劇場(chǎng)建筑配電設(shè)計(jì)要點(diǎn)綜述

安 娜

(中國(guó)中建設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，北京 100037)

劇場(chǎng)建筑配電設(shè)計(jì)要點(diǎn)綜述

安 娜

(中國(guó)中建設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，北京 100037)

根據(jù)劇場(chǎng)建筑的特點(diǎn)及規(guī)模等級(jí)，提出了劇場(chǎng)配電設(shè)計(jì)的建議。結(jié)合工程設(shè)計(jì)實(shí)踐，以舞臺(tái)工藝負(fù)荷為核心，重點(diǎn)介紹了劇場(chǎng)用電負(fù)荷的組成及其配電系統(tǒng)。闡述了舞臺(tái)工藝用房的設(shè)置要點(diǎn)，以及觀眾廳照明、舞臺(tái)工作燈和輔助用房照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。簡(jiǎn)要介紹了劇場(chǎng)電氣諧波抑制措施。

舞臺(tái)燈光 舞臺(tái)機(jī)械 舞臺(tái)音響 諧波 有源濾波

0 引言

較其他類型的公共建筑而言，劇場(chǎng)建筑因其空間結(jié)構(gòu)的特殊性和復(fù)雜性有其獨(dú)特性。而且劇場(chǎng)建筑的設(shè)計(jì)需緊密結(jié)合舞臺(tái)工藝條件，確定合理的供配電設(shè)計(jì)方案。筆者有幸參與了一些劇場(chǎng)項(xiàng)目的電氣設(shè)計(jì)，現(xiàn)就某大劇院項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與工程實(shí)踐，談一下劇場(chǎng)供配電設(shè)計(jì)的要點(diǎn)和體會(huì)。

1 劇場(chǎng)建筑的特點(diǎn)

1)空間高大，功能眾多，其空間組合關(guān)系為以舞臺(tái)、觀眾廳為中心，其他空間按功能分區(qū)、使用順序圍繞在周圍；2)使用空間大小差別大，一層主要使用空間與多層空間相聯(lián)系，形成錯(cuò)層、夾層結(jié)構(gòu)；3)平面標(biāo)高錯(cuò)綜復(fù)雜，因觀眾視線等要求，主要使用空間的地面通常不在同一標(biāo)高和層面上。

2 劇場(chǎng)建筑的規(guī)模及等級(jí)

劇場(chǎng)建筑規(guī)模按觀眾容量可分為：特大型(1 601座以上)、大型(1 201～1 600座)、中型(801～1 200座)及小型(300～800座)。話劇、戲曲劇場(chǎng)不宜超過(guò)1 200座，歌舞劇場(chǎng)不宜超過(guò)1 800座。

劇場(chǎng)建筑的等級(jí)可分為特、甲、乙、丙4個(gè)等級(jí)[1]。

3 劇場(chǎng)配電設(shè)計(jì)特點(diǎn)

針對(duì)上述劇場(chǎng)建筑的特點(diǎn)，為了使供配電出線合理且方便管理，建議在劇場(chǎng)的四角附近區(qū)域，結(jié)合防火分區(qū)劃分情況，設(shè)置電氣豎井或配電間，按“十”字區(qū)域配電[4]。當(dāng)劇場(chǎng)規(guī)模較小或高大空間周邊沒(méi)有大容量用電負(fù)荷時(shí)，其縱軸線可以為對(duì)稱線，在劇場(chǎng)兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)電氣豎井或配電間。

劇場(chǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)與舞臺(tái)工藝設(shè)計(jì)緊密配合，舞臺(tái)照明、機(jī)械及音響系統(tǒng)是舞臺(tái)工藝負(fù)荷的重要組成部分，而舞臺(tái)工藝負(fù)荷又是劇場(chǎng)用電負(fù)荷中最核心的部分。工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)緊密結(jié)合舞臺(tái)工藝公司的提資材料，做好舞臺(tái)工藝負(fù)荷的配電設(shè)計(jì)。

4 劇場(chǎng)照明

劇場(chǎng)照明通常分為舞臺(tái)照明、觀眾廳照明、舞臺(tái)工作燈、輔助用房照明等系統(tǒng)。

4.1 舞臺(tái)照明系統(tǒng)

