潇河国际会展中心南侧组团电气工程的设计

李健刚

（山西省建筑设计研究院有限公司，山西 太原 030013）

0 引言

设计是工程建设的灵魂，会展建筑电气工程的设计关系到整个工程未来的运营效果。从众多的会展建筑的使用来看，供电系统的电力负荷形式结构和供电管理方法十分重要，设计之初要综合考虑供电系统运行的稳定性、可靠性、先进性，还要资源消耗，经济合理，同时也要符合现代会展供电管理要求。最终目的是为参会人员提供一个安全、舒适、便捷、轻松的环境。潇河国际会展中心作为城市的名片，以多类型设施承载多等级活动，切实带动山西的转型综改，成为驱动山西现代化发展的新引擎，是社会经济快速发展，居民安居乐业的重要体现。本文结合潇河国际会展中心南侧组团电气工程案例，详细介绍其供电系统的设计情况。

1 会展中心概况

潇河国际会展中心（图1）南侧组团主体分三段：Ⅰ段为C1展厅、登录厅、库房及配套服务；Ⅱ段为C2展厅、库房及配套服务；Ⅲ段为会议配套楼，功能为餐饮、会议、配套服务等空间。

图1 会展中心效果图

会展中心南侧组团总建筑面积65035.09m2；会展建筑地上1层，会展的配套用房地上2层，局部3层（设夹层）；东侧会议配套楼2层；建筑高度35.8m（展厅最高屋面），20.30m（屋檐高度）；会议配套楼高13.20m，室内外高差0.10m。建筑分类为单层及多层公共建筑；建筑物耐火等级为一级。

2 会展中心的用电负荷设置与等级

2.1 用电负荷设置

会展中心的主要用电负荷为举行大型会展时的展览用电以及会展照明、会展空调、展馆内智能化、展馆外立面景观照明、屋顶电伴热、融雪、电动帘等负荷用电[1]。

本展厅考虑不同产品的多种会展，负荷变化较大，故按会展中最大所需用电负荷重型展厅300W/㎡考虑展览用电，总会展面积约为19800㎡，专设4台1600kVA变压器为展览设备供电。

2.2 负荷等级

根据会展用电负荷对可靠性的要求分为三级，即一级负荷（含特别重要负荷）、二级负荷、三级负荷，具体分类如下：

一级负荷：会展建筑的应急照明、消防排烟风机、消防加压送风机、消防补风机、防火卷帘等消防用电及会展客梯、会展排污泵等非消防用电；特别重要负荷：应急响应系统用电，消防设备（含消防控制室内的火灾自动报警及控制设备)、安防系统用电、信息网络机房用电、通讯设备电源、应急指挥中心等[2]。

二级负荷：展厅照明、主要展览用电、展厅内通风机、电梯、扶梯、通道闸口机、大型饮食建筑用餐区域、公共区域的备用照明用电、中型商店建筑的营业厅的照明，电子信息设备，主要通道及楼梯间照明等[3]。

三级负荷：除一、二级负荷外的负荷。

3 会展中心的供电方式

本建筑为特大型的会展中心建筑，由上级变电站引来双重的10kV高压电源，采取二路高压+柴油发电机的供电方法。就近的中部展厅预留高压配电室位置。中部展厅地下高压总配电室引出接8路10kV电源供电，中部展厅高压总配电室的二路10kV供电时应分别引自二台不同的110kV变电站上，在其中一路供电故障时，另一路供电也不应该同时遭受破坏，两个供电设备同时工作并相互备份，在母线的分段处设置了联络开关，见图2、图3。

图2 高压出线示意图一

图3 高压出线示意图二

自就近中部展厅高压配电室内两段母线各馈出2路10kV电源（共8路）分别至南侧组团1#~4#变配电室。

（1）10/0.4kV型公共变配电系统在低压电侧使用单母线分段方式工作，在两个低压电母段间设置联接开关，联接开关应设自投自复/自投不自复/自动三位切换开关，单母联开关自动投入工作时应设置延时（0~5s），在低压电侧的总控制器因超载或故障而停机时，则不可以手动关闭母联开关。主进开关和母联开关间设电联锁，在任何条件下都只能关闭它们其中的二个开关。两段母线中当任一个线路失电，另一段母线负载起本组变压器负载范围内的所用一、二级负荷。

