李 翠

（奧雅納工程咨詢（上海）有限公司，上海200032）

0 引言

近年來，為滿足人們日益增長的精神文化需求，越來越多的中小型劇場陸續(xù)設計并建成。下文以某具體工程項目為例，針對劇場供配電系統(tǒng)、諧波抑制及治理、智能化系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)等存在的設計特點，介紹劇場電氣系統(tǒng)的設計，供同行參考。

1 工程概況

該劇場項目位于上海市陸家嘴區(qū)域，是一個老廠房改建項目，該廠房原為船廠造機車間，東西長198m，南北寬45m，高24m，原建筑面積9 000m2，為上世紀五、六十年代建筑，框架結構大空間，帶有明顯的歷史特點。改建后將基本保留老廠房原有外觀風貌，并對內部空間重新劃分，建筑面積增加至地上約26 800m2，地下約 9 000m2，地上 5層（局部 4層），地下1層。

該項目主要功能為文化產業(yè)及配套商業(yè)，在保留老廠房特色的同時，添加新的建筑功能，其中，建筑內包括1座小型劇場，主要用于室內音樂會、音樂劇、企業(yè)產品發(fā)布會、表演秀等。劇場內觀眾座位數為670個，建筑面積為18 000m2，地下一層為劇場的運景平臺及庫房，一層為入口大堂、化妝間、錄音室、后臺用房等，二～四層為劇場入口、觀演區(qū)、硅控室、休息廳等。項目效果圖見圖1所示。

圖1 項目效果圖

2 供配電系統(tǒng)設計

2.1 負荷等級及供電電源

本工程為多層民用公共建筑，由1個小型、丙級劇場和商業(yè)組成，其中，消防負荷用電、電信機房用電、排污泵及生活水泵用電、公共走道照明、電視轉播、安保系統(tǒng)等用電按一級負荷要求供電，乘客電梯及自動扶梯用電、空調用電、舞臺照明、舞臺機械、劇場放映、燈光及音控、變電所用電為二級負荷，其他均為三級負荷。

從上級變電站引入雙重10kV電源。安防等弱電系統(tǒng)設置UPS電源，備用時間≥2h。

2.2 變配電所的設置

高低壓變配電所設置于地下一層，變配電所下方設置深1.2m電纜溝。電纜溝內采取排水措施，通過排水管接至鄰近集水井，并采取變配電所區(qū)域局部地坪抬高的方式，同時變配電所外鄰近處設集水井，以預防洪水、消防水或積水從其他渠道淹漬變配電所。變配電所內設機械進、排風設備，并設置降濕設備。設置2臺容量為1 600kVA變壓器。項目主要的負荷容量如表1所示。

2.3 高低壓變配電系統(tǒng)

10kV中壓主接線采用單母線分段方式。0.4kV低壓主接線采用單母線分段，設母聯(lián)開關，采用手動聯(lián)絡方式，設置電氣及機械聯(lián)鎖，平時分列運行，當一路10kV電源故障或10／0.4kV變壓器故障或檢修時，由另一臺10／0.4kV變壓器承擔60%以上的所有負荷供電，并保證全部的一、二級負荷運行。

表1 劇場主要負荷 容量

劇場一般用電負荷采用放射式和樹干式相結合的配電形式供電，消防負荷采用放射式配電形式供電，配置兩個供電回路，在最末一級配電箱處自動切換。

劇場與商業(yè)功能區(qū)分別設置獨立的垂直豎井以便管理。

2.4 諧波抑制與治理

變壓器采用一次側三角形接法，D，yn11接線，可以隔絕零序諧波。

變配電所內低壓集中無功補償柜采用電容器串聯(lián)電抗器的方式，即消諧式無功補償，組成一個無源濾波器，此方法僅能隔絕部分頻率諧波。

考慮到舞臺調光裝置在工作過程中產生的諧波干擾將妨礙聲像系統(tǒng)工作，因此，音響功放、電視轉播設備的電源取自與舞臺照明不同的變壓器。另外，舞臺演出過程中可能頻繁開啟交流電動機，當其啟動沖擊電流引起電源電壓波動超過3%時，宜采用與舞臺照明負荷分開的變壓器供電。基于以上兩點考慮，提供至劇場的兩路電源分別來自兩臺不同變壓器，其中一路電源供舞臺照明及調光裝置，另一路供音響功放、電視轉播設備、舞臺機械及運景平臺機械等。

劇場內舞臺調光裝置是比較主要的諧波源，這些調光設備造成的諧波污染不僅影響劇場配電系統(tǒng)電能質量，還可能造成系統(tǒng)其他用電設備故障，因此，在劇場舞臺照明及調光設備用的配電柜處加裝有源電力濾波器，即就地設置有源電力濾波器，以確保項目向公共連接點注入的諧波電流分量及諧波電壓不超過規(guī)范的允許值。劇場作為公共連接點的其中一個用戶，向電網注入的諧波電流允許值按劇場在該點的用電容量與項目總用電容量之比進行分配。

