某文体中心项目电气设计概要

王志翔(中衡设计集团股份有限公司，苏州 215021)

某文体中心项目电气设计概要

王志翔
(中衡设计集团股份有限公司，苏州 215021)

以某文体中心为例，讲述了区域性、群众性的文化体育中心建筑的主要功能、特点及对应的电气系统，供配电、照明、绿建等设计需要把握的共性和个性的要点。目的是通过广泛交流，提升设计水平，共同促进公共文体事业的快速健康发展。

文体中心 负荷分级 绿建

0 引言

近年来，随着社会经济的持续发展，人们对物质生活的需求已得到很大满足，因此，也对文化、体育、教育、健康、养老等方面提出了更高层次的需求。这其中，与经济社会发展要求相适应的文化体育事业对提高全民综合素质、提升国家社会的软实力至关重要，因此，从中央到地方的各级政府都在加大投入，积极构建结构合理、发展均衡、网络健全、运行有效、惠及全民的文体服务体系。

本文的项目案例就是在此大环境下产生的某地级市区域性的文化体育中心项目，定位于区域性、服务广大群众的文化体育活动场所。本文从电气专业入手，归纳总结此类型项目的设计要点，通过广泛交流，提升电气专业设计水平，共同促进公共文体事业快速健康发展。

1 项目概况

本工程为某市区一级文体中心，分为体育中心和文化中心两部分。体育中心为一座中型丙级体育馆，设有2 855个观众席位，除体育馆外，还包含一些附属设施用房、桌球馆、乒乓球馆、羽毛球馆等，总面积14 489m2，总高23.25m，属于多层公建。文化中心裙房5层，塔楼15层，地下1层，共包含青少年活动中心、文化馆、档案馆、图书馆、展览厅、观演厅、办公等部分，总建筑面积59 874m2，总高65.25m，属于一类高层建筑。项目俯瞰如图1。

图1 项目俯瞰图

2 设计原则

电气系统的设计首先要保证设备安全可靠，符合各类规范及强制性条文要求，其次要经济合理、控制造价、节省投资。由于属于政府主导的公共民生工程，必须遵循政策导向，打造绿色节能建筑，因此本工程按绿色二星标准设计，且设计中适当应用了一些新技术、新设备、新材料等。

在标准规范的应用方面，除常用的国标通用规范外，针对本项目的功能业态，还有几个特别适用的专业规范，如JGJ 31-2013《体育建筑设计规范》、JGJ 38-2015《图书馆建筑设计规范》、JGJ 25-2010《档案馆建筑设计规范》、JGJ 57-2000《剧场建筑设计规范》等。

3 负荷分析

本工程文化中心为一类高层，消防设备用电属于一级负荷，体育中心消防负荷按本体育项目最高负荷等级为二级，综合整体建筑消防负荷为一级负荷。

体育中心为丙级体育建筑，其体育馆的比赛场、主席台、贵宾室、接待室、广场照明、计时记分装置、计算机房、通信机房、电视转播等用电设备属于二级负荷。

文化中心功能较多，档案馆按其区域性质划分为乙级，其档案库用电属于二级。观演厅按小型丙等剧场设计，其消防设备、应急照明用电跟随项目整体消防负荷，归属一级负荷；所有计算机系统(如图书馆信息检索、安防监控等)也均按一级负荷；其余负荷均属三级。

用电设备类型有常规的照明、插座、风机、水泵、风冷热泵空调外机、VRV空调外机。观演厅有大量舞台灯具，配有大功率调光柜；体育馆照明有大功率金卤灯，大屏幕LED显示屏，场馆扩声系统大功率功放等。由于这些负载波动性大，对系统有冲击性，且有大量谐波产生，因此配电设计须有具体技术措施。

本工程总用电设备安装容量约8 290kW(含体育中心2 160kW)，计算有功负荷为5 500kW，补偿后功率因数0.95，计算视在容量5 789kVA，选用2台2 000kVA、2台1 600kVA变压器，负载率约为80%。

