地下车库照明若干问题探析_林长塨.pdf

2023 年第 02 期总第 296 期福建建筑Fujian Architecture ConstructionNo 022023Vol296地下车库照明若干问题探析林长塨(厦门上城建筑设计有限公司福建厦门361000)摘要:结合设计规范及设计手册，以某实际地下车库设计为例，对地下车库普通照明若干问题进行分析探讨，地下车库普通照明负荷等级不明确、照明配电箱位置不合理、线路接地故障得不到有效保护、车库照度值不足，提出具体电气设计解决方案等问题。关键词:地下车库;负荷等级;接地故障;照度计算中图分类号:TU113 6文献标识码:A文章编号:1004 6135(2023)02 0114 04Analysis on some problems of underground garage lightingLIN Changgong(Xiamen U TOWN Architectural Design Institute CO.，LTD，Xiamen 361000)Abstract:Combined with the design specification and design manual，taking the design of an actual underground garage as an example，this paper analyzes several problems of the general lighting of the underground garage，the unclear load level of the general lighting of theunderground garage，the unreasonable location of the lighting distribution box，the ineffective protection of the line earth fault，and the in-sufficient illumination value of the garage，and puts forward specific electrical design solutionsKeywords:Underground garage;Load level;Earth fault;Illumination calculation作者简介:林长塨(1986 11)，男，工程师。E-mail:75633430 qq com收稿日期:2022 07 110引言近几年，随着我们国家城市建设蓬勃发展及汽车的普及，地下车库数量越来越多。地下车库的普通照明设计关乎车辆行车安全和车主使用舒适性，因此，车库普通照明的设计，要从安全经济和使用舒适性去综合考虑。1地下车库普通照明负荷等级1.1明确负荷等级供配电系统设计规范(GB 50052 2009)第3.0.1 条1，民用建筑电气设计标准(GB 51348 2019)第 3.2.1 条，对一级、二级、三级负荷作了明确的强制性条款规定。由此可见，负荷等级的确定对设计的重要性。特大型和大型车库普通照明负荷等级一直存在争议，其争议来源于车库建筑设计规范(JGJ100 2015)第 7.4.1 条“特大型和大型车库应按一级负荷供电，”3，其条文说明“。车库内各类用电设备应根据其对供电可靠性要求确定其负荷等级。”。此条文对负荷分级的正文描述太笼统，没有直接说明要求普通照明按一级负荷，条文也未做出明确要求。究其原因，对负荷等级的理解出现问题。细读此条文，可理解特大型和大型车库的供电负荷等级应为一级，但对车库内各类设备用电负荷等级并没有作出明确规定，用电设备负荷等级可根据负荷分级表来确定。民用建筑电气设计标准(GB 51348 2019)第 3.2.7 条“大中型商场、超市营业厅、大开间办公室、交通候机/候车大厅及地下停车库等大面积场所的二级照明用电”5，规定了此类场所普通照明设备可按二级负荷要求。据此条文规定，特大型和大型车库普通照明负荷按二级负荷供电。1.2地下室普通照明供电做法对特大型和大型车库照明按二级负荷供电方案可考虑以下两种:方案一:双电源供电，分区集中设置普通照明双电源箱，其电源分别引自公共配电间(或者低压总配电室)正常母线段和应急母线段，由普通照明双电源箱引单电源至各防火分区照明终端配电箱。方案二:备用照明交叉供电，防火分区设置两个照明终端配电箱，其电源引自两路不同回路。两个普通照明箱各自带 1/2 车库照明，灯具采用间隔配电，保证照度均匀。在实际项目中，建设方往往出于成本考虑，未采2023 年 02 期 总第 296 期林长塨地下车库照明若干问题探析115用备用照明交叉供电的方案，灯具个数只要满足最低照度要求即可。当备用照明交叉供电的方案中，一路电源停电时，车库照度值降低为 50%，无法满足建筑照明设计标准(GB 50053 1013)对车库照度值规定，直接影响用户使用舒适性。除此之外，一个回路按灯具不超 20 盏设计，灯具间隔配电的供电方式也加长了照明末端线路的长度而增加阻抗，降低了接地故障保护灵敏性，存在间接接触的触电危险。因此，笔者较推荐方案一做法，配电形式示意如图 1所示。图 1配电形式示意图2地下车库普通照明末端线路单相接地故障保护在大底盘地块项目中，地下机动停车库防火分区面积一般按 4000 m2设计。建筑设计考虑停车位数量最大化，受限于建筑条件，防火分区电气设备间多被设置于主楼投影范围内，很难满足位于用电负荷中心的理想条件，由此导致普通照明终端配电箱至末端照明灯具线路过长，导致线路阻抗大。对于普通照明回路，一般采用微型断路器过电流脱扣器，作为故障接地保护。当照明线路末端发生单相接地故障时，由于上述原因导致的线路阻抗大，故障电流太小，断路器往往无法迅速自动切断电源，不仅人身安全受到危险，而且长时间接地故障，往往成为引起对地电弧、电火花和异常高温的电气火灾根源。