.184

1 概述

随着电子商务的快速发展及整个经济市场的大量需求，近几年来物流仓库的建设在整个建筑行业崭露头角。与民用建筑相比，物流仓库具有占地及建筑面积大，按防火分区租赁，着火速度快等特点。在电气设计时，需充分考虑以上特点，使得整个供配电系统在安全可靠的前提下，做到技术先进和经济合理[1]。

本文主要基于《建筑设计防火规范》GB50016-2014和《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013的要求，结合工程实例，介绍丙二类物流仓库在供配电、照明控制、防雷接地、火灾报警等方面的电气设计要点。甲、乙类仓库的电气设计可在丙二类物流仓库（以下简称仓库）电气设计的基础上，并满足《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058和《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》GB50493的相关规定。

2 供配电系统

高压供电方式选择：因仓库项目一般位于工业区，且用电负荷主要为二、三级负荷，所以大部分仓库采用一路高压加柴油发电机供电方式[2]。

负荷分级：仓库用电按功能区域分为仓库和办公区域。消防、安防、通讯、计算机网络按二级负荷供电；办公区空调，仓库区约70%照明、维修用电插座、普通风机等负荷和业主要求的重要负荷为三级用电负荷。业主要求的重要负荷一般包括库内办公区照明、插座；仓库内约30%照明、工业提升门、升降台、充电插座。重要负荷概念的提出，主要是满足在市电断电情况下，重要负荷由发电机作为备用电源继续供电。需要注意的是，重要负荷原则上还是三级负荷，只是为了满足仓库在市电断电时需要维持基本运行而提出的概念[3]。

低压配电系统：以无锡一物流仓库项目为例，由5个单层仓库和一个办公楼组成，建筑总占地面积为54642m2，建筑总面积为64015 m2。此项目电气负荷计算采用需要系数法，经负荷计算采用2台1000KVA变压器，变压器负载率分别为78%和80%，另设1台810KW柴油发电机作为消防等二级负荷和重要负荷的备用电源。此项目低压配电系统采用单母线分段运行方式，低压设置母联开关，并设置自动切换柜，切换柜的作用为：消防负荷和重要负荷在市电停电时采用变电房内自动切换柜自动切换，由柴油发电机供电。需要注意的是，重要负荷和消防负荷不应同时使用。低压配电系统接线图见图1：

低压配电系统接线图系统说明：正常运行时，K1、K2、K5合闸，K3、K4断开；K1和K2均失压而脱扣，K4合闸。市电恢复后，K1和K2合闸，经延时后K4分闸。

变压器和柴油发电机容量校验：因仓库项目消防水泵容量较大，为了避免在火灾发生时，消防水泵出现不能正常启动的情况，变压器和柴油发电机容量需进行校验。仍以无锡一物流仓库项目为例，消火栓泵容量为132KW，一用一备；喷淋泵容量为160KW，二用一备；一个防火分区的消防风机27KW。因为应急照明等负荷容量较小，校验计算忽略不计[4]。

2.1 消防水泵启动和运行工况

《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014第11.0.3要求：消防水泵应确保从接到启泵信号到水泵正常运转的自动启动时间不应大于2min；第11.0.15要求：当工频启动消防水泵时， 从接通电路到水泵达到额定转速的时间不宜大于表11.0.15的规定值。在以上启泵工况下，按最大一台并最后启动的消防泵电动机校验发电机及变压器容量。

2.2 发电机容量校验：

（1）根据《全国民用建筑工程设计技术措施：电气》第4.2.2.4条（P48页）：按最大一台电动机启动条件校验发电机的容量，即：Pe≥K·P1+P

式中Pe—柴油发电机额定功率（KW）；

K—发电机组供电负荷中最大一台电动机的最小启动倍数（见表2.1）；

P1—最大一台电动机额定功率（KW）；

P—在最大一台电动机启动之前，发电机已带的负荷（KW）。

表2发电机组供电负荷中最大一台电动机的最小启动倍数（K）

校验过程：

本项目P1=160KW；P=132（1台消火栓泵）+1x160（1台喷淋泵）+27（1个防火分区消防风机）=319KW，按表4.2.2，发电机母线允许电压降为15%，K取2.3。

Pe≥K·P1+P=2.3x160+319≥687KW。

（2）根据《工业与民用配电设计手册》第66页公式2-8：

按发电机母线允许压降计算发电机容量：

式中—按母线允许压降计算的发电机视在功率，KVA；

—发电机母线允许电压降，一般取；

—发电机瞬态电抗，一般取；

—导致发电机最大电压降的电动机的最大启动容量，KVA。

另

式中L—星三角启动倍数；

P—电动机容量，KW；

—功率因数；

—电动机效率。

校验过程：本项目最大一台喷淋泵容量为160KW，采用星三角降压启动，电动机星三角启动电流倍数为2.3，电动机的功率因数为0.85，电动机效率为0.92。经计算：一台160KW的喷淋泵起泵时，发电机容量为320KW。考虑最后一台喷淋泵啟动时，1台132KW消火栓泵、1台160KW喷淋泵及一个防火分区的消防风机27KW正常运行，所以发电机容量应为639KW。

