談體育場館電氣設計應注意的問題

崔 建

隨著我國經濟建設的發展和人民生活水平的提高，體育事業得到了空前發展。許多城市為了更好地滿足人們對體育場館的需求，同時大大提升城市形象，開始規劃建設體育場館。近幾年來，全國各省市為舉辦全國運動會、各省市運動會也投資興建體育場館。但如何設計好體育場館、如何將現代科技運用到體育場館中來，使體育場館的建設跟上時代科技進步的步伐，是擺在我們面前的重要任務。體育建筑功能復雜，涉及內容較多(如體育比賽、文藝活動、展覽會等)，如何使體育建筑的功能與使用要求相匹配，既經濟、又適應發展的需要是很難處理的問題。電氣設計的水平直接影響體育場館的安全可靠、經濟適用及系統先進與否。電氣設計應遵循功能多樣、設備先進、安全舒適和節能、環保的方向發展。通過電氣設計使體育場館朝著信息化、智能化方向發展，來適應現代體育競賽的要求。在注重這些高科技應用的基礎上，充分體現著以人為本，使高科技更好地服務于社會，更加注重與環境的協調，充分體現節能與環保。

1 電氣設計注意的問題

1)負荷等級的分類。現代體育場館中的系統和設施，對供配電系統可靠性的要求越來越高，有許多系統在運動會期間是絕對不允許出現供電故障。因此首先應對體育場館的用電負荷進行分級，不同等級的用電負荷，其供配電系統是有所區別。

根據體育建筑的等級及特點，要合理確定電源負荷等級。體育場館的比賽場、主席臺、貴賓室、接待室、新聞發布廳及計算機網絡室、新聞轉播控制室、媒體信息中心、電信中心、保安監控室廣場及主要通道照明、計時記分裝置、計算機房、電話機房、廣播機房、電臺和電視轉播、新聞攝影電源等用電為一級負荷。消防用電設備——消防水泵、消防電梯、防火卷簾、防煙排煙設施、火災自動報警及聯動裝置設備、漏電火災報警系統、應急照明及疏散指示標志等消防用電為一級負荷。非比賽用電、客梯、生活水泵等為二級負荷。其余為三級負荷。只有合理地確定體育場館不同功能分區的用電負荷等級，才能保證體育建筑的供電安全可靠，來滿足體育競賽的要求。

2)供電方案。根據體育場館的特點，結合賽時及非賽時用電情況的不同，從電氣節能的角度來規劃體育場館的供電方案。為保證供電的可靠性要選擇從城市兩個不同的變電所配出的雙路市電供電。雙重電源同時供電，當一路發生故障時，另外一路電源將全部承擔所有的一級和二級負荷。由于賽時和非賽時重要負荷的不同，要在賽時租用柴油發電機以保證整個體育場館賽時供電的可靠性，同時達到非賽時節能的目的。部分大功率設備，如冷水機組、場館比賽照明等設專用變壓器供電。

3)低壓供電系統。在變電所設電能管理系統，隨著計算機技術、控制技術以及網絡技術的發展，體育場館的變配電系統、體育照明系統的智能化與常規的設計方式有著顯著的不同。

電能管理系統是按用戶的需求，遵循配電系統的標準規范而二次開發的一套具有專業性強、自動化程度高、易使用、高性能、高可靠等特點的適用于低壓配電系統的電能管理系統。通過遙測和遙控可以合理調配負荷，實現優化運行，有效節約電能，并有高峰與低谷用電記錄，從而為能源管理提供了必要條件。

體育場館在設計階段要選擇合理的低壓配電方式，對于單臺容量較大的負荷如冷水機組、冷凍和冷卻水泵、電梯等采用放射式配電。新風機等設備采用樹干式配電。對消防用電負荷(消火栓泵、噴灑泵、消防風機等)、通信網絡設備、消防監控中心等重要負荷采用雙回路專用電纜供電，在最末一級配電箱處設雙電源自投裝置。其中主供電源和備用電源分別來自一路市電和應急母線。自投方式采用雙電源自投自復，雙電源轉換開關采用靜態電子式高速切換不斷電開關，切換速度快達1/4Cycle(最長)，以提高雙電源切換的安全性、可靠性及快速性。對大型動力設備采用可控硅軟啟動方式，減小啟動電流對配電系統的沖擊影響，降低設備、管道的啟動沖擊損耗，延長設備運行壽命。對輸出功率波動較大的電機采用變頻控制以降低功耗。

