阿克蘇某冷庫(kù)園區(qū)電氣設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)思考

楊路，黃偉東，劉悅

（中國(guó)聯(lián)合工程有限公司，杭州 310052）

1 引言

隨著生活水平的提高，人們對(duì)美好生活的向往也日漸增強(qiáng)。有關(guān)研究表明，城鎮(zhèn)化率越高，居民的收入越高，則人均水果消費(fèi)量越大[1]。特別是COVID-19病毒暴發(fā)以來(lái)，新鮮蔬果漸漸成為大家的“剛需”。近年來(lái)，物流倉(cāng)庫(kù)、冷庫(kù)的建設(shè)如火如荼，誕生了鮮豐水果、百果園、盒馬鮮生等一大批新鮮蔬果連鎖企業(yè)。筆者從事水果/干果存儲(chǔ)類冷庫(kù)電氣設(shè)計(jì)多年，結(jié)合阿克蘇地區(qū)某冷庫(kù)園區(qū)實(shí)例，就其中的幾個(gè)典型電氣問(wèn)題提出自己的思考和見(jiàn)解，可供相關(guān)工程技術(shù)人員參考。

2 兩種配電方案比較

我國(guó)新疆是著名的瓜果之鄉(xiāng)，民謠“吐魯番的葡萄，哈密的瓜,阿克蘇的蘋果，和田薄皮核桃……”享譽(yù)大江南北。近年來(lái)，新疆物流、存儲(chǔ)加工需求旺盛。本案例為位于阿克蘇地區(qū)的某冷庫(kù)園區(qū)，包括冷庫(kù)、加工廠房及配套綜合樓等，集加工、存儲(chǔ)于一體，是很常見(jiàn)的工業(yè)園區(qū)類型（見(jiàn)圖1）。其中，冷庫(kù)主要存儲(chǔ)核桃、蘋果、紅棗和西梅（歐洲李）4種產(chǎn)品，加工廠房則主要對(duì)這4種果品進(jìn)行加工。圖2為某項(xiàng)目蘋果分揀線圖示，圖3為核桃加工線局部圖示。其中，蘋果、紅棗需要冷鮮保存，而核桃和西梅需要加工后保存。核桃的加工方式需要清洗、浸泡、烘烤，耗電量大，而新疆屬典型溫帶季風(fēng)氣候，這4種典型果品均在夏秋季成熟，這也就導(dǎo)致8～10月為園區(qū)的用電高峰，3～7月為園區(qū)的用電低谷。園區(qū)用電負(fù)荷分布大致統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 阿克蘇某冷庫(kù)園區(qū)用電負(fù)荷分布

圖1 阿克蘇地區(qū)某水果/干果冷庫(kù)園區(qū)

圖2 某項(xiàng)目蘋果分揀線（設(shè)備廠家供圖）

圖3 核桃加工線局部（設(shè)備廠家供圖）

對(duì)此，根據(jù)用電負(fù)荷分布不均的特點(diǎn)，經(jīng)詢當(dāng)?shù)毓╇娋?，制訂如下供電方案：冷?kù)設(shè)置1臺(tái)1 600 kV·A變壓器和1臺(tái)800 kV·A柴油發(fā)電機(jī)。柴發(fā)火災(zāi)時(shí)作為園區(qū)消防備用電源，平時(shí)市電斷電非火災(zāi)情況下，可作為冷庫(kù)的保冷負(fù)荷電源，避免因停電造成的經(jīng)濟(jì)損失，滿足GB 50072—2021《冷庫(kù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中“中斷供電會(huì)在經(jīng)濟(jì)上造成較大損失的冷庫(kù)應(yīng)按二級(jí)負(fù)荷供電”的要求。

