飞机库电气设计要点剖析

肖 镇 铭

(中交机场勘察设计院有限公司, 广东 广州 510230)

0 引 言

根据民航局发布的《2019年民航行业发展统计公报》,2019年共有3个运输机场、44个通用机场通航,全年在建机场项目126个。随着民航十四五规划的修改完善工作稳步推进,民航行业将迎来更大的发展,而作为机场重要的辅助工程,飞机库设计需要不断进行设计优化。

1 负荷等级划分

飞机库用电设备负荷按照其对供配电系统的可靠性要求以及中断供电对人财物造成的损失影响程度,可以分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。飞机库内常见的电力负荷等级划分如表1所示,其中需要特别注意的是消防负荷和机库电动大门,这与常规工程有较大区别的。飞机库消防负荷按照GB 50284—2008《飞机库设计防火规范》的规定,Ⅰ类飞机库、Ⅱ类飞机库的消防用电负荷需要划分为一级,Ⅲ类飞机库消防用电负荷至少为二级。一般工程的电动大门不会作为疏散使用,因而一般被划为三级负荷,而飞机库电动大门,虽然也不作为人员疏散使用,但是需要在火灾情况下保持供电以便打开机库大门从而转移飞机,故飞机库电动大门应按照二级负荷设计。另外,在北方或高原等有降雪结冰的地区,飞机库大门的导轨或底部需要有融雪融冰的措施[1-5]。

表1 飞机库常见的电力负荷等级划分

2 负荷计算

飞机库内的电力设备类型较多,且有很多非常规、低使用频次、低功率因数的电力设备,这给负荷计算带来不少困难。因此,进行负荷计算时不能按照一般负荷来选需要系数,需要根据机库内负荷的实际使用情况来采用合适的需要系数。飞机库常见电力设备需要系数和功率因数如表2所示。

表2 飞机库常见电力设备的需要系数和功率因数

3 爆炸危险区域划分及电气防爆设计

3.1 爆炸危险区域划分

飞机库可以根据维修的工艺分为喷漆机库和非喷漆机库两类。非喷漆机库可以按照标准GB 50284—2008《飞机库设计防火规范》附录A进行爆炸危险区域划分,1区包括机库大厅地面下的沟、坑以及与其连通的地坪下空间。2区包括机库大厅1区以上,距地0.5 m以下的空间,以及以飞机发动机或油箱外轮廓为基点,向外1.5 m并向下延伸到地面的空间。而喷漆机库除了按照以上规定进行爆炸危险区域划分,还需按照GB 50671—2011《飞机喷漆机库设计规范》第3.0.2条规定:以可能有可燃气体释放的部位外轮廓为基点,向外半径为3.0 m并向下延伸到地面的空间、机库大厅地面下的沟、坑以及与其连通的地坪下空间划分为1区。以可能有可燃气体释放的部位外轮廓为基点,向外半径为6.0 m并向下延伸到地面的、机库大厅距地0.5 m以下的除1区外空间划分为2区[6-9]。

3.2 电气防爆设计难点

发生可燃气体爆炸需要同时具备以下条件:存在可燃气体混合物且浓度达到爆炸下限;有达到引燃条件的点火源(高温、火花、电弧等)。因此,可采用以下防止爆炸措施:① 采取措施,不让爆炸条件同时发生;② 通过隔绝可燃物质、填充惰性气体,降低可燃液体温度或压力等工艺措施来减少释放源或降低释放源等级;③ 工艺装置设置在户外露天场所或加强室内通风,使可燃气体混合物达不到爆炸下限;④ 采取电气防爆措施以消除点火源。其中前3种措施是其他专业在设计中需要考虑的,本文从“通过采取电气防爆措施以消除点火源”进行论述[10-12]。

(1) 变电所应设置在飞机库靠近户外一侧,并尽量远离甲类或乙类房间;当确实无法避免时,可采取单面贴邻,并采用实体防火墙隔断,且不应开门窗或洞口。

(2) 不应选用油浸式变压器。

(3) 因航空煤油、喷漆涂料、溶剂的密度均大于空气密度,机库内的配电箱、插座等电气设备安装高度应尽量避开爆炸危险区域,且距地不低于1.0 m。为安全考虑,靠近爆炸危险区的电气设备仍需要采用相应防爆等级的防爆电气设备。位于爆炸危险区域内的电气线路应采用铜芯阻燃电缆,且额定电压和最小截面应满足规范GB 50058—2014第5.4.1条的要求。

(4) 电气线路应尽量避开爆炸危险释放源,在爆炸危险区域内,电气线路应尽量在电缆桥架内敷设,出桥架后套钢管敷设,且需要做好防爆隔离密封措施。当机库大厅内电力干线在电缆沟内敷设时,电缆沟内需要用砂石填充密实,并采取措施将沟内积水排出。电气线路(电缆沟、导管、桥架等)穿越防爆区和非防爆区的墙或楼板时,需要用防火密封胶泥封堵开孔和开洞。

