福建某新型高速公路服务区电气设计方案探讨

2023-12-01李金澄

福建交通科技 2023年8期

■李金澄

（福建省交通规划设计院有限公司，福州 350004）

以往高速公路服务区主要功能是满足如厕、加油、即时餐饮和简单消费等基本服务功能，近年来，我国交通行业和旅游行业不断发展完善，“交通+旅游”的功能设计也成为新型高速公路服务区的发展趋势。福建省高速公路集团“十四五”发展规划提出未来5～10 年将实施“六五四”战略，即六大体系——路网、能源、服务、信息、创新、安全，五大产业板块——运营投资、工程建设、能源服务、信息科技、物流金融，四新格局——路网建设实现新作为、科技创新实现新突破、为民服务实现新提升、企业治理实现新成效，同时规划提出“着力构建福建特色、全国领先的高速公路综合服务体系”，把服务区建成所在市县对外名片和文明窗口、中高端品牌专卖区、闽台商贸合作平台、休闲旅游目的地，形成“高速公路带你玩、带你吃、带你购”特色品牌。

福建高速公路服务区的提质升级，也必然给其中电气设计带来巨大的挑战。因此，本研究对福建某新型高速公路服务区在提质升级改造中的电气设计方案进行探讨，以期为同类项目提供参考和依据。

1 福建某新型高速公路服务区工程概况

福建某新型高速公路服务区中间被高速公路划分为A 区（右区）和B 区（左区）。本工程以可持续发展的理念合理配置资源，建议扩大建设范围，并采取分期建设形式。前期以开发服务区为主，主要包括服务综合楼、展览馆、管理用房、司机之家、公共卫生间、加油站、加气站、汽修间等，其中左区总建筑面积10 020 m2，右区总建筑面积15 770 m2，两区总建筑面积为25 790 m2；建议扩增约3.067 hm2地，拟建酒店及房车营地，总建筑面积为10 475 m2。

2 服务区建设的电气设计功能要求

2.1 串联区域交通的电气设计

高速公路服务区不再是过去仅满足交通配套功能，“交旅融合”的新型高速公路服务区通过串联沿线分散的资源和景点，保障原高速公路系统，串联区域交通，打通与地方国道联系，建设与地方城市交通相融合的后通道（图1）。新型服务区电气设计时，应考虑新增设的收费系统、通信系统和监控系统。

图1 新型高速公路服务区后通道设计平面图

2.2 满足多功能性的电气设计

打通后通道，串联区域交通，使得服务楼由“驿站”变成“城市客厅”“慢享生活”“心灵度假”“文化研学”“商务洽谈”“团队拓展”可供群众选择的新兴旅游目的地。新型服务区内各功能节点效果图见图2。电气设计时，应根据新型服务区建筑多样性、规模等因素，考虑本工程消防水泵、消防控制室、防烟排烟设施、防火卷帘、应急照明等消防设施；经营管理用计算机系统、公共安全系统、信息网络系统、自动扶梯、货梯、冷冻机冷藏系统、空调等。

图2 新型服务区内各功能节点效果图

2.3 升级网红打卡点的电气设计

新型服务区广场打造一系列的文艺空间和打卡点（图3），使其有更多的吸引力和体验感，集合更多的人气和商业价值。园林设计建筑小品用电、夜景照明用电等电气设计时加强专业间协作，用电容量和场区管线的预留预埋。

图3 新型高速公路服务区网红打卡点设计效果

3 服务区供电设计方案

3.1 用电负荷等级

用电负荷等级其主要依据《建筑电气与智能化通用规范》（GB55024-2022）[1]、《建筑设计防火规范》[GB50016-2014（2018 年版）][2]中相应规定。

新型服务区新增的收费系统、通信系统、监控系统应符合《高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范》（JTG D80-2006）[3]中第7.6.1 条要求：交通工程及沿线设施用电设备的电气负荷级别应符合以下规定，见表1。

表1 交通工程及沿线设施用电设备的电气负荷级别

另根据《高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范》（JTG D80-2006）[3]中第7.5.13 条要求：通信系统用电负荷必须为一级负荷，通信设备电源设计应保证对通信设备不间断、无瞬变供电[3]。

3.2 供电电源及电压

3.2.1 考虑“永临结合”

福建高速公路多处于山区，一些服务区地理位置偏僻，外供电线路架设难度大，考虑将永久用电线路与施工期的临时用电线路统筹设计，将“永临结合”建设理念应用于高速公路建设实践中。即在高速公路建设初期，明确永久用电变电所的位置、容量、线路架设走向以及距离等，申请施工用电时，充分考虑永久用电的容量及接入位置，提前架设好可用于永久用电的施工外电线路，考虑后期运营期的用电容量，使项目建设的临时用电和运营永久用电相结合，做到充分利用，避免重复建设[4]。

3.2.2 配电房的选址

服务区中间被高速公路划分为A 区（右区）和B 区（左区），主要功能是为服务区内设施及沿线交通工程附属设施供电，供电范围较大，在配电房选址中，应从经济性、检修便利、功能要求、容量扩容等方面综合考虑，建议在A 区和B 区各设置1 座配电房，2 座配电房与服务区用1 座配电房的方案相比，主要优势在于：（1）便于后期用电的增容；（2）导线选型以及经济性、合理性。另服务区内配电房选址应设置在负荷中心，以减少0.4 kV 电压电缆的供电长度。

