某动物园工程供配电系统设计

2018-04-24黄生优

现代建筑电气 2018年3期

关键词：笼舍动物园用电

黄生优

[同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司, 上海 200092]

0 引言

随着我国人民生活水平的不断提高,动物园作为科普宣传教育基地以及为游人提供休闲娱乐场所的功能越来越明显,新建及改扩建的动物园不断增加,对电气设计提出更高的要求。本文介绍了某动物园电气设计中供配电系统设计,以期为类似工程项目提供参考。

1 工程概况

某动物园由食草类动物区、食肉类动物区、灵长类动物区、鸟类动物区域、动物医院、动物表演剧场以及餐饮、游乐设施等建筑单体构成,占地面积约为60万m2,总建筑面积约为5万m2,均为建筑层数不超过6层的多层建筑。

2 中压配电方案

该工程采用从市政进入二路10 kV双重电源,同时供电互为备用。两路10 kV电源同时供电,平时分列运行;当一路10 kV电源失电时,另一路10 kV电源应不同时受到损坏,且能满足工程所有消防及重要负荷的供电要求。

10 kV双重电源进入本地块的市政开关站后,经过进户、计量后,配出至各个片区的变电所。变配电系统框架如图1所示。

3 10/0.4 kV变配电系统

3.1 负荷等级、各类负荷容量计算

目前,我国还没有针对动物园建筑负荷等级划分的全国通用规范。设计者一般参照根据现行规范执行。对于负荷分级,GB 50052—2009《供配电系统设计规范》[1]中第3.0.1条规定:电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电对人身安全、经济损失上所造成的影响程度进行分级,并应符合下列规定。

(1) 符合下列情况之一时,应视为一级负荷:① 中断供电将造成人身伤害时;② 中断供电将在经济上造成重大损失时;③ 中断供电将影响重要用电单位的正常工作。

(2) 在一级负荷中,当中断供电将造成人员伤亡或重大设备损失或发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷,以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷,应视为一级负荷中特别重要的负荷。

(3) 符合下列情况之一时,应视为二级负荷:① 中断供电将在经济上造成较大损失;② 中断供电将影响较重要用电单位的正常工作。

(4) 不属于一级和二级负荷者应视为三级负荷。

JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》[2]中第3.2.1条中对负荷分级也有叙述,基本与标准GB 50052—2009第3.0.1条的相同。

综上,该工程的消防用电、安防系统用电、限制动物活动范围的脉冲电子围栏系统、动物医院手术室、动物繁殖场、动物育幼育雏室/维生系统、笼舍内因动物季节性要求设置的采暖及空调设备、猛兽区及灵长动物笼舍的电动门电源等按一级负荷供电。其他负荷用电按二、三级负荷供电。

动物笼舍的主要用电为照明、风机、空调以及安防用电(包括电动门)。由于各种动物对采暖、光照、保湿等的要求不一样,需要根据各设备专业的提资以及甲方运营的需求来综合考虑,不能简单地按单位面积功率法统计用电容量。该动物园内设置一些游乐设施以及剧场,此部分用电负荷较大,对变压器的容量影响较大。

3.2 供电电源及备用电源

为满足该动物园的用电需求,由市政电网引来两路10 kV电源线路作为主供电。部分对供电要求高的动物笼舍或者建筑物供电,采用不间断电源装置(UPS)或移动应急发电机组作为后备电源,确保在双路电源失电后保证动物、工作人员和游客的安全。

用电负荷较小的设备采用UPS,如安防系统(如电动门控制系统)、脉冲电网隔离系统(独立供电时间不小于8 h)、动物医院手术室等,UPS输入输出配电柜系统如图2所示。

图2 UPS输入输出配电柜系统

用电负荷较大时,采用应急发电机组作为第三电源,在变电所附近设置柴油发电机房,引至变电所的低压配电柜。此类负荷一般有因动物季节性要求设置的空调设备、恒温/恒湿机以及维生系统等。低压配电系统接线形式如图3所示。