受水果的季節(jié)時(shí)令所限，加工廠房全年負(fù)荷分布十分不均衡。在方案對(duì)比階段，建設(shè)單位考慮按最大負(fù)荷設(shè)置1臺(tái)2 000 kV·A變壓器。但筆者經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，提出設(shè)置1臺(tái)400 kV·A+1臺(tái)2 000 kV·A變壓器的方案，兩臺(tái)變壓器設(shè)聯(lián)絡(luò)。當(dāng)用電高峰時(shí)投入2 000 kV·A變壓器；而非用電高峰時(shí)段，向當(dāng)?shù)毓╇娋謭?bào)停2 000 kV·A變壓器，僅使用400 kV·A的變壓器，以節(jié)約成本?，F(xiàn)將兩種方案簡(jiǎn)要對(duì)比分析如下。

表2中，耗電量的計(jì)算參考了《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》[2]（第四版）式1.9-3，即：

式中，Wy為年有功電能消耗量，kW·h；αav為年平均有功負(fù)荷系數(shù)；Pc為有功計(jì)算功率，kW。

其中，年平均有功負(fù)荷系數(shù)按“食品”套用0.51，時(shí)間8 760等效換算為持續(xù)月份的小時(shí)數(shù)。從表2中可以看出，3～7月為果品生產(chǎn)的淡季，變壓器負(fù)載率只有13.5%，空載損耗大。下面用筆者設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行測(cè)算。

表2 僅用1臺(tái)2 000 kV·A變壓器情形

從表3中可以看出，采用新方案后，3～7月僅投用400 kV·A變壓器，變壓器的負(fù)載率大大提高，可以減少變壓器的空載損耗。按ΔPT=0.01Sc（式中ΔPT為變壓器中的有功功率耗損，kW；Sc為變壓器計(jì)算負(fù)荷，kV·A）估算，僅3～7月，變壓器的空載損耗可節(jié)約的電量如下：

表3 3～7月報(bào)停2 000 kV·A變壓器情形

另一方面，從節(jié)約經(jīng)濟(jì)費(fèi)用的角度，當(dāng)按照變壓器容量計(jì)算基本電費(fèi)時(shí)，按20元/（kV·A·月）估算，5個(gè)月可節(jié)約的基本電費(fèi)為：

由此可以看到，采用新方案后，不僅可以減少變壓器空載損耗浪費(fèi)的電能，同時(shí)由于變壓器基本費(fèi)用的減少，節(jié)約使用成本效果明顯。這樣做的唯一缺點(diǎn)是增加1臺(tái)400kV·A變壓器及其配套出線柜的初期投資，但SCB14干式變壓器的價(jià)格在幾萬(wàn)元，一般當(dāng)年投用當(dāng)年即可收回成本，經(jīng)濟(jì)效果明顯。

3 氟制冷機(jī)房事故風(fēng)機(jī)的配電

目前，主流冷庫(kù)制冷劑大致有氨、二氧化碳和氟利昂3種，本文只討論氟利昂制冷。氟利昂氣體本身對(duì)人體危害不大，但一旦泄漏，遇明火會(huì)產(chǎn)生光氣，對(duì)人體造成危害，故需要事故排風(fēng)。關(guān)于事故排風(fēng)的負(fù)荷等級(jí)，以及是否屬于消防負(fù)荷，并沒(méi)有統(tǒng)一的技術(shù)要求，為設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了困難。

原GB 50072—2010《冷庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]第7.2.5條規(guī)定“事故排風(fēng)機(jī)應(yīng)按二級(jí)負(fù)荷供電”；但新版GB 50072—2021《冷庫(kù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[4]中對(duì)此條文的表述進(jìn)行了修改，表述為：“制冷機(jī)房事故排風(fēng)機(jī)應(yīng)采用專用的供電回路”“當(dāng)制冷機(jī)房?jī)?nèi)的供電被切斷時(shí)，應(yīng)能保證事故排風(fēng)機(jī)的用電。事故排風(fēng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)應(yīng)作用于信號(hào)報(bào)警而不是直接停止排風(fēng)機(jī)”。而且，在條文說(shuō)明中，規(guī)定制冷劑泄漏探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)也應(yīng)有為事故排風(fēng)機(jī)供電的專用回路供電，且制冷劑泄漏指示報(bào)警設(shè)備還應(yīng)設(shè)置備用電源（如電池）。為此，筆者認(rèn)為，制冷機(jī)房?jī)?nèi)的事故排風(fēng)機(jī)的負(fù)荷等級(jí)應(yīng)與所在建筑物消防用電設(shè)備的負(fù)荷等級(jí)一致，且應(yīng)從為本機(jī)房供電的變電所低壓母線或本機(jī)房所在單體建筑的總配電室采用專用的供電回路供電。

