重庆国际马戏城电气设计概述

晏庆模(北京市建筑设计研究院有限公司，北京 100045)

重庆国际马戏城电气设计概述

晏庆模
(北京市建筑设计研究院有限公司，北京 100045)

以重庆国际马戏城项目为例，详细介绍了集马戏、剧场、杂技等为一体的多功能观演类建筑的电气设计要点，对同类项目的电气设计有一定的参考意义。

马戏城 电气设计

1 项目简介

本项目位于重庆市主城区弹子石组团A标准分区，A10-7/03地块，建筑面积为36 800m2(地上 24 780m2，地下12 020m2),以杂技、马戏演出为主，是集办公、业务生产、培训、文化交流展示、休闲娱乐及旅游为一体的大型综合性文化设施。该项目分为二期建设(马戏城项目效果图参见图1)，一期为主剧场及商业配套设施；二期为动物驯养用房与生活服务楼。

图1 马戏城项目效果图

建筑分类为二类高层，大型乙等剧场，地下二层、地上三层。地下二层主要是舞台机械的台仓，车库及机电用房；地下一层为后勤出/入口，主要为舞台机械台仓、变配电室及附属办公用房与仓库；地上一层是观众出/入口层，中心为圆形动物跑场及镜框式舞台，前区为观众入口大厅及配套用房，后区为演出工艺用房(如服装间、化妆间等)；二层及三层均为观众看台，在观众看台后侧设灯光控制室及影像控制室，其中，圆形舞台正上方为演出工艺马道层、舞台栅顶层与舞台机械、舞台灯光电气用房。

该项目于2010年5月开始设计，2016年12月竣工验收，历时6年，已完成一期项目(主场馆与商业配套设施部分)。在本项目设计、工地服务阶段，由于各种外部原因引起的电气专业各系统的变化及各项体会总结如下。

2 主要电气系统

2.1 10kV/0.4kV变配电系统

2.1.1 负荷分级

鉴于消防性能化要求，考虑到本项目的实际情况，负荷分级如下。

1)一级负荷

消防控制室、安防监控室、通讯机房(电话交换机房)、计算机及网络机房、楼宇管理机房、变配电室等的设备用电；建筑物内所有安防、消防等防灾设备用电；舞台、贵宾室与演员化妆间照明、舞台机械设备、电声设备用电及应急照明电源、客梯设备用电为一级负荷。其中调光用的计算机系统电源为一级负荷中的特别重要负荷。

2)二级负荷

观众厅照明、污水泵、雨水泵、观众厅空调设备等用电为二级负荷。

上述未涉及的均为三级负荷。

2.1.2 供电措施

本项目采用引自市政电网的10kV双重电源，要求10kV外电源除非有不可抗拒的原因，当任一路电源进线故障时，另一路进线不应同时受到损害，并且有100%供电能力。

其间，一级负荷中的特别重要负荷容量较小，采用两路市电末端互投后加UPS方式供电；一级负荷采用两路市电末端互投方式供电；二级负荷、三级负荷采用单回路方式供电。

2.1.3 变压器容量设置

在初步设计阶段，调研了上海大剧院、重庆大剧院、歌剧院以及其他3个剧场，其变压器设置情况详见表1。

表1 各剧院变压器的设置情况

在施工图后期对所有负荷进行详细计算后，2台2 000kVA的变压器满足本项目的需求。

在本项目中，舞台工艺相关的用电设备安装容量巨大(其中舞台灯光的安装容量为3 587kW,舞台机械的设备安装容量为1 163kW，其工艺设备安装容量总计4 750kW)，如何正确地对舞台工艺设备进行准确的负荷计算，是考验整个配电系统安全、可靠、经济性的关键。而针对本项目的建筑功能来说，其主要以马戏与杂技表演为主，兼顾小剧场演出。因此在进行舞台工艺设备用电的负荷计算时应区别对待。

在JGJ 16-2008 《民用建筑电气设计规范》中的表9.6.8中给出了不同容量的舞台照明的需用系数，但是每个剧场/观演建筑内的演出工艺各不相同，表中给出的系数仅能作为参考，在实际项目中负荷计算的需用系数应根据实际情况进行调整。在与舞台工艺设计方进行施工图配合时，一定要对其提供的负荷进行详细调研，不然很有可能造成配电干线及变压器容量的浪费。

常规镜框式舞台进行负荷计算时应把握以下原则：台上/台下设备容量分开计算；演出与排练负荷要区分；工艺用电最大组/安装容量要区分。

与舞台工艺设计方多次配合后，最终本项目舞台照明配电干线需用系数取0.3，舞台机械配电干线需用系数取0.35，分类同时系数取0.8。

2.1.4 变电室设置与高低压配电系统

变配电所设在主场馆B1层前部位置，位于负荷中心。10kV配电装置采用单母线分段方式，设进线隔离、断路器及计量柜、馈出断路器柜、母联断路器及母联隔离柜，进线和母联手动操作，三个断路器只能同时闭合两个，设机械与电气闭锁防误操作；设母联和母联隔离防带电拉合隔离车，设机械与电气闭锁。