舞臺(tái)照明是一種獨(dú)特的造型藝術(shù)，對(duì)塑造人物形象、烘托情感、渲染氣氛起著非常重要的作用。同時(shí)，舞臺(tái)照明系統(tǒng)和設(shè)備功能日趨完善，操作靈活可靠，能夠承接多種大型劇目的演出活動(dòng)，并滿足電視轉(zhuǎn)播、錄像和大/中型會(huì)議照明要求。舞臺(tái)照明有其特殊性，是3種照明方式(一般照明、重點(diǎn)照明、裝飾照明)靈活、多變的組合。其中，一般照明指頂光、伸出式舞臺(tái)作為部分頂光的吊點(diǎn)燈環(huán)以及葡萄架上、天橋上的照明；重點(diǎn)照明指面光、耳光、柱光、側(cè)光、腳光、流動(dòng)光和伸出式舞臺(tái)的低角度面光、內(nèi)(外)側(cè)光、轉(zhuǎn)臺(tái)流動(dòng)光以及樂(lè)池內(nèi)設(shè)置的低壓插座；裝飾照明指天排光、地排光、舞臺(tái)上使用的激光效果器、流動(dòng)音樂(lè)噴泉以及各式電腦燈光[3]。

4.2 舞臺(tái)照明技術(shù)用房

4.2.1 調(diào)光柜室

調(diào)光柜室應(yīng)設(shè)置在靠近舞臺(tái)燈光設(shè)備處的后臺(tái)上、下位置，盡量縮短舞臺(tái)燈具和調(diào)光柜的距離，減少線路損耗，節(jié)約工程造價(jià)。調(diào)光柜由調(diào)光臺(tái)控制進(jìn)行燈光變化，所以調(diào)光臺(tái)控制室與調(diào)光柜室之間應(yīng)預(yù)留相應(yīng)控制管路。因調(diào)光柜出線較多，一般采用柜下出線的方式，而調(diào)光柜室內(nèi)宜采用架空防靜電地板，以便滿足布線需求。

調(diào)光柜室負(fù)荷主要含調(diào)光回路和直放回路用電，用電量很大，實(shí)際演出時(shí)的計(jì)算功率通常高達(dá)數(shù)百至上千千瓦，建議采用密集型封閉母線供電?？紤]到為其供電的兩臺(tái)變壓器負(fù)荷平衡，可采用每臺(tái)變壓器的供電回路各帶50%舞臺(tái)照明負(fù)荷的供電方案，而封閉母線載流量按照100%舞臺(tái)照明負(fù)荷進(jìn)行整定，選用中間帶母聯(lián)的ATS。正常情況下，每路供電電源負(fù)責(zé)舞臺(tái)照明總?cè)萘康囊话胴?fù)荷運(yùn)行，當(dāng)一臺(tái)變壓器故障時(shí)，另外一臺(tái)變壓器可負(fù)責(zé)全部舞臺(tái)照明負(fù)荷運(yùn)行，保障舞臺(tái)照明的供電可靠性,也有利于變壓器的運(yùn)行。

4.2.2 燈控室

燈控室應(yīng)設(shè)在池座觀眾廳后部中央位置，便于操作人員正面觀看表演，配合劇場(chǎng)和演員動(dòng)作進(jìn)行操作。燈控室通常設(shè)置在面向舞臺(tái)的右側(cè)，通過(guò)監(jiān)視窗口應(yīng)能看到舞臺(tái)全部表演區(qū)。一般大型劇場(chǎng)的燈控室可預(yù)留25kW的工藝電量。

4.2.3 追光室

追光室應(yīng)設(shè)在樓座觀眾廳的后部，左右各1個(gè)[1]。甲等劇場(chǎng)應(yīng)設(shè)追光室，預(yù)留3組以上且容量≥32A、220V(AC)追光燈電源；當(dāng)乙、丙等級(jí)劇場(chǎng)不設(shè)追光室時(shí)，可在樓座觀眾廳后部設(shè)臨時(shí)追光燈位，并預(yù)留2組以上容量≥32A、220V(AC)追光燈電源。

4.2.4 燈光設(shè)備機(jī)房

在舞臺(tái)下場(chǎng)口前側(cè)墻內(nèi)宜設(shè)燈光設(shè)備機(jī)房，用于設(shè)置數(shù)字化系統(tǒng)信號(hào)機(jī)柜[2]。

4.3 觀眾廳照明系統(tǒng)

觀眾廳照明要配合建筑吊頂形式進(jìn)行布光，既能滿足看清節(jié)目單的照度需求，還應(yīng)以獨(dú)到的手法設(shè)計(jì)頂燈、壁燈、太平門燈、座位排號(hào)燈、腳燈和清掃照明燈等。