除負(fù)荷等級(jí)外，另一個(gè)探討的點(diǎn)是事故通風(fēng)是否屬消防負(fù)荷。對(duì)此，GB 50736—2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》第6.3.9條中的條文說(shuō)明已經(jīng)明確“事故通風(fēng)不包括火災(zāi)通風(fēng)”[5]。而GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（2018年版）第10.1.1條的條文說(shuō)明中對(duì)“消防用電”進(jìn)行了定義，也不包括事故通風(fēng)機(jī)。綜上兩點(diǎn)，筆者認(rèn)為冷庫(kù)氟利昂制冷機(jī)房中的事故排風(fēng)機(jī)不屬于消防用電設(shè)備，不建議與消防設(shè)備共用配電干線，但火災(zāi)報(bào)警后不應(yīng)立即切斷事故排風(fēng)機(jī)電源。

4 智能照明技術(shù)的應(yīng)用

水果/干果類冷庫(kù)一般會(huì)配建分揀區(qū)或轉(zhuǎn)運(yùn)倉(cāng)庫(kù)，此部分區(qū)域?qū)賯}(cāng)庫(kù)。GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（2018年版）明確規(guī)定倉(cāng)庫(kù)內(nèi)禁止設(shè)置配電箱及開(kāi)關(guān)，因?yàn)闊o(wú)論是斷路器、接觸器，還是照明的翹板開(kāi)關(guān)，操作時(shí)不可避免會(huì)產(chǎn)生火花從而帶來(lái)火災(zāi)隱患。但若每次都進(jìn)入配電間進(jìn)行照明燈具操作，不僅十分不便，還會(huì)浪費(fèi)電能。為此可采用智能照明控制技術(shù)。

在門口方便操作處設(shè)置智能控制面板，該面板為安全電壓DC 21～36 V，面板通過(guò)KNX總線與開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器連接，從而實(shí)現(xiàn)控制燈具開(kāi)關(guān)的目的。該技術(shù)無(wú)須使用特殊燈具，且相對(duì)普通接觸器控制，不僅精簡(jiǎn)了二次回路接線，且成本相差不大。此外，還可以在庫(kù)內(nèi)設(shè)置人體感應(yīng)及光照度二合一傳感器，通過(guò)自動(dòng)控制燈具開(kāi)關(guān)數(shù)量來(lái)節(jié)約能源。若想實(shí)現(xiàn)園區(qū)異地控制，如在值班室統(tǒng)一控制庫(kù)內(nèi)燈具，則只需將控制線接到值班室上位機(jī)即可。智能照明控制系統(tǒng)接線示意圖[6]如圖4所示。

圖4 智能照明控制系統(tǒng)接線示意圖

當(dāng)前，該技術(shù)在筆者設(shè)計(jì)已竣工的一些工程案例中得到了應(yīng)用，實(shí)際使用效果及成本控制方面均較好。圖5為智能照明在某干倉(cāng)中的應(yīng)用。

圖5 智能照明在某干倉(cāng)中的應(yīng)用

5 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合阿克蘇某冷庫(kù)園區(qū)工程實(shí)例，介紹了巧妙節(jié)電的負(fù)荷分配方案，并估算了可節(jié)約的空載損耗電能及基本電費(fèi)。此外，還討論了事故風(fēng)機(jī)的配電及智能照明技術(shù)的應(yīng)用，可為相關(guān)工程技術(shù)人員提供設(shè)計(jì)參考。