(5) 爆炸危险区内单相回路的P线及N线需要设置两极短路保护。爆炸危险区内电气线路和设备应装设过载、短路和接地保护(本质安全电路除外),电动机回路还应装设断相保护(消防设备除外)。

(6) 在飞机停放区、维修区、喷漆区应安装用来消除飞机和油箱上的静电电荷的接地母排,并就近与机库的接地系统相连。

(7) 飞机库内所有的电气设备及金属器件、构件应采取等电位联结。

(8) 因机库内具有1区和2区爆炸危险区域,且机库为重要的建筑物,按照GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》的规定,应按照第二类防雷建筑物进行设防。因机库为大空间、大跨度建筑物,通常采用金属屋面,为美观以及节省工程成本,可以将金属屋面作为防雷接闪器,但是需要确保同时满足金属屋面金属厚度、金属板无绝缘被覆层、板间连接为持久电气贯通3个条件。

4 压降控制

一般机库面积都比较大,用电设备分散,供电半径过大,导致线路产生的压降问题比较突出,造成配电设计困难以及工程造价增加。为尽可能地减小压降,可以采取以下控制压降措施。

(1) 在满足配电室的防爆要求前提下,配电室的位置应尽量靠近主要用电负荷的几何中心位置,并合理选择配电箱的位置以及配电线路的长度。

(2) 优化负荷计算,选取适当的需要系数,避免计算功率过大,导致电缆截面选择过大而造成不必要的浪费。

(3) 优化供配电系统结构,减少中间配电环节,级数尽量控制在3级及以下。

(4) 机务维修和喷漆作业的用电设备大多位于机库大厅的中间区域,若采用桥架敷设,无法敷设到用电点,只能靠墙安装,导致供电线路绕远,增大压降和工程造价。而采用电缆沟+地井方式,可以直接连接到供电点,减小供电线路长度,降低压降和工程造价。

5 机库照明设计

根据民航规范MH 3145.86—2001《维修设施照明》,飞机库各场所照度标准如表3所示。

表3 飞机库各场所照度标准

机库内部分区域为爆炸危险区域,靠近或在爆炸危险区域的灯具以及喷漆机库内灯具需要采用相应防爆等级的防爆灯具和接线盒。在其他湿度较大、灰尘较多、有腐蚀性的场所应采用整体密封式三防灯具。发电机试车台的灯具应采取防震措施。机库大厅顶部的灯具需要增加防护罩。机库大厅高度一般比较高,应采用适用于高大空间的窄束角投光灯,光源可选金卤灯或LED灯。

目前飞机库大多为网架结构,灯具可以在网架上吊装,若为门钢结构,则可以在檩条上吊装。当机库内有起重设备时,需要避开行走路线,灯具可吊装在网架的上弦和下弦之间。如果没有吊车,则可以直接安装在网架下弦。布灯后还应进行照明建模,以校验实际的照明效果和各个区域照度。

6 火灾自动报警系统与控制

飞机库内应设火警系统,且Ⅰ、Ⅱ类飞机库应设置靠近机库大厅的消防监控值班室,并设置玻璃窗朝向机库大厅。

6.1 火灾探测器的设计

飞机库具有特殊建筑结构特点和使用功能,需要选择合适的火灾探测器型号以及安装方法。靠近或在爆炸危险区的火警设备还需要采用相应防爆等级。

(1) 在机库大厅顶部可以设置感温探测器。

(2) 在机库大厅地上空间可以选择采用三频红外火焰探测器和感烟探测器。在机库网架距离棚顶垂直0.3～1 m处设置红外光束的感烟探测器,当屋顶距地超过20 m时,需要分层设置探测器,确保能够探测到各个可能的火灾点烟雾。

(3) 在地面以下的通风地沟、地坑以及其他可能有可燃气体聚集的空间、燃气进气间和燃气管道阀门附近应设置可燃气体探测器,根据所在场所可能出现的气体类型选择对应的可燃气体探测器,接入到可燃气体报警控制器,再由可燃气体报警控制器与消防联动控制器进行通信。

6.2 起泵按钮和系统控制

消防泵或泡沫泵的起泵按钮应设置在消防设备附近以及机库大厅人员操作的区域内,并需要相关的信号传回火警系统。应设置可燃气体探测器的报警浓度值、动作浓度值,当超限时应联锁控制启动相应的事故通风设施。火灾确认后,应联锁开启飞机库电动大门。

7 结 语

本文阐述了飞机库电气设计要点。在实际飞机库电气设计中,应根据规范并结合施工,调整设计的思路、方法,优化设计方案,以期达到安全高效、节能环保、经济合理的目的。