魏素軍

(中南建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司，武漢 430071)

圖1 項(xiàng)目外立面

獲獎(jiǎng)介紹

獲獎(jiǎng)等級(jí)：二等獎(jiǎng)

獲獎(jiǎng)單位：中南建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司

獲獎(jiǎng)人員：汪雋；李軍；魏素軍；陳柳青；李國忠；王波；魏龍飛；倪可樂

獲獎(jiǎng)專家評(píng)語：經(jīng)專家組評(píng)審，認(rèn)為該工程所采用的技術(shù)具有較大的創(chuàng)新性和經(jīng)濟(jì)性，社會(huì)和環(huán)境效益比較顯著，項(xiàng)目設(shè)計(jì)體現(xiàn)綠色節(jié)能環(huán)保理念，先進(jìn)性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性相統(tǒng)一。具有變電所設(shè)置合理，供配電系統(tǒng)可靠性高，環(huán)境安全舒適，綜合應(yīng)用各類綠色節(jié)能技術(shù)，節(jié)能效果較顯著等技術(shù)特點(diǎn)。各項(xiàng)主要指標(biāo)達(dá)到建筑電氣設(shè)計(jì)行業(yè)的國內(nèi)領(lǐng)先水平。

項(xiàng)目指標(biāo)

項(xiàng)目名稱:武漢天河機(jī)場T3航站樓工程

項(xiàng)目地點(diǎn):湖北武漢

占地面積:51萬m2

總建筑面積:49.5萬m2

建筑高度:41.9m

建筑功能:國內(nèi)區(qū)域樞紐機(jī)場航站樓，地下層為地下聯(lián)絡(luò)道、行李處理房和設(shè)備房，底層為旅客集散廳、政要及商務(wù)貴賓區(qū)，二層為國內(nèi)候機(jī)室及到達(dá)廳和行李提取廳、迎客廳，三層為國際到達(dá)夾層，四層為出發(fā)層及國際候機(jī)室

建設(shè)單位:武漢天河機(jī)場有限責(zé)任公司

竣工時(shí)間:2017年7月15日

圖2 值機(jī)大廳

1 項(xiàng)目總體介紹

T3航站樓是武漢天河機(jī)場三期擴(kuò)建的主體工程，以“星河璀璨，風(fēng)舞九天”為主題，由主樓、東、西各2條指廊和T2-T3連廊組成，外形似展翅欲飛的鳳凰。T3主樓五層，其中地上四層、地下一層(局部地下兩層)，其總建筑規(guī)模為49.5萬m2，建筑最高點(diǎn)高度為41.9m。T3航站樓的建成，代表著武漢天河機(jī)場成為中部地區(qū)唯一擁有三個(gè)航站樓、二條跑道的樞紐機(jī)場，并成為繼北京首都國際機(jī)場、廣州白云機(jī)場、上海浦東機(jī)場后全國第四大航空樞紐。

T3航站樓設(shè)計(jì)年旅客吞吐量2 620萬，其中國內(nèi)旅客2 320萬、國際旅客300萬，高峰小時(shí)旅客人數(shù)為 9 088 人，其中國內(nèi)7 888人、國際1 200人。T3航站樓建成后，整個(gè)天河機(jī)場年旅客吞吐量將達(dá)3 500萬人次。

T3航站樓是武漢綜合交通樞紐的核心環(huán)節(jié)，在其東西兩側(cè)的地下設(shè)有兩條下穿高速公路、漢孝城際鐵路、地鐵2號(hào)線及7號(hào)線等交通線路，各類交通在T3樓前的綜合交通中心GTC內(nèi)換乘，T3航站樓通過設(shè)在二層的三條連通橋和GTC的地下一層駁接，實(shí)現(xiàn)空對(duì)地的零距離換乘。根據(jù)天河機(jī)場的整體規(guī)劃，T3航站樓還考慮了旅客捷運(yùn)系統(tǒng)的建設(shè)條件，待后期工程需要，可實(shí)現(xiàn)T3航站樓與北側(cè)衛(wèi)星廳的交通聯(lián)系。

T3航站樓建有地下綜合管廊，并與機(jī)場南北工作區(qū)的地下綜合管廊相連通，實(shí)現(xiàn)天河機(jī)場地下綜合管廊的南北貫穿。

2 電氣設(shè)計(jì)系統(tǒng)

