某廣播電視大樓工藝設(shè)備配電設(shè)計

杜廣亮，傅衛(wèi)東

(中衡設(shè)計集團(tuán)股份有限公司， 蘇州 215021)

0 引言

廣播電視大樓是集廣播、電視、新媒體等各類節(jié)目制作、播出、發(fā)射以及傳輸功能為一體的綜合建筑，是各類媒體信息集散的重要結(jié)點，是促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)和文化的交流傳播媒介。相比于其他公共建筑，廣播電視大樓的制作、播出和發(fā)射等工藝設(shè)備對供電可靠性的要求有其自身的特點。

筆者曾參與設(shè)計的某市廣播電視大樓是一座超高層建筑，主塔樓是廣播電視臺自用的辦公樓，高度為196m；裙房為7層演播樓，建筑面積約為21萬m2，為當(dāng)?shù)氐貥?biāo)性建筑。以下是筆者結(jié)合設(shè)計過程中的實際體會對廣播電視大樓演播用工藝設(shè)備配電的探析和總結(jié)。

1 廣電工藝設(shè)備負(fù)荷分級和供電要求

1.1 負(fù)荷分級

參與廣播電視大樓設(shè)計的相關(guān)專業(yè)眾多，除了建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通空調(diào)、電氣智能化、裝修等專業(yè)，還包括建筑聲學(xué)、舞臺機(jī)械、舞臺照明、電視轉(zhuǎn)播等專業(yè)，供配電設(shè)計需要與各專業(yè)密切配合，熟悉各專業(yè)對電氣專業(yè)的具體要求。

根據(jù)建設(shè)方工藝顧問公司以及GY 5067-2003《廣播電視建筑設(shè)計防火規(guī)范》要求，按照本建筑物功能分類，該廣播電視大樓屬于一類廣播電視建筑，按一級負(fù)荷要求供電。按照工藝用電設(shè)備供電要求，可分為工藝一類、二類和三類負(fù)荷，其工藝用電設(shè)備負(fù)荷具體分類見表1。

1.2 供電要求

為滿足演播樓工藝設(shè)備用電的靈活性及特殊性，設(shè)置工藝設(shè)備專用供配電系統(tǒng)，保證供電的可靠性，供電系統(tǒng)應(yīng)嚴(yán)格按照供電負(fù)荷分類等級在市政電源、柴油發(fā)電機(jī)后備電源、專用變壓器、UPS電源和后備時間進(jìn)行不同配置；根據(jù)《廣播電視安全播出管理規(guī)定及實施細(xì)則》中規(guī)定“UPS系統(tǒng)電池最少備用時間為30min”。工藝用電設(shè)備根據(jù)分類供電要求如下。

(1)工藝一類：雙路UPS(后備時間30min)作為后備電源；兩路UPS輸出進(jìn)機(jī)房，主要負(fù)荷為演播室用播控機(jī)房、總控機(jī)房、數(shù)據(jù)機(jī)房內(nèi)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及演播室內(nèi)直播用電設(shè)備，配電系統(tǒng)形式示意圖如圖1所示。廣播電視轉(zhuǎn)播用電設(shè)備有自身的特殊性，重要播出設(shè)備啟用后就不允許斷電檢修，這為電源側(cè)自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的維修帶來很大不便。所以在廣播轉(zhuǎn)播用電設(shè)備中廣泛采用一體式帶維修旁路的自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，可在維護(hù)、維修時保證供電的連續(xù)性。

演播樓工藝用電負(fù)荷表 表1

圖1 工藝一類負(fù)荷配電形式示意圖

(2)工藝二類：單路UPS(后備時間30min)作為后備；一路UPS輸出和一路工藝變輸出進(jìn)機(jī)房，主要負(fù)荷為演播室內(nèi)播控、錄音、制作等用電設(shè)備；配電系統(tǒng)形式示意圖如圖2所示。

圖2 工藝二類負(fù)荷配電形式示意圖

(3)工藝三類：一路工藝變輸出進(jìn)機(jī)房，主要負(fù)荷為制作合成機(jī)房、編輯機(jī)房等房間內(nèi)用電設(shè)備以及監(jiān)視器、轉(zhuǎn)播車的用電；配電系統(tǒng)形式示意圖如圖3所示。