图3 低压配电系统接线形式

在游乐片区内,个别游乐设备(如摩天轮等)需要较大用电量的应急电源,采用移动应急发电机组的方案,即在游乐设备单体的配电间预留移动应急发电机组电源接口,当两路市电均停电或故障时,经双电源开关切换,由自备用移动式应急发电机组向应急母排上的游乐设备等重要负荷供电。

3.3 开关站及变电所的设置

该工程在西北侧设置一处10 kV市政开关站。考虑到该工程用地面积大,但建筑面积相对较小,且用电负荷相对分散的情况,参考片区功能的划分,以及供电半径不宜超过250 m的节能要求,设置5处变电所,每个变电所均设置2台变压器,以满足一、二级负荷对供电的要求[3-4]。

4 低压配电系统设计

4.1 低压配电系统

(1) 各单体,在1F设置低压总配电间。

(2) 至单台容量较大的负荷或重要负荷的低压配电线路,采用放射式配电方式;至一般设备的配电线路,采用放射与树干混合配电方式。由于部分笼舍面积不大(100～300 m2),用电量较小且为三级负荷,在部分笼舍相对集中处室外设置分接箱(设置在游客不能到达的区域),变电所电源引至此箱后再分配至各笼舍配电箱。

(3) 猛兽区及灵长类动物的笼舍在引入双路低压市电的同时增设UPS,以满足电动门控制系统等用电的需求。

(4) 对冬季保暖有要求的动物笼舍,当装有空调或者恒温/恒湿机等设备时应设置双电源开关(ATS)自动切换,以确保供电的可靠性。

(5) 为保证供电的连续性,各智能化系统机房设备、消防控制室(中心)等负荷根据自身需要,均自带UPS作为备用电源。

(6) 笼舍内可以不设置应急照明。动物园笼舍通道的应急照明可以采用灯具自带蓄电池方式。如果仅为饲养员工作时的通道,游人不能进入,建议与消防局沟通是否需要设置应急照明。

4.2 照明设计

(1) 动物笼舍一般都会充分利用自然光。一般可不设置普通照明,如笼舍面积较大或者为清扫方便时,可设置普通照明,但控制开关应布置在饲养员通道或者笼舍办公室,且灯具应有防止动物破坏的措施,如增加金属保护罩和提高防护等级(不低于IP35),安装高度超出动物能接触的范围等。

(2) 设置在室内的爬行动物笼舍应设置普通照明灯具,建议采用针对不同动物的全光谱照明灯具,以满足动物对紫外线的需求。

(3) 动物笼舍若必须设置普通插座时,可考虑设置于饲养员通道内。若需要设置在笼舍内,电源线应尽量暗埋。

(4) 动物园的道路照明系统不应将动物生活和休息的环境照得很亮。大多数动物园晚上不运营,可考虑降低道路的照度或者分组分批控制道路照明灯具。

4.3 电缆选择和敷设

(1) 电缆选择。对于低压电缆,并未有规范对动物园建筑作明确规定。考虑到电缆燃烧产生的烟雾毒性以及部分动物的敏感性,该工程普通电缆选择无卤低烟阻燃B级电缆,消防电缆选用无卤低烟阻燃耐火B级电缆,得到业主的认可。

(2) 敷设。① 室外敷设:地块内的室外高压电力电缆采用管井敷设,主要敷设在环形主干道外侧的绿化下,两电缆井间除所需管孔外另增加40%备用管孔。室外低压电力电缆采用穿管敷设,过车行道路处穿钢管保护。电力线路与其他专业管道、道路交叉处设钢管保护,并满足规范要求的最小间距。② 室内敷设:垂直线路沿梯形电缆槽盒敷于电气竖井内,水平干线电缆采用槽式电缆槽盒敷设。所有金属桥架均热镀锌处理。