飛機庫電氣設計要點剖析

肖 鎮 銘

(中交機場勘察設計院有限公司, 廣東 廣州 510230)

0 引 言

根據民航局發布的《2019年民航行業發展統計公報》,2019年共有3個運輸機場、44個通用機場通航,全年在建機場項目126個。隨著民航十四五規劃的修改完善工作穩步推進,民航行業將迎來更大的發展,而作為機場重要的輔助工程,飛機庫設計需要不斷進行設計優化。

1 負荷等級劃分

飛機庫用電設備負荷按照其對供配電系統的可靠性要求以及中斷供電對人財物造成的損失影響程度,可以分為一級負荷、二級負荷、三級負荷。飛機庫內常見的電力負荷等級劃分如表1所示,其中需要特別注意的是消防負荷和機庫電動大門,這與常規工程有較大區別的。飛機庫消防負荷按照GB 50284—2008《飛機庫設計防火規范》的規定,Ⅰ類飛機庫、Ⅱ類飛機庫的消防用電負荷需要劃分為一級,Ⅲ類飛機庫消防用電負荷至少為二級。一般工程的電動大門不會作為疏散使用,因而一般被劃為三級負荷,而飛機庫電動大門,雖然也不作為人員疏散使用,但是需要在火災情況下保持供電以便打開機庫大門從而轉移飛機,故飛機庫電動大門應按照二級負荷設計。另外,在北方或高原等有降雪結冰的地區,飛機庫大門的導軌或底部需要有融雪融冰的措施[1-5]。

表1 飛機庫常見的電力負荷等級劃分

2 負荷計算

飛機庫內的電力設備類型較多,且有很多非常規、低使用頻次、低功率因數的電力設備,這給負荷計算帶來不少困難。因此,進行負荷計算時不能按照一般負荷來選需要系數,需要根據機庫內負荷的實際使用情況來采用合適的需要系數。飛機庫常見電力設備需要系數和功率因數如表2所示。

表2 飛機庫常見電力設備的需要系數和功率因數

3 爆炸危險區域劃分及電氣防爆設計

3.1 爆炸危險區域劃分

飛機庫可以根據維修的工藝分為噴漆機庫和非噴漆機庫兩類。非噴漆機庫可以按照標準GB 50284—2008《飛機庫設計防火規范》附錄A進行爆炸危險區域劃分,1區包括機庫大廳地面下的溝、坑以及與其連通的地坪下空間。2區包括機庫大廳1區以上,距地0.5 m以下的空間,以及以飛機發動機或油箱外輪廓為基點,向外1.5 m并向下延伸到地面的空間。而噴漆機庫除了按照以上規定進行爆炸危險區域劃分,還需按照GB 50671—2011《飛機噴漆機庫設計規范》第3.0.2條規定:以可能有可燃氣體釋放的部位外輪廓為基點,向外半徑為3.0 m并向下延伸到地面的空間、機庫大廳地面下的溝、坑以及與其連通的地坪下空間劃分為1區。以可能有可燃氣體釋放的部位外輪廓為基點,向外半徑為6.0 m并向下延伸到地面的、機庫大廳距地0.5 m以下的除1區外空間劃分為2區[6-9]。

3.2 電氣防爆設計難點

發生可燃氣體爆炸需要同時具備以下條件:存在可燃氣體混合物且濃度達到爆炸下限;有達到引燃條件的點火源(高溫、火花、電弧等)。因此,可采用以下防止爆炸措施:① 采取措施,不讓爆炸條件同時發生;② 通過隔絕可燃物質、填充惰性氣體,降低可燃液體溫度或壓力等工藝措施來減少釋放源或降低釋放源等級;③ 工藝裝置設置在戶外露天場所或加強室內通風,使可燃氣體混合物達不到爆炸下限;④ 采取電氣防爆措施以消除點火源。其中前3種措施是其他專業在設計中需要考慮的,本文從“通過采取電氣防爆措施以消除點火源”進行論述[10-12]。

(1) 變電所應設置在飛機庫靠近戶外一側,并盡量遠離甲類或乙類房間;當確實無法避免時,可采取單面貼鄰,并采用實體防火墻隔斷,且不應開門窗或洞口。

(2) 不應選用油浸式變壓器。

(3) 因航空煤油、噴漆涂料、溶劑的密度均大于空氣密度,機庫內的配電箱、插座等電氣設備安裝高度應盡量避開爆炸危險區域,且距地不低于1.0 m。為安全考慮,靠近爆炸危險區的電氣設備仍需要采用相應防爆等級的防爆電氣設備。位于爆炸危險區域內的電氣線路應采用銅芯阻燃電纜,且額定電壓和最小截面應滿足規范GB 50058—2014第5.4.1條的要求。

(4) 電氣線路應盡量避開爆炸危險釋放源,在爆炸危險區域內,電氣線路應盡量在電纜橋架內敷設,出橋架后套鋼管敷設,且需要做好防爆隔離密封措施。當機庫大廳內電力干線在電纜溝內敷設時,電纜溝內需要用砂石填充密實,并采取措施將溝內積水排出。電氣線路(電纜溝、導管、橋架等)穿越防爆區和非防爆區的墻或樓板時,需要用防火密封膠泥封堵開孔和開洞。

