谈体育场馆电气设计应注意的问题

崔 建

随着我国经济建设的发展和人民生活水平的提高，体育事业得到了空前发展。许多城市为了更好地满足人们对体育场馆的需求，同时大大提升城市形象，开始规划建设体育场馆。近几年来，全国各省市为举办全国运动会、各省市运动会也投资兴建体育场馆。但如何设计好体育场馆、如何将现代科技运用到体育场馆中来，使体育场馆的建设跟上时代科技进步的步伐，是摆在我们面前的重要任务。体育建筑功能复杂，涉及内容较多(如体育比赛、文艺活动、展览会等)，如何使体育建筑的功能与使用要求相匹配，既经济、又适应发展的需要是很难处理的问题。电气设计的水平直接影响体育场馆的安全可靠、经济适用及系统先进与否。电气设计应遵循功能多样、设备先进、安全舒适和节能、环保的方向发展。通过电气设计使体育场馆朝着信息化、智能化方向发展，来适应现代体育竞赛的要求。在注重这些高科技应用的基础上，充分体现着以人为本，使高科技更好地服务于社会，更加注重与环境的协调，充分体现节能与环保。

1 电气设计注意的问题

1)负荷等级的分类。现代体育场馆中的系统和设施，对供配电系统可靠性的要求越来越高，有许多系统在运动会期间是绝对不允许出现供电故障。因此首先应对体育场馆的用电负荷进行分级，不同等级的用电负荷，其供配电系统是有所区别。

根据体育建筑的等级及特点，要合理确定电源负荷等级。体育场馆的比赛场、主席台、贵宾室、接待室、新闻发布厅及计算机网络室、新闻转播控制室、媒体信息中心、电信中心、保安监控室广场及主要通道照明、计时记分装置、计算机房、电话机房、广播机房、电台和电视转播、新闻摄影电源等用电为一级负荷。消防用电设备——消防水泵、消防电梯、防火卷帘、防烟排烟设施、火灾自动报警及联动装置设备、漏电火灾报警系统、应急照明及疏散指示标志等消防用电为一级负荷。非比赛用电、客梯、生活水泵等为二级负荷。其余为三级负荷。只有合理地确定体育场馆不同功能分区的用电负荷等级，才能保证体育建筑的供电安全可靠，来满足体育竞赛的要求。

2)供电方案。根据体育场馆的特点，结合赛时及非赛时用电情况的不同，从电气节能的角度来规划体育场馆的供电方案。为保证供电的可靠性要选择从城市两个不同的变电所配出的双路市电供电。双重电源同时供电，当一路发生故障时，另外一路电源将全部承担所有的一级和二级负荷。由于赛时和非赛时重要负荷的不同，要在赛时租用柴油发电机以保证整个体育场馆赛时供电的可靠性，同时达到非赛时节能的目的。部分大功率设备，如冷水机组、场馆比赛照明等设专用变压器供电。

3)低压供电系统。在变电所设电能管理系统，随着计算机技术、控制技术以及网络技术的发展，体育场馆的变配电系统、体育照明系统的智能化与常规的设计方式有着显著的不同。

电能管理系统是按用户的需求，遵循配电系统的标准规范而二次开发的一套具有专业性强、自动化程度高、易使用、高性能、高可靠等特点的适用于低压配电系统的电能管理系统。通过遥测和遥控可以合理调配负荷，实现优化运行，有效节约电能，并有高峰与低谷用电记录，从而为能源管理提供了必要条件。

体育场馆在设计阶段要选择合理的低压配电方式，对于单台容量较大的负荷如冷水机组、冷冻和冷却水泵、电梯等采用放射式配电。新风机等设备采用树干式配电。对消防用电负荷(消火栓泵、喷洒泵、消防风机等)、通信网络设备、消防监控中心等重要负荷采用双回路专用电缆供电，在最末一级配电箱处设双电源自投装置。其中主供电源和备用电源分别来自一路市电和应急母线。自投方式采用双电源自投自复，双电源转换开关采用静态电子式高速切换不断电开关，切换速度快达1/4Cycle(最长)，以提高双电源切换的安全性、可靠性及快速性。对大型动力设备采用可控硅软启动方式，减小启动电流对配电系统的冲击影响，降低设备、管道的启动冲击损耗，延长设备运行寿命。对输出功率波动较大的电机采用变频控制以降低功耗。