4)功率因數補償及諧波抑制。體育場館應采用低壓集中自動補償方式。在每臺變壓器低壓母線上裝設不燃型消諧式并聯干式電容器，對系統進行無功功率自動補償，使補償后功率因數高于0.9。各熒光燈具內附設電容，進行分散補償，補償后功率因數高于0.9。各熒光燈具均采用電子鎮流器，功率因數高于0.9。

在通訊及網絡中心、動力設備控制室、高強度氣體放電燈集中配電處，安裝無源型濾波器，解決整流逆變器、軟啟動器、變頻器等可控硅諧波源和高強度氣體放電燈負荷所產生的奇次諧波電流問題，提高供電質量，降低電能損耗。

5)場地照明系統。現代的體育場館建設，向規模適中、功能多樣方向發展。因此，體育場館的照明設計，往往不是僅僅考慮單一功能，而是要考慮多功能的應用。利用現代科技，利用計算機進行照明控制，達到采用簡單操作而實現不同功能和使用條件下的體育照明。體育建筑的等級不同，比賽的級別不同，各體育場館不同區域的照明標準值也不同，要根據各種比賽對照度的要求來做照明系統設計。在兩邊看臺最高處設置燈光配電室(兼燈光控制室)，并設燈光互投箱，為放射式配電，線路、斷路器預留發展容量。燈光電源來自10 kV變電所的不同母線段上。在燈光配電室設置就地無功補償柜。為防止頻閃效應，在同一計算點(或瞄準點)，由三相不同的光源共同照明，且每相光通量相當。對于馬道燈光，由于距離變電所較遠，采取加大場地照明配電干線截面及加大末端照明支線截面的措施，以確保燈頭末端電壓偏差小于±2%。場地照明、觀眾席照明采用智能照明控制系統，集中在燈光控制室控制。在智能照明控制器上可預先設置多種燈光場景:HDTV轉播重大國際比賽、TV轉播重大國際比賽、轉播國家和國際比賽、訓練和娛樂活動、業余比賽和專業訓練、專業比賽、清掃等模式，滿足不同使用功能要求。

6)泛光照明系統。體育場館是城市的標志性建筑，在夜晚體育場館要體現其絢麗多彩的一面，成為城市一道亮麗的風景線，所以體育場館的泛光照明設計就顯得尤為重要。如何通過燈光讓體育場館在夜間完美展現設計意圖，突出現代體育場館的獨特魅力，是體育場館電氣設計的重要課題。設計時要遵循以下原則:首先要充分理解整個體育場館的規劃設計意圖，設計時要充分考慮建筑物的外形。其次體育場館夜景主要采用變色型LED燈裝飾建筑輪廓。盡量避免采用傳統泛光形式，以達到節約電能目的。采用與LED燈配套的控制系統，實現情景模式控制:重大節日模式、周末模式、平時模式;可進行整體控制或波動控制實現顏色、亮度和頻率變化。

7)電氣節能。體育場館電氣設計時需要注意的一個很重要的問題就是電氣節能問題，在滿足體育場館各項功能要求的前提下，要從變電所變壓器數量及容量的選擇、備用電源、供配電系統、場地照明系統、泛光照明系統等方面在設計環節進行充分論證分析，找到最佳設計方案，力求節約用電能耗。

2 結語

建設體育場館無論對于各省市還是對于人民群眾來說都是件好事，在提升城市形象的同時，滿足人民群眾的體育文娛需要。為了建設高品質的體育場館，需要設計人員了解體育場館的特點，體育場館電氣設計的重點是電源可靠性、場地照明系統及泛光照明系統，只有更好地了解體育建筑的特點，才能使體育場館的電氣設計實現技術先進、經濟適用，節約電能，為我國的體育事業和社會的發展貢獻一份力量。

[1]GB 50052-2009，供配電系統設計規范[S].

[2]JGJ 31-2003，體育建筑設計規范[S].

[3]JGJ 16-2008，民用建筑電氣設計規范[S].

[4]GB 50034-2004，建筑照明設計標準[S].

[5]JGJ 153-2007，體育場館照明設計及檢測標準[S].

[6]賈 勇.淺談當前住宅戶內電氣設計中的幾個常見問題[J].山西建筑，2010，36(36):196-197.