系統(tǒng)名稱建設(shè)內(nèi)容技術(shù)特點(diǎn)及指標(biāo)供配電系統(tǒng)采用9路10kV電源,形成3組3路獨(dú)立10kV電源按一級(jí)負(fù)荷供電,每個(gè)10kV配電房由三路獨(dú)立10kV供電,三路電源采用兩用一備的方式運(yùn)行,三路電源分別引自機(jī)場不同的110kV變電站配變電所分區(qū)設(shè)3個(gè)10kV配電所,16個(gè)10/0.4kV變電所變電所位于負(fù)荷中心,減少供電損耗,變配電及用電設(shè)備采用節(jié)能高效產(chǎn)品,減少變配電及用電損耗變壓器裝機(jī)臺(tái)數(shù)為40臺(tái),變壓器總裝機(jī)容量為61 800kVA,高壓冷水機(jī)組6臺(tái)、總?cè)萘繛? 300kW單臺(tái)變壓器負(fù)荷率按≤60%控制自備應(yīng)急電源(1)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組(2)EPS電源裝置(3)UPS電源裝置(1)東二指廊一層集中設(shè)置4臺(tái)1 800KW的10kV應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組,另分區(qū)配有7臺(tái)應(yīng)急變壓器,安裝容量為 9 450kVA。 任意一個(gè)高壓配電房的3路10kV電源中有一路正常供電電源中斷供電時(shí),高壓柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)自動(dòng)啟動(dòng),并處于熱備份狀態(tài),當(dāng)其他兩路中任一路電源再失電時(shí),發(fā)電機(jī)應(yīng)在30s內(nèi)投入運(yùn)行(2)應(yīng)急照明分區(qū)設(shè)蓄電池組逆變裝置(EPS)(3)航站樓內(nèi)信息及弱電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與控制設(shè)備設(shè)置不間斷電源裝置(UPS)低壓配電系統(tǒng)低壓配電以放射式供電為主,次要及小容量負(fù)荷采用樹干式供電一級(jí)負(fù)荷采用雙電源供電,消防負(fù)荷及重要負(fù)荷采用末端雙電源自動(dòng)切換供電,特別重要負(fù)荷增設(shè)UPS。二級(jí)負(fù)荷采用變壓器備供三級(jí)負(fù)荷配電方式由一路電源供電,當(dāng)供電系統(tǒng)為非正常運(yùn)行方式時(shí),允許將其切除電纜選擇普通負(fù)荷干線采用低煙無鹵超A級(jí)阻燃電纜(WDZA+-YJY),消防負(fù)荷采用礦物絕緣電纜(BTLY)電纜安全可靠性高電氣照明系統(tǒng)(1)選用高效節(jié)能光源及燈具,采用智能照明控制系統(tǒng)(2)消防應(yīng)急照明采用集中電源集中控制型消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)照明功率密度滿足規(guī)范目標(biāo)值的要求,有條件的場所采用自然光與人工照明相結(jié)合的模式建筑物防雷及接地系統(tǒng)按二類防雷建筑物設(shè)計(jì),設(shè)置TN-S接地保護(hù)系統(tǒng)。接地電阻<1Ω。電子信息系統(tǒng)按A級(jí)防雷進(jìn)行保護(hù)設(shè)置。裝設(shè)智能SPD防浪涌保護(hù)器屋面利用金屬壓型鋼板做接閃器,利用鋼結(jié)構(gòu)柱做引下線,利用基礎(chǔ)鋼筋做接地裝置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)采用控制中心報(bào)警系統(tǒng),設(shè)置一個(gè)消防主控室和2個(gè)消防分控室。包括火災(zāi)報(bào)警、消防聯(lián)動(dòng)、氣體消防、空氣采樣、消防廣播及警報(bào)、消防通訊等航站樓實(shí)施全面保護(hù)方式,系統(tǒng)規(guī)模大其他相關(guān)電氣系統(tǒng)變配電電力監(jiān)控系統(tǒng),能源管理系統(tǒng),中央空調(diào)機(jī)房節(jié)能控制系統(tǒng),機(jī)電設(shè)備管理(BAS)系統(tǒng),電梯/步道/扶梯監(jiān)控系統(tǒng),登機(jī)橋監(jiān)控系統(tǒng),行李處理系統(tǒng)采用集散控制方式,優(yōu)化管理,節(jié)約能源

圖3 國內(nèi)侯機(jī)廳

圖4 行李提取廳

圖6 柴油發(fā)電機(jī)房

3 電氣技術(shù)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

3.1 變配電系統(tǒng)

(1)負(fù)荷分級(jí)

武漢天河機(jī)場為大型民用機(jī)場，其T3航站樓內(nèi)用電負(fù)荷分級(jí)如下。

1)一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷：航站樓內(nèi)通信系統(tǒng)用電、邊防海關(guān)的安全檢查設(shè)備用電、航班信息顯示及時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)備用電等負(fù)荷、弱電UPS用電,合計(jì)3 620kW。

