某广播电视大楼工艺设备配电设计

杜广亮，傅卫东

(中衡设计集团股份有限公司， 苏州 215021)

0 引言

广播电视大楼是集广播、电视、新媒体等各类节目制作、播出、发射以及传输功能为一体的综合建筑，是各类媒体信息集散的重要结点，是促进社会经济和文化的交流传播媒介。相比于其他公共建筑，广播电视大楼的制作、播出和发射等工艺设备对供电可靠性的要求有其自身的特点。

笔者曾参与设计的某市广播电视大楼是一座超高层建筑，主塔楼是广播电视台自用的办公楼，高度为196m；裙房为7层演播楼，建筑面积约为21万m2，为当地地标性建筑。以下是笔者结合设计过程中的实际体会对广播电视大楼演播用工艺设备配电的探析和总结。

1 广电工艺设备负荷分级和供电要求

1.1 负荷分级

参与广播电视大楼设计的相关专业众多，除了建筑、结构、给排水、暖通空调、电气智能化、装修等专业，还包括建筑声学、舞台机械、舞台照明、电视转播等专业，供配电设计需要与各专业密切配合，熟悉各专业对电气专业的具体要求。

根据建设方工艺顾问公司以及GY 5067-2003《广播电视建筑设计防火规范》要求，按照本建筑物功能分类，该广播电视大楼属于一类广播电视建筑，按一级负荷要求供电。按照工艺用电设备供电要求，可分为工艺一类、二类和三类负荷，其工艺用电设备负荷具体分类见表1。

1.2 供电要求

为满足演播楼工艺设备用电的灵活性及特殊性，设置工艺设备专用供配电系统，保证供电的可靠性，供电系统应严格按照供电负荷分类等级在市政电源、柴油发电机后备电源、专用变压器、UPS电源和后备时间进行不同配置；根据《广播电视安全播出管理规定及实施细则》中规定“UPS系统电池最少备用时间为30min”。工艺用电设备根据分类供电要求如下。

(1)工艺一类：双路UPS(后备时间30min)作为后备电源；两路UPS输出进机房，主要负荷为演播室用播控机房、总控机房、数据机房内网络设备及演播室内直播用电设备，配电系统形式示意图如图1所示。广播电视转播用电设备有自身的特殊性，重要播出设备启用后就不允许断电检修，这为电源侧自动转换开关的维修带来很大不便。所以在广播转播用电设备中广泛采用一体式带维修旁路的自动转换开关，可在维护、维修时保证供电的连续性。

演播楼工艺用电负荷表 表1

图1 工艺一类负荷配电形式示意图

(2)工艺二类：单路UPS(后备时间30min)作为后备；一路UPS输出和一路工艺变输出进机房，主要负荷为演播室内播控、录音、制作等用电设备；配电系统形式示意图如图2所示。

图2 工艺二类负荷配电形式示意图

(3)工艺三类：一路工艺变输出进机房，主要负荷为制作合成机房、编辑机房等房间内用电设备以及监视器、转播车的用电；配电系统形式示意图如图3所示。

图3 工艺三类负荷配电形式示意图

(4)舞台灯光一、二类：舞台灯光一类负荷由单路UPS(后备时间30min)作为后备；两台舞台照明变压器各出一个回路切换后至舞台灯光机房，主要负荷为演播室和直播间主持人工作区域灯具。舞台灯光二类负荷由两台舞台灯光变压器各出一回路，切换后至舞台灯光机房，主要负荷为演播室内灯具。配电系统形式示意图如图4所示。

图4 舞台照明负荷配电形式示意图

根据上述工艺负荷类型，基本都为通讯机房和播出机房用电设备，故在设计中参考数据机房规范要求，根据工艺类负荷供电要求，参照《数据中心设计规范》数据机房分级要求和配电系统设置；工艺一类负荷配电系统形式参照A级机房要求，UPS采用2N双母线冗余系统；工艺二类负荷配电系统形式参照B级机房要求，UPS设置采用N+1系统；工艺三类负荷配电系统形式参照C级机房要求，采用双路电源供电。

2 电源及供配电系统

2.1 市电电源

根据GB 50052-2009《供配电系统设计规范》规定，一级负荷应有双重电源供电，当一电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏。一级负荷中特别重要负荷，除应由双重电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。

根据上述负荷分级和规范要求，考虑项目的重要性，与当地供电部门协商后，由市政不同区域开关站引入3路20kV电源，两用一备，2路20kV电源同时工作，分列运行，当其中一路电源故障时，由第3路20kV备用电源手动投入，始终保证有2路20kV电源承担100%负荷的供电。

