晏慶模(北京市建筑設計研究院有限公司，北京 100045)

重慶國際馬戲城電氣設計概述

晏慶模
(北京市建筑設計研究院有限公司，北京 100045)

以重慶國際馬戲城項目為例，詳細介紹了集馬戲、劇場、雜技等為一體的多功能觀演類建筑的電氣設計要點，對同類項目的電氣設計有一定的參考意義。

馬戲城 電氣設計

1 項目簡介

本項目位于重慶市主城區(qū)彈子石組團A標準分區(qū)，A10-7/03地塊，建筑面積為36 800m2(地上 24 780m2，地下12 020m2),以雜技、馬戲演出為主，是集辦公、業(yè)務生產、培訓、文化交流展示、休閑娛樂及旅游為一體的大型綜合性文化設施。該項目分為二期建設(馬戲城項目效果圖參見圖1)，一期為主劇場及商業(yè)配套設施；二期為動物馴養(yǎng)用房與生活服務樓。

圖1 馬戲城項目效果圖

建筑分類為二類高層，大型乙等劇場，地下二層、地上三層。地下二層主要是舞臺機械的臺倉，車庫及機電用房；地下一層為后勤出/入口，主要為舞臺機械臺倉、變配電室及附屬辦公用房與倉庫；地上一層是觀眾出/入口層，中心為圓形動物跑場及鏡框式舞臺，前區(qū)為觀眾入口大廳及配套用房，后區(qū)為演出工藝用房(如服裝間、化妝間等)；二層及三層均為觀眾看臺，在觀眾看臺后側設燈光控制室及影像控制室，其中，圓形舞臺正上方為演出工藝馬道層、舞臺柵頂層與舞臺機械、舞臺燈光電氣用房。

該項目于2010年5月開始設計，2016年12月竣工驗收，歷時6年，已完成一期項目(主場館與商業(yè)配套設施部分)。在本項目設計、工地服務階段，由于各種外部原因引起的電氣專業(yè)各系統(tǒng)的變化及各項體會總結如下。

2 主要電氣系統(tǒng)

2.1 10kV/0.4kV變配電系統(tǒng)

2.1.1 負荷分級

鑒于消防性能化要求，考慮到本項目的實際情況，負荷分級如下。

1)一級負荷

消防控制室、安防監(jiān)控室、通訊機房(電話交換機房)、計算機及網絡機房、樓宇管理機房、變配電室等的設備用電；建筑物內所有安防、消防等防災設備用電；舞臺、貴賓室與演員化妝間照明、舞臺機械設備、電聲設備用電及應急照明電源、客梯設備用電為一級負荷。其中調光用的計算機系統(tǒng)電源為一級負荷中的特別重要負荷。

2)二級負荷

觀眾廳照明、污水泵、雨水泵、觀眾廳空調設備等用電為二級負荷。

上述未涉及的均為三級負荷。

2.1.2 供電措施

本項目采用引自市政電網的10kV雙重電源，要求10kV外電源除非有不可抗拒的原因，當任一路電源進線故障時，另一路進線不應同時受到損害，并且有100%供電能力。

其間，一級負荷中的特別重要負荷容量較小，采用兩路市電末端互投后加UPS方式供電；一級負荷采用兩路市電末端互投方式供電；二級負荷、三級負荷采用單回路方式供電。

2.1.3 變壓器容量設置

在初步設計階段，調研了上海大劇院、重慶大劇院、歌劇院以及其他3個劇場，其變壓器設置情況詳見表1。

表1 各劇院變壓器的設置情況

在施工圖后期對所有負荷進行詳細計算后，2臺2 000kVA的變壓器滿足本項目的需求。

在本項目中，舞臺工藝相關的用電設備安裝容量巨大(其中舞臺燈光的安裝容量為3 587kW,舞臺機械的設備安裝容量為1 163kW，其工藝設備安裝容量總計4 750kW)，如何正確地對舞臺工藝設備進行準確的負荷計算，是考驗整個配電系統(tǒng)安全、可靠、經濟性的關鍵。而針對本項目的建筑功能來說，其主要以馬戲與雜技表演為主，兼顧小劇場演出。因此在進行舞臺工藝設備用電的負荷計算時應區(qū)別對待。

在JGJ 16-2008 《民用建筑電氣設計規(guī)范》中的表9.6.8中給出了不同容量的舞臺照明的需用系數(shù)，但是每個劇場/觀演建筑內的演出工藝各不相同，表中給出的系數(shù)僅能作為參考，在實際項目中負荷計算的需用系數(shù)應根據實際情況進行調整。在與舞臺工藝設計方進行施工圖配合時，一定要對其提供的負荷進行詳細調研，不然很有可能造成配電干線及變壓器容量的浪費。

常規(guī)鏡框式舞臺進行負荷計算時應把握以下原則：臺上/臺下設備容量分開計算；演出與排練負荷要區(qū)分；工藝用電最大組/安裝容量要區(qū)分。

與舞臺工藝設計方多次配合后，最終本項目舞臺照明配電干線需用系數(shù)取0.3，舞臺機械配電干線需用系數(shù)取0.35，分類同時系數(shù)取0.8。

2.1.4 變電室設置與高低壓配電系統(tǒng)

變配電所設在主場館B1層前部位置，位于負荷中心。10kV配電裝置采用單母線分段方式，設進線隔離、斷路器及計量柜、饋出斷路器柜、母聯(lián)斷路器及母聯(lián)隔離柜，進線和母聯(lián)手動操作，三個斷路器只能同時閉合兩個，設機械與電氣閉鎖防誤操作；設母聯(lián)和母聯(lián)隔離防帶電拉合隔離車，設機械與電氣閉鎖。