2)一級(jí)負(fù)荷：消防負(fù)荷、應(yīng)急照明，其他弱電系統(tǒng)的電力電源、各類重要機(jī)房照明，行李分揀系統(tǒng)，排水泵，客梯，站坪照明、站坪機(jī)務(wù)用電等,合計(jì)12 560kW。

3)二級(jí)負(fù)荷：登機(jī)橋橋載400Hz靜變電源和地面空調(diào)電源，航站樓冷凍站設(shè)備、空調(diào)末端、公共區(qū)照明、扶梯、自動(dòng)人行道等,合計(jì)56 100kW。

4)三級(jí)負(fù)荷：其他負(fù)荷如商業(yè)、廣告、電熱水器、普通辦公等，合計(jì)14 730kW。

(2)供電電源

在天河機(jī)場南、北工作區(qū)設(shè)有兩座110/10kV 變電站，變電站均設(shè)有兩臺(tái)變壓器，10kV側(cè)采用單母線分段接線方式，兩座變電站各有兩段10kV母線。T3航站樓設(shè)有三座10kV配電所，每座10kV配電所由三路10kV電源(共九路電源)供電，三路電源采用兩用一備方式運(yùn)行。1#、2#10kV配電所從南區(qū)110kV變電站不同的母線引兩路10kV作為主供電源，從北區(qū)天河機(jī)場110kV變電站引一路10kV作為備供電源；3#10kV配電所從北區(qū)110kV變電站不同的母線引兩路10kV作為主供電源，從南區(qū)110kV變電站引一路10kV作為備供電源。10kV電源采用電纜沿綜合管廊敷設(shè)至T3 航站樓。

(3)柴油發(fā)電機(jī)組

在東二指廊一層設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)房，機(jī)房內(nèi)配備四臺(tái)1 800kW的10kV應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組，四臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組并機(jī)運(yùn)行，同分區(qū)配置的7臺(tái)10/0.4kV應(yīng)急變壓器(變壓器安裝容量共9 450kVA)組成應(yīng)急供電系統(tǒng)，為航站樓消防負(fù)荷和其他重要負(fù)荷提供應(yīng)急電源。當(dāng)任意一個(gè)10kV配電所有一路正常供電電源中斷供電時(shí)，高壓柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)自動(dòng)啟動(dòng)，并處于熱備份狀態(tài)，當(dāng)其他兩路中任一路電源再失電時(shí)，發(fā)電機(jī)應(yīng)在30s內(nèi)投入運(yùn)行。

(4)UPS電源

弱電1#、2#主機(jī)房按照A級(jí)機(jī)房等級(jí)設(shè)計(jì)，弱電匯聚間按照B級(jí)機(jī)房等級(jí)設(shè)計(jì)。UPS電源主要負(fù)責(zé)弱電中心機(jī)房、匯聚機(jī)房、TOC、弱電小間的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器設(shè)備、各系統(tǒng)主機(jī)設(shè)備用電，以及離港、安檢、安防、廣播的末端設(shè)備用電。

航站樓共設(shè)置10個(gè)UPS電源間，其中每個(gè)指廊一個(gè)UPS間，一層空側(cè)設(shè)置4個(gè)UPS間，二層陸側(cè)設(shè)置兩個(gè)UPS間。為中心機(jī)房供電的UPS采用2N的冗余方式，其他UPS采用1+1的冗余方式。UPS電源配置：120kVA 2套、160kVA 10套、300kVA 10套、400kVA 2套,UPS電池的后備時(shí)間≥15min。

(5)EPS電源

按配電分區(qū)設(shè)置1套EPS應(yīng)急電源系統(tǒng)以保障應(yīng)急照明的供電。EPS電源配置：3kW 24套、5kW 28套、6kW 13套、8kW 8套、10kW 8套、100kW 2套,EPS電池的后備時(shí)間≥90min。

(6)變電所

按變電所深入負(fù)荷中心的設(shè)計(jì)原則，結(jié)合本項(xiàng)目負(fù)荷分布的實(shí)際情況，本工程共設(shè)置十六座10/0.4kV變電所，其中地下一層設(shè)有五座(其中兩座為行李系統(tǒng)專用)，主樓一層、三層、連廊一層各設(shè)有兩座，各指廊一層、冷卻水泵房各設(shè)一座。