圖3 工藝三類負(fù)荷配電形式示意圖

(4)舞臺燈光一、二類：舞臺燈光一類負(fù)荷由單路UPS(后備時間30min)作為后備；兩臺舞臺照明變壓器各出一個回路切換后至舞臺燈光機(jī)房，主要負(fù)荷為演播室和直播間主持人工作區(qū)域燈具。舞臺燈光二類負(fù)荷由兩臺舞臺燈光變壓器各出一回路，切換后至舞臺燈光機(jī)房，主要負(fù)荷為演播室內(nèi)燈具。配電系統(tǒng)形式示意圖如圖4所示。

圖4 舞臺照明負(fù)荷配電形式示意圖

根據(jù)上述工藝負(fù)荷類型，基本都為通訊機(jī)房和播出機(jī)房用電設(shè)備，故在設(shè)計中參考數(shù)據(jù)機(jī)房規(guī)范要求，根據(jù)工藝類負(fù)荷供電要求，參照《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》數(shù)據(jù)機(jī)房分級要求和配電系統(tǒng)設(shè)置；工藝一類負(fù)荷配電系統(tǒng)形式參照A級機(jī)房要求，UPS采用2N雙母線冗余系統(tǒng)；工藝二類負(fù)荷配電系統(tǒng)形式參照B級機(jī)房要求，UPS設(shè)置采用N+1系統(tǒng)；工藝三類負(fù)荷配電系統(tǒng)形式參照C級機(jī)房要求，采用雙路電源供電。

2 電源及供配電系統(tǒng)

2.1 市電電源

根據(jù)GB 50052-2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，一級負(fù)荷應(yīng)有雙重電源供電，當(dāng)一電源發(fā)生故障時，另一電源不應(yīng)同時受到損壞。一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷，除應(yīng)由雙重電源供電外，尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源，并嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。

根據(jù)上述負(fù)荷分級和規(guī)范要求，考慮項目的重要性，與當(dāng)?shù)毓╇姴块T協(xié)商后，由市政不同區(qū)域開關(guān)站引入3路20kV電源，兩用一備，2路20kV電源同時工作，分列運行，當(dāng)其中一路電源故障時，由第3路20kV備用電源手動投入，始終保證有2路20kV電源承擔(dān)100%負(fù)荷的供電。

本項目演播樓有一個2 000人演播廳和600人演播廳。舞臺照明的光源主要采用鹵鎢燈、白熾燈和LED燈具，燈具類型為聚光燈、金鹵燈、天幕燈、搖頭燈、氙燈追光燈、變焦射燈、調(diào)焦換色燈、地排燈等。這些舞臺燈具對電源電壓波動比較敏感，由于舞臺調(diào)光用燈具大量使用晶閘管調(diào)光裝置，該裝置在調(diào)光過程中產(chǎn)生諧波，會妨礙廣播電視聲像設(shè)備的工作。考慮上述原因和各負(fù)荷用電容量，本項目舞臺照明單獨設(shè)置兩臺變壓器，演播設(shè)備工藝單獨設(shè)置兩臺變壓器。

根據(jù)變壓器深入負(fù)荷中心原則和負(fù)荷計算，在地下一層設(shè)置演播樓用變電所；在變電所內(nèi)分別設(shè)置一般動力和照明用變壓器、工藝動力用變壓器和舞臺照明用變壓器。20kV主接線采用單母線分段運行方式，第1、2路電源進(jìn)線分別和第3路電源進(jìn)線設(shè)置母聯(lián)斷路器用于手動聯(lián)絡(luò)。低壓配電系統(tǒng)，每兩臺變壓器為一組，主接線采用單母線分段運行方式，二段母線設(shè)置母聯(lián)斷路器。演播樓一般照明和插座用變壓器，正常時分列運行，當(dāng)其中一臺變壓器故障時，母聯(lián)斷路器手動投入，由另一臺變壓器承擔(dān)二段母線所有的重要負(fù)荷；演播樓工藝動力和舞臺照明用變壓器，正常時分列運行，每臺變壓器的平時工作負(fù)荷率≤50%，當(dāng)其中一臺變壓器故障時，母聯(lián)斷路器自動投入，由另一臺變壓器承擔(dān)二段母線所有的負(fù)荷。

2.2 應(yīng)急電源

為滿足一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷的供電可靠性，考慮消防負(fù)荷和保障負(fù)荷用電容量，在地下一層設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)房，內(nèi)裝2臺常用功率為1 600kW 的柴油發(fā)電機(jī)組作為整個項目辦公主樓和裙房演播樓保障負(fù)荷和消防負(fù)荷的備用電源。