1)觀眾廳照明應(yīng)采用平滑調(diào)光方式，并應(yīng)防止不舒適炫光； 2)觀眾廳宜按照不同場(chǎng)景設(shè)置照明模式，調(diào)光裝置應(yīng)設(shè)置在燈控室和舞臺(tái)監(jiān)督臺(tái)等處，并具有優(yōu)先權(quán)[2]； 3)甲、乙等劇場(chǎng)應(yīng)設(shè)置觀眾廳座位排號(hào)燈，其電源電壓≤36V(AC)，排號(hào)燈一般隔行安裝與座椅相對(duì)應(yīng)；有的劇院入口通道較長(zhǎng)，于墻面一側(cè)設(shè)置腳燈；樓上、樓下觀眾廳入口處設(shè)置太平門燈； 4)宜對(duì)劇場(chǎng)觀眾廳照明、觀眾廳清掃場(chǎng)地用照明、觀眾廳座位排號(hào)燈(燈控室照明箱供電)、公共場(chǎng)所照明及主舞臺(tái)區(qū)拆裝臺(tái)工作燈采用智能照明控制系統(tǒng)，結(jié)合場(chǎng)景(如演出、清掃、白天、夜巡等場(chǎng)景)進(jìn)行控制，控制開關(guān)設(shè)在前廳值班室或便于工作人員操作的地點(diǎn)。4.4 舞臺(tái)工作燈系統(tǒng)

在舞臺(tái)、柵頂、馬道等區(qū)域應(yīng)設(shè)置舞臺(tái)工作燈系統(tǒng)，采用藍(lán)白工作燈[2]。一般大型劇場(chǎng)的藍(lán)白燈控制區(qū)域約30盞。在正式演出中，開啟少量藍(lán)光，以方便演員的上、下場(chǎng)，使演出次序井然，且不會(huì)妨礙燈光師的編程調(diào)試工作。在裝臺(tái)、排練、檢修或清掃場(chǎng)地時(shí)，使用白光作為舞臺(tái)主要工作區(qū)域、走道、舞臺(tái)天橋等區(qū)域的主要照明。此外，兩種光源需要分開為單獨(dú)回路，并由舞臺(tái)監(jiān)督旁、燈控室的藍(lán)白燈總控面板進(jìn)行控制。

4.5 輔助用房照明系統(tǒng)

化妝室照明宜選用高顯色性光源，光源的色溫應(yīng)與舞臺(tái)照明光源色溫一致?；瘖y室臺(tái)燈和室內(nèi)照明應(yīng)采用白熾燈而不得選用日光燈，且化妝室臺(tái)燈照明的電源電壓應(yīng)≤36V(AC)。

5 舞臺(tái)機(jī)械

舞臺(tái)機(jī)械作為舞臺(tái)演出的必備機(jī)械設(shè)備，一般分為臺(tái)下機(jī)械設(shè)備和臺(tái)上機(jī)械設(shè)備。

5.1 臺(tái)下機(jī)械設(shè)備

臺(tái)下機(jī)械控制室可設(shè)在與電動(dòng)吊桿控制室相對(duì)應(yīng)的位置，應(yīng)能直接觀察到舞臺(tái)機(jī)械的運(yùn)行狀況。

筆者參與的某大劇院項(xiàng)目，采用了集新材料、新工藝于一身的現(xiàn)代化舞臺(tái)應(yīng)用技術(shù)，臺(tái)下設(shè)備的功能得到了充分發(fā)揮，為演藝事業(yè)的需求和發(fā)展提供了硬件平臺(tái)。根據(jù)劇院演出的特點(diǎn)，對(duì)舞臺(tái)臺(tái)下機(jī)械設(shè)備進(jìn)行了配置，能滿足大多數(shù)演出情況的需要。

臺(tái)下機(jī)械設(shè)備主要包括：樂(lè)池升降欄桿1套、樂(lè)池升降臺(tái)2套、主升降臺(tái)6套、側(cè)輔助升降臺(tái)12套、側(cè)車臺(tái)12套、側(cè)車臺(tái)補(bǔ)償臺(tái)12套、運(yùn)輸升降臺(tái)1套、車載轉(zhuǎn)臺(tái)1套(車臺(tái)、轉(zhuǎn)環(huán)、轉(zhuǎn)臺(tái))、車載轉(zhuǎn)臺(tái)補(bǔ)償臺(tái)6套、演員活門18套、演員升降小車2套、布景升降臺(tái)1套、升降臺(tái)鎖定24套、臺(tái)下機(jī)械電氣與控制系統(tǒng)1套。