高壓主接線采用單母線分段接線方式，各10kV配電所工作方式為兩路10kV電源同時(shí)工作，一路10kV電源作為兩路工作電源的備用，當(dāng)某一路工作電源故障或檢修時(shí)，備供電源自動(dòng)或手動(dòng)投入。10kV配電所高壓柜選用金屬鎧裝中置式開關(guān)柜，分變電所高壓柜選用環(huán)網(wǎng)柜。

變壓器裝機(jī)臺(tái)數(shù)為40臺(tái)，變壓器總裝機(jī)容量為61 800kVA，變壓器選用SCB11型。

低壓系統(tǒng)主接線：變壓器低壓側(cè)采用單母線分段運(yùn)行方式，兩臺(tái)變壓器互為備用，當(dāng)一臺(tái)變壓器故障時(shí)，另一臺(tái)變壓器能帶所有一級(jí)重要負(fù)荷。主進(jìn)開關(guān)與母聯(lián)開關(guān)電氣聯(lián)鎖，三臺(tái)斷路器、控制器采用一體化設(shè)計(jì)，進(jìn)行帶時(shí)限自投自復(fù)、自投不自復(fù)及手動(dòng)操作等控制功能；任何情況下只能閉合其中的2個(gè)開關(guān)。

無功補(bǔ)償及諧波治理：每座10/0.4kV變電所的0.4kV側(cè)設(shè)置串接電抗器的無功補(bǔ)償裝置及有源濾波裝置，保證補(bǔ)償后的功率因數(shù)不低于0.95，同時(shí)抑制諧波在允許范圍內(nèi)，減少對(duì)電網(wǎng)的影響；在民航弱電設(shè)備配電箱處設(shè)有諧波保護(hù)器裝置。變電所采用無人值守設(shè)計(jì)，設(shè)置變配電綜合監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)航站樓內(nèi)各變電站高低壓回路及應(yīng)急電源系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控管理，提供變配電系統(tǒng)詳盡的數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行監(jiān)視、事故預(yù)警、事故記錄和分析、繼電保護(hù)及遠(yuǎn)程控制等功能。

3.2 低壓配電系統(tǒng)

低壓配電系統(tǒng)采用樹干式與放射式相結(jié)合的供電方式。消防負(fù)荷及重要負(fù)荷采用雙電源供電，并在末端自動(dòng)切換。對(duì)于單臺(tái)容量較大的負(fù)荷或重要負(fù)荷采用放射式配電方式，對(duì)于一般設(shè)備采用放射式與樹干式相結(jié)合的混合方式配電。登機(jī)橋、弱電機(jī)房、空調(diào)機(jī)房、消防用房等消防及重要設(shè)備用電由變電所直接供給。其他用電設(shè)備均由各層(區(qū))配電間供電。旅客區(qū)域的正常照明采用交叉供電，兩個(gè)總照明配電箱電源分別接自變電所不同母線，每個(gè)照明配電箱各帶50%的照明負(fù)荷。

本工程在設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合航站樓建筑超長、空間變換復(fù)雜的特點(diǎn)，采取優(yōu)化配電點(diǎn)設(shè)置，合理規(guī)劃敷設(shè)路徑，適當(dāng)放大線纜截面等措施，將電壓損失有效地控制在合理范圍內(nèi)。

為預(yù)防接地故障引起的電氣火災(zāi)，配置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。為保障航站樓的安全運(yùn)行，本工程設(shè)置一套消防電源監(jiān)控系統(tǒng)，確保消防設(shè)備的電源可靠性。

3.3 照明設(shè)計(jì)

正常照明照度標(biāo)準(zhǔn)，按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)JGJ243-2011 《交通建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB 50034-2004 《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行。公共區(qū)域照明按一級(jí)負(fù)荷設(shè)計(jì)，采用交叉供電。照明燈具采用LED燈、三基色燈管及節(jié)能電子整流器，其顯色性好，節(jié)能效果明顯，航站樓采用智能照明控制系統(tǒng)，對(duì)建筑內(nèi)值機(jī)大廳、候機(jī)大廳、候機(jī)指廊等所有公共區(qū)域的照明采用多種模式控制，即時(shí)控、光感、編程等智能照明控制，可以節(jié)約大量電能。節(jié)能設(shè)備及自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅減少了工程造價(jià)，而且大大降低航站樓的運(yùn)營成本，成為“節(jié)能減排”的典范。

T3航站樓采用自然采光與人工照明相結(jié)合的照明方式，在航站樓四層值機(jī)大廳中央設(shè)置大面積的透光頂棚，采光板透光率為30%，屬于漫反射型。在提供柔和天光的同時(shí)，減少熱能進(jìn)入室內(nèi)，節(jié)能效果明顯優(yōu)于中空玻璃。