變配電所低壓兩路電源分設主進斷路器，采用單母線分段運行方式，設置母聯(lián)斷路器，兩段母線互為備用。設進線柜、母聯(lián)柜、電容器柜和饋線柜。

低壓母聯(lián)及主進三個斷路器就地采用專用PLC控制，控制器具有“自投自復”、“自投手復”、“自投停用”三種位置狀態(tài)，并具有電氣閉鎖、防誤操作等功能。

2.1.5 無功補償與諧波治理

低壓母線上裝設一組串聯(lián)低壓干式濾波補償電容器和電抗器，采用濾波補償技術，既作功率因數(shù)補償，又作抑制諧波處理。系統(tǒng)補償后的功率因數(shù)應達到0.92以上，配備電抗系數(shù)14.8%的諧波電抗組合。

在本項目中，由于舞臺機械、電聲設備、舞臺照明與調光設備、電扶梯等對諧波比較敏感，因此所有具有諧波源的地方，要求其注入低壓配電網的電壓總諧波畸變率≤3%，電流總諧波畸變率≤10%。

2.2動力與配電系統(tǒng)

控制回路電壓等級選用AC 220V；低壓配電系統(tǒng)的接地形式采用TN-S系統(tǒng)；配電干線采用放射式與樹干式相結合的配電方式；普通電力電纜采用WDZA-YJY型，消防電纜采用WDZAN-YJY型。

風機、水泵配電控制箱柜若與設備異地設置，設備旁應設計試驗控制按鈕箱或隔離檢修控制按鈕箱。

消火栓泵、噴淋泵控制柜設變頻低速自動巡檢功能柜。消防系統(tǒng)的泵及風機，其過載保護裝置只報警，不跳閘。

2.3弱電系統(tǒng)電源

每層弱電間設置集中弱電配電箱，安防、樓宇、網絡、電信等末端設備電源均引自該配電箱。在消防控制室設置集中UPS電源，供消防系統(tǒng)用電。

2.4照明系統(tǒng)

根據JGJ 57-2000《劇場建筑設計規(guī)范》與GB 50034-2004《建筑照明設計標準》中的相關要求，所有燈具均選用高防護、高效率的節(jié)能型燈具，光源顯色指數(shù)Ra≥80、色溫3 000～5 000K，且燈具的三次諧波電流不超過基波電流的33%。

由于空間復雜，在前期設計時均要對重要場景進行照度計算，尤其是觀眾廳與排練廳。借助Revit模型準確構造空間信息模型，采用CalcuLux Area與DIALux照明設計軟件，對觀眾廳進行分析(詳見圖2～3)，得出合理的燈具布置及燈具設計參數(shù)。

圖2 觀眾廳沿馬道燈具布置示意圖

圖3 觀眾席照度計算分析圖

2.5 BIM的應用

由于本項目建筑形體復雜，因此采用BIM設計，以建立全專業(yè)的信息模型，同時用于公共區(qū)復雜管線的碰撞檢測，力求在施工前期及時、有效地檢測管道標高問題，優(yōu)化橋架路由，避免施工浪費與拆改。強弱電橋架模型示意圖見圖4。

圖4 強弱電橋架模型示意圖

2.6防雷與安全保護接地系統(tǒng)

經過計算，N=0.253 2次/年，按第二類防雷建筑物設防，采用傳統(tǒng)的法拉第籠式防雷體系，按整體防雷概念設計，并采用分流、等電位、SPD措施對電流進行防治。

以主場館的金屬屋面為接閃器，利用建筑物外側鋼結構柱、幕墻鋼結構柱、外墻混凝土結構柱內主鋼筋(4根主筋)做防雷裝置引下線，利用基礎地板內的結構鋼筋作為接地極。

建筑物外墻室內側，人員站立在每層樓板位置到所能觸及建筑物外墻的范圍內(1 200mm)作等電位均壓環(huán)網。首層玻璃及鋁板外幕墻應做等電位聯(lián)結，按柱間距預留聯(lián)結，人員進出位置利用結構板內鋼筋網做防跨步電壓的均壓措施。

在高壓側設置MOA防雷器，所有穿越LPZ0區(qū)的電源/線纜，裝設第I級實驗的SPD，Iimp≥12.5kA，Up≤2.5kV。在室內重要機房裝II級實驗的SPD，In≥20kA，Up≤1.0kV。

強電、弱電及建筑物防雷各系統(tǒng)采用共用接地裝置，接地極電阻值<1Ω。變配電所、電信機房、消防控制室、弱電控制室設置等電位聯(lián)結端子箱,其中等電位聯(lián)結端子板通過獨立的接地連接線與接地裝置連接。

配電間、弱電間、設備機房、衛(wèi)生間、浴室等處設置局部等電位端子箱，就近與板內鋼筋連接。

3 結束語

馬戲城作為觀演建筑的一種，在具有觀演共性的同時也具有獨特性。由于獸房屬于二期建設項目，目前沒有實施，但是在設計時應注意低壓配電系統(tǒng)的故障保護，發(fā)生故障時采取能及時切除故障回路、降低故障接觸電壓、局部等電位連接的綜合措施，保證人及動物的安全。本文以筆者親身參與項目為例對電氣設計特點進行了詳細的介紹，以期對同類項目的電氣設計有一定的參考意義。

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Yan Qingmo

Taking the Chongqing International Circus City project as an example, the essentials of electrical design of this multi-purpose theatre building which including acrobatics, circus and theatre are introduced, for reference value to the similar project electrical design.

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