主題樂園電氣設(shè)計(jì)探析

陳文興

(華強(qiáng)方特設(shè)計(jì)院(廈門)有限公司 福建廈門 361100)

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，在市場(chǎng)、政策雙重驅(qū)動(dòng)下，以自主創(chuàng)新為指導(dǎo)，以中國(guó)精神及文化為核心，以科技、場(chǎng)景還原為手段，具有娛樂體驗(yàn)的不同文化科技主題樂園或公園不斷涌現(xiàn)，深受廣大消費(fèi)者認(rèn)同及喜愛。

主題公園建筑類型復(fù)雜、建筑類型多樣化、人員密集，使其具有用電負(fù)荷容量大，供電可靠性要求高，供配電系統(tǒng)復(fù)雜的特點(diǎn)。本文以某主題樂園電氣設(shè)計(jì)為例，對(duì)其電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要論述和分析，與廣大設(shè)計(jì)同仁探討交流。

1 項(xiàng)目概況

本主題公園根據(jù)主題及功能不同，分為不同主題園區(qū)，除主題園區(qū)外周邊還布置有游客集散區(qū)、停車場(chǎng)、后勤服務(wù)區(qū)等配套服務(wù)板塊。

主題公園總用地面積約64.8萬m2，總建筑面積約14.2萬m2。主題項(xiàng)目單體面積3000 m2～1.5萬m2，建筑高度約20 m。

2 設(shè)計(jì)依據(jù)

主題樂園建筑類型繁多，為保證電氣設(shè)計(jì)有據(jù)可依，后期項(xiàng)目投運(yùn)后供電可靠，物業(yè)運(yùn)行維護(hù)方便，設(shè)計(jì)前期需收集的資料如表1所示。

表1 電氣設(shè)計(jì)依據(jù)

3 負(fù)荷等級(jí)及供電電源

3.1 負(fù)荷等級(jí)

依據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016-2014(2018年版))第10.1.2.5條規(guī)定，及水專業(yè)提資主題樂園及體量較大的大型服務(wù)配套室外消防用水量超過25 L/s等情況，消防控制室、消防水泵、防煙排煙設(shè)施、應(yīng)急照明等消防負(fù)荷用電按二級(jí)負(fù)荷供電[1]；主題樂園為人員密集場(chǎng)所，依據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50052-2009)及《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 51348-2019)，從對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電所造成的損失或影響程度，主題樂園主要用電負(fù)荷定性為二級(jí)負(fù)荷[2]。

3.2 供電電源

主題樂園對(duì)消防系統(tǒng)及部分游樂設(shè)備的供電可靠性要求較高，供電電源原則上采用兩路10kV高壓專用進(jìn)線供電，以保證供電的可靠性。兩路電源分別引自就近兩座不同的區(qū)域變電站,兩路電源同時(shí)使用互為備用，每路進(jìn)線均能承擔(dān)整個(gè)園區(qū)的全部用電，單路專線的容量不低于8000 kVA。園區(qū)變配電主接線系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1 園區(qū)變配電主接線系統(tǒng)示意圖

4 負(fù)荷估算及變配電房設(shè)置

主題樂園用電負(fù)荷種類包括有建筑設(shè)施用電(動(dòng)力/照明)、項(xiàng)目工藝設(shè)備用電、入口廣場(chǎng)區(qū)及景觀用電等。

主題樂園用電負(fù)荷估算依據(jù)《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》(19DX101-1)，其中表3.27為規(guī)劃用地負(fù)荷指標(biāo)及表3.28為規(guī)劃建筑面積負(fù)荷指標(biāo)。公共建筑用地負(fù)荷指標(biāo)為150～250 kW/hm2，公共建筑建筑面積負(fù)荷指標(biāo)為40～150 W/m2。

根據(jù)各專業(yè)提資和負(fù)荷估算，本項(xiàng)目開閉所總裝機(jī)容量15 860 kVA，計(jì)算系數(shù)0.5，計(jì)算容量7930 kVA；其中建筑設(shè)施用電占45%(動(dòng)力35%，照明10%)，項(xiàng)目工藝用電占50%，景觀用電占5%。

變配電房為電氣設(shè)計(jì)核心，需按用電設(shè)備分布情況劃分各變配電房供電范圍；變配電房應(yīng)深入或靠近負(fù)荷中心且不影響規(guī)劃建筑布置要求；宜接近電源側(cè)，進(jìn)出線方便，高低壓管線敷設(shè)合理，路徑最短排管合理，避讓建筑、構(gòu)筑物基礎(chǔ)、喬木、灌木等；設(shè)備運(yùn)輸方便，并考慮后期設(shè)備維護(hù)和更換，不應(yīng)設(shè)在地勢(shì)低洼和可能積水的場(chǎng)所[3]。

