主题乐园电气设计探析

陈文兴

(华强方特设计院(厦门)有限公司 福建厦门 361100)

0 引言

随着我国经济不断发展，在市场、政策双重驱动下，以自主创新为指导，以中国精神及文化为核心，以科技、场景还原为手段，具有娱乐体验的不同文化科技主题乐园或公园不断涌现，深受广大消费者认同及喜爱。

主题公园建筑类型复杂、建筑类型多样化、人员密集，使其具有用电负荷容量大，供电可靠性要求高，供配电系统复杂的特点。本文以某主题乐园电气设计为例，对其电气设计进行简要论述和分析，与广大设计同仁探讨交流。

1 项目概况

本主题公园根据主题及功能不同，分为不同主题园区，除主题园区外周边还布置有游客集散区、停车场、后勤服务区等配套服务板块。

主题公园总用地面积约64.8万m2，总建筑面积约14.2万m2。主题项目单体面积3000 m2～1.5万m2，建筑高度约20 m。

2 设计依据

主题乐园建筑类型繁多，为保证电气设计有据可依，后期项目投运后供电可靠，物业运行维护方便，设计前期需收集的资料如表1所示。

表1 电气设计依据

3 负荷等级及供电电源

3.1 负荷等级

依据《建筑设计防火规范》(GB50016-2014(2018年版))第10.1.2.5条规定，及水专业提资主题乐园及体量较大的大型服务配套室外消防用水量超过25 L/s等情况，消防控制室、消防水泵、防烟排烟设施、应急照明等消防负荷用电按二级负荷供电[1]；主题乐园为人员密集场所，依据《供配电系统设计规范》(GB50052-2009)及《民用建筑电气设计标准》(GB 51348-2019)，从对供电可靠性的要求及中断供电所造成的损失或影响程度，主题乐园主要用电负荷定性为二级负荷[2]。

3.2 供电电源

主题乐园对消防系统及部分游乐设备的供电可靠性要求较高，供电电源原则上采用两路10kV高压专用进线供电，以保证供电的可靠性。两路电源分别引自就近两座不同的区域变电站,两路电源同时使用互为备用，每路进线均能承担整个园区的全部用电，单路专线的容量不低于8000 kVA。园区变配电主接线系统示意图如图1所示。

图1 园区变配电主接线系统示意图

4 负荷估算及变配电房设置

主题乐园用电负荷种类包括有建筑设施用电(动力/照明)、项目工艺设备用电、入口广场区及景观用电等。

主题乐园用电负荷估算依据《建筑电气常用数据》(19DX101-1)，其中表3.27为规划用地负荷指标及表3.28为规划建筑面积负荷指标。公共建筑用地负荷指标为150～250 kW/hm2，公共建筑建筑面积负荷指标为40～150 W/m2。

根据各专业提资和负荷估算，本项目开闭所总装机容量15 860 kVA，计算系数0.5，计算容量7930 kVA；其中建筑设施用电占45%(动力35%，照明10%)，项目工艺用电占50%，景观用电占5%。

变配电房为电气设计核心，需按用电设备分布情况划分各变配电房供电范围；变配电房应深入或靠近负荷中心且不影响规划建筑布置要求；宜接近电源侧，进出线方便，高低压管线敷设合理，路径最短排管合理，避让建筑、构筑物基础、乔木、灌木等；设备运输方便，并考虑后期设备维护和更换，不应设在地势低洼和可能积水的场所[3]。

主题乐园具有安装功率大、运行规律不一、冲击负荷大等特点，设备功率用电种类及数量多；设计时应充分了解项目的游玩路线、表演及其他工艺需求，掌握设备实际运行情况及项目不同运营时段，合理确定负荷计算的需要系数和同时系数，使电气系统设计经济合理；同时结合物联网等技术的应用减少电网维护成本、提高供电质量；过山车、峡谷漂流、水漫金山等设备功率大，急停急启频繁，负荷波动特别大，采用专业用变压器供电，并采用动态有源滤波及无功补偿装置保证其供电可靠性，同时减少对其他用电设备正常运行的影响[4]。

综合以上因素，拟在园区内设置10kV开闭所一座，低压变配电房8座。其中园区内低压变配电房7座，宿舍区内低压变配电房1座，分别为园区及宿舍区供电。

5 低压配电系统

5.1 设计原则

依据《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014(2018年版))、《民用建筑电气设计标准》(GB 51348-2019)相关要求：电气系统设计应综合考虑项目安全、使用功能、装饰美观、经济成本等因素。所有电气设计均应符合安全要求，在安全技术、经济利益和装饰美观等存在矛盾时，应该优先考虑安全技术上的要求，其次考虑装饰美观、经济利益。此外，还应考虑未来的改建及扩建等因素，在设计阶段除考虑全部用电外，应立足未来发展的可能性，考虑后期增容，每级配电柜预留不少于25%左右的备用容量及回路。