2.5 智能疏散照明系統(tǒng)

為便于火災發(fā)生時人員安全、迅速地選擇安全通道逃生，設置了智能疏散照明系統(tǒng)，可根據建筑防火分區(qū)和消防通道等變化情況靈活、方便地設定控制區(qū)域、疏散路線、系統(tǒng)參數、燈具等設備的工作狀態(tài)（包括開／關、方向、語音、頻閃等）。火災發(fā)生時，控制系統(tǒng)根據火災自動報警系統(tǒng)的信息聯(lián)動所有消防應急燈具轉入應急狀態(tài)，由應急照明集中電源提供備用電源，生成最佳疏散路徑，疏散指示燈始終指向最近的安全疏散出口處，保證在最短時間內使人員安全地撤離危險區(qū)域，防止因恐慌心理造成的其他災害。

3 防雷接地系統(tǒng)設計

經過防雷計算，本劇場建筑屬第二類防雷建筑物，按照第二類防雷建筑設防。

3.1 接閃器設計

考慮到建筑專業(yè)對屋頂的改造采用了鋁合金板與節(jié)能玻璃結合的方式，鋁合金板屋頂與玻璃屋頂固定件之間已具備可靠連接，設計選用建筑的金屬屋面作為接閃器，屋面應滿足GB 50057-2010《建筑物防雷設計規(guī)范》中的相關規(guī)定。鋁合金屋面應與原屋頂框架檁條內鋼筋可靠連通，檁條內鋼筋與屋架內鋼筋可靠連通。屋架內鋼筋與引下線可靠焊接。

3.2 引下線設計

沿建筑物四周均勻對稱布置專設引下線，相鄰引下線間距≤18m。

3.3 防側擊雷和等電位措施

為防側擊雷，室外地坪以上部分外墻上的所有金屬欄桿、金屬門窗、玻璃幕墻等金屬物直接或通過預埋件與均壓環(huán)相連，采用等電位聯(lián)結措施。

3.4 幕墻防雷

采取幕墻防雷措施，幕墻預埋件與防雷系統(tǒng)作可靠電氣連通，幕墻立柱與幕墻預埋件作可靠電氣連通，幕墻內部橫豎梁之間及與幕墻立柱作可靠電氣連通。

3.5 電子信息系統(tǒng)防雷

根據GB 50343-2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》，經過計算，電子信息系統(tǒng)雷電防護等級定為B級。為減少電磁脈沖對電子設備的破壞程度，在電源系統(tǒng)（包括變電所內低壓側總配電柜、分配電柜及重要電子設備末端）加裝三級浪涌保護器保護，信號線路、天饋線路亦須加裝浪涌保護器。

3.6 接地

采用聯(lián)合接地方式，利用基礎樁基及承臺內主鋼筋作接地極，并圍繞建筑物外圍利用主鋼筋敷設環(huán)形接地體，作為總等電位連接體使用。低壓配電系統(tǒng)的接地形式采用TN-S形式。

4 火災自動報警系統(tǒng)設計

火災自動報警系統(tǒng)防護等級為二級，采用控制中心集中報警形式。消防控制中心設置于地下一層，采用全面保護方式。

除按規(guī)范設置常規(guī)的點型火災探測器及手動報警裝置等聯(lián)動控制較為常規(guī)的消防系統(tǒng)外，還根據劇場建筑設計的特點，在消防系統(tǒng)及相應的火災自動報警系統(tǒng)聯(lián)動控制設計上采用了如下幾種特殊設計。

（1）在凈空高度＞12m的商業(yè)中庭大空間區(qū)域和劇場觀眾席上方設置自動掃描射水的水炮滅火裝置，該系統(tǒng)的探測裝置、報警裝置、控制及聯(lián)動控制裝置、滅火裝置、監(jiān)視及圖形顯示裝置自成系統(tǒng)，當滅火裝置完成自動跟蹤定位時，發(fā)出聲光報警，并能向火災自動報警系統(tǒng)和其他聯(lián)動控制設備傳送報警和控制信號。

（2）劇場舞臺葡萄架下按嚴重危險Ⅱ級設計，設置雨淋噴水滅火系統(tǒng)，該系統(tǒng)的聯(lián)動控制方式：由同一報警區(qū)域內的兩只或以上獨立的感溫火災探測器或一只感溫火災探測器與一只手動火災報警按鈕的報警信號作為雨淋閥組開啟的聯(lián)動觸發(fā)信號，由消防聯(lián)動控制器控制雨淋閥組的開啟；該系統(tǒng)的手動控制設置方式：將雨淋消防泵控制箱的啟動和停止按鈕、雨淋閥組的啟動和停止按鈕，用專用線路直接連接至設置在消防控制中心內的消防聯(lián)動控制器的手動控制盤，直接手動控制雨淋消防泵的啟／停及雨淋閥組的開啟；水流指示器、壓力開關、雨淋閥組、雨淋消防泵的啟動和停止的動作信號應反饋至消防聯(lián)動控制器。