4 电气系统设计

4.1供电

体育中心和文化中心均有一、二级负荷，需要双重电源。体育中心计算负荷不大，为节省变电所投资及便于集中管理，在文化中心地下一层集中设置一座变电所，靠近体育中心一侧，接近整个建筑负荷中心，引入两路独立10kV市电电源作为主供电源，共设置4台变压器，由每路10kV电源各承载一半。

10kV系统采用单母线分段运行方式，中间不设联络开关。当一路电源故障时，另一路电源不致同时发生故障，且能承担本项目的所有一级、二级负荷。

变压器0.4kV低压侧采用单母线分段供电方式，以2台变压器为一组，设置低压联络，平时分列运行。母联分段开关与低压进线开关设电气机械连锁，手动切换母联开关。当一台变压器故障时，由另一台变压器承担主要负荷用电，故障排除后恢复常态。

变电所设置智能电力监控系统，监测高压开关的开断状态、微机保护的动作记录、主要电流电压测量参数，以及变压器温控器的温度参数、低压侧的主开关开断状态、保护动作记录、多功能数字仪表的各项参数、智能无功补偿控制器的状态参数等。电力监控系统合并电能计量系统，并可与BA系统联网，体现智能化、信息化的设计元素。

由于大多数一、二级负荷都有中断供电时间的要求，依靠低压母联切换不能得到满足，因此必须采用自动投切开关ATS对主备电源进行切换。消防设备按规范在最末一级配电箱处设置ATS切换装置，其他一级负荷末端切换，二级负荷可以在前端适当的位置切换后再行分配。

对电子信息系统用电设备(如信息机房、图书馆档案馆检索系统、体育馆电子计分系统、安防监控等)采用在线式UPS做备用。应急照明疏散系统，采用灯具自带蓄电池备用，提高可靠性，满足消防灯具认证要求。本工程属于地方群众性活动场所，经与业主协商，决定不设置柴油发电机作备用电源。如图2所示，为本工程供电系统拓扑图，能满足本工程所有等级负荷的供电要求。

图2 供电系统拓扑图

4.2配电

图4 文化中心典型配电干线

配电设计按照用电负荷性质，分别设置独立配电系统，具体如一般照明插座、一般动力、非消防一级和二级负荷配电系统、消防应急照明、消防动力等。按照建筑各区域的功能业态，划分清晰的配电区域非常重要，有利于将来的分块运行管理，也便于设置电能分项独立计量系统以考核各区用电量，做到各区责任明确。本工程的各功能区域(如体育馆、文化馆、档案馆、图书馆、活动中心等)配电系统相互独立，互不影响。

对于一些特定的用电负荷也需要单独设置配电系统：1)观演厅舞台灯光系统，负载冲击大，易产生大量谐波，本应由专用变压器供电，但本项目的观演厅规模较小，设专用变压器经济上不可行，故采取了一些技术措施，如由变压器低压侧直接专线配电、设置就地有源滤波器等，使其可以与其他负载共用变压器；2)体育馆、观演厅的扩声系统负荷波动性大，对电能质量要求高，也需要直接独立配电；3)档案库房用电、体育馆的比赛照明、比赛计分系统、电视转播电源等二级及以上负荷，不能与普通非消防负荷共用配电系统，需要独立配电。体育中心典型配电干线如图3所示，文化中心典型配电干线如图4所示。

图3 体育中心典型配电干线

需特别说明的是，文化中心塔楼的普通照明树干式配电采用了两条并列母线槽，使楼层配电箱间隔接入两条母线，减少了一路断电的影响范围，又留有了适当的备用回路，大大提高了可靠性。此外，文化中心塔楼属于一类高层，其公共走道照明属于一级负荷，故专设了一套双电源的公共走道保障照明配电系统。