臺(tái)下機(jī)械設(shè)備安裝功率為883kW，Kx取1.0，則計(jì)算功率為883kW。設(shè)置1個(gè)臺(tái)下機(jī)械控制柜室，內(nèi)設(shè)15臺(tái)舞臺(tái)機(jī)械控制柜，采用封閉母線配線至臺(tái)下機(jī)械控制柜室總電源柜。

5.2 臺(tái)上機(jī)械設(shè)備

臺(tái)上機(jī)械控制室宜設(shè)在二層天橋中部或一層天橋上部，控制室應(yīng)有3面玻璃窗，操作時(shí)能直接觀察到舞臺(tái)全部臺(tái)上機(jī)械的升降過(guò)程。

舞臺(tái)臺(tái)上設(shè)備是劇場(chǎng)內(nèi)使用最頻繁的設(shè)備，由于其懸吊于舞臺(tái)上空，其安全性尤其重要?？紤]到若行程開關(guān)失靈，則需由極限開關(guān)強(qiáng)制切斷電機(jī)主電源回路，迫使電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，需要在行程開關(guān)的后端加設(shè)能切斷主電機(jī)主電源回路的極限保護(hù)開關(guān)，以確保機(jī)械設(shè)備和演出人員的安全。

臺(tái)上機(jī)械設(shè)備主要包括：臺(tái)口外單點(diǎn)吊機(jī)8套、音箱鏈?zhǔn)降鯔C(jī)2套、臺(tái)口字幕機(jī)吊桿1套、臺(tái)口防火幕1套、大幕機(jī)1套(升降、對(duì)開)、假臺(tái)口1套(中片、側(cè)片)、會(huì)標(biāo)吊桿1套、前檐幕吊桿1套、紗幕吊桿1套、天幕吊桿2套、電動(dòng)吊桿58套、燈光吊桿6套、二幕機(jī)1套、側(cè)燈光吊籠10套(垂直升降、水平移動(dòng))、側(cè)吊桿2套、后臺(tái)防火幕1套、主舞臺(tái)單點(diǎn)吊機(jī)10套、后臺(tái)燈景吊桿12套、側(cè)臺(tái)裝景吊機(jī)4套、聲反射罩1套、流動(dòng)燈光架1套、臺(tái)上機(jī)械電氣與控制系統(tǒng)1套。

臺(tái)上機(jī)械設(shè)備總安裝功率為1 098kW，Kx取0.6，則計(jì)算功率為658kW。劇場(chǎng)六層左右兩側(cè)各設(shè)置1個(gè)臺(tái)上機(jī)械控制柜室，內(nèi)部各設(shè)18臺(tái)舞臺(tái)機(jī)械控制柜，其分別采用電纜配線至各臺(tái)上機(jī)械控制柜室總電源柜。

5.3 臺(tái)口防火幕

臺(tái)口防火幕的作用是在發(fā)生火災(zāi)時(shí)將舞臺(tái)與其他區(qū)域分割開來(lái)，是一種有效的防火間隔手段。防火幕屬于消防設(shè)備，需滿足消防負(fù)荷的配電要求，并應(yīng)敷設(shè)消防聯(lián)動(dòng)控制線路。

6 舞臺(tái)音響

6.1 功放室

功放室應(yīng)遠(yuǎn)離調(diào)光柜室，宜設(shè)在靠近主揚(yáng)聲器組的位置，通常設(shè)置在主舞臺(tái)兩側(cè)臺(tái)口高度的位置。功放室與聲控室之間應(yīng)敷設(shè)相應(yīng)的控制管線。

主舞臺(tái)兩側(cè)應(yīng)設(shè)220V(AC)、12～16kW的流動(dòng)功放電源專用插座。終端插座宜采取保護(hù)措施，避免外來(lái)設(shè)備未經(jīng)允許接入擴(kuò)聲供電系統(tǒng)，產(chǎn)生過(guò)載或干擾。

在聲控室、功放室、舞臺(tái)技術(shù)用房(信號(hào)交換機(jī)房)及監(jiān)控機(jī)房(聲像控制室)等處為舞臺(tái)音響系統(tǒng)預(yù)留電源，該電源不應(yīng)接入舞臺(tái)照明用變壓器，且電源與負(fù)載之間宜安裝隔離變壓器[2]。