综合以上两种校验结果得出结论：本项目选用1台810KW柴油发电机组满足校验要求。

（3）变压器容量校验：按照满足消防泵起动要求，参照发电机的选定容量折合变压器容量应大于900KVA，本项目选用1000KVA变压器满足校验要求。

3 照明控制

因仓库防火分区场地大，一般情况下，灯具布置在货架走道上方；在货架布置没有确定的情况下，灯具按12m柱距布置两列。仓库灯具控制不能参照民用建筑灯具控制做法，需结合业主需求和实际使用确定合理经济的控制方式。根据已经竣工的仓库项目，笔者总结仓库照明控制有以下几种方式：

（1）交流接触器控制：在照明配电箱设置照明总断路器，在照明总断路器后面设置交流接触器，照明配电箱上设置接触器控制按钮，实现分区分组手动控制照明灯具的目的。

（2）智能照明控制：在照明配电箱每个照明配电出线回路设置智能继电器RY，RY具有手拔功能，可对各个照明回路进行手拔开关控制，或是根据已设控制模式控制灯具回路。

（3）人体感应控制：在仓库灯具附近安装高位运动传感器，在感应范围内感应有人存在可自动点亮灯具。

总结：在实际的设计过程中，设计者可根据具体仓库项目及租户具体需求采用多种照明控制方式。

4 防雷接地

仓库防雷接地设计与民用建筑存在很大的差异。一般情况下，民用建筑需在屋面另外敷设接闪带，基础接地网则利用基础及梁内钢筋。而仓库项目利用金属屋面作为接闪器，利用钢柱作为防雷引下线，利用钢梁或钢檩条作为屋面防雷网格[5]。简而言之，仓库项目不需要另外在屋顶敷设接闪器及防雷网格，需要注明的是，参照防雷与接地安装图集99D501-1第2-38页，屋面与檩条，檩条与钢柱之间采用螺栓连接可以满足防雷要求，防雷验收时需要加以说明。

另需要提及的是，仓库项目的变电房一般设置在仓库外，仓库进户总配电箱的浪涌保护器（SPD）应为Ⅰ级试验型（此条为强条）。

5 火灾报警系统

仓库的消防控制室一般设置在门卫与监控室合用，仓库采用集中报警系统[6]。与民用项目相比，仓库火灾报警系统设计有以下几点特殊性：

（1）由于仓库环境噪音大，设置消防广播时，需满足《火灾自动报警系统设计规范》第6.6.1.3条规定：在环境噪声大于60dB的场所设置的扬声器，在其播放范围内最远点的播放声压级应高于背景噪声15dB。基于此条要求，建议选择5W的消防广播，广播间距可在满足规范的基础上适当减小。

（2）仓库的防火分区的排烟风机数量较多且功能相同，在设计风机的手动控制时，手动控制线分区控制排烟风机，即一组手动控制线控制多台排烟风机，建议一个防火分区设置两组手动控制线。另关于一组手动控制线的根数选择一直存在较大差异，笔者认为手动控制线作为在火灾时启动消防设备的应急措施，实现最基本的启动、停止即可，所以选择两根就可满足使用要求，另外也减少室外线路及工程造价。

（3）火灾探测器的选择：由于仓库的高度一般大于12米，传统的点型火灾探测器不能在仓库使用。仓库项目可根据规范要求选择管路采样式吸气感烟火灾探测器或线型光束感烟探测器。由于上海消防局沪消【2006】303号文件《上海市大型物流仓库消防设计若干规定》第4.6条规定仓库应设置空气采样烟雾报警等早期火灾报警系统，所以上海仓库选用空气采样式感烟火灾探测器，除上海外的仓库项目可根据租户需求选用空气采样式感烟火灾探测器或线型光束感烟探测器。

仓库项目还应根据相关规范要求设置电气火灾监控系统、消防电源监控系统和防火门监控系统[7]。电气火灾监控系统和消防电源监控系统相辅相成，电气火灾监控系统主要监控低压配电柜非消防配电出线回路，而消防电源监控系统主要监控主干消防设备电气回路，各自分工，确保整个配电系统安全可靠运行[8]。仓库的疏散防火门多为常闭防火门，所以防火门监控系统主要监控常闭防火门的开、闭状态。

6 结语

根据物流仓库的特点，重点介绍了物流仓库供配电系统、照明系统及火灾自动报警系统的设计，防雷接地的注意事项。在安全可靠的前提下，实现了仓库电气设计技术先进和经济合理的设计理念。为同类仓库设计提供了参考。

参考文献：

[1]公安部沈阳消防研究所.火灾自动报警系统设计规范GB50116-2013[M].北京：中国计划出版社.

[2]中国中元国际工程公司.建筑物防雷设计规范GB50057-2010.北京：中国计划出版社.

[3]公安部天津消防研究所，公安部四川消防研究所.建筑设计防火规范GB50016-2014[M].北京：中国计划出版社.

[4]中国机械工业联合会总编.供配电系统设计规范GB50052-2009[M].北京：中国计划出版社

[5]中國建筑设计科学研究院.建筑照明设计标准GB50034-2004[M].北京：中国建筑工业出版社.

[6]中国建筑东北设计研究院.民用建筑电气设计规范JGJ16-2008[M].北京：中国建筑工业出版社.

[7]中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册[M].第三版.北京：中国电力出版社.

[8]中国建筑标准设计研究院. 全国民用建筑工程设计技术措施：电气[M].2009版.北京：中国计划出版社.