談忻州藝術中心供配電設計

王曉紅

(山西省建筑設計研究院，山西太原 030013)

1 工程概況

忻州藝術中心位于山西省忻州市風棲街以南，慕山路以東。東側毗鄰規劃的云中新區中央綠軸，西側毗鄰忻州體育中心地塊，南側為忻州文化中心地塊，北側隔著云中河與規劃的云中新區區政府遙遙相望，總用地面積為172 099 m2(258.14畝)。忻州藝術中心將與忻州文化中心、忻州體育中心共同環抱出一個供市民大饗文化、藝術盛宴的舞臺和體育競技、健身的舞臺。

忻州藝術中心主要包括大劇院與群藝館兩大藝術類公共建筑。總建筑面積約為73 706 m2，主體建筑高約為51.28 m，長寬均為174.4 m，主要功能有1個1 326座主劇場、1個580座小劇場、540座影城、群藝館等等功能用房以及配套設施和展覽大廳等公共活動場所。

2 供配電設計

1)供配電設計依據。

a.國內有關的建筑電氣規范及規程;

b.業主在設計任務書中所提出的要求;

c.設備專業提供的設備用電量及用電要求。

2)變配電室選址及電源情況。

變配電室的選址通常是遵循深入或接近負荷中心、接近電源側、方便進出線以及設備吊裝、運輸方便等原則，本工程中大劇院與群眾藝術館由左向右平行排列布置，圍繞其一周是商業建筑、電影院、設備用房等，根據建筑物總用電量、建筑物布局及用電設備的分布情況，我們設立了1座10 kV高壓配電室、2座10 kV/380 V變配電室。10 kV電源引自建筑物左側的幕山路，高壓配電室設于大劇院地下一層，靠近10 kV電源進戶處，配電室面積約80 m2;1號變配電室設于大劇場地下一層，與高壓配電室相鄰，面積約200 m2，主要服務于大劇場;2號變配電室設于群藝館一層，面積約220 m2，附帶一個20 m2的值班室，主要服務于群藝館。兩路10 kV電源分別引自忻州市兩個不同的供電網，兩路電源同時工作，且互為備用，當一路電源發生故障或者檢修時，另一路電源可以承擔所有的一、二級及其他重要負荷。

3)負荷計算。

4)無功補償。

本工程中無功功率補償采用了變壓器低壓側集中補償的方式，在每臺變壓器的低壓母線上裝設不燃型無功功率自動補償裝置，對系統進行無功功率自動補償以避免過補償或者輕載時電壓過高。對于照明變壓器，每2 000 kVA最高補償300 kvar;對于動力變壓器，每2 000 kVA最高補償500 kvar，補償后的功率因數大于0.9，滿足規范及當地供電部門的要求。

5)供電方式及電纜選型。

本工程中舞臺照明、舞臺機械電力、電聲廣播、電視轉播及新聞攝影電源、演員化妝室和貴賓室照明、消防電梯、消防水泵、排煙及正壓送風、補風機、消防中心電源、應急照明、疏散標志燈為一級負荷，調光用電子計算機系統為一級負荷中特別重要負荷，觀眾廳照明、空調機房電力及照明用電為二級負荷，其余均為三級負荷。一、二級負荷由雙電源供電，末端互投，采用放射式供電;一級負荷中特別重要負荷除雙電源供電外，還增設UPS不間斷電源作為第三電源;三級負荷由單電源供電，采用樹干式供電。本工程是一類高層建筑，屬于人員密集場所，防火要求高，電纜采用低煙無鹵交聯聚乙烯絕緣電力電纜。一般回路采用阻燃型;消防回路采用耐火型電力電纜;舞臺照明、正常照明干線等大容量配電干線采用密集型插接母線。

