某文體中心項目電氣設計概要

王志翔(中衡設計集團股份有限公司，蘇州 215021)

某文體中心項目電氣設計概要

王志翔
(中衡設計集團股份有限公司，蘇州 215021)

以某文體中心為例，講述了區域性、群眾性的文化體育中心建筑的主要功能、特點及對應的電氣系統，供配電、照明、綠建等設計需要把握的共性和個性的要點。目的是通過廣泛交流，提升設計水平，共同促進公共文體事業的快速健康發展。

文體中心 負荷分級 綠建

0 引言

近年來，隨著社會經濟的持續發展，人們對物質生活的需求已得到很大滿足，因此，也對文化、體育、教育、健康、養老等方面提出了更高層次的需求。這其中，與經濟社會發展要求相適應的文化體育事業對提高全民綜合素質、提升國家社會的軟實力至關重要，因此，從中央到地方的各級政府都在加大投入，積極構建結構合理、發展均衡、網絡健全、運行有效、惠及全民的文體服務體系。

本文的項目案例就是在此大環境下產生的某地級市區域性的文化體育中心項目，定位于區域性、服務廣大群眾的文化體育活動場所。本文從電氣專業入手，歸納總結此類型項目的設計要點，通過廣泛交流，提升電氣專業設計水平，共同促進公共文體事業快速健康發展。

1 項目概況

本工程為某市區一級文體中心，分為體育中心和文化中心兩部分。體育中心為一座中型丙級體育館，設有2 855個觀眾席位，除體育館外，還包含一些附屬設施用房、桌球館、乒乓球館、羽毛球館等，總面積14 489m2，總高23.25m，屬于多層公建。文化中心裙房5層，塔樓15層，地下1層，共包含青少年活動中心、文化館、檔案館、圖書館、展覽廳、觀演廳、辦公等部分，總建筑面積59 874m2，總高65.25m，屬于一類高層建筑。項目俯瞰如圖1。

圖1 項目俯瞰圖

2 設計原則

電氣系統的設計首先要保證設備安全可靠，符合各類規范及強制性條文要求，其次要經濟合理、控制造價、節省投資。由于屬于政府主導的公共民生工程，必須遵循政策導向，打造綠色節能建筑，因此本工程按綠色二星標準設計，且設計中適當應用了一些新技術、新設備、新材料等。

在標準規范的應用方面，除常用的國標通用規范外，針對本項目的功能業態，還有幾個特別適用的專業規范，如JGJ 31-2013《體育建筑設計規范》、JGJ 38-2015《圖書館建筑設計規范》、JGJ 25-2010《檔案館建筑設計規范》、JGJ 57-2000《劇場建筑設計規范》等。

3 負荷分析

本工程文化中心為一類高層，消防設備用電屬于一級負荷，體育中心消防負荷按本體育項目最高負荷等級為二級，綜合整體建筑消防負荷為一級負荷。

體育中心為丙級體育建筑，其體育館的比賽場、主席臺、貴賓室、接待室、廣場照明、計時記分裝置、計算機房、通信機房、電視轉播等用電設備屬于二級負荷。

文化中心功能較多，檔案館按其區域性質劃分為乙級，其檔案庫用電屬于二級。觀演廳按小型丙等劇場設計，其消防設備、應急照明用電跟隨項目整體消防負荷，歸屬一級負荷；所有計算機系統(如圖書館信息檢索、安防監控等)也均按一級負荷；其余負荷均屬三級。

用電設備類型有常規的照明、插座、風機、水泵、風冷熱泵空調外機、VRV空調外機。觀演廳有大量舞臺燈具，配有大功率調光柜；體育館照明有大功率金鹵燈，大屏幕LED顯示屏，場館擴聲系統大功率功放等。由于這些負載波動性大，對系統有沖擊性，且有大量諧波產生，因此配電設計須有具體技術措施。

本工程總用電設備安裝容量約8 290kW(含體育中心2 160kW)，計算有功負荷為5 500kW，補償后功率因數0.95，計算視在容量5 789kVA，選用2臺2 000kVA、2臺1 600kVA變壓器，負載率約為80%。

