长治多普勒天气雷达观光塔的电气设计

2011-08-15贾勇

山西建筑 2011年19期

贾勇

天气雷达观光塔这类建筑在民用建筑中非常少见，并且没有特别合适的适用规范，本建筑兼有科普展览、气象研究、游览观光等多种功能，其内部的照明、配电、电气竖井设置、消防、防雷等各种电气系统都有其独特之处，本人结合自己在该建筑物电气设计中的心得体会，针对此类建筑的电气特点，简单地选择性总结归纳如下。

1 工程简介

该工程为长治气象局多普勒天气雷达观光塔，总建筑面积4 461 m2，建筑高度123 m，剪力墙结构。地下一层为办公及设备用房，配电室、水泵房、柴油发电机房及消防控制室均设于地下一层;一层为展厅，主要用于科普展览;中间为塔身层;顶部为旋转观光层及雷达机房层，分别用于游览观光及放置气象雷达，为长治市及整个山西省提供实时的气象数据。

2 电气设计范围

1)配电室低压配电系统;2)照明和动力配电系统;3)电热采暖配电系统;4)火灾自动报警系统;5)各种弱电系统(包括电话系统、综合布线系统、有线电视系统、闭路监控系统等);6)建筑物的防雷及接地系统。

3 配电设计特点简述

1)负荷等级:该建筑物的发热电缆采暖为三级负荷，普通电梯为二级负荷，其余的负荷考虑到其建筑的特殊性，均按一级负荷设计，具体包括如下:消防设备、应急照明、普通照明、观光层旋转平台用电、顶部天气雷达用电等。其中，天气雷达属于特别重要负荷，在雷达机房设专用的UPS电池柜。此电池柜负载较重，作者专门向结构专业提供相关荷载数据。2)供电电源:该工程在地下室设低压配电室，设两路低压进线，确保一路电源故障时，另一路电源不同时发生故障。本工程另设一台400 kW柴油发电机，在极端情况下，确保该建筑物仍能正常运行。3)电气竖井设置:根据《民用建筑电气设计规范》《高层民用建筑设计防火规范》等(2006年)规范，电气竖井不应设于电梯前室，但该建筑塔身层除楼梯间、电梯井道、水暖管井、电气竖井外再无其他空间，故电气竖井门开向电梯前室，经过有关专家论证及审图机构审图，均顺利通过，且满足并方便适用于该配电系统。4)照明系统:该建筑物照明分为普通照明、应急照明、立面照明、重点照明等种类。因该建筑物的特殊性，普通照明亦采用双电源供电，在末端自动切换。该建筑从下部到上部均为圆形，故灯具布置时须使用CAD命令中较少使用的环形阵列命令，使布置出来的灯具均匀而且美观。该建筑物外形设计修长优美，并在五层及顶部设有两个碗形观光平台，整栋建筑酷似一株盛开的荷花。故甲方及设计人员均十分注重立面照明，分别在一层展厅顶部向筒体及五层观光平台上均设有投光灯具，在该建筑所处的公园内亦设有投光灯具。该建筑2009年投入使用，夜景照明给这株盛开的荷花又增添了几分姿色。5)发热电缆采暖系统:该建筑物外形细而长，需要采暖的场所又十分分散，故采暖采用发热电缆。而顶部的旋转平台因其旋转的特性又给配电系统带来了很大难度。故本次设计分别在地下室、一层和顶部观光层的电气竖井内设置了三台电热采暖专用配电柜，分别给这三层的发热电缆配电。顶部旋转平台的发热电缆铺设在旋转平台下方地面垫层内，并适当加大电热负荷，故虽发热电缆与平台间仍存有空气间隙，但仍取得了不错的采暖效果。

4 防雷系统

1)防雷系统。因该建筑的一大功能为放置多普勒天气雷达，且置于塔身的顶部，整个建筑就是一个矗立的尖塔。因此，该建筑物的防雷成为了该电气设计的重中之重，直接关系设计的成败。根据计算，该建筑物预计雷击次数为0.133 65次/年，为二类防雷建筑物。屋顶部位结合建筑美观要求，在雷达球形网罩四周均匀设置4处气象部门专供之避雷针，避雷针底部均用－40×4镀锌扁钢可靠连接到中心筒体，筒体共设4处防雷引下线，引至基础接地极，接地电阻R＜1 Ω。

2)机房及雷达的屏蔽。本工程的多普勒天气雷达属于强辐射源，若不加以屏蔽保护，人站在雷达下方的机房层10 min就会有头晕的感觉。故该雷达设置在一个金属网架球体内部，在雷达基座下方楼板内整体铺设屏蔽用金属网，并与金属网架球体可靠连接。雷达的机房设于雷达球体下方一层内，机房的计算机系统存有至关重要的气象数据，故在防雷已基本确保万无一失的情况下，机房层墙体均敷设屏蔽网，在机房的窗户上也安装等面积的屏蔽金属网，为机房提供密不透风的保护。

3)电流浪涌保护器的安装。本工程在电源进线配电柜处，各楼层总配电箱及各末端照明、动力配电箱处均设置不同级别的浪涌保护器，有效的提供了防止雷电波侵入的措施。

4)本工程实施总等电位联结及局部等电位联结措施，接地保护形式为TN-C-S系统。