6.2 聲控室

聲控室應(yīng)設(shè)在池座觀眾廳后部中央位置，便于操作人員正面觀看表演，配合劇場(chǎng)和演員動(dòng)作進(jìn)行操作。聲控室設(shè)置在面向舞臺(tái)的左側(cè)，應(yīng)能聽到現(xiàn)場(chǎng)直達(dá)聲。一般大型劇場(chǎng)的聲控室可預(yù)留25kW的工藝電量。

6.3 電聲設(shè)備機(jī)房

在舞臺(tái)入場(chǎng)口的前側(cè)墻內(nèi)宜設(shè)電聲設(shè)備機(jī)房，用于設(shè)備數(shù)字化系統(tǒng)信號(hào)機(jī)柜[2]。

6.4 擴(kuò)聲系統(tǒng)

由于擴(kuò)聲系統(tǒng)不能被其他變頻設(shè)備產(chǎn)生的噪音(如電梯、舞臺(tái)機(jī)械及舞臺(tái)燈光用電)干擾，因此，電聲、電視轉(zhuǎn)播設(shè)備應(yīng)采用單獨(dú)電源供電，并取自非舞臺(tái)照明變壓器。

舞臺(tái)擴(kuò)聲控制系統(tǒng)應(yīng)預(yù)留智能控制接口用于接收消防控制信號(hào)，以便在火災(zāi)時(shí)能切斷演出模式，強(qiáng)行轉(zhuǎn)入消防模式。

7 劇場(chǎng)電氣諧波抑制措施

劇場(chǎng)建筑內(nèi)含有大量的非線性負(fù)荷(如舞臺(tái)機(jī)械的變頻設(shè)備、舞臺(tái)燈光的可控硅調(diào)光裝置等)，這些諧波源將使電網(wǎng)波形發(fā)生畸變，產(chǎn)生一系列危害。故在低壓配電設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮盡量避免諧波電流的匯合疊加，改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量。

舞臺(tái)照明光源主要采用白熾燈和鹵鎢燈兩類，它們對(duì)諧波非常敏感，容易造成燈光閃爍，影響演出效果；而舞臺(tái)燈光調(diào)光裝置自身又是諧波電流發(fā)生源，會(huì)產(chǎn)生大量高次諧波。為了解決這個(gè)矛盾，同時(shí)防止諧波傳導(dǎo)到電源側(cè)引起電源側(cè)電壓波形畸變而導(dǎo)致電網(wǎng)的諧波污染，應(yīng)就地進(jìn)行諧波治理：在調(diào)光柜室總配電柜的電源進(jìn)線處各設(shè)置1臺(tái)有源濾波器柜，從源頭上有效處理諧波污染，減少諧波干擾。

舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備的變頻傳動(dòng)裝置應(yīng)采取有效的抑制諧波措施，其配電回路中性導(dǎo)體截面應(yīng)不小于相線截面[2]。

當(dāng)舞臺(tái)照明采用可控硅作調(diào)光設(shè)備時(shí)，其電源變壓器宜選用D，yn11接線組別變壓器，且該變壓器的負(fù)載率宜≤70%。

8 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)代化的劇場(chǎng)建筑既要體現(xiàn)傳統(tǒng)劇場(chǎng)的演出特點(diǎn)，同時(shí)又要有富于變化的劇場(chǎng)布局，適合歌舞劇等大型演出、大型會(huì)議和電視轉(zhuǎn)播的要求。這就要求劇場(chǎng)的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)可靠、靈活，以滿足其多重化的使用需求。

[1] JGJ 57-2000 劇場(chǎng)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001.

[2] 北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司.建筑電氣專業(yè)技術(shù)措施[G]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2016.

[3] 中國(guó)電氣工程大典編輯委員會(huì).中國(guó)電氣工程大典(第14卷 建筑電氣工程)[G].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[4] 李福安.劇場(chǎng)建筑供配電設(shè)計(jì)體會(huì)[J].建筑電氣，2012(6)：56-59.

安 娜

工程師，現(xiàn)就職于中國(guó)中建設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，從事建筑電氣設(shè)計(jì)工作。

Summary of the Key Points of Distribution Design for Theater Building

An Na

According to the characteristics and the scale of the theater building, the suggestion of the power distribution design is put forward. Combined with the practice of engineering design, taking the stage craft load as the core, the composition of the electric load and its distribution system are mainly introduced. The key points of setting up the stage craft room, and the design requirements of the lighting of the auditorium, the working lamp of the stage and the lighting system of the auxiliary room are expounded. The measures of restraining the harmonics in the theater are introduced briefly.

stage lighting system, stage mechanical system, theatre audio system, harmonic, active power filter