4 電氣系統設計

4.1供電

體育中心和文化中心均有一、二級負荷，需要雙重電源。體育中心計算負荷不大，為節省變電所投資及便于集中管理，在文化中心地下一層集中設置一座變電所，靠近體育中心一側，接近整個建筑負荷中心，引入兩路獨立10kV市電電源作為主供電源，共設置4臺變壓器，由每路10kV電源各承載一半。

10kV系統采用單母線分段運行方式，中間不設聯絡開關。當一路電源故障時，另一路電源不致同時發生故障，且能承擔本項目的所有一級、二級負荷。

變壓器0.4kV低壓側采用單母線分段供電方式，以2臺變壓器為一組，設置低壓聯絡，平時分列運行。母聯分段開關與低壓進線開關設電氣機械連鎖，手動切換母聯開關。當一臺變壓器故障時，由另一臺變壓器承擔主要負荷用電，故障排除后恢復常態。

變電所設置智能電力監控系統，監測高壓開關的開斷狀態、微機保護的動作記錄、主要電流電壓測量參數，以及變壓器溫控器的溫度參數、低壓側的主開關開斷狀態、保護動作記錄、多功能數字儀表的各項參數、智能無功補償控制器的狀態參數等。電力監控系統合并電能計量系統，并可與BA系統聯網，體現智能化、信息化的設計元素。

由于大多數一、二級負荷都有中斷供電時間的要求，依靠低壓母聯切換不能得到滿足，因此必須采用自動投切開關ATS對主備電源進行切換。消防設備按規范在最末一級配電箱處設置ATS切換裝置，其他一級負荷末端切換，二級負荷可以在前端適當的位置切換后再行分配。

對電子信息系統用電設備(如信息機房、圖書館檔案館檢索系統、體育館電子計分系統、安防監控等)采用在線式UPS做備用。應急照明疏散系統，采用燈具自帶蓄電池備用，提高可靠性，滿足消防燈具認證要求。本工程屬于地方群眾性活動場所，經與業主協商，決定不設置柴油發電機作備用電源。如圖2所示，為本工程供電系統拓撲圖，能滿足本工程所有等級負荷的供電要求。

圖2 供電系統拓撲圖

4.2配電

圖4 文化中心典型配電干線

配電設計按照用電負荷性質，分別設置獨立配電系統，具體如一般照明插座、一般動力、非消防一級和二級負荷配電系統、消防應急照明、消防動力等。按照建筑各區域的功能業態，劃分清晰的配電區域非常重要，有利于將來的分塊運行管理，也便于設置電能分項獨立計量系統以考核各區用電量，做到各區責任明確。本工程的各功能區域(如體育館、文化館、檔案館、圖書館、活動中心等)配電系統相互獨立，互不影響。

對于一些特定的用電負荷也需要單獨設置配電系統：1)觀演廳舞臺燈光系統，負載沖擊大，易產生大量諧波，本應由專用變壓器供電，但本項目的觀演廳規模較小，設專用變壓器經濟上不可行，故采取了一些技術措施，如由變壓器低壓側直接專線配電、設置就地有源濾波器等，使其可以與其他負載共用變壓器；2)體育館、觀演廳的擴聲系統負荷波動性大，對電能質量要求高，也需要直接獨立配電；3)檔案庫房用電、體育館的比賽照明、比賽計分系統、電視轉播電源等二級及以上負荷，不能與普通非消防負荷共用配電系統，需要獨立配電。體育中心典型配電干線如圖3所示，文化中心典型配電干線如圖4所示。

圖3 體育中心典型配電干線

需特別說明的是，文化中心塔樓的普通照明樹干式配電采用了兩條并列母線槽，使樓層配電箱間隔接入兩條母線，減少了一路斷電的影響范圍，又留有了適當的備用回路，大大提高了可靠性。此外，文化中心塔樓屬于一類高層，其公共走道照明屬于一級負荷，故專設了一套雙電源的公共走道保障照明配電系統。

