基于對某國際會議中心的電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

陳 濤

（華南理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510640）

0 引言

隨著我國在各方面的全方位發(fā)展，國際影響也進(jìn)一步提高，在國內(nèi)舉行了一系列國際會議，如廈門金磚會議、杭州二十國集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)人峰會等。為滿足舉辦此類重大國際活動日益增長的需求，國內(nèi)的部分大中城市規(guī)劃了一批會議中心的建設(shè)。基于親身參與深圳市某國際會議中心電氣設(shè)計(jì)全過程，本文介紹設(shè)計(jì)過程中遇到的具體問題以及電氣設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對此類問題探討的解決措施。

項(xiàng)目位于深圳市福田區(qū)，配備各類規(guī)格會議室和宴會廳約54 間，最多可同時(shí)容納15 000 人，具備承接國際峰會、“兩會”、大型會議、新品發(fā)布會等各類活動的能力。本項(xiàng)目外輪廓東西向約280 m，南北向約190 m，整體布局成扇形，東西對稱；地下2 層、地上6 層，建筑高度43.57 m，總建筑面積218 000 m2，屬于國家級會議中心。

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)全過程歷經(jīng)電氣方案評審、初步設(shè)計(jì)評審、施工圖評審、施工圖精審以及機(jī)電顧問審查等各個(gè)階段，在此，由衷感謝各單位給予的寶貴意見與建議。

1 發(fā)、變配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 變配電房的設(shè)置

因本項(xiàng)目體量大，電氣設(shè)備房面積也大，如果將所有設(shè)備房全設(shè)置于首層或以上，勢必會占用其他空間，各方均難以接受。如果設(shè)置于地下一層，因本項(xiàng)目直接與大型水體湖面臨貼，依據(jù)粵建規(guī)函〔2018〕1752 號，原則上不采用全地下式，避免設(shè)置于地勢低洼點(diǎn)處，考慮到各地市供電部門對該條文的理解有所不同，不敢貿(mào)然直接將所有電氣設(shè)備房設(shè)置于地下一層。

基于上述情況，項(xiàng)目組將此問題匯報(bào)至建設(shè)方，建設(shè)方隨即組織了業(yè)主代表、設(shè)計(jì)方與供電部門的專題溝通會。溝通會上，屬地供電部門表示，該局已認(rèn)真學(xué)習(xí)了粵建規(guī)函〔2018〕1752 號的相關(guān)條文，本著實(shí)事求是的原則，在不違反國家規(guī)范的前提下，允許將開關(guān)房等電氣設(shè)備房設(shè)置在地下一層，但不能是最底層[1]。至此，各電氣設(shè)備房的設(shè)置原則已基本確定。后期又與建設(shè)方進(jìn)行了細(xì)節(jié)討論會，最終決定：①開關(guān)房、高壓室設(shè)置于首層（綜合考慮投資成本、天氣影響）。②充電樁專用的兩個(gè)變電所（B4、B5變電所，各設(shè)2 臺1250 kVA 干式變壓器）設(shè)置于首層（按深圳要求，快速充電樁需設(shè)置在首層以上，依據(jù)變電所靠近負(fù)荷中心原則設(shè)置）。③為會議中心服務(wù)的兩個(gè)變電所（B1、B2 變電所，各設(shè)4 臺2000 kVA干式變壓器）設(shè)于地下一層。④為空調(diào)服務(wù)的專用變電所（B3 變電所，設(shè)4 臺2000 kVA 干式變壓器）設(shè)于地下一層。

1.2 市政電源

本工程總?cè)萘繛?9 000 kVA，在電氣設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合建筑面積以及對標(biāo)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在10 kV電源回路數(shù)方面選擇三路還是四路進(jìn)線，一直難以確定。

為解決電源回路數(shù)問題，在機(jī)電方案專項(xiàng)研討會上，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)特意與當(dāng)?shù)氐碾姎鈱＜医M進(jìn)行了深入交流。專家表示，各臺變壓器的負(fù)載率均不高（平均在60%左右），充電樁因有優(yōu)惠電價(jià)政策，在深圳當(dāng)?shù)卦试S從公共環(huán)網(wǎng)柜直接環(huán)出配電，即充電樁變壓器的容量直接掛在公共環(huán)網(wǎng)柜上，可不計(jì)入高壓室10 kV 進(jìn)線的容量內(nèi)。如此一來，充電樁的容量剔除后，對高壓室來說，剩余24 000 kVA 的容量，可采用三路10kV 電源進(jìn)線，并按照兩用一備的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。具體操作為1# 10 kV 進(jìn)線在開關(guān)房內(nèi)有兩個(gè)環(huán)出，一個(gè)出線至高壓室作為主用電源一，另一個(gè)環(huán)出至B3 變電所（為充電樁專變服務(wù)），并設(shè)高壓單獨(dú)計(jì)量；2# 10 kV 進(jìn)線在開關(guān)房內(nèi)有兩個(gè)環(huán)出，一個(gè)出線至高壓室作為主用電源二，另一個(gè)環(huán)出至B4 變電所（為充電樁專變服務(wù)），并設(shè)高壓單獨(dú)計(jì)量；3#10 kV 進(jìn)線后一個(gè)環(huán)出至高壓室，作為備用，在高壓室形成了兩用一備的配電方式。主接線具體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 主接線具體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