6)供配電設計及回路分配。

在供配電設計之初，首先將用電設備分為照明負荷和動力負荷兩大類，照明和動力分別由不同的變壓器供電;其次，將各類負荷分為大容量與小容量設備，比如舞臺燈光、音響、冷凍機組、空調機組、電梯、劇場音響、消防泵等大容量設備，采用放射式供電;其他小容量設備則要根據其用電性質及設備安裝位置等條件分組，化零為整，采用分區樹干式供電。經過反復推敲，最終確定為98個用電點，也就是需要98條供電回路，其中80條回路為雙電源供電，根據供電距離、變壓器容量、方便管理等諸多因素，1號變配電室負擔50條回路，其中44條為雙回路供電，總計算負荷為3 297 kW。2號變配電室負擔48條回路，其中36條為雙電源供電，總計算負荷為3 346 kW。變壓器低壓母線分段運行，備用母線段預留柴油發電機接口，以備有重大活動室時使用移動式柴油發電機(相比建設固定柴發機房要經濟很多)。柴油發電機電源開關與市電電源開關之間設機械及電氣聯鎖，任何時候都只能閉合其中的一個開關，以避免應急電源與正常電源并列運行。

3 電纜通道設計

3.1 電纜布線

電纜的敷設方式一般是根據工程條件、環境特點、電纜類型、電纜數量等因素，按照運行可靠、便于維護等原則綜合確定。電纜路徑的選擇符合下列要求:

1)應避免電纜遭受機械性外力、過熱、腐蝕等危害;

2)應便于維護、維修;

3)應在滿足安全的條件下，使電纜路徑最短。

根據實際情況，本工程中電纜布線采用電纜溝、電纜槽盒、金屬導管等多種形式相結合的敷設方式。

3.2 垂直通道

電纜垂直通道即電氣豎井，電氣豎井內布線適用于高層和多層建筑內垂直干線的敷設。通常采用金屬槽盒、金屬導管、電纜梯架、電纜橋架及封閉式母線等布線方式。豎井位置和數量應根據建筑物規模、各支線供電半徑以及建筑物變形縫、伸縮縫位置和防火分區等因素確定，并宜靠近用電負荷中心。根據以上原則本工程共設立9個強電豎井為主樓服務，既作為電纜的垂直通道，又作為每層的電氣配電間。在裙樓部分又設立7個配電間，以滿足裙樓部分配電設備安裝及配電的需求。

3.3 水平通道

水平通道即電纜的水平路由，本工程二層以上的水平布線，均采用金屬橋架敷設方式，金屬橋架采用吊桿安裝，吊桿間距根據橋架荷載確定為1.5 m～3 m，主要安裝于走道等公共場所，以方便維護、維修，因為標準層水平敷設的電纜較少，比較容易解決。而在一層和地下一層由變配電室至各垂直通道或者各用電點的水平通道就很難確定。1號變配電室設在地下一層，由變配電室饋出的線纜有近百條，其他設備專業(如給水管、消防管、供暖管、空調管等)的水平管道也非常多，可利用的吊頂空間有限，有些部位吊頂內只允許我們設一道電纜橋架，在電纜出線較多的部位，一道橋架是遠遠不夠的，經過再三推敲，我們決定設立室內電纜溝。最終，我們將電纜通過三道橋架和兩道電纜溝分別引至各電纜豎井，滿足了甲方對建筑物使用層高的要求。2號變配電室設在一層，位居小劇場觀眾廳下方，四周被各種管井、風井包繞，電纜出線也是困難重重。經過多方協調溝通，最終確定為五道橋架和一道電纜溝作為電纜的水平敷設通道。當電纜橋架多層敷設時，為了散熱和維修需要，電纜橋架之間距離不應小于0.3 m。而電纜溝的實施需要與結構專業密切配合，當電纜溝的尺寸確定后，要及時反饋給結構工程師，結構工程師通過調樁、降板、下翻梁等措施，創造出做電纜溝的條件。

4 結語

忻州藝術中心的設計難點在于建筑物主體空間關系復雜，用電設備多、容量大、分布廣。供配電設計中，我們依據相關規范及各設備專業所提條件完成設計，電纜路徑則需要與其他各專業充分溝通、協調。選定最合理的變配電室位置和電氣豎井的位置、數量，選擇最適當的電纜敷設方式，確保我們的設計安全、可靠、節能，便于運行、維護。

［1］JGJ 16-2008，民用建筑電氣設計規范［S］.

［2］GB 50053-94，10 kV及以下變電所設計規范［S］.

［3］GB 50052-2009，供配電系統設計規范［S］.

［4］GB 50054-2011，低壓配電設計規范［S］.

［5］全國民用建筑工程設計技術措施［S］.

［6］石 磊，肖運勤.談供配電系統［J］.山西建筑，2012，38(15):111-113.