韓 松

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司建筑工程設計研究院，北京 100055)

1 體育場概況

加蓬位于非洲中部的西海岸，赤道附近，西鄰大西洋。本體育場為2012年非洲杯決賽場地。設計為甲級體育場，40 687人座，總建筑面積36 475 m2，看臺結構形式為框架結構;罩棚為鋼結構。東、西看臺為上、下兩層看臺。南、北看臺僅有下層看臺。西看臺為地上4層建筑，東看臺為地上3層建筑，西看臺為罩棚最高點。

2 供配電系統設計

2.1 合理設計供電電源

根據《民用建筑電氣設計規范》(JGJ16—2008)3.2.2 條及 9.8.2.2 條，甲級體育場應有兩路供電電源［1］。由于條件所限，外方只能引入一路20 kV、50 Hz高壓電源。為保證向一、二級負荷供電的可靠性，選擇柴油發電機組作為第二路電源。本項目的主要負荷集中在東西看臺，從節能的角度，為了減小供電半徑，分別在東西看臺設置了變配電室。外方引入一路20kV電源至西區變配電室，除向本室供電外，另饋出2路向東區變配電室供電。

由于場地照明，大屏等與轉播相關的電氣設備對供電可靠性要求高，在斷電后，場地照明燈具再次點燃、大屏重新恢復開啟均需要較長時間，因此在實況比賽直播時，采取由柴油發電機直接供電，市電作為備用，這樣供電可靠性更高，更合理。本次設計柴油發電機的選擇可以滿足上述設備的使用要求。

2.2 合理設計負荷等級分類

按照《民用建筑電氣設計規范》(JGJ16—2008)3.2.2條的要求，設計時將體育場中的主席臺、貴賓廳、接待室、廣場及主要通道照明、計時計分裝置、弱電機房及轉播用電等重要負荷按一級負荷供電［1］，給水變頻泵組、電梯以及重要房間空調設備等按二級負荷供電，其余負荷為三級負荷。

設計中一級負荷從變電所兩段母線各引一路電源，在設備末端使用處設雙電源切換箱，末端自動切換。二級負荷由變電所引一路專用電源，一路電源故障時，變電所母聯閉合，滿足其用電要求，三級負荷設失壓脫扣裝置，一路電源故障時，停止向其供電。

2.3 合理選擇高、低壓柜及變壓器

2.3.1 高、低壓柜的選擇

加蓬當地中方援建的高壓設備中，一般以施耐德及ABB的設備為主，元器件由歐洲進口。為了便于交付使用后外方的設備保養維護，本次設計選用的高壓柜型號為施耐德SM6環網柜。其中在西區變配電室設置8面高壓柜，包括1面進線柜，1面電壓互感器柜，1面聯絡柜，1面計量柜，2面變壓器饋線柜，2面東區20kV饋線柜。在東區變配電室設置4面高壓柜，包括2面進線柜，2面變壓器饋線柜，高、低壓柜均需選用濕熱型產品。西區變配電室負責向西看臺及北看臺的用電設備供電。東區變配電室負責向東看臺及南看臺的用電設備供電。

2.3.2 變壓器的選擇

由于體育場轉播賽事不多，而體育場比賽及表演期間的臨時負荷，如記者席用電，場地LED廣告用電及文藝表演等用電，容量大且很少使用，若計算變壓器容量時包括此部分負荷，會提高維護成本和安裝費用，既不經濟又不合理。因此該部分負荷用電由臨時租用發電機解決，節約了投資。

西區的一二級負荷為1 281 kW，三級負荷為852 kW。東區一二級負荷為546 kW，三級負荷為544 kW。為保證供電可靠性，在西東區各設置了2臺變壓器。為了使變壓器的運行最為經濟，選擇變壓器時需確保變壓器的負載率在60% ～70%;同時為了保證供電可靠性，當一臺變壓器故障時，本區的另一臺變壓器可以滿足本區全部一二級負荷用電需求。根據這兩個原則，經過計算(表 1)，在西區設置了 2臺1 000 kVA變壓器，在東區設置了2臺630 kVA變壓器。每個變配電室低壓配電系統均設置兩段工作母線，兩段工作母線之間設聯絡開關。聯絡開關設自投自復/自投不自復/手動3種工作方式。三級負荷饋出開關帶失壓跳閘裝置。

表1 變壓器負荷計算

2.4 合理選擇柴油發電機組及備用電源

按照《民用建筑電氣設計規范》(JGJ16—2008)13.4.9條的規定，在火災確認后，應在消防控制室自動切除相關區域的非消防電源，包括正常照明電源［1］。如果在事故時沒有有效的應急照明及疏散指示系統，將會造成非常嚴重的后果。所以，在設計中設置了獨立的應急照明系統。應急照明由柴油發電機作為備用電源，各弱電機房分別設置了UPS作為機房的不間斷供電電源。