4.3照明

本工程涉及建筑功能较多，各区域对照明的要求也各有不同。

在照明分类上，各区域均要设置一般照明和应急照明，图书馆还需要值班照明、警卫照明，阅览室桌面需设置局部照明，剧场观演厅要设置50%备用照明等。

在照度标准的确定上，主要依据GB 50034-2013《建筑照明设计标准》中对各类建筑场所的要求，其中文化中心典型场所照度标准详见表1。

表1 文化中心典型场所照度标准及功率密度值

光源以T5荧光灯为主，档案库房、技术用房应采用紫外线含量低的光源(或者能隔绝紫外线的灯具)。体育馆比赛场地照度要求高，采用大功率金卤灯光源(1 000W)。所有光源均应采用节能型灯具，单灯功率因数≥0.9。

照明控制方面，首先应满足绿色节能的控制要求，如公共区域、楼梯间、卫生间等采用移动感应开关控制，走道、门厅、车库等处采用智能集中控制系统，不同区域可加入时间、照度、移动感应等控制措施，其他房间场所采用就地开关控制；其次，照明控制还应该满足以下功能性控制要求。

1)体育中心体育馆的比赛场地应按常用球类训练、业余比赛、专业比赛、电视转播的要求计算照度及分类控制。体育馆比赛场地分类照度标准值参见表2。所有赛场照明灯具要做到一对一智能集中控制，专用的赛场照明控制箱设置在灯光控制室内。

表2 比赛场地分类照度标准值/lx

2)文化中心小型观演厅的观众厅照明也应采用智能集中控制，开关应能渐亮渐暗、平滑调节，并设定多种场景控制，其控制箱设在灯控室内。图书馆书库、档案馆库房照明，应按书架、档案架的排列布置，分区、分架控制，并将电源总开关设于库房门外。

4.4绿色节能

本工程按照绿色二星标准设计，电气设计首先需要满足绿建标准控制项要求，设置能耗分项独立计量系统，对照明插座、空调用电以及水泵、电梯、风机等动力用电分别计量；照明功率密度、照明数量质量等不高于GB 50034-2013《建筑照明设计标准》中的现行值。

评分项中，公共场所的照明系统设置了分区、定时、感应等节能控制措施，智能集控和就地节能开关相配合；照明功率密度值按目标值设计，也符合当地绿建标准要求；变压器选型达到GB 20052-2013《三相配电变压器能效限定值级能效等级》的节能评价值要求，能效二级；可再生能源利用上，设置了变压器装机容量的2‰，约16kWp的光伏发电系统。

5 结束语

一般来说，文化体育项目包含的功能虽然较全面，但对高标准及高专业度的要求较低，能够基本满足群众性活动需求即可。电气设计也是基于以上定位，力求配电区域划分清晰，系统配置适用。本文概述了该类型建筑的电气设计要点，理清了电气设计脉络，也是为了与广大同行交流探讨。

[1] JGJ 31-2013体育建筑设计规范[S].北京:中国标准出版社,2014.

[2] JGJ 38-2015图书馆建筑设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2015.

[3] JGJ 25-2010档案馆建筑设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[4] JGJ 57-2000剧场建筑设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2001.

[5] JGJ 16-2008民用建筑电气设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[6] GB 50052-2009供配电系统设计规范[S].北京:中国计划出版社,2010.

[7] GB 50034-2013 建筑照明设计标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2014.

[8] GB/T 50378-2014绿色建筑评价标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2014.

ElectricalDesignOutlineforaCulturalandSportsCenterProject

Wang Zhixiang

Taking a culture and sports center project as an example, the main functions and characteristics of regional and mass cultural & sports center buildings, and corresponding design outline of electrical system are described, for example power supply, power distribution, illumination, green building etc. The aim is to communication widely, upgrade design level and jointly promote the healthy and rapid development of public cultural & sports undertakings.

cultural & sports center, load classification, green building