主題樂園具有安裝功率大、運(yùn)行規(guī)律不一、沖擊負(fù)荷大等特點(diǎn)，設(shè)備功率用電種類及數(shù)量多；設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分了解項(xiàng)目的游玩路線、表演及其他工藝需求，掌握設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況及項(xiàng)目不同運(yùn)營(yíng)時(shí)段，合理確定負(fù)荷計(jì)算的需要系數(shù)和同時(shí)系數(shù)，使電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理；同時(shí)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的應(yīng)用減少電網(wǎng)維護(hù)成本、提高供電質(zhì)量；過山車、峽谷漂流、水漫金山等設(shè)備功率大，急停急啟頻繁，負(fù)荷波動(dòng)特別大，采用專業(yè)用變壓器供電，并采用動(dòng)態(tài)有源濾波及無功補(bǔ)償裝置保證其供電可靠性，同時(shí)減少對(duì)其他用電設(shè)備正常運(yùn)行的影響[4]。

綜合以上因素，擬在園區(qū)內(nèi)設(shè)置10kV開閉所一座，低壓變配電房8座。其中園區(qū)內(nèi)低壓變配電房7座，宿舍區(qū)內(nèi)低壓變配電房1座，分別為園區(qū)及宿舍區(qū)供電。

5 低壓配電系統(tǒng)

5.1 設(shè)計(jì)原則

依據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50016-2014(2018年版))、《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 51348-2019)相關(guān)要求：電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮項(xiàng)目安全、使用功能、裝飾美觀、經(jīng)濟(jì)成本等因素。所有電氣設(shè)計(jì)均應(yīng)符合安全要求，在安全技術(shù)、經(jīng)濟(jì)利益和裝飾美觀等存在矛盾時(shí)，應(yīng)該優(yōu)先考慮安全技術(shù)上的要求，其次考慮裝飾美觀、經(jīng)濟(jì)利益。此外，還應(yīng)考慮未來的改建及擴(kuò)建等因素，在設(shè)計(jì)階段除考慮全部用電外，應(yīng)立足未來發(fā)展的可能性，考慮后期增容，每級(jí)配電柜預(yù)留不少于25%左右的備用容量及回路。

5.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

(1)了解建筑性質(zhì)、功能分區(qū)、防火分區(qū)、層高、設(shè)備間位置。根據(jù)建筑功能布局，合理設(shè)置工作、裝飾照明配電箱、應(yīng)急照明配電箱。配電箱宜安裝在負(fù)荷中心周邊且方便進(jìn)出線的設(shè)備房、休息室等游客不能接觸到的位置。

(2)根據(jù)給排水專業(yè)條件，合理設(shè)置水泵配電箱。配電箱宜安裝在設(shè)備周邊、不影響設(shè)備運(yùn)行。

(3)根據(jù)暖通專業(yè)條件，合理設(shè)置空調(diào)配電箱、風(fēng)機(jī)配電箱，空調(diào)配電箱宜安裝空調(diào)機(jī)組所在的空調(diào)機(jī)房等游客不能接觸位置；風(fēng)機(jī)配電箱宜安裝風(fēng)機(jī)周邊或下方的設(shè)備房等。

(4)根據(jù)弱電智能專業(yè)條件，合理設(shè)置弱電箱以及總控室相關(guān)配電箱的位置。

(5)了解最新策劃，深刻理解項(xiàng)目的游玩路線、游玩亮點(diǎn)，分析設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況，以免負(fù)荷同時(shí)系數(shù)過大，造成不必要浪費(fèi)。

(6)根據(jù)智能設(shè)備專業(yè)所提配電需求，結(jié)合策劃、研究院的表演需求、工藝需求，分析項(xiàng)目的重要負(fù)荷分布情況；并設(shè)置特技設(shè)備配電箱、功放配電箱、特效燈光配電箱。

(7)根據(jù)內(nèi)裝施工圖、亮化施工圖，合理布線，滿足裝飾效果，并滿足運(yùn)營(yíng)管理要求。

5.3 消防電源及其配電

為保證消防負(fù)荷的可靠性及連續(xù)性，消防控制室、消防水泵房的消防用電設(shè)備及消防電梯等采用雙電源供電，在其配電線路的最末一級(jí)配電箱處設(shè)置自動(dòng)切換裝置。