（2）10/0.4kV公共变配电室低压侧分别独立设置应急负荷专用母线段（备用电源严禁接入）和平时保障负荷专用母线段，利用双电源转换装置（ATS）进行正常电源与应急电源（应急柴油发电机组）之间转换，应急电源的启动信号取自双电源转换装置正常电源主开关辅助触点发出的失电信号，防止正常电源与应急电源并列运行[4]。

（3）10kV高压配电室设于就近北展地下车库一层，由此供给南展1~4变电所，10kV高压供电C1C2展览用变配电室（1#、2#），C1C2非展览用公共变配电室（3#），南侧组团配套公共变配电室（4#），10kV高压配电室内设有高压计量及保护。

本工程在C1C2展厅南侧的夹层均设一个展览专用变配电室(1#、2#)，内设两台环氧树脂浇注式干式变压器（2×1600kVA），两台变压器组成一组供电电源，中间设联络开关，互为备用；本工程在C2展厅北侧的一层设C1C2的公共变配电室（3#），内设两台环氧树脂浇注式干式变压器(2×1600kVA)，两台变压器组成一组供电电源，中间设联络开关，互为备用；本工程在南侧组团配套一层设公共变电室（4#），内设两台环氧树脂浇注式干式变压器(2×1600kVA)，两台变压器组成一组供电电源，中间设联络开关，互为备用。

高压配电室内10kV开关设备采用下进下出的方式；变配电室低压配电设备供展厅低压用电，采用下进下出的方式。

（4）10kV高压柜保护单元均为微机保护，10kV进线设定时限电流速断、过电流保护，变压器设电流速断、过电流、温度保护，母联断路器设过电流、速断保护[5]。

（5）计量采用高供高计方式。

（6）高压开关柜采用中置式开关柜。

（7）高压开关柜、真空断路器的操作电源及继电保护控制电源均为直流操作，操作电源为直流110V/60Ah。

（8）无功功率补偿：本工程采用1#~4#变配电室低压侧集中补偿方式，每台变压器低压母线上装设不燃型无功自动补偿装置，对系统进行无功功率自动补偿，使补偿后的功率因数大于0.9。

（9）低压配电柜采用Blokset。当馈电线路采用电缆时，低压柜接线型式为下出线；当馈电线路采用插接母线时，低压柜接线型式采用上出线。

（10）本工程低压配电系统采用放射式和树干式相结合的方式。

（11）对所有的消防供电设施采用专用电源回路，在建筑内的生产、生活用电被切断时，应仍能保证消防用电。备用消防电源的供电时限和容量，应当符合该建筑物着火持续时间内各消防供电设备的规定。

（12）接地型式为TN-S系统。

4 应急电源与特殊消防用电装置的设计

4.1 应急电源(应急柴油发电机组)

（1）该建筑为特大型会展中心，根据业务运营管理的需求，提供供电可靠性，与就近区域中部展厅的地下一层共用应急柴油发电机组作为南部展厅的应急备用电源，其储油间的面积不应大于1m2。

（2）平时保障性负荷：满足平时会展业务所需的一级负荷；首层安防及消防控制中心设备用电、弱电中心机房设备用电、电信机房用电、大型会议室用电及客梯用电。

（3）消防负荷：应急照明、消防泵、消防排烟风机、消防加压送风机、消防补风机、防火卷帘、电动排烟窗等。

（4）应急柴油发电机组容量选择:根据火灾及平时两种状态计算：火灾状态计算容量确定应急备用功率，平时状态计算容量确定常用功率。

（5）应急柴油发电机组的启动信号引自所负载变电所应急母线段上的ATS控制器，当控制器检测到低压母线段上断电后，其信号传至对应的应急柴油发电机房内，其延时为0~10s（可调）后自动开启柴油机组，柴油发电机组将在15s内达至额定速度、电流、频率，并可在额定负载工作。此时，若发生火灾应切断应急母线段上的非消防负荷。在市电恢复30~60s（可调）时，将恢复正常市电供应，但柴油发电机组在延时后自动停止。同时应急供电和市电电源之间有机械和电器的联锁，防止并列运行。柴油发动机与馈导线接通后，两端的相序应该和原系统的相序保持一致。