因此，对接地故障的可靠切除，尤为重要。笔者结合实际工程案例，对此问题进行分析。实际工程案例中，地下室照明线缆 PE 导体和相导体穿同一线管内，末端故障点离变电所距离较远，线路电抗较电阻值小很多且低压母线阻值小，按忽略线路电抗和低压母线阻抗考虑。当配电线路发生单相接地故障时，根据 工业与民用配电设计手册(第三版)公式(4 55)7，单相接地故障短路电流计算式:Id=U0Zphp=U0php2+Xphp2=220php2+Xphp2(1)式中:U0 相导体对地标称电压，取 220V;ph.p、Xph.p、Zph.p 短路回路的相护电阻、相保电抗、相保阻抗(m);Id 单相接地短路电流值(kA)。结合某地下车库照明实际案例，其配电系统各元件阻抗参数(摘自:工业与民用配电设计手册 第三版 表 4 23、表 4 25)、线路截面和长度，均标注于(图 2)。其中，末端线缆为 3 2.5 mm2，当线路末端发生接地故时，依据式(1)，带入各参数，单相接地故障短路电流计算结果如表 1 所示。图 2配电系统示例(一)表 1低压单相接地故障电流计算表序号电路元件短路点元件阻抗(m)短路点阻抗(m)单相接地故障电流(kA)ph.pXph.pZphp=php2+Xphp2Id=220Zphp1系统 S0.111.062变压器 T1.6511.893线路 L14.24线路 L2107.965线路 L3537.556线路 L41238.47Id1889.910.116根据 低压配电设计规范(GB 50054 2011)第6.2.4 条“当短路保护电器为断路器时，被保护线路末端的短路电流，不应小于断路器瞬时，或短延时过电流脱扣器整定电流的 1.3 倍。”2 即:116福建建筑2023 年Id1.3Iset(2)3(2)在满足 Id1.3Iset(2)3的条件下，才能保证保护电器迅速自动切断。工程中，即使末端保护器采用微型断路器 MCB C10A/1P，瞬时脱扣范围一般为 5In 10In，产品性能各一。按最不利的条件考虑，最大瞬时动作电流值为 10In，即 Iset3=100 A，动作电流值1.3Iset3=130A，Id=116A 1.3Iset3=130A 无法满足公式(2)灵敏性要求。即线路末端发生单相接地故障时保护器无法有效快速切除故障电流。针对上述问题，通常采用降低线路阻抗和保护器的动作电流值的两种方式，提高线路保护灵敏性。考虑以下两种方案:方案一:降低线路阻抗。线路阻抗大的主要原因，是终端照明配电箱出线线缆截面小线路长。因此，加大线缆截面，降低线缆阻抗。将图 2 中末端线缆由 3 2.5 mm2改 3 6 mm2，如图 3 所示。当线路末端发生接地故时，依据公式(1)单相接地故障短路电流计算，结果如表 2 所示。图 3配电系统示例(二)表 2低压单相接地故障电流计算表序号电路元件短路点元件阻抗(m)短路点阻抗(m)单相接地故障电流(kA)ph.pXph.pZphp=php2+Xphp2Id=220Zphp1系统 S0.111.062变压器 T1.6511.893线路 L14.24线路 L2107.965线路 L3537.556线路 L4516.067Id1167.60.188末端保护器采用微型断路器 MCB C10A/1P，其最大瞬时动作电流值为 Iset3=100A，动作电流值1.3Iset3=130A，Id=188A 1.3Iset3=130A 满足公式(2)灵敏性要求。即线路末端发生单相接地故障时，保护器有效快速切除故障电流。方案二:降低保护器的动作电流值。采用剩余电流功能保护器，额定剩余电流为 In=30 mA。根据GB/T 16895.21 2011 第 411.4.4 条，满足其表 41.1规定的切除电源时间的要求时，CD 的额定剩余动作电流通常取5In=150 mA，远小于图2 中单相接地故障电流 116A，能有效快速地切除故障电流。对比两种方案，虽然方案一通过加大线缆截面，能有效切除接地故障电流。但方案二仅通过简单的更换保护器，有效切除接地故障电流，避免了采用放大线缆截面降低线路阻抗，以满足切除灵敏性问题，从经济角度看更优。因此，采用剩余电流保护器 C-BO C10A/2P，30 mA 能简单有效解决地下车库普通照明末端线路接地故障得不到有效保护的问题。同时，在防火分区电气间内设置 LEB，作为接地故障防护附加保护措施，在保护器失效的情况下，能有效降低接地故障预期电压值。3地下室普通照度计算随着 LED 灯技术日益成熟，LED 灯应用越来越广泛。目前，在地下车库照明设计中，LED 替代了 T5和 T8 直管荧光灯，设计中出现用直管荧光灯参数核算 LED 灯具照度值，导致地库灯具布置不合理、灯具数量偏多等问题。根据 建筑照明设计标准(GB 50034 2013)表5.2.1、表 5.5.1、车库建筑设计规范(JGJ 100 2015)表 7.4.33 及建筑节能与可再生能源利用通用规范(GB 55015 2021)表 3.3.7 124，车库照度标准值要求总结如表 4 所示。表 4车库照明标准值名称参考平面及其高度(m)照度(lx)功率密度限制(W/m2)机动车停车区域行车道停车位地面50301.9公共车库地面501.9结合实际工程，地下车库3 个车位柱网尺寸为8 m4.8 m，车道宽 6.5 m，灯具安装高度为 2.5 m。截取 4 个柱跨作为车道照度计算建筑条件，即车道区域尺寸为 32 m 6.5 m;1 个柱跨作为车位照度计算建筑条件，即车位区域尺寸为 8 m 4.8 m。利用平均照度值计算方法，分别求车道照明和车位照明所需灯具数量。根据 照明设计手册(第三版)6，利用系数法平均照度值计算公式为:2023 年 02 期 总第 296 期林长塨地下车库照明若干问题探析117Eav=NUKA(3)式中，Eav 工作面上的平均照度，lx;光源光通量，lm;N 光源数量;U 利用系数;A 工作面面积，m2;K 灯具维护系数。由于地下车库空间偏平，