3.2.3 供电系统

（1）高压系统采用两路电源供电，各自独立运行互为备用，单母线分段，设置联络开关，备用自投、手动复位的方式，且每路电源均能承担所有一、二级负荷。服务区变配电系统电气主结线示意图见图4。（2）低压系统采用单母线分段运行加母联开关，变压器为分列运行。（3）在A 区和B 区各设置1个柴油发电机房，配置柴油发电机组作备用电源，当市电断电时自动启动柴油发电机组供电。当市电停电时，发电机应在30 s 内投入正常带负荷运行。备用电源与市电电源连锁，不得并列运行。（4）对断电时间要求为毫秒级的消防控制室、安防机房及其他重要设备供电等设置UPS 应急电源。UPS 不间断电源的供电容量为设备额定容量的1.3 倍，供电时间按设备允许断电时间确定。

图4 服务区变配电系统电气主结线示意图

4 服务区电气设计方案

4.1 配电系统

（1）电源引自A 区/B 区配电房低压配电室的低压配电柜，电源电压为380/220 V，频率为50 Hz。（2）设计采用树干式和放射式相结合的配电方式。（3）对重要的消防负荷，如消控中心、电梯（消防）、防排烟风机等设备，分别由配电房低压普通母线和应急母线各引一路电源，采用双电源供电，自动切换设置在最末一级配电箱处。（4）按功能分区设置智能电表，实现数据远传集中抄表。

4.2 导线、电缆选择及敷设方式

（1）变压器至低压开关柜采用铜质封闭式母线槽，母线槽为采用支架敷设。（2）楼内普通用电设备的配电干线及分支干线采用WDZ-YJY 低烟无卤阻燃型交联聚乙烯绝缘聚烯烃护套铜芯电缆，普通用电设备的配电支线采用WDZ-BYJ（F）低烟无卤阻燃型聚烯烃绝缘铜芯电线。（3）应急照明配电干线、应急照明配电支线采用WDZBN-BYJ（F）低烟无卤阻燃耐火型聚烯烃绝缘铜芯电线。（4）消防设备的配电干线或分支干线采用矿物绝缘防火型铜芯电缆。消防用电设备的配电支线采用BTTZ 矿物绝缘防火型铜芯电缆及WDZBN-YJY 低烟无卤阻燃耐火型交联聚乙烯绝缘聚烯烃护套铜芯电缆或WDZBN-BYJ（F）低烟无卤阻燃耐火型聚烯烃绝缘铜芯电线。

4.3 服务楼电气设计

新型服务区的服务楼单层面积较大，除了特殊机房功能明确，其他均为后期商业使用。考虑招商的不确定性和滞后性。在电气设计中建议：（1）向建筑专业提资阶段，建筑的平面设计中每个防火分区至少设置1 个强电竖[5]，且靠近电气负荷中心点，配电间检修口设置在公共区域，可以避免商业的布局影响电缆竖井电缆的进出线。（2）竖井内干线采用密集母线，每层母线可多备用1 个插接口，楼层设置层箱，箱内仅预留回路，各回路断路器采用电子脱扣器，层箱至各商户馈线暂不设计，由后期的二次装修，再行深化设计及施工。

4.4 服务区广场电气设计

根据新型服务区广场的特点，广场电气设计应加强各专业间的提资配合，主要考虑有：交通工程专业的标志标牌供电、监控专业的供电及通信管道路由、广场照明、景观小品建筑用电、园林水系统用电、夜景照明用电、服务区电气供配电路由、充电桩用电等。服务区强弱电管道路由设计时，应预留部分数量（图5），避免后期的二次开挖破坏。

图5 服务楼通信机房至收费棚电力排管敷设断面图

5 服务区“智能化”电气设计方案

新型服务区广场车位数量大，车辆种类也多，总车位可达800 个。设置智能车位导视系统（图6），对停车场不同车型的停车区域进行划分，停车场地面和标牌色彩化，驾驶员入区停车一目了然，为其带来更好的泊车感受。

图6 新型高速公收服务区“智慧停车”

在服务区主通道两侧设置智能指路机，可以实时采集入区人数，通过LED 屏发布动态信息，推荐最合理的行走导向路线，做到信息采集数字化、日常监管平台化。同时基于智能停车管理、智能卫生间、智能商超、出行信息发布系统，为公众提供更加舒适快捷的服务，不断提升出行体验。

6 服务区光伏发电及充电桩电气设计方案

根据《建筑节能与可再生能源利用通用规范》（GB55015-2021）的相关要求，“新建建筑应安装太阳能系统和在既有建筑上增设或改造太阳能系统”[6]。新型服务区用电量大，特别是电动汽车的普及，高速公路服务区充电桩也成为必要的用电设施（图7），充电基础设施支持光储接入，光伏发电在新型服务区得到迅速的推广。光伏发电设计的主要内容为：（1）确定光伏发电的系统方案，根据建筑物的特征确定建筑太阳能光伏发电装机容量、设备配备、安装位置。光伏并网运行，其容量应向当地电力部门核准。（2）线路的选择及路由应一次设计。（3）光伏发电的太阳能电池阵列面积大，安装高度高，受雷电的影响较大，解决方案为太阳能发电板与屋面接闪器或避雷针可靠焊接，作防雷保护。同时在主回路上安装浪涌避雷器，由光伏发电的低压配电线路设置侵入的雷电浪涌。（4）光伏发电设备应有效连接并做好可靠接地，连接点不少2 处。

充电桩的光储接入能够很好地利用可再生能源，服务区充电桩还应考虑永久用电的接入。根据规模采用专用变压器供电，可在充电桩附近就近设置箱式变电站，电源由站区内高压配电柜馈线引入。