4)功率因数补偿及谐波抑制。体育场馆应采用低压集中自动补偿方式。在每台变压器低压母线上装设不燃型消谐式并联干式电容器，对系统进行无功功率自动补偿，使补偿后功率因数高于0.9。各荧光灯具内附设电容，进行分散补偿，补偿后功率因数高于0.9。各荧光灯具均采用电子镇流器，功率因数高于0.9。

在通讯及网络中心、动力设备控制室、高强度气体放电灯集中配电处，安装无源型滤波器，解决整流逆变器、软启动器、变频器等可控硅谐波源和高强度气体放电灯负荷所产生的奇次谐波电流问题，提高供电质量，降低电能损耗。

5)场地照明系统。现代的体育场馆建设，向规模适中、功能多样方向发展。因此，体育场馆的照明设计，往往不是仅仅考虑单一功能，而是要考虑多功能的应用。利用现代科技，利用计算机进行照明控制，达到采用简单操作而实现不同功能和使用条件下的体育照明。体育建筑的等级不同，比赛的级别不同，各体育场馆不同区域的照明标准值也不同，要根据各种比赛对照度的要求来做照明系统设计。在两边看台最高处设置灯光配电室(兼灯光控制室)，并设灯光互投箱，为放射式配电，线路、断路器预留发展容量。灯光电源来自10 kV变电所的不同母线段上。在灯光配电室设置就地无功补偿柜。为防止频闪效应，在同一计算点(或瞄准点)，由三相不同的光源共同照明，且每相光通量相当。对于马道灯光，由于距离变电所较远，采取加大场地照明配电干线截面及加大末端照明支线截面的措施，以确保灯头末端电压偏差小于±2%。场地照明、观众席照明采用智能照明控制系统，集中在灯光控制室控制。在智能照明控制器上可预先设置多种灯光场景:HDTV转播重大国际比赛、TV转播重大国际比赛、转播国家和国际比赛、训练和娱乐活动、业余比赛和专业训练、专业比赛、清扫等模式，满足不同使用功能要求。

6)泛光照明系统。体育场馆是城市的标志性建筑，在夜晚体育场馆要体现其绚丽多彩的一面，成为城市一道亮丽的风景线，所以体育场馆的泛光照明设计就显得尤为重要。如何通过灯光让体育场馆在夜间完美展现设计意图，突出现代体育场馆的独特魅力，是体育场馆电气设计的重要课题。设计时要遵循以下原则:首先要充分理解整个体育场馆的规划设计意图，设计时要充分考虑建筑物的外形。其次体育场馆夜景主要采用变色型LED灯装饰建筑轮廓。尽量避免采用传统泛光形式，以达到节约电能目的。采用与LED灯配套的控制系统，实现情景模式控制:重大节日模式、周末模式、平时模式;可进行整体控制或波动控制实现颜色、亮度和频率变化。

7)电气节能。体育场馆电气设计时需要注意的一个很重要的问题就是电气节能问题，在满足体育场馆各项功能要求的前提下，要从变电所变压器数量及容量的选择、备用电源、供配电系统、场地照明系统、泛光照明系统等方面在设计环节进行充分论证分析，找到最佳设计方案，力求节约用电能耗。

2 结语

建设体育场馆无论对于各省市还是对于人民群众来说都是件好事，在提升城市形象的同时，满足人民群众的体育文娱需要。为了建设高品质的体育场馆，需要设计人员了解体育场馆的特点，体育场馆电气设计的重点是电源可靠性、场地照明系统及泛光照明系统，只有更好地了解体育建筑的特点，才能使体育场馆的电气设计实现技术先进、经济适用，节约电能，为我国的体育事业和社会的发展贡献一份力量。

[1]GB 50052-2009，供配电系统设计规范[S].

[2]JGJ 31-2003，体育建筑设计规范[S].

[3]JGJ 16-2008，民用建筑电气设计规范[S].

[4]GB 50034-2004，建筑照明设计标准[S].

[5]JGJ 153-2007，体育场馆照明设计及检测标准[S].

[6]贾 勇.浅谈当前住宅户内电气设计中的几个常见问题[J].山西建筑，2010，36(36):196-197.