1、博物館建筑的供配電設計【摘要】結合某博物館供配電系統的設計實例，從負荷分級、供電電源、變配電系統、低壓配電及線路敷設方式等幾個方面，結合規范條文和該類建筑特點，對其供配電系統的設計思路和要點進行介紹，并在最后對該項目的照明系統進行了簡要的說明。 /1/view-6952676.htm【關鍵詞】博物館；供配電設計；設計思路和要點引 言為了滿足人民日益增長的物質文化需求，博物館作為典藏、陳列和研究自然和人類文化的場所，其文化輻射力和社會關注度得到不斷提高。截止2013年底，全國已有備案博物館4165家，并繼續保持高速增長態勢。本案即為某市新建大型博物館，建筑面積52643m2，高度47.7m，建筑
2、性質為一類高層公共建筑。地上四層，其中1層為中央大廳、展廳、報告廳、藏品庫區、業務科研區和行政辦公區等；2層為觀光大廳，34層為展廳。1 負荷分級與供電電源1.1 負荷分級1.1.1 消防負荷分級根據GB 50045-95（2005年版）高層民用建筑設計防火規范第9.1.1條的規定：“高層建筑的消防控制室、消防水泵、消防電梯、防煙排煙設施、火災自動報警、漏電火災報警系統、自動滅火系統、應急照明、疏散指示標志和電動的防火門、窗、卷簾、閥門等消防用電，一類高層建筑應按一級負荷要求供電”。故本工程的消防設備用電為一級負荷。1.1.2 非消防負荷分級根據JGJ 16-2008民用建筑電氣設計規范附錄A
3、民用建筑中各類建筑物的主要用電負荷分級規定：“大型博物館及展覽館的安防系統用電、珍貴展品展室照明用電為一級負荷中特別重要負荷；展覽用電為二級負荷”。此外，根據JGJ 66-91博物館建筑設計規范第6.3.1條的規定：“大型館的電氣負荷不得低于二級，中小型館不得低于三級。防火、防盜報警系統應按一級電氣負荷設計或設置應急備用電源”。本工程的建筑規模大于10000m2，屬于大型館，故非消防負荷分級如下：安防系統用電為一級負荷中特別重要負荷；弱電設備、網絡通信機房、公共走道照明、用戶站、客梯電源、生活水泵、排水泵、庫房恒溫恒濕空調設備等為一級負荷；展廳用電、自動扶梯、報告廳等用電為二級負荷；其余為三級
4、負荷。1.1.3 博物館建筑負荷的特點博物館類建筑的用電負荷有以下特點：首先，空調負荷功率大，需采用單獨的變壓器組為此類季節性負荷供電。特別是近年來玻璃幕墻的大量使用，造成空調類負荷有增大的趨勢，如本例中空調變壓器的容量（2*1600kVA）就較動照變壓器容量（2*1250kVA）大了一級。此外，展廳用電（包括照明和空調用電）定性為二級負荷，意味著每臺變壓器的平時負載率不宜過大，否則當每組變壓器中的一臺檢修或故障時，另一臺變壓器需承擔全部的一二級負荷，易發生過載。此時如果高壓側斷路器整定值選擇不當，易發生跳閘事故，造成更大的損失。另外，因為博物館建筑布展的不確定性和靈活性，造成其照明負荷也隨展
5、品特性和對照明的要求而變化。為應對未來不同展覽對用電的要求，比如珍貴展品的展出，對于未設置珍貴展品展室的博物館建筑（如本例），還是建議在為展區服務的每個配電間內預留滿足一級負荷供電要求的配電柜位及相應的電纜通道。1.2 供電電源由上述的負荷等級情況可知，博物館類建筑通常需由市政10kV電網提供二路（雙重）10kV電源，兩路10kV電源同時使用、互為備用。特別重要負荷除由二路（雙重）電源供電外，還應配置柴油發電機組或UPS蓄電池組作為備用電源。如本例中即為安防系統、消防自動報警系統以及重要弱電系統的用電設置UPS蓄電池組來滿足其特別重要負荷和重要一級負荷的供電要求。此外，對一級負荷設備，如庫房恒