变配电所低压两路电源分设主进断路器，采用单母线分段运行方式，设置母联断路器，两段母线互为备用。设进线柜、母联柜、电容器柜和馈线柜。

低压母联及主进三个断路器就地采用专用PLC控制，控制器具有“自投自复”、“自投手复”、“自投停用”三种位置状态，并具有电气闭锁、防误操作等功能。

2.1.5 无功补偿与谐波治理

低压母线上装设一组串联低压干式滤波补偿电容器和电抗器，采用滤波补偿技术，既作功率因数补偿，又作抑制谐波处理。系统补偿后的功率因数应达到0.92以上，配备电抗系数14.8%的谐波电抗组合。

在本项目中，由于舞台机械、电声设备、舞台照明与调光设备、电扶梯等对谐波比较敏感，因此所有具有谐波源的地方，要求其注入低压配电网的电压总谐波畸变率≤3%，电流总谐波畸变率≤10%。

2.2动力与配电系统

控制回路电压等级选用AC 220V；低压配电系统的接地形式采用TN-S系统；配电干线采用放射式与树干式相结合的配电方式；普通电力电缆采用WDZA-YJY型，消防电缆采用WDZAN-YJY型。

风机、水泵配电控制箱柜若与设备异地设置，设备旁应设计试验控制按钮箱或隔离检修控制按钮箱。

消火栓泵、喷淋泵控制柜设变频低速自动巡检功能柜。消防系统的泵及风机，其过载保护装置只报警，不跳闸。

2.3弱电系统电源

每层弱电间设置集中弱电配电箱，安防、楼宇、网络、电信等末端设备电源均引自该配电箱。在消防控制室设置集中UPS电源，供消防系统用电。

2.4照明系统

根据JGJ 57-2000《剧场建筑设计规范》与GB 50034-2004《建筑照明设计标准》中的相关要求，所有灯具均选用高防护、高效率的节能型灯具，光源显色指数Ra≥80、色温3 000～5 000K，且灯具的三次谐波电流不超过基波电流的33%。

由于空间复杂，在前期设计时均要对重要场景进行照度计算，尤其是观众厅与排练厅。借助Revit模型准确构造空间信息模型，采用CalcuLux Area与DIALux照明设计软件，对观众厅进行分析(详见图2～3)，得出合理的灯具布置及灯具设计参数。

图2 观众厅沿马道灯具布置示意图

图3 观众席照度计算分析图

2.5 BIM的应用

由于本项目建筑形体复杂，因此采用BIM设计，以建立全专业的信息模型，同时用于公共区复杂管线的碰撞检测，力求在施工前期及时、有效地检测管道标高问题，优化桥架路由，避免施工浪费与拆改。强弱电桥架模型示意图见图4。

图4 强弱电桥架模型示意图

2.6防雷与安全保护接地系统

经过计算，N=0.253 2次/年，按第二类防雷建筑物设防，采用传统的法拉第笼式防雷体系，按整体防雷概念设计，并采用分流、等电位、SPD措施对电流进行防治。

以主场馆的金属屋面为接闪器，利用建筑物外侧钢结构柱、幕墙钢结构柱、外墙混凝土结构柱内主钢筋(4根主筋)做防雷装置引下线，利用基础地板内的结构钢筋作为接地极。

建筑物外墙室内侧，人员站立在每层楼板位置到所能触及建筑物外墙的范围内(1 200mm)作等电位均压环网。首层玻璃及铝板外幕墙应做等电位联结，按柱间距预留联结，人员进出位置利用结构板内钢筋网做防跨步电压的均压措施。

在高压侧设置MOA防雷器，所有穿越LPZ0区的电源/线缆，装设第I级实验的SPD，Iimp≥12.5kA，Up≤2.5kV。在室内重要机房装II级实验的SPD，In≥20kA，Up≤1.0kV。

强电、弱电及建筑物防雷各系统采用共用接地装置，接地极电阻值<1Ω。变配电所、电信机房、消防控制室、弱电控制室设置等电位联结端子箱,其中等电位联结端子板通过独立的接地连接线与接地装置连接。

配电间、弱电间、设备机房、卫生间、浴室等处设置局部等电位端子箱，就近与板内钢筋连接。

3 结束语

马戏城作为观演建筑的一种，在具有观演共性的同时也具有独特性。由于兽房属于二期建设项目，目前没有实施，但是在设计时应注意低压配电系统的故障保护，发生故障时采取能及时切除故障回路、降低故障接触电压、局部等电位连接的综合措施，保证人及动物的安全。本文以笔者亲身参与项目为例对电气设计特点进行了详细的介绍，以期对同类项目的电气设计有一定的参考意义。

《智能建筑电气技术》杂志约稿函|建筑消防电气技术专辑

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OverviewonElectricalDesignofChongqingInternationalCircus

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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