5.2 设计要点

(1)了解建筑性质、功能分区、防火分区、层高、设备间位置。根据建筑功能布局，合理设置工作、装饰照明配电箱、应急照明配电箱。配电箱宜安装在负荷中心周边且方便进出线的设备房、休息室等游客不能接触到的位置。

(2)根据给排水专业条件，合理设置水泵配电箱。配电箱宜安装在设备周边、不影响设备运行。

(3)根据暖通专业条件，合理设置空调配电箱、风机配电箱，空调配电箱宜安装空调机组所在的空调机房等游客不能接触位置；风机配电箱宜安装风机周边或下方的设备房等。

(4)根据弱电智能专业条件，合理设置弱电箱以及总控室相关配电箱的位置。

(5)了解最新策划，深刻理解项目的游玩路线、游玩亮点，分析设备实际运行情况，以免负荷同时系数过大，造成不必要浪费。

(6)根据智能设备专业所提配电需求，结合策划、研究院的表演需求、工艺需求，分析项目的重要负荷分布情况；并设置特技设备配电箱、功放配电箱、特效灯光配电箱。

(7)根据内装施工图、亮化施工图，合理布线，满足装饰效果，并满足运营管理要求。

5.3 消防电源及其配电

为保证消防负荷的可靠性及连续性，消防控制室、消防水泵房的消防用电设备及消防电梯等采用双电源供电，在其配电线路的最末一级配电箱处设置自动切换装置。

6 防雷接地系统

依据《建筑物防雷设计规范》(GB 50057-2010)，主题乐园按人员密集公共场所进行防雷分类及设防。

6.1 防雷系统

室外主题乐园建筑物对于面客区屋顶女儿墙，应该与外墙装饰专业配合采用金属压顶，实现对女儿墙顶的包覆，或是采用规范要求可导性金属作为接闪带，减少明装接闪带对外装的影响[5]；在非面客区采用-25×4热镀锌扁钢沿女儿墙明敷，在腐蚀性较强的场所，还应加大截面积或采取其他的防腐措施[6]。

游乐设备的防雷应根据《游乐设备安全标准》(GB 8408-2018)相应规定：游乐设施和滑索上、下站及钢丝绳等高度大于15 m应装设防直击雷装置，并应采取防闪电电涌侵入的措施；高度大于60m时除防直击雷外还应增加防侧击雷的防雷措施。

6.2 接地系统

为保证用电安全可靠，当建筑物由设置于本建筑物内的配电室供电时，配电系统的低压接地方式宜采用TN-S系统，在全系统内中N线和PE线是分开的。

当建筑物由设置于户外的配电室或其它建筑物内的配电室供电时，配电系统的低压接地方式宜采用TN-C-S系统，入户处PEN线做重复接地。

7 高大空间火灾探测器设置

主题类项目为主题公园重要游玩项目，单层建筑高度大于12 m，为人员密集的高大空间，金属桁架结构，金属桁架下方有用于安装灯光、音响、放映设备等电气设备的马道，造成建筑上部空间错综复杂。根据项目需求，室内设置成高度不同的造型及装饰隔墙，合理选择火灾报警探测器尤为重要，尽早发现、及时报警、启动有关消防设施引导人员疏散。

根据规范相关规定，建筑高度大于12 m的场所宜同时选择至少两种火灾参数的火灾探测器作为探测报警[7]。

自动消防炮灭火系统适用于高度大于8 m且使用性质重要和火灾危险性大的场所，具有定位准确、 灭火及时、保护范围大的特点；具有火焰检测和视频监控功能，便于值班人员快速反应消灭火源。

因室内马道上方的结构桁架交错布置、支撑构件等错综复杂，且单体内有不同高度的造型及装饰吊顶，不利于线型光束感烟火灾探测器的设置，并且维护不便；而管路吸气式感烟火灾探测器主动探测，具有高灵敏度，管网布置灵活，可实现单点、多点综合保护，且可沿着桁架敷设安装。经比较，采用管路吸气式感烟火灾探测器。

8 结语

一个主题乐园完整的电气设计，还包括弱电智能化系统、灯光亮化系统、消防联动系统、电气节能等方面，本文不再一一赘述。电气设计作为主题乐园重要的一个环节，应符合国家及地方现行相关规范的规定，在保障安全可靠前提下，设计应充分考虑使用要求、功能及造价成本，并满足施工便利、维护便利等。