比賽期間的一二級負荷遠大于消防用電負荷，因此在計算柴油發電機的容量時只考慮了滿足比賽期間的一二級負荷用電需求。依據《工業與民用配電設計手冊》第3版公式(2-6)［5］，按穩定負荷選擇發電機容量，見表2。為了降低柴油發電機的噪聲對比賽的影響，所選柴油發電機為靜音型。

表2 柴油發電機負荷計算

3 場地照明設計

3.1 合理設置場地照明配電室

結合體育場東西看臺鋼結構雨棚，場地照明布置方式采用了兩側光帶照明。在西看臺的四層，東看臺的三層各設置了兩個場地照明配電室。每個照明配電室內設置了一個觀眾席照明配電箱，應急照明配電箱，場地照明配電箱。鎮流器柜置于場地照明配電室內。雨棚上最遠處的場地照明燈具距離每個配電室不超過100 m，降低了照明配電線路上的電壓損耗，節省了投資。照明配電箱及鎮流器柜置于配電室內，與置于馬道上相比，更便于維護。

3.2 合理選擇光源與燈具

場地照明選用了2 kW的金鹵光源。觀眾席照明選用了400 W的金鹵光源。在突然斷電的情況下，由于金鹵光源不能瞬時點燃，因此場地照明的應急照明選用了可以瞬時點燃的1 kW鹵鎢燈光源。

場地照明為雙側光帶式，在體育場雨棚前沿馬道上安裝照明燈具。由于東西看臺雨棚高度不同，設計時充分考慮場地特點，通過照度計算，場地照明共計安裝252套2 000 W燈具，其中東看臺馬道安裝120套，西看臺馬道安裝132套;觀眾席照明共計安裝168套400 W燈具，其中東側馬道安裝78套，西側馬道安裝90套;體育場應急照明共計安裝60套1 000 W燈具，其中東側馬道安裝30套，西側馬道安裝30套。

場地照明為體育照明專用燈具，外殼為高壓鑄鋁燈體，鍍玻璃膜高效反光3 mm耐高溫鋼化玻璃前窗，多種配光曲線可供選擇，后開啟式，燈具附有刻度盤并可配套使用專用瞄準鏡(主軸與燈具主光軸完全重合)，防護等級IP65，迎風面積小，質量輕，安全維護方便。配套2 000 W金屬鹵化物光源，功率因數不小于0.9。電器集中設置在看臺電氣用房，燈具有遠距離觸發功能。

觀眾席照明400 W燈具為燈具電器一體，配套400 W金屬鹵化物光源，功率因數不小于0.9。

體育場應急照明1 000 W燈具，配1 000 W鹵鎢燈作為應急照明光源，可以瞬時點燃。

3.3 合理控制眩光

設計時，場地照明光帶的燈具安裝在雨棚的檢修馬道外側。按照《照明設計手冊》的要求，當體育場照明為光帶布置時，光帶長度不應小于180 m，光帶距離體育場中心線的投射角不低于25°。為保持守門員及在角球區附近進攻的球員有良好的視線，以球門線中心為基準，底線兩側至少15°之內不能布置照明裝置。根據這兩條要求，設計未考慮眩光因素光帶布置如圖1所示，設計考慮眩光因素光帶布置如圖2所示。

經過計算后，通過調整燈具的配光曲線，在體育場內抽取的9個觀測點，眩光值完全滿足《建筑照明設計標準》(GB50034—2004)的要求。室外體育場所的不舒適眩光應采用眩光值(GR)評價，有彩電轉播時，GR值不得超過50［11］。如表3所示。

3.4 合理設置場地照明及觀眾席照明控制

采用C-BUS數字式智能燈光控制系統，由數字控制模塊、數字控制鍵、PC機、數據線、電器箱構成其物理結構，運行專用的控制軟件進行操作，實現各模式的智能控制及各項相關功能。馬道上的場地照明燈具為3燈一回路，各級照明可根據照度計算分別組合開啟各回路燈具，以達到最佳照明效果。設置了6種模式。燈光控制室設置在西看臺四層，便于現場控制。

圖1 未考慮眩光光帶布置區域

圖2 考慮眩光影響燈具布置區域

表3 體育場內觀測點眩光值

4 結語

加蓬體育場于2011年11月竣工，并于2012年3月順利承辦2012年非洲杯決賽。體育場項目在經濟援助中所占的份額不高，但建成后往往是中國援助的永久性標志。援外體育場供配電設計，也應結合受援國的實際情況。本文探討了在援外體育場設計中，如何合理設計供電電源及負荷等級，如何選擇高低壓柜、變壓器及備用電源，如何控制場地照明中的眩光等幾個比較重要的問題，希望對別的工程設計有一定的借鑒。

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