談忻州藝術(shù)中心供配電設(shè)計(jì)

王曉紅

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030013)

1 工程概況

忻州藝術(shù)中心位于山西省忻州市風(fēng)棲街以南，慕山路以東。東側(cè)毗鄰規(guī)劃的云中新區(qū)中央綠軸，西側(cè)毗鄰忻州體育中心地塊，南側(cè)為忻州文化中心地塊，北側(cè)隔著云中河與規(guī)劃的云中新區(qū)區(qū)政府遙遙相望，總用地面積為172 099 m2(258.14畝)。忻州藝術(shù)中心將與忻州文化中心、忻州體育中心共同環(huán)抱出一個(gè)供市民大饗文化、藝術(shù)盛宴的舞臺(tái)和體育競(jìng)技、健身的舞臺(tái)。

忻州藝術(shù)中心主要包括大劇院與群藝館兩大藝術(shù)類公共建筑?？偨ㄖ娣e約為73 706 m2，主體建筑高約為51.28 m，長(zhǎng)寬均為174.4 m，主要功能有1個(gè)1 326座主劇場(chǎng)、1個(gè)580座小劇場(chǎng)、540座影城、群藝館等等功能用房以及配套設(shè)施和展覽大廳等公共活動(dòng)場(chǎng)所。

2 供配電設(shè)計(jì)

1)供配電設(shè)計(jì)依據(jù)。

a.國(guó)內(nèi)有關(guān)的建筑電氣規(guī)范及規(guī)程;

b.業(yè)主在設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中所提出的要求;

c.設(shè)備專業(yè)提供的設(shè)備用電量及用電要求。

2)變配電室選址及電源情況。

變配電室的選址通常是遵循深入或接近負(fù)荷中心、接近電源側(cè)、方便進(jìn)出線以及設(shè)備吊裝、運(yùn)輸方便等原則，本工程中大劇院與群眾藝術(shù)館由左向右平行排列布置，圍繞其一周是商業(yè)建筑、電影院、設(shè)備用房等，根據(jù)建筑物總用電量、建筑物布局及用電設(shè)備的分布情況，我們?cè)O(shè)立了1座10 kV高壓配電室、2座10 kV/380 V變配電室。10 kV電源引自建筑物左側(cè)的幕山路，高壓配電室設(shè)于大劇院地下一層，靠近10 kV電源進(jìn)戶處，配電室面積約80 m2;1號(hào)變配電室設(shè)于大劇場(chǎng)地下一層，與高壓配電室相鄰，面積約200 m2，主要服務(wù)于大劇場(chǎng);2號(hào)變配電室設(shè)于群藝館一層，面積約220 m2，附帶一個(gè)20 m2的值班室，主要服務(wù)于群藝館。兩路10 kV電源分別引自忻州市兩個(gè)不同的供電網(wǎng)，兩路電源同時(shí)工作，且互為備用，當(dāng)一路電源發(fā)生故障或者檢修時(shí)，另一路電源可以承擔(dān)所有的一、二級(jí)及其他重要負(fù)荷。

3)負(fù)荷計(jì)算。

4)無(wú)功補(bǔ)償。

本工程中無(wú)功功率補(bǔ)償采用了變壓器低壓側(cè)集中補(bǔ)償?shù)姆绞剑诿颗_(tái)變壓器的低壓母線上裝設(shè)不燃型無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償裝置，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償以避免過(guò)補(bǔ)償或者輕載時(shí)電壓過(guò)高。對(duì)于照明變壓器，每2 000 kVA最高補(bǔ)償300 kvar;對(duì)于動(dòng)力變壓器，每2 000 kVA最高補(bǔ)償500 kvar，補(bǔ)償后的功率因數(shù)大于0.9，滿足規(guī)范及當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)的要求。

5)供電方式及電纜選型。

本工程中舞臺(tái)照明、舞臺(tái)機(jī)械電力、電聲廣播、電視轉(zhuǎn)播及新聞攝影電源、演員化妝室和貴賓室照明、消防電梯、消防水泵、排煙及正壓送風(fēng)、補(bǔ)風(fēng)機(jī)、消防中心電源、應(yīng)急照明、疏散標(biāo)志燈為一級(jí)負(fù)荷，調(diào)光用電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷，觀眾廳照明、空調(diào)機(jī)房電力及照明用電為二級(jí)負(fù)荷，其余均為三級(jí)負(fù)荷。一、二級(jí)負(fù)荷由雙電源供電，末端互投，采用放射式供電;一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷除雙電源供電外，還增設(shè)UPS不間斷電源作為第三電源;三級(jí)負(fù)荷由單電源供電，采用樹(shù)干式供電。本工程是一類高層建筑，屬于人員密集場(chǎng)所，防火要求高，電纜采用低煙無(wú)鹵交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜。一般回路采用阻燃型;消防回路采用耐火型電力電纜;舞臺(tái)照明、正常照明干線等大容量配電干線采用密集型插接母線。