6、溫恒濕空調設備等，采用雙回路供電，電源引自不同變壓器母線段，并在適當位置設置雙電源自動切換裝置。對二級負荷設備，如展廳用電、自動扶梯、報告廳等，可采用單回路供電，電源直接引自變電所低壓饋出柜。2 變配電系統2.1 10kV/0.4kV用戶站在一層設一座10kV/0.4kV用戶站，內設2x1250 kVA +2x1600kVA 共4臺環氧樹脂澆注低噪聲節能干式變壓器。其中2x1250 kVA變壓器主要為展廳照明、恒溫恒濕空調機組和其它電力設備供電；2x1600kVA變壓器主要為冷凍機組、冷卻塔、風冷熱泵和空調機組等空調設備供電。10kV中壓主接線采取單母線分段，設母聯開關，采用手動聯絡方式，電氣
7、加機械連鎖。平時分列運行，各帶50%負荷，當一路電源故障時，另一路電源可帶100%重要負荷。本方案經濟性和可靠性都較好，適用于一般博物館，但對于重要的博物館建筑還是建議按100%負荷申請兩路市電，以應對突發情況。另外，因為我國各地的城市電網情況不同，高壓主接線方案需事先向當地電業部門征詢，并根據具體情況調整方案，不可一概而論。低壓側采用單母線分段，設母聯開關，電氣加機械連鎖，變壓器日常負載率70%左右。考慮到博物館建筑的大部分負荷均為一、二級負荷，如選擇母聯自動合閘方式易引起變壓器過載，所以本例選擇了手動方式。在變壓器低壓側設置無功自動補償裝置，采用過零投切、混合補償，以集中補償形式使高壓側功
8、率因數提高到0.90以上。供配電系統示意圖如下：圖1 供配電系統2.2 諧波抑制措施博物館建筑的諧波源主要為照明用的氣體放電燈、EPS和UPS等整流設備以及各類變頻電力設備（變頻泵和變頻風機等）。關于諧波抑制措施，一般做法是在變電所電容自動補償柜內安裝相應的電抗器（適用于諧波含量較低的情況）或者設置有源濾波裝置（適用于諧波含量較高的情況）。但最好的解決辦法還是在諧波源產生的位置就近設置諧波抑制設備，如變頻空調機組的末端配電柜或每個防火分區配電間的照明總柜，其實際效果和作用優于在變電所集中設置諧波抑制設備。 3 低壓配電及線路敷設方式博物館建筑多為大型公建，低壓配電應按能耗模型（如照明、插座、空
9、調等）劃分回路，設置配電箱/柜，在每個防火分區設置配電間。對于裱畫室、修復復制室、熏蒸室等技術用房區域，按房間采用獨立回路供電；需要380V大功率電源的，由該區域配電間采用獨立回路供電至用電點位。對于珍品庫房的恒溫恒濕空調設備，由變電所低壓柜直接饋出，在其空調機房內設置雙路電源自動切換裝置（ATS），滿足其供電要求。博物館建筑為人員密集的重要公共場所，根據JGJ 16-2008民用建筑電氣設計規范第7.4.1條的規定，對一類高層建筑以及重要的公共場所等防火要求高的建筑物，應采用阻燃低煙無鹵交聯聚乙烯絕緣電力電纜、電線或低煙無鹵電力電纜、電線。所以根據其使用性質應選用無鹵低煙阻燃電纜和電線。參考
10、DG/TJ08-2048-2008民用建筑電氣防火設計規程，本工程的電線電纜使用場所分級為一級。經計算，同一電纜通道內電纜的非金屬含量為12L/m，故本工程所用電纜的阻燃級別應為A級，電線的阻燃級別應為B級（工程上通常比電纜低一級）。即本工程普通動力、照明配電干線線路采用A級交聯無鹵低煙阻燃電纜WDZA-YJY-1kV；消防設備的配電干線線路采用A級交聯無鹵低煙阻燃耐火電纜WDZAN-YJY-1kV。一般照明、電力配電支線采用B級無鹵低煙阻燃交聯聚乙烯絕緣銅芯線WDZB-BYJ-450/750V；應急照明、消防電力配電支線采用B級無鹵低煙阻燃耐火交聯聚乙烯絕緣銅芯線WDZBN-BYJ-450/