6 防雷接地系統(tǒng)

依據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50057-2010)，主題樂園按人員密集公共場(chǎng)所進(jìn)行防雷分類及設(shè)防。

6.1 防雷系統(tǒng)

室外主題樂園建筑物對(duì)于面客區(qū)屋頂女兒墻，應(yīng)該與外墻裝飾專業(yè)配合采用金屬壓頂，實(shí)現(xiàn)對(duì)女兒墻頂?shù)陌玻蚴遣捎靡?guī)范要求可導(dǎo)性金屬作為接閃帶，減少明裝接閃帶對(duì)外裝的影響[5]；在非面客區(qū)采用-25×4熱鍍鋅扁鋼沿女兒墻明敷，在腐蝕性較強(qiáng)的場(chǎng)所，還應(yīng)加大截面積或采取其他的防腐措施[6]。

游樂設(shè)備的防雷應(yīng)根據(jù)《游樂設(shè)備安全標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8408-2018)相應(yīng)規(guī)定：游樂設(shè)施和滑索上、下站及鋼絲繩等高度大于15 m應(yīng)裝設(shè)防直擊雷裝置，并應(yīng)采取防閃電電涌侵入的措施；高度大于60m時(shí)除防直擊雷外還應(yīng)增加防側(cè)擊雷的防雷措施。

6.2 接地系統(tǒng)

為保證用電安全可靠，當(dāng)建筑物由設(shè)置于本建筑物內(nèi)的配電室供電時(shí)，配電系統(tǒng)的低壓接地方式宜采用TN-S系統(tǒng)，在全系統(tǒng)內(nèi)中N線和PE線是分開的。

當(dāng)建筑物由設(shè)置于戶外的配電室或其它建筑物內(nèi)的配電室供電時(shí)，配電系統(tǒng)的低壓接地方式宜采用TN-C-S系統(tǒng)，入戶處PEN線做重復(fù)接地。

7 高大空間火災(zāi)探測(cè)器設(shè)置

主題類項(xiàng)目為主題公園重要游玩項(xiàng)目，單層建筑高度大于12 m，為人員密集的高大空間，金屬桁架結(jié)構(gòu)，金屬桁架下方有用于安裝燈光、音響、放映設(shè)備等電氣設(shè)備的馬道，造成建筑上部空間錯(cuò)綜復(fù)雜。根據(jù)項(xiàng)目需求，室內(nèi)設(shè)置成高度不同的造型及裝飾隔墻，合理選擇火災(zāi)報(bào)警探測(cè)器尤為重要，盡早發(fā)現(xiàn)、及時(shí)報(bào)警、啟動(dòng)有關(guān)消防設(shè)施引導(dǎo)人員疏散。

根據(jù)規(guī)范相關(guān)規(guī)定，建筑高度大于12 m的場(chǎng)所宜同時(shí)選擇至少兩種火災(zāi)參數(shù)的火災(zāi)探測(cè)器作為探測(cè)報(bào)警[7]。

自動(dòng)消防炮滅火系統(tǒng)適用于高度大于8 m且使用性質(zhì)重要和火災(zāi)危險(xiǎn)性大的場(chǎng)所，具有定位準(zhǔn)確、 滅火及時(shí)、保護(hù)范圍大的特點(diǎn)；具有火焰檢測(cè)和視頻監(jiān)控功能，便于值班人員快速反應(yīng)消滅火源。

因室內(nèi)馬道上方的結(jié)構(gòu)桁架交錯(cuò)布置、支撐構(gòu)件等錯(cuò)綜復(fù)雜，且單體內(nèi)有不同高度的造型及裝飾吊頂，不利于線型光束感煙火災(zāi)探測(cè)器的設(shè)置，并且維護(hù)不便；而管路吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器主動(dòng)探測(cè)，具有高靈敏度，管網(wǎng)布置靈活，可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)、多點(diǎn)綜合保護(hù)，且可沿著桁架敷設(shè)安裝。經(jīng)比較，采用管路吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器。

8 結(jié)語

一個(gè)主題樂園完整的電氣設(shè)計(jì)，還包括弱電智能化系統(tǒng)、燈光亮化系統(tǒng)、消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)、電氣節(jié)能等方面，本文不再一一贅述。電氣設(shè)計(jì)作為主題樂園重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，應(yīng)符合國(guó)家及地方現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，在保障安全可靠前提下，設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮使用要求、功能及造價(jià)成本，并滿足施工便利、維護(hù)便利等。