因水炮裝置的體積較大，設計及施工時需與裝修單位協(xié)調配合，在滿足消防設計規(guī)范及消防驗收要求的同時又能達到較好的裝修效果。

5 弱電系統(tǒng)設計

本項目除設計及采用了相對常規(guī)的智能化系統(tǒng)（如高清視頻監(jiān)控、緊急報警、門禁、物業(yè)無線對講、巡更等安防系統(tǒng)，綜合布線、移動通信覆蓋、信息發(fā)布及查詢、背景音樂及緊急廣播、有線電視等信息化應用相關系統(tǒng)，能源計量及管理、智能照明控制、樓宇自控等樓宇設備管理相關系統(tǒng)）之外，還基于劇場的運營和管理需求，設置了以下相對有劇場設計特點的系統(tǒng)。

（1）安檢門、安檢機，用于特殊活動時的安保需要。

（2）多功能廳內設會議系統(tǒng)、投影系統(tǒng)、音響系統(tǒng)。

（3）劇場入口外墻面設置實時監(jiān)控系統(tǒng)，用于供遲到的觀眾在大堂收聽、收看演出節(jié)目。

（4）票務系統(tǒng)，設置LED顯示屏，設置自助取票機。

（5）無線網絡覆蓋（Wi-Fi）系統(tǒng)，供觀眾及顧客免費連接互聯(lián)網。

6 樓宇自控系統(tǒng)設計

樓宇自控系統(tǒng)對建筑內的新風機組、空調機組、風機、熱交換系統(tǒng)、水泵、電梯、照明控制系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)等所有機電系統(tǒng)及設備進行監(jiān)控和管理。系統(tǒng)平臺兼容工業(yè)標準（如 Lonwork、BACnet、ARCnet，Ethernet），能通過開放的協(xié)議及通訊接口（ 如 RS232、 RS485、 TCP／IP、 Modbus、 BACnet、Lonwork、OPC等）接入第三方控制系統(tǒng)。以通訊接口形式接入的系統(tǒng)包括：中央冷源監(jiān)測控制系統(tǒng)（本項目冷熱源外供，由設置本項目冷熱源的相鄰地塊引來）、中央熱源監(jiān)測控制系統(tǒng)（本項目冷熱源外供，由設置本項目冷熱源的相鄰地塊引來）、電梯控制系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、智能疏散照明控制系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)。

另外，針對劇場舞臺區(qū)域的特殊控制需求，在樓宇自控系統(tǒng)的設計上有如下相對特殊的控制方案。

（1）舞臺區(qū)域送風閥控制方案。舞臺區(qū)域空調送風系統(tǒng)設計選用了側送風口（側噴口）及下送風口（圓形散流器），平時使用為側噴口全開狀態(tài)，但為防止舞臺兩側側噴口的送風對舞臺幕布或道具產生影響，對側噴口風閥和圓形散流器風閥在樓宇自控系統(tǒng)內增加了以下控制邏輯要求：當側噴口風閥全開時，圓形散流器上風閥全關；當圓形散流器上風閥全開時，側噴口風閥全關。即不允許出現風閥全開的情況，根據演出需要甚至可選擇關閉全部風閥。

（2）舞臺區(qū)域排風系統(tǒng)控制方案。舞臺區(qū)域的排風系統(tǒng)平時為常閉狀態(tài)，可根據時間表或演出需要（舞臺指令）進行啟／?？刂?，同時，對服務舞臺的2臺四管制空調處理機組（AHU）及1臺排風風機在樓宇自控系統(tǒng)內增加了以下控制邏輯要求：當排風風機開啟時，空調處理機組自動切換至最大新風量運行模式，新風閥開至最大開度，回風閥開至最小開度，同時，排風風機與空調處理機組風機及新風、回風風閥設置聯(lián)鎖。

7 結束語

本文簡要介紹和分享了小型劇場項目的供配電系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)、樓宇自控系統(tǒng)設計的特點，僅是筆者對劇場項目設計的一些體會，希望能對同行有所借鑒。

［1］JGJ 16-2008民用建筑電氣設計規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［2］GB 50016-2014建筑設計防火規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2014.

［3］JGJ 57-2000劇場建筑設計規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001.

［4］GB 50053-2013 20kV及以下變電所設計規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2013.

［5］GB 50052-2009供配電系統(tǒng)設計規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2010.

［6］GB 50054-2011低壓配電設計規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2012.

［7］GB 50057-2010建筑物防雷設計規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2011.

［8］GB 50343-2012建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設計規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［9］ GB／T 50314-2015智能建筑設計標準［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015.

［10］GB 50116-2013火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2013.

［11］住房和城鄉(xiāng)建設部工程質量安全監(jiān)管司，中國建筑標準設計研究院.全國民用建筑工程設計技術措施（2009）電氣［M］.北京：中國計劃出版社，2009.