主題樂園電氣設計探析

陳文興

(華強方特設計院(廈門)有限公司 福建廈門 361100)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟不斷發(fā)展，在市場、政策雙重驅(qū)動下，以自主創(chuàng)新為指導，以中國精神及文化為核心，以科技、場景還原為手段，具有娛樂體驗的不同文化科技主題樂園或公園不斷涌現(xiàn)，深受廣大消費者認同及喜愛。

主題公園建筑類型復雜、建筑類型多樣化、人員密集，使其具有用電負荷容量大，供電可靠性要求高，供配電系統(tǒng)復雜的特點。本文以某主題樂園電氣設計為例，對其電氣設計進行簡要論述和分析，與廣大設計同仁探討交流。

1 項目概況

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、后勤服務區(qū)等配套服務板塊。

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

2 設計依據(jù)

主題樂園建筑類型繁多，為保證電氣設計有據(jù)可依，后期項目投運后供電可靠，物業(yè)運行維護方便，設計前期需收集的資料如表1所示。

表1 電氣設計依據(jù)

3 負荷等級及供電電源

3.1 負荷等級

依據(jù)《建筑設計防火規(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、防煙排煙設施、應急照明等消防負荷用電按二級負荷供電[1]；主題樂園為人員密集場所，依據(jù)《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》(GB50052-2009)及《民用建筑電氣設計標準》(GB 51348-2019)，從對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荷定性為二級負荷[2]。

3.2 供電電源

主題樂園對消防系統(tǒng)及部分游樂設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,兩路電源同時使用互為備用，每路進線均能承擔整個園區(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 負荷估算及變配電房設置

主題樂園用電負荷種類包括有建筑設施用電(動力/照明)、項目工藝設備用電、入口廣場區(qū)及景觀用電等。

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

根據(jù)各專業(yè)提資和負荷估算，本項目開閉所總裝機容量15 860 kVA，計算系數(shù)0.5，計算容量7930 kVA；其中建筑設施用電占45%(動力35%，照明10%)，項目工藝用電占50%，景觀用電占5%。

變配電房為電氣設計核心，需按用電設備分布情況劃分各變配電房供電范圍；變配電房應深入或靠近負荷中心且不影響規(guī)劃建筑布置要求；宜接近電源側(cè)，進出線方便，高低壓管線敷設合理，路徑最短排管合理，避讓建筑、構筑物基礎、喬木、灌木等；設備運輸方便，并考慮后期設備維護和更換，不應設在地勢低洼和可能積水的場所[3]。

主題樂園具有安裝功率大、運行規(guī)律不一、沖擊負荷大等特點，設備功率用電種類及數(shù)量多；設計時應充分了解項目的游玩路線、表演及其他工藝需求，掌握設備實際運行情況及項目不同運營時段，合理確定負荷計算的需要系數(shù)和同時系數(shù)，使電氣系統(tǒng)設計經(jīng)濟合理；同時結合物聯(lián)網(wǎng)等技術的應用減少電網(wǎng)維護成本、提高供電質(zhì)量；過山車、峽谷漂流、水漫金山等設備功率大，急停急啟頻繁，負荷波動特別大，采用專業(yè)用變壓器供電，并采用動態(tài)有源濾波及無功補償裝置保證其供電可靠性，同時減少對其他用電設備正常運行的影響[4]。

綜合以上因素，擬在園區(qū)內(nèi)設置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 設計原則

依據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》(GB 50016-2014(2018年版))、《民用建筑電氣設計標準》(GB 51348-2019)相關要求：電氣系統(tǒng)設計應綜合考慮項目安全、使用功能、裝飾美觀、經(jīng)濟成本等因素。所有電氣設計均應符合安全要求，在安全技術、經(jīng)濟利益和裝飾美觀等存在矛盾時，應該優(yōu)先考慮安全技術上的要求，其次考慮裝飾美觀、經(jīng)濟利益。此外，還應考慮未來的改建及擴建等因素，在設計階段除考慮全部用電外，應立足未來發(fā)展的可能性，考慮后期增容，每級配電柜預留不少于25%左右的備用容量及回路。