4.3照明

本工程涉及建筑功能較多，各區域對照明的要求也各有不同。

在照明分類上，各區域均要設置一般照明和應急照明，圖書館還需要值班照明、警衛照明，閱覽室桌面需設置局部照明，劇場觀演廳要設置50%備用照明等。

在照度標準的確定上，主要依據GB 50034-2013《建筑照明設計標準》中對各類建筑場所的要求，其中文化中心典型場所照度標準詳見表1。

表1 文化中心典型場所照度標準及功率密度值

光源以T5熒光燈為主，檔案庫房、技術用房應采用紫外線含量低的光源(或者能隔絕紫外線的燈具)。體育館比賽場地照度要求高，采用大功率金鹵燈光源(1 000W)。所有光源均應采用節能型燈具，單燈功率因數≥0.9。

照明控制方面，首先應滿足綠色節能的控制要求，如公共區域、樓梯間、衛生間等采用移動感應開關控制，走道、門廳、車庫等處采用智能集中控制系統，不同區域可加入時間、照度、移動感應等控制措施，其他房間場所采用就地開關控制；其次，照明控制還應該滿足以下功能性控制要求。

1)體育中心體育館的比賽場地應按常用球類訓練、業余比賽、專業比賽、電視轉播的要求計算照度及分類控制。體育館比賽場地分類照度標準值參見表2。所有賽場照明燈具要做到一對一智能集中控制，專用的賽場照明控制箱設置在燈光控制室內。

表2 比賽場地分類照度標準值/lx

2)文化中心小型觀演廳的觀眾廳照明也應采用智能集中控制，開關應能漸亮漸暗、平滑調節，并設定多種場景控制，其控制箱設在燈控室內。圖書館書庫、檔案館庫房照明，應按書架、檔案架的排列布置，分區、分架控制，并將電源總開關設于庫房門外。

4.4綠色節能

本工程按照綠色二星標準設計，電氣設計首先需要滿足綠建標準控制項要求，設置能耗分項獨立計量系統，對照明插座、空調用電以及水泵、電梯、風機等動力用電分別計量；照明功率密度、照明數量質量等不高于GB 50034-2013《建筑照明設計標準》中的現行值。

評分項中，公共場所的照明系統設置了分區、定時、感應等節能控制措施，智能集控和就地節能開關相配合；照明功率密度值按目標值設計，也符合當地綠建標準要求；變壓器選型達到GB 20052-2013《三相配電變壓器能效限定值級能效等級》的節能評價值要求，能效二級；可再生能源利用上，設置了變壓器裝機容量的2‰，約16kWp的光伏發電系統。

5 結束語

一般來說，文化體育項目包含的功能雖然較全面，但對高標準及高專業度的要求較低，能夠基本滿足群眾性活動需求即可。電氣設計也是基于以上定位，力求配電區域劃分清晰，系統配置適用。本文概述了該類型建筑的電氣設計要點，理清了電氣設計脈絡，也是為了與廣大同行交流探討。

[1] JGJ 31-2013體育建筑設計規范[S].北京:中國標準出版社,2014.

[2] JGJ 38-2015圖書館建筑設計規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2015.

[3] JGJ 25-2010檔案館建筑設計規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2010.

[4] JGJ 57-2000劇場建筑設計規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2001.

[5] JGJ 16-2008民用建筑電氣設計規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2008.

[6] GB 50052-2009供配電系統設計規范[S].北京:中國計劃出版社,2010.

[7] GB 50034-2013 建筑照明設計標準[S].北京:中國建筑工業出版社,2014.

[8] GB/T 50378-2014綠色建筑評價標準[S].北京:中國建筑工業出版社,2014.

ElectricalDesignOutlineforaCulturalandSportsCenterProject

Wang Zhixiang

Taking a culture and sports center project as an example, the main functions and characteristics of regional and mass cultural & sports center buildings, and corresponding design outline of electrical system are described, for example power supply, power distribution, illumination, green building etc. The aim is to communication widely, upgrade design level and jointly promote the healthy and rapid development of public cultural & sports undertakings.

cultural & sports center, load classification, green building