6)供配電設(shè)計(jì)及回路分配。

在供配電設(shè)計(jì)之初，首先將用電設(shè)備分為照明負(fù)荷和動(dòng)力負(fù)荷兩大類，照明和動(dòng)力分別由不同的變壓器供電;其次，將各類負(fù)荷分為大容量與小容量設(shè)備，比如舞臺(tái)燈光、音響、冷凍機(jī)組、空調(diào)機(jī)組、電梯、劇場(chǎng)音響、消防泵等大容量設(shè)備，采用放射式供電;其他小容量設(shè)備則要根據(jù)其用電性質(zhì)及設(shè)備安裝位置等條件分組，化零為整，采用分區(qū)樹(shù)干式供電。經(jīng)過(guò)反復(fù)推敲，最終確定為98個(gè)用電點(diǎn)，也就是需要98條供電回路，其中80條回路為雙電源供電，根據(jù)供電距離、變壓器容量、方便管理等諸多因素，1號(hào)變配電室負(fù)擔(dān)50條回路，其中44條為雙回路供電，總計(jì)算負(fù)荷為3 297 kW。2號(hào)變配電室負(fù)擔(dān)48條回路，其中36條為雙電源供電，總計(jì)算負(fù)荷為3 346 kW。變壓器低壓母線分段運(yùn)行，備用母線段預(yù)留柴油發(fā)電機(jī)接口，以備有重大活動(dòng)室時(shí)使用移動(dòng)式柴油發(fā)電機(jī)(相比建設(shè)固定柴發(fā)機(jī)房要經(jīng)濟(jì)很多)。柴油發(fā)電機(jī)電源開(kāi)關(guān)與市電電源開(kāi)關(guān)之間設(shè)機(jī)械及電氣聯(lián)鎖，任何時(shí)候都只能閉合其中的一個(gè)開(kāi)關(guān)，以避免應(yīng)急電源與正常電源并列運(yùn)行。

3 電纜通道設(shè)計(jì)

3.1 電纜布線

電纜的敷設(shè)方式一般是根據(jù)工程條件、環(huán)境特點(diǎn)、電纜類型、電纜數(shù)量等因素，按照運(yùn)行可靠、便于維護(hù)等原則綜合確定。電纜路徑的選擇符合下列要求:

1)應(yīng)避免電纜遭受機(jī)械性外力、過(guò)熱、腐蝕等危害;

2)應(yīng)便于維護(hù)、維修;

3)應(yīng)在滿足安全的條件下，使電纜路徑最短。

根據(jù)實(shí)際情況，本工程中電纜布線采用電纜溝、電纜槽盒、金屬導(dǎo)管等多種形式相結(jié)合的敷設(shè)方式。

3.2 垂直通道

電纜垂直通道即電氣豎井，電氣豎井內(nèi)布線適用于高層和多層建筑內(nèi)垂直干線的敷設(shè)。通常采用金屬槽盒、金屬導(dǎo)管、電纜梯架、電纜橋架及封閉式母線等布線方式。豎井位置和數(shù)量應(yīng)根據(jù)建筑物規(guī)模、各支線供電半徑以及建筑物變形縫、伸縮縫位置和防火分區(qū)等因素確定，并宜靠近用電負(fù)荷中心。根據(jù)以上原則本工程共設(shè)立9個(gè)強(qiáng)電豎井為主樓服務(wù)，既作為電纜的垂直通道，又作為每層的電氣配電間。在裙樓部分又設(shè)立7個(gè)配電間，以滿足裙樓部分配電設(shè)備安裝及配電的需求。

3.3 水平通道

水平通道即電纜的水平路由，本工程二層以上的水平布線，均采用金屬橋架敷設(shè)方式，金屬橋架采用吊桿安裝，吊桿間距根據(jù)橋架荷載確定為1.5 m～3 m，主要安裝于走道等公共場(chǎng)所，以方便維護(hù)、維修，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)層水平敷設(shè)的電纜較少，比較容易解決。而在一層和地下一層由變配電室至各垂直通道或者各用電點(diǎn)的水平通道就很難確定。1號(hào)變配電室設(shè)在地下一層，由變配電室饋出的線纜有近百條，其他設(shè)備專業(yè)(如給水管、消防管、供暖管、空調(diào)管等)的水平管道也非常多，可利用的吊頂空間有限，有些部位吊頂內(nèi)只允許我們?cè)O(shè)一道電纜橋架，在電纜出線較多的部位，一道橋架是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，經(jīng)過(guò)再三推敲，我們決定設(shè)立室內(nèi)電纜溝。最終，我們將電纜通過(guò)三道橋架和兩道電纜溝分別引至各電纜豎井，滿足了甲方對(duì)建筑物使用層高的要求。2號(hào)變配電室設(shè)在一層，位居小劇場(chǎng)觀眾廳下方，四周被各種管井、風(fēng)井包繞，電纜出線也是困難重重。經(jīng)過(guò)多方協(xié)調(diào)溝通，最終確定為五道橋架和一道電纜溝作為電纜的水平敷設(shè)通道。當(dāng)電纜橋架多層敷設(shè)時(shí)，為了散熱和維修需要，電纜橋架之間距離不應(yīng)小于0.3 m。而電纜溝的實(shí)施需要與結(jié)構(gòu)專業(yè)密切配合，當(dāng)電纜溝的尺寸確定后，要及時(shí)反饋給結(jié)構(gòu)工程師，結(jié)構(gòu)工程師通過(guò)調(diào)樁、降板、下翻梁等措施，創(chuàng)造出做電纜溝的條件。

4 結(jié)語(yǔ)

忻州藝術(shù)中心的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于建筑物主體空間關(guān)系復(fù)雜，用電設(shè)備多、容量大、分布廣。供配電設(shè)計(jì)中，我們依據(jù)相關(guān)規(guī)范及各設(shè)備專業(yè)所提條件完成設(shè)計(jì)，電纜路徑則需要與其他各專業(yè)充分溝通、協(xié)調(diào)。選定最合理的變配電室位置和電氣豎井的位置、數(shù)量，選擇最適當(dāng)?shù)碾娎|敷設(shè)方式，確保我們的設(shè)計(jì)安全、可靠、節(jié)能，便于運(yùn)行、維護(hù)。

［1］JGJ 16-2008，民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］GB 50053-94，10 kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］GB 50052-2009，供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］GB 50054-2011，低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［5］全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施［S］.

［6］石 磊，肖運(yùn)勤.談供配電系統(tǒng)［J］.山西建筑，2012，38(15):111-113.