5.2 設計要點

(1)了解建筑性質(zhì)、功能分區(qū)、防火分區(qū)、層高、設備間位置。根據(jù)建筑功能布局，合理設置工作、裝飾照明配電箱、應急照明配電箱。配電箱宜安裝在負荷中心周邊且方便進出線的設備房、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，合理設置水泵配電箱。配電箱宜安裝在設備周邊、不影響設備運行。

(3)根據(jù)暖通專業(yè)條件，合理設置空調(diào)配電箱、風機配電箱，空調(diào)配電箱宜安裝空調(diào)機組所在的空調(diào)機房等游客不能接觸位置；風機配電箱宜安裝風機周邊或下方的設備房等。

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

(5)了解最新策劃，深刻理解項目的游玩路線、游玩亮點，分析設備實際運行情況，以免負荷同時系數(shù)過大，造成不必要浪費。

(6)根據(jù)智能設備專業(yè)所提配電需求，結合策劃、研究院的表演需求、工藝需求，分析項目的重要負荷分布情況；并設置特技設備配電箱、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，并滿足運營管理要求。

5.3 消防電源及其配電

為保證消防負荷的可靠性及連續(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配電箱處設置自動切換裝置。

6 防雷接地系統(tǒng)

依據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》(GB 50057-2010)，主題樂園按人員密集公共場所進行防雷分類及設防。

6.1 防雷系統(tǒng)

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

游樂設備的防雷應根據(jù)《游樂設備安全標準》(GB 8408-2018)相應規(guī)定：游樂設施和滑索上、下站及鋼絲繩等高度大于15 m應裝設防直擊雷裝置，并應采取防閃電電涌侵入的措施；高度大于60m時除防直擊雷外還應增加防側(cè)擊雷的防雷措施。

6.2 接地系統(tǒng)

為保證用電安全可靠，當建筑物由設置于本建筑物內(nèi)的配電室供電時，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。

當建筑物由設置于戶外的配電室或其它建筑物內(nèi)的配電室供電時，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線做重復接地。

7 高大空間火災探測器設置

主題類項目為主題公園重要游玩項目，單層建筑高度大于12 m，為人員密集的高大空間，金屬桁架結構，金屬桁架下方有用于安裝燈光、音響、放映設備等電氣設備的馬道，造成建筑上部空間錯綜復雜。根據(jù)項目需求，室內(nèi)設置成高度不同的造型及裝飾隔墻，合理選擇火災報警探測器尤為重要，盡早發(fā)現(xiàn)、及時報警、啟動有關消防設施引導人員疏散。

根據(jù)規(guī)范相關規(guī)定，建筑高度大于12 m的場所宜同時選擇至少兩種火災參數(shù)的火災探測器作為探測報警[7]。

自動消防炮滅火系統(tǒng)適用于高度大于8 m且使用性質(zhì)重要和火災危險性大的場所，具有定位準確、 滅火及時、保護范圍大的特點；具有火焰檢測和視頻監(jiān)控功能，便于值班人員快速反應消滅火源。

因室內(nèi)馬道上方的結構桁架交錯布置、支撐構件等錯綜復雜，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探測器的設置，并且維護不便；而管路吸氣式感煙火災探測器主動探測，具有高靈敏度，管網(wǎng)布置靈活，可實現(xiàn)單點、多點綜合保護，且可沿著桁架敷設安裝。經(jīng)比較，采用管路吸氣式感煙火災探測器。

8 結語

一個主題樂園完整的電氣設計，還包括弱電智能化系統(tǒng)、燈光亮化系統(tǒng)、消防聯(lián)動系統(tǒng)、電氣節(jié)能等方面，本文不再一一贅述。電氣設計作為主題樂園重要的一個環(huán)節(jié)，應符合國家及地方現(xiàn)行相關規(guī)范的規(guī)定，在保障安全可靠前提下，設計應充分考慮使用要求、功能及造價成本，并滿足施工便利、維護便利等。