為保證重要負(fù)荷的供電連續(xù)性，增加系統(tǒng)運行的可靠性，在網(wǎng)絡(luò)機(jī)房、信息機(jī)房、播出機(jī)房和總控機(jī)房等弱電機(jī)房設(shè)置UPS電源。

該項目7層演播樓20kV變配電所主接線示意如圖5所示。

圖5 3路電源進(jìn)線20kV變配電所主接線示意圖

3 工藝配電干線設(shè)計

演播樓共有7層，根據(jù)表1中工藝負(fù)荷樓層分布，工藝一類負(fù)荷都集中位于4、5、6樓層，工藝二類、三類負(fù)荷分布在每個樓層不同區(qū)域。結(jié)合負(fù)荷容量和用電負(fù)荷分布，工藝一類負(fù)荷根據(jù)A類數(shù)據(jù)機(jī)房2N配電系統(tǒng)要求在6層設(shè)置UPS機(jī)房，由工藝變壓器引來與柴油發(fā)電機(jī)組后備電源切換后的二路電源供電。在UPS機(jī)房設(shè)置2個配電總箱，保持雙母線輸出，根據(jù)負(fù)荷容量，在每段母線各配置1臺400kVA的UPS(后備時間30min)，4、5、6樓層各區(qū)域末端配電箱電源都由6層的2個配電總箱引來并進(jìn)行末端切換。考慮工藝二類、三類負(fù)荷分布和用電容量，工藝負(fù)荷用電需要系數(shù)取0.5，沿電氣豎井分別設(shè)置2根工藝二類用630A密集型母線槽，1根工藝三類用630A密集型母線槽，2根舞臺燈光一、二類800A密集型母線槽。工藝二類負(fù)荷配電系統(tǒng)應(yīng)滿足B級數(shù)據(jù)中心機(jī)房UPS設(shè)置符合N+1要求，工藝二類負(fù)荷其中一根母線槽前端設(shè)置2×400kVA的UPS電源，UPS供電時間≥30min。

位于一層的2 000人演播室空間近1 600m2，挑高高度為4層，在4層設(shè)置有燈光配電室，舞臺燈光用電容量有500kW；根據(jù)該用電容量，由二臺舞臺燈光專用變壓器各出一個回路與柴發(fā)機(jī)組出線進(jìn)行切換，切換后的電源直接放射引至4層燈光配電室的配電箱。除一層2 000人演播室外，其他樓層的燈光一、二類負(fù)荷，電源均引自2根燈光用母線，分別設(shè)置2個樓層配電總箱，由此二個配電總箱至分區(qū)域設(shè)置的末端雙電源切換配電箱。位于7層的直播演播室燈光供電，采用末端設(shè)置雙電源自動切換供電，并設(shè)置供電時間為30min的UPS作為后備電源。工藝負(fù)荷具體配電干線系統(tǒng)示意參見圖6。

圖6 工藝負(fù)荷配電干線示意圖

4 接地設(shè)計

根據(jù)GY/T 5084-2011《廣播電視工程工藝接地技術(shù)規(guī)范》要求，廣播工藝用設(shè)備宜設(shè)置獨立的接地體。根據(jù)規(guī)范和業(yè)主要求單獨設(shè)置工藝接地專用豎向管井。工藝地線是廣播電視設(shè)備的專用接地線，只允許廣播電視設(shè)備的地線接入。工藝接地拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見圖7所示。

圖7 工藝接地拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

工藝地線分主干線和分支線，采用樹狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。主干線采用寬度200mm、厚度2mm的高純度紫銅帶，沿垂直豎向接地管井敷設(shè)并利用絕緣子固定，該銅帶利用導(dǎo)線通過與等電位連接器與接地管井內(nèi)接地端子箱可靠連接；等電位連接器平時處于高阻狀態(tài)，待有雷電脈沖等高電壓時，工藝接地用銅帶和電井內(nèi)接地端子箱處于接通狀態(tài)。分支線采用低壓低煙無鹵阻燃電纜，水平走向，分支接地電纜的截面根據(jù)機(jī)房工藝用電容量選取。工藝接地管井詳圖見圖8所示。

圖8 工藝接地管井大樣圖

5 結(jié)束語