按照專家意見修改后的配電方案，為確保方案無原則性問題，業(yè)主及設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)帶上圖紙以及負(fù)荷計(jì)算書與屬地供電部門進(jìn)行了溝通，供電部門無異議。至此，市政電源問題得以解決。

1.3 柴油發(fā)電機(jī)

按照本項(xiàng)目的重要性及規(guī)范要求，結(jié)合建筑布局，在東、西兩側(cè)地下一層各設(shè)置一臺1600 kW（主用功率）的柴油發(fā)電機(jī)組，保證了相關(guān)負(fù)荷的供電需求且供電距離合理，并參考機(jī)電評審專家意見，本項(xiàng)目還設(shè)置了快速加油管道和加油口裝置，為外部油罐車的快速接入提供了條件。

1.4 移動發(fā)電車

因本工程有舉辦國際峰會或國家級領(lǐng)導(dǎo)人會議的要求，需要確保電能供給穩(wěn)定。在上述重大會議舉行時(shí)，電源除了由市政電源提供外，還應(yīng)采用移動發(fā)電車作為保障電源。同時(shí)，結(jié)合對標(biāo)工程，在實(shí)際舉辦會議時(shí)，依靠移動發(fā)電車來提供主要場所的電源（空調(diào)、充電樁用電除外）。本工程為會議中心服務(wù)的兩變電所（B1、B2 變電所）的各臺變壓器均設(shè)置了移動發(fā)電車接口。在低壓母排設(shè)專用接入斷路器柜，變電所內(nèi)設(shè)置電纜轉(zhuǎn)接箱，電纜轉(zhuǎn)接箱至低壓母排專用斷路器之間采用密集型母線連接，一次施工到位；移動發(fā)電車至電纜轉(zhuǎn)接箱之間采用電纜敷設(shè)，按照評審專家建議，此段電纜一般在供電部門保供電時(shí)，根據(jù)移動發(fā)電車具體的停靠位置，來確定具體長度后定制或租借電纜，本次可不設(shè)置，但供電纜敷設(shè)路由（含室外電纜溝、穿墻套管、室內(nèi)橋架）應(yīng)設(shè)計(jì)并施工到位[2]。

關(guān)于是否為空調(diào)專用變電所配置移動發(fā)電車，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)同樣進(jìn)行了充分討論：①本工程空調(diào)主機(jī)功率為640 kW（380 V），經(jīng)調(diào)查，當(dāng)?shù)爻Ｓ玫牡蛪喊l(fā)電車有800 kW、500 kW、250 kW 等規(guī)格，即使空調(diào)主機(jī)自帶變頻啟動措施，但對于上述規(guī)格的空調(diào)主機(jī)發(fā)電車能否啟動是一個(gè)未知數(shù)。②因溫度參數(shù)不像照明燈停電時(shí)可直觀感受，一旦空調(diào)變電所前端一路電源出現(xiàn)故障，只能通過現(xiàn)場的保供電專業(yè)團(tuán)隊(duì)立即處理，方可降低影響。經(jīng)過綜合分析，確定空調(diào)專用變電所不配置移動發(fā)電車。

2 不間斷電源

考慮到本項(xiàng)目在舉辦峰會或其他特別重要活動的需要，對于特殊場所（如主會場、宴會廳、禮儀門廳、首腦會議室等）的燈光、音視頻、新聞發(fā)布等重要用電負(fù)荷除考慮市電+柴發(fā)+移動發(fā)電車的模式外，還要確保供電的穩(wěn)定可靠以及連續(xù)性，因此，應(yīng)在上述場所設(shè)置不間斷電源（uninterruptible power supply,UPS）作為備用電源[3]。

UPS 電源的設(shè)置，主要是為了供電中斷時(shí)的過渡使用，能夠滿足供電連線性的要求，綜合考慮項(xiàng)目的定位、對標(biāo)項(xiàng)目的配置以及經(jīng)濟(jì)性等因素，本項(xiàng)目UPS 蓄電池的供電時(shí)間選擇30 min，并按照“N+1”的冗余方式配置蓄電池模塊，提高供電可靠性。UPS 配電方案對比如圖2所示。