4.2 特殊消防用电装置的设计

（1）建筑内净空高度大于12m的空间分别采用光截面感烟和图像型两种类型的火灾探测器。展厅：本项目设有2个展厅，尺寸均为63m×63m，屋顶为桁架玻璃屋顶形式，最低处层高为15m，最高处层高为34m，无吊顶。展厅内火灾探测按高度>12m的高大空间设防，分别采用图像式火灾事故监测报警系统和光截面图像型感烟火源监测报警系统，在展厅南、北两侧在6~7m、15m处设两层光截面线型光束感烟火灾探测器，仅在结构桁架下0.5m处设置一层双波段图像型感烟火灾探测器。因15~34m屋顶为不规则标高的曲面，不具备安装条件，且无可燃物，火灾隐患较低。该范围内不再增设火灾探测装置。登录厅：登录厅尺寸为27m×20m，屋顶为钢结构屋顶形式，屋面下设吊顶。最低处层高为15m，最高处层高为20m。南侧组团登录厅内火灾探测按高度>12m的高大空间设防，分别采用图像式火灾事故监测报警系统和光截面图像型感烟火源监测报警系统，在登录厅东、西两侧在吊顶下0.5m设置一层光截面线型光束感烟火灾探测器，在登录厅东、西两侧吊顶下0.5m设置一层双波段图像型感烟火灾探测器。因15~20m屋顶为不规则标高的曲面，不具备安装条件，且无可燃物，火灾隐患较低。该范围内不再增设火灾探测装置。

（2）沿展厅四周外墙设置手动火灾报警按钮，间距不大于15m，底边距地面高度为1.3~1.5m。

5 技术创新

（1）工程设计管理采用EPC的施工总承包管理模式，符合电气专业要求，兼顾工程设计、采购、施工管理等阶段工作的合理衔接。配合智能化、立面景观照明、电伴热、融雪、电动帘气动窗等专项设计，根据专项设计要求，最终落地实施。

（2）变配电所采用智能配电系统，全面集中监测配电系统的运行状态，及时获得报警，并针对报警提出处理预案，提高配电系统的可用性和可靠性。

（3）展厅的管沟内采用智能预警电缆，通过光缆或光电复合电缆的分布式光纤测温对整根电缆温度进行监测，电缆故障造成的温度或温差变化超限时报警，具有反应快，精度高、定位准的特点。通过电脑网页版和手机APP版平台，方便系统更新、数据存储，多点多人管理，专家系统支持等对配电房的用电参数、环境参数、电缆头温度及配电设备安全参数进行实时监测，提供大数据分析和报警，某些参数超限时可以自动调整。

（4）展厅的接驳井内采用智慧断路器，智慧断路器能提供更及时的超额用电保护和电气火灾分析预警和报警，实现电压、电流、漏电流、温度、功率、用电量以及各种用电故障报警信息的实时采集，并通过云平台进行统计比对、大数据分析等，可通过电脑PC端或手机APP进行远程操控设置，进行开关锁定，避免误操作，避免不必要意外的发生。实现真正的手自一体控制，通过多种管控方式，达到方便和节能管控的目的。

（5）在本工程大空间应用自动跟踪定位射流灭火设备，以图像式火灾事故监测报警系统和光截面图像型感烟火源监测报警系统等为核心，常规式火灾报警与联动系统为补充，实行分布式控制—集成管理。如果现场发生火灾事故，经过信息处理计算机发送报警信号，大屏幕显示报警区域的图片，并手动打开摄像仪完成录入。同样也经过计算机，采用人机协同的方法开启自动消防炮实现定点扑救。

6 结束语

本文主要对会展建筑供电系统的电力负荷形式结构和供电管理方法等进行了较为系统的分析和研究，提出要综合考虑供电系统运行稳定可靠、科技水平领先、节约社会能源、经济成本合理，同时也要符合现代会展供电管理要求。随着现代社会的进步，科学技术得到大力的发展，会展建筑中的机械电气的设计在满足国家规范要求的前提下，为会展的参会人员提供一个安全、舒适、便捷、轻松的环境。