(5) 爆炸危險區內單相回路的P線及N線需要設置兩極短路保護。爆炸危險區內電氣線路和設備應裝設過載、短路和接地保護(本質安全電路除外),電動機回路還應裝設斷相保護(消防設備除外)。

(6) 在飛機停放區、維修區、噴漆區應安裝用來消除飛機和油箱上的靜電電荷的接地母排,并就近與機庫的接地系統相連。

(7) 飛機庫內所有的電氣設備及金屬器件、構件應采取等電位聯結。

(8) 因機庫內具有1區和2區爆炸危險區域,且機庫為重要的建筑物,按照GB 50057—2010《建筑物防雷設計規范》的規定,應按照第二類防雷建筑物進行設防。因機庫為大空間、大跨度建筑物,通常采用金屬屋面,為美觀以及節省工程成本,可以將金屬屋面作為防雷接閃器,但是需要確保同時滿足金屬屋面金屬厚度、金屬板無絕緣被覆層、板間連接為持久電氣貫通3個條件。

4 壓降控制

一般機庫面積都比較大,用電設備分散,供電半徑過大,導致線路產生的壓降問題比較突出,造成配電設計困難以及工程造價增加。為盡可能地減小壓降,可以采取以下控制壓降措施。

(1) 在滿足配電室的防爆要求前提下,配電室的位置應盡量靠近主要用電負荷的幾何中心位置,并合理選擇配電箱的位置以及配電線路的長度。

(2) 優化負荷計算,選取適當的需要系數,避免計算功率過大,導致電纜截面選擇過大而造成不必要的浪費。

(3) 優化供配電系統結構,減少中間配電環節,級數盡量控制在3級及以下。

(4) 機務維修和噴漆作業的用電設備大多位于機庫大廳的中間區域,若采用橋架敷設,無法敷設到用電點,只能靠墻安裝,導致供電線路繞遠,增大壓降和工程造價。而采用電纜溝+地井方式,可以直接連接到供電點,減小供電線路長度,降低壓降和工程造價。

5 機庫照明設計

根據民航規范MH 3145.86—2001《維修設施照明》,飛機庫各場所照度標準如表3所示。

表3 飛機庫各場所照度標準

機庫內部分區域為爆炸危險區域,靠近或在爆炸危險區域的燈具以及噴漆機庫內燈具需要采用相應防爆等級的防爆燈具和接線盒。在其他濕度較大、灰塵較多、有腐蝕性的場所應采用整體密封式三防燈具。發電機試車臺的燈具應采取防震措施。機庫大廳頂部的燈具需要增加防護罩。機庫大廳高度一般比較高,應采用適用于高大空間的窄束角投光燈,光源可選金鹵燈或LED燈。

目前飛機庫大多為網架結構,燈具可以在網架上吊裝,若為門鋼結構,則可以在檁條上吊裝。當機庫內有起重設備時,需要避開行走路線,燈具可吊裝在網架的上弦和下弦之間。如果沒有吊車,則可以直接安裝在網架下弦。布燈后還應進行照明建模,以校驗實際的照明效果和各個區域照度。

6 火災自動報警系統與控制

飛機庫內應設火警系統,且Ⅰ、Ⅱ類飛機庫應設置靠近機庫大廳的消防監控值班室,并設置玻璃窗朝向機庫大廳。

6.1 火災探測器的設計

飛機庫具有特殊建筑結構特點和使用功能,需要選擇合適的火災探測器型號以及安裝方法。靠近或在爆炸危險區的火警設備還需要采用相應防爆等級。

(1) 在機庫大廳頂部可以設置感溫探測器。

(2) 在機庫大廳地上空間可以選擇采用三頻紅外火焰探測器和感煙探測器。在機庫網架距離棚頂垂直0.3～1 m處設置紅外光束的感煙探測器,當屋頂距地超過20 m時,需要分層設置探測器,確保能夠探測到各個可能的火災點煙霧。

(3) 在地面以下的通風地溝、地坑以及其他可能有可燃氣體聚集的空間、燃氣進氣間和燃氣管道閥門附近應設置可燃氣體探測器,根據所在場所可能出現的氣體類型選擇對應的可燃氣體探測器,接入到可燃氣體報警控制器,再由可燃氣體報警控制器與消防聯動控制器進行通信。

6.2 起泵按鈕和系統控制

消防泵或泡沫泵的起泵按鈕應設置在消防設備附近以及機庫大廳人員操作的區域內,并需要相關的信號傳回火警系統。應設置可燃氣體探測器的報警濃度值、動作濃度值,當超限時應聯鎖控制啟動相應的事故通風設施。火災確認后,應聯鎖開啟飛機庫電動大門。

7 結 語

本文闡述了飛機庫電氣設計要點。在實際飛機庫電氣設計中,應根據規范并結合施工,調整設計的思路、方法,優化設計方案,以期達到安全高效、節能環保、經濟合理的目的。