為彌補(bǔ)傳統(tǒng)應(yīng)急標(biāo)志燈在大空間疏散引導(dǎo)時(shí)存在的缺陷和不足，本T3航站樓采用集中電源集中控制型智能疏散指示系統(tǒng)，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)信息，運(yùn)用不同功能的消防應(yīng)急燈，結(jié)合頻閃、語音、雙向可調(diào)、視覺連續(xù)性標(biāo)志燈等，在逃生人員的視覺、聽覺等感官上強(qiáng)調(diào)，使逃生人員能在火場中“更安全、準(zhǔn)確、迅速”的逃生。

3.4 防雷接地設(shè)計(jì)

本建筑為國內(nèi)區(qū)域樞紐機(jī)場航站樓，按二類防雷建筑設(shè)防，電源配電線路和電子信息系統(tǒng)的雷電防護(hù)等級(jí)按A 級(jí)設(shè)防。本工程10kV配電系統(tǒng)采用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。低壓配電系統(tǒng)接地形式采用TN-S系統(tǒng)，變壓器中性點(diǎn)直接接地，采用聯(lián)合接地裝置，接地電阻要求≤1 Ω。

本項(xiàng)目設(shè)置智能防雷系統(tǒng)，監(jiān)控中心設(shè)于一層消防控制中心，在一樓分區(qū)設(shè)置8個(gè)通信管理單元，在各樓層的配電間內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)采集終端，對(duì)SPD進(jìn)行雙路采集。

3.5 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

按武漢天河機(jī)場T3航站樓建筑平面規(guī)劃，由《消防性能化設(shè)計(jì)報(bào)告》構(gòu)成了消防工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。航站樓消防工程目前規(guī)范不適用的部分采用性能化設(shè)計(jì)，消防性能化設(shè)計(jì)報(bào)告中沒有涉及的，則仍遵循現(xiàn)行消防規(guī)范。按一類建筑一級(jí)保護(hù)對(duì)象，采用總體保護(hù)方式設(shè)防。

火災(zāi)報(bào)警及消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成一個(gè)中央分布式集散控制管理系統(tǒng)，消防控制中心設(shè)在航站樓主樓首層，為全面便捷管理，東、西連廊首層分設(shè)2個(gè)消防值班室。

4 電氣節(jié)能效果

(1)變壓器低壓側(cè)設(shè)置串電抗的集中無功功率補(bǔ)償裝置及有源濾波裝置，降低供配電系統(tǒng)中的諧波含量，有效地提高系統(tǒng)功率因數(shù)，減少無功功率，從而提高系統(tǒng)的能源利用率。

(2)按照經(jīng)濟(jì)電流合理選擇電纜截面，降低線路損耗，空調(diào)機(jī)組、水泵等采用節(jié)能型電動(dòng)機(jī)，提高電動(dòng)機(jī)的能效，對(duì)于動(dòng)態(tài)變化的負(fù)荷(如生活給水泵等)采用變頻器控制，根據(jù)負(fù)荷大小實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電能供應(yīng)。

(3)大型冷凍機(jī)采用10kV供電，減少供電損耗、減少變配電設(shè)備的占地面積。

(4)采用電力監(jiān)控與能源管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、計(jì)費(fèi)與節(jié)能的統(tǒng)一，每年預(yù)計(jì)可減少5～8%的電能損耗。

(5)設(shè)置電梯/步道/扶梯監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)航站樓內(nèi)的電梯、扶梯、步道設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控與管理。

(6)建筑設(shè)備管理系統(tǒng)對(duì)建筑物內(nèi)制冷系統(tǒng)、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、電梯、環(huán)境質(zhì)量等進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測或控制，一方面使設(shè)備運(yùn)行實(shí)現(xiàn)最佳工況、按需運(yùn)行、節(jié)省能源，另一方面提高設(shè)備的管理效率，減少物業(yè)管理維護(hù)人員，并通過自動(dòng)、精確的調(diào)節(jié)控制，創(chuàng)造衛(wèi)生、舒適、宜人的環(huán)境。采用建筑設(shè)備控制管理系統(tǒng)，每年預(yù)計(jì)可減少5～10%的空調(diào)電能損耗。

(7)采用高效節(jié)能熒光燈、LED燈及智能照明控制系統(tǒng)，每年預(yù)計(jì)可減少10～20%的照明能耗。

(8)綠色節(jié)能設(shè)計(jì)，引自然光入室內(nèi)，降低人工照明能耗。通過設(shè)置屋面天窗，增加自然光照射，使空間顯得舒適敞亮，降低了人工照明需求，節(jié)約了能源。

5 項(xiàng)目自我評(píng)價(jià)