本项目演播楼有一个2 000人演播厅和600人演播厅。舞台照明的光源主要采用卤钨灯、白炽灯和LED灯具，灯具类型为聚光灯、金卤灯、天幕灯、摇头灯、氙灯追光灯、变焦射灯、调焦换色灯、地排灯等。这些舞台灯具对电源电压波动比较敏感，由于舞台调光用灯具大量使用晶闸管调光装置，该装置在调光过程中产生谐波，会妨碍广播电视声像设备的工作。考虑上述原因和各负荷用电容量，本项目舞台照明单独设置两台变压器，演播设备工艺单独设置两台变压器。

根据变压器深入负荷中心原则和负荷计算，在地下一层设置演播楼用变电所；在变电所内分别设置一般动力和照明用变压器、工艺动力用变压器和舞台照明用变压器。20kV主接线采用单母线分段运行方式，第1、2路电源进线分别和第3路电源进线设置母联断路器用于手动联络。低压配电系统，每两台变压器为一组，主接线采用单母线分段运行方式，二段母线设置母联断路器。演播楼一般照明和插座用变压器，正常时分列运行，当其中一台变压器故障时，母联断路器手动投入，由另一台变压器承担二段母线所有的重要负荷；演播楼工艺动力和舞台照明用变压器，正常时分列运行，每台变压器的平时工作负荷率≤50%，当其中一台变压器故障时，母联断路器自动投入，由另一台变压器承担二段母线所有的负荷。

2.2 应急电源

为满足一级负荷中特别重要负荷的供电可靠性，考虑消防负荷和保障负荷用电容量，在地下一层设置柴油发电机房，内装2台常用功率为1 600kW 的柴油发电机组作为整个项目办公主楼和裙房演播楼保障负荷和消防负荷的备用电源。

为保证重要负荷的供电连续性，增加系统运行的可靠性，在网络机房、信息机房、播出机房和总控机房等弱电机房设置UPS电源。

该项目7层演播楼20kV变配电所主接线示意如图5所示。

图5 3路电源进线20kV变配电所主接线示意图

3 工艺配电干线设计

演播楼共有7层，根据表1中工艺负荷楼层分布，工艺一类负荷都集中位于4、5、6楼层，工艺二类、三类负荷分布在每个楼层不同区域。结合负荷容量和用电负荷分布，工艺一类负荷根据A类数据机房2N配电系统要求在6层设置UPS机房，由工艺变压器引来与柴油发电机组后备电源切换后的二路电源供电。在UPS机房设置2个配电总箱，保持双母线输出，根据负荷容量，在每段母线各配置1台400kVA的UPS(后备时间30min)，4、5、6楼层各区域末端配电箱电源都由6层的2个配电总箱引来并进行末端切换。考虑工艺二类、三类负荷分布和用电容量，工艺负荷用电需要系数取0.5，沿电气竖井分别设置2根工艺二类用630A密集型母线槽，1根工艺三类用630A密集型母线槽，2根舞台灯光一、二类800A密集型母线槽。工艺二类负荷配电系统应满足B级数据中心机房UPS设置符合N+1要求，工艺二类负荷其中一根母线槽前端设置2×400kVA的UPS电源，UPS供电时间≥30min。

位于一层的2 000人演播室空间近1 600m2，挑高高度为4层，在4层设置有灯光配电室，舞台灯光用电容量有500kW；根据该用电容量，由二台舞台灯光专用变压器各出一个回路与柴发机组出线进行切换，切换后的电源直接放射引至4层灯光配电室的配电箱。除一层2 000人演播室外，其他楼层的灯光一、二类负荷，电源均引自2根灯光用母线，分别设置2个楼层配电总箱，由此二个配电总箱至分区域设置的末端双电源切换配电箱。位于7层的直播演播室灯光供电，采用末端设置双电源自动切换供电，并设置供电时间为30min的UPS作为后备电源。工艺负荷具体配电干线系统示意参见图6。

图6 工艺负荷配电干线示意图

4 接地设计

根据GY/T 5084-2011《广播电视工程工艺接地技术规范》要求，广播工艺用设备宜设置独立的接地体。根据规范和业主要求单独设置工艺接地专用竖向管井。工艺地线是广播电视设备的专用接地线，只允许广播电视设备的地线接入。工艺接地拓扑结构见图7所示。

图7 工艺接地拓扑结构

工艺地线分主干线和分支线，采用树状拓扑结构。主干线采用宽度200mm、厚度2mm的高纯度紫铜带，沿垂直竖向接地管井敷设并利用绝缘子固定，该铜带利用导线通过与等电位连接器与接地管井内接地端子箱可靠连接；等电位连接器平时处于高阻状态，待有雷电脉冲等高电压时，工艺接地用铜带和电井内接地端子箱处于接通状态。分支线采用低压低烟无卤阻燃电缆，水平走向，分支接地电缆的截面根据机房工艺用电容量选取。工艺接地管井详图见图8所示。

图8 工艺接地管井大样图

5 结束语