11、750V。4 照明系統4.1 普通照明博物館藏品庫房室內和對光特別敏感展品的照明應選用白熾燈，一般照明宜采用紫外線少的光源，并有遮光裝置，限制紫外線對展品的影響。根據GB/T 23863-20089博物館照明設計規范和GB 50034-2013建筑照明設計標準的相關規定，博物館建筑陳列室的照度標準及年曝光量需滿足如下指標：2.陳列室一般照明UGR不宜大于19；3.一般場所Ra不應低于80，辨色要求高的場所，Ra不應低于90；4.復合材料制品按照對光敏感度等級高的材料選擇照度。博物館其它場所的照明光源宜選用高顯色熒光燈、小型金鹵燈，其技術用房照明標準值指標如下：4.2 照明控制展廳、報告廳、觀光
12、大廳等區域一般照明采用智能照明控制系統。控制方式主要有自動控制、手動控制、可視化軟件控制三種。（1）自動控制：探測人的移動來自動打開或關閉燈光。當觀眾進入展區時，通過人體感應器自動開啟展區的照明燈光，引導觀眾進入展區參觀。當觀眾離開展區時，展區內的燈光將自動延時關閉。根據外部燈光的強弱來實現燈光的亮度控制，充分利用自然光，并可通過調光為展品營造不同的燈光效果。同時，對于容易受燈光腐蝕的展品，采用調光的方式來控制燈光的明暗程度，展品前無人參觀時，只開啟應急照明燈進行室內照明；當有人進入該展品區域時，再將照明調到設定照度值。（2）手動控制：通過安裝在各展廳門口的就地智能面板，可對燈光進行就地控制。
13、（3）可視化軟件控制：通過總線將智能面板、配電箱內的智能照明控制單元以及系統主機間連接成一個網絡系統。在智能照明主機上可以實時顯示各展區燈光的狀態，并可遠程控制燈光的開啟。4.3 應急照明博物館建筑人員較密集，宜選擇集中控制智能型疏散照明標志燈系統。系統由智能控制器主機、分機、點式監控型標志燈等設備組成。控制器主機設在消防控制中心，每個防火分區設置一臺控制器分機。每臺控制器主/分機均分配唯一地址，末端燈具（高亮度LED專用燈具）均帶有獨立的地址碼并自帶傳感器，保證其可識別性及可控性；并具有頻閃功能，引導人員安全快速的逃離危險區域。系統能夠自動監控電池組狀態，實現充放電管理。系統通訊控制采用CA
14、N-BUS總線方式，在火災應急狀態下，系統內所有燈具均采用與市電電網隔離的DC24V直流應急供電系統工作，不會對人員構成漏電危險。系統受消防聯動控制器控制，可將系統的故障狀態和應急工作狀態信息傳輸給消防控制室圖形顯示裝置。5 結語博物館建筑在供配電系統的設計上有其一定的特殊性，本文通過結合相關規范條文和具體工程實例，著重從與一般公共建筑不同之處入手，望能為同仁帶來一定的參考價值。參考文獻：1 GB 50045-95（2005年版）高層民用建筑設計防火規范S.2 JGJ 16-2008民用建筑電氣設計規范S.3 JGJ 66-91博物館建筑設計規范S.4 DG/TJ08-2048-2008民用建筑電氣防火設計規程S.5 GB/T 23863-20089博物館照明設計規范S.6 GB 50034-2013建筑照明設計標準S.
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