圖2 UPS 配電方案對比

UPS 電源的前端采用雙回路供電，圖2中的虛線電源取自市電與柴油發(fā)電機(jī)雙切后的低壓母線段，實(shí)線電源取自另外一臺變壓器的低壓母線段。

為保證UPS 后端供電的安全、可靠，在設(shè)計(jì)前期，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了相關(guān)討論。以宴會廳的照明為例，因UPS 配電箱（柜）一般設(shè)置在UPS 機(jī)房內(nèi)，而各照明配電箱則根據(jù)使用需求，分散設(shè)置在現(xiàn)場的強(qiáng)電井或控制室內(nèi)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)就如何保障這段物理距離間的配電可靠、穩(wěn)定進(jìn)行了對比分析，詳見圖2。方案一：每一末端配電箱均由總箱雙回路供電，但因在末端配電箱內(nèi)需要切換，有轉(zhuǎn)換時(shí)間問題。方案二：由UPS 供電的雙切總箱直供至末端配電箱，無轉(zhuǎn)換時(shí)間問題，但雙切總線至末端箱為單回路，若線路出現(xiàn)故障，影響范圍較大。

通過對比不難發(fā)現(xiàn)，兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。經(jīng)建設(shè)方組織，由機(jī)電顧問、精審、運(yùn)營以及設(shè)計(jì)各方進(jìn)行了專題討論。會上，具有全國多個(gè)會議中心運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)營方結(jié)合自身管理項(xiàng)目的情況指出，若項(xiàng)目確需承接高端峰會或國事活動時(shí)，一般由供電部門提前指定保供電方案，對于末端雙切設(shè)備，通常手動設(shè)置在UPS 供電方式下，不允許自動切換，且對于重要的供電區(qū)域均由保供電人員專人值守。最終，確定本項(xiàng)目采用方案二，既保證了供電線路的可靠性，又滿足了供電電源的需求。

3 若干問題討論

3.1 故障電弧的設(shè)置

按照相關(guān)規(guī)范，本項(xiàng)目的非消防電源需設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。對于大于12 m 的高大空間，因其頂部較高，發(fā)生火災(zāi)時(shí)不易被察覺，除設(shè)置常規(guī)的剩余電流式探測器外，無法在其上面設(shè)置其他探測器[4]。為了有效探測因照明線路故障而引起的火災(zāi)，本項(xiàng)目對上述高大空間的照明回路均設(shè)置了電弧故障探測器，使其接入電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。

3.2 臨時(shí)用電

在項(xiàng)目建成后，應(yīng)當(dāng)考慮后期運(yùn)維的實(shí)際需要，除舉辦國事會議外，也會承接諸多商務(wù)會議活動。在舉辦上述活動時(shí)，各舉辦方有可能需要臨時(shí)搭建舞臺以及其他布展等，因此，需要充分做好臨時(shí)用電的準(zhǔn)備工作，盡可能滿足后期多樣化的要求。

在設(shè)置臨時(shí)用電時(shí)，應(yīng)當(dāng)收集業(yè)主及運(yùn)營方的數(shù)據(jù)，確定可能需要的臨時(shí)用電類型以及功率，從而確定臨時(shí)用電的供電方案。同時(shí)，應(yīng)充分考慮臨時(shí)用電的設(shè)置位置，由于臨時(shí)用電的使用時(shí)間具有不確定性，不建議直接設(shè)置在現(xiàn)場，可就近設(shè)置于控制室、配電小間、強(qiáng)電井等場所。需要注意的是，臨時(shí)用電配電箱（柜）至臨時(shí)用電場所之間的橋架路由應(yīng)設(shè)計(jì)到位，并適當(dāng)做大，方便后期直接敷設(shè)電纜以供使用。

3.3 無功補(bǔ)償

對于無功補(bǔ)償，本項(xiàng)目采用的是電容電抗+靜止無功發(fā)生器（static var generator,SVG）混合補(bǔ)償方式，同時(shí)配置一定數(shù)量的有源電力濾波器（active power filter,APF）。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)主要以電容電抗作為常用的無功補(bǔ)償模式，經(jīng)濟(jì)性較好，再用SVG 進(jìn)行無極、精細(xì)地補(bǔ)償。因項(xiàng)目中有大量LED 屏幕、調(diào)光設(shè)備等產(chǎn)生諧波裝置[5]，故需要設(shè)置APF。

電氣諧波處理比較理想的辦法，是待工程建成且電氣設(shè)備已運(yùn)行一段時(shí)間，經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)測諧波情況后，再確定諧波處理需要的容量、位置等，這是最為經(jīng)濟(jì)、合理、準(zhǔn)確的方案。然而該方案存在一個(gè)問題，即工程竣工運(yùn)行一段時(shí)間后再采購、安裝諧波處理裝置，將出現(xiàn)資金中斷的狀況。經(jīng)綜合考慮，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，在低壓柜側(cè)設(shè)置了一定數(shù)量的源濾波器。

4 結(jié)語

一個(gè)大型國家級會議中心的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)全面、復(fù)雜、系統(tǒng)性的工程，設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮方方面面的內(nèi)容，對于層出不窮的問題，需要協(xié)調(diào)、滿足各方要求，考驗(yàn)的是設(shè)計(jì)師及團(tuán)隊(duì)的綜合能力。為此，本文通過對項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題以及解決思路進(jìn)行梳理，以供同行參考。