小型劇場(chǎng)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

李 翠

（奧雅納工程咨詢(xún)（上海）有限公司，上海200032）

0 引言

近年來(lái)，為滿(mǎn)足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的精神文化需求，越來(lái)越多的中小型劇場(chǎng)陸續(xù)設(shè)計(jì)并建成。下文以某具體工程項(xiàng)目為例，針對(duì)劇場(chǎng)供配電系統(tǒng)、諧波抑制及治理、智能化系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等存在的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，介紹劇場(chǎng)電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，供同行參考。

1 工程概況

該劇場(chǎng)項(xiàng)目位于上海市陸家嘴區(qū)域，是一個(gè)老廠(chǎng)房改建項(xiàng)目，該廠(chǎng)房原為船廠(chǎng)造機(jī)車(chē)間，東西長(zhǎng)198m，南北寬45m，高24m，原建筑面積9 000m2，為上世紀(jì)五、六十年代建筑，框架結(jié)構(gòu)大空間，帶有明顯的歷史特點(diǎn)。改建后將基本保留老廠(chǎng)房原有外觀(guān)風(fēng)貌，并對(duì)內(nèi)部空間重新劃分，建筑面積增加至地上約26 800m2，地下約 9 000m2，地上 5層（局部 4層），地下1層。

該項(xiàng)目主要功能為文化產(chǎn)業(yè)及配套商業(yè)，在保留老廠(chǎng)房特色的同時(shí)，添加新的建筑功能，其中，建筑內(nèi)包括1座小型劇場(chǎng)，主要用于室內(nèi)音樂(lè)會(huì)、音樂(lè)劇、企業(yè)產(chǎn)品發(fā)布會(huì)、表演秀等。劇場(chǎng)內(nèi)觀(guān)眾座位數(shù)為670個(gè)，建筑面積為18 000m2，地下一層為劇場(chǎng)的運(yùn)景平臺(tái)及庫(kù)房，一層為入口大堂、化妝間、錄音室、后臺(tái)用房等，二～四層為劇場(chǎng)入口、觀(guān)演區(qū)、硅控室、休息廳等。項(xiàng)目效果圖見(jiàn)圖1所示。

圖1 項(xiàng)目效果圖

2 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 負(fù)荷等級(jí)及供電電源

本工程為多層民用公共建筑，由1個(gè)小型、丙級(jí)劇場(chǎng)和商業(yè)組成，其中，消防負(fù)荷用電、電信機(jī)房用電、排污泵及生活水泵用電、公共走道照明、電視轉(zhuǎn)播、安保系統(tǒng)等用電按一級(jí)負(fù)荷要求供電，乘客電梯及自動(dòng)扶梯用電、空調(diào)用電、舞臺(tái)照明、舞臺(tái)機(jī)械、劇場(chǎng)放映、燈光及音控、變電所用電為二級(jí)負(fù)荷，其他均為三級(jí)負(fù)荷。

從上級(jí)變電站引入雙重10kV電源。安防等弱電系統(tǒng)設(shè)置UPS電源，備用時(shí)間≥2h。

2.2 變配電所的設(shè)置

高低壓變配電所設(shè)置于地下一層，變配電所下方設(shè)置深1.2m電纜溝。電纜溝內(nèi)采取排水措施，通過(guò)排水管接至鄰近集水井，并采取變配電所區(qū)域局部地坪抬高的方式，同時(shí)變配電所外鄰近處設(shè)集水井，以預(yù)防洪水、消防水或積水從其他渠道淹漬變配電所。變配電所內(nèi)設(shè)機(jī)械進(jìn)、排風(fēng)設(shè)備，并設(shè)置降濕設(shè)備。設(shè)置2臺(tái)容量為1 600kVA變壓器。項(xiàng)目主要的負(fù)荷容量如表1所示。

2.3 高低壓變配電系統(tǒng)

10kV中壓主接線(xiàn)采用單母線(xiàn)分段方式。0.4kV低壓主接線(xiàn)采用單母線(xiàn)分段，設(shè)母聯(lián)開(kāi)關(guān)，采用手動(dòng)聯(lián)絡(luò)方式，設(shè)置電氣及機(jī)械聯(lián)鎖，平時(shí)分列運(yùn)行，當(dāng)一路10kV電源故障或10／0.4kV變壓器故障或檢修時(shí)，由另一臺(tái)10／0.4kV變壓器承擔(dān)60%以上的所有負(fù)荷供電，并保證全部的一、二級(jí)負(fù)荷運(yùn)行。

表1 劇場(chǎng)主要負(fù)荷 容量

劇場(chǎng)一般用電負(fù)荷采用放射式和樹(shù)干式相結(jié)合的配電形式供電，消防負(fù)荷采用放射式配電形式供電，配置兩個(gè)供電回路，在最末一級(jí)配電箱處自動(dòng)切換。

劇場(chǎng)與商業(yè)功能區(qū)分別設(shè)置獨(dú)立的垂直豎井以便管理。

2.4 諧波抑制與治理

變壓器采用一次側(cè)三角形接法，D，yn11接線(xiàn)，可以隔絕零序諧波。

變配電所內(nèi)低壓集中無(wú)功補(bǔ)償柜采用電容器串聯(lián)電抗器的方式，即消諧式無(wú)功補(bǔ)償，組成一個(gè)無(wú)源濾波器，此方法僅能隔絕部分頻率諧波。

考慮到舞臺(tái)調(diào)光裝置在工作過(guò)程中產(chǎn)生的諧波干擾將妨礙聲像系統(tǒng)工作，因此，音響功放、電視轉(zhuǎn)播設(shè)備的電源取自與舞臺(tái)照明不同的變壓器。另外，舞臺(tái)演出過(guò)程中可能頻繁開(kāi)啟交流電動(dòng)機(jī)，當(dāng)其啟動(dòng)沖擊電流引起電源電壓波動(dòng)超過(guò)3%時(shí)，宜采用與舞臺(tái)照明負(fù)荷分開(kāi)的變壓器供電?；谝陨蟽牲c(diǎn)考慮，提供至劇場(chǎng)的兩路電源分別來(lái)自?xún)膳_(tái)不同變壓器，其中一路電源供舞臺(tái)照明及調(diào)光裝置，另一路供音響功放、電視轉(zhuǎn)播設(shè)備、舞臺(tái)機(jī)械及運(yùn)景平臺(tái)機(jī)械等。

劇場(chǎng)內(nèi)舞臺(tái)調(diào)光裝置是比較主要的諧波源，這些調(diào)光設(shè)備造成的諧波污染不僅影響劇場(chǎng)配電系統(tǒng)電能質(zhì)量，還可能造成系統(tǒng)其他用電設(shè)備故障，因此，在劇場(chǎng)舞臺(tái)照明及調(diào)光設(shè)備用的配電柜處加裝有源電力濾波器，即就地設(shè)置有源電力濾波器，以確保項(xiàng)目向公共連接點(diǎn)注入的諧波電流分量及諧波電壓不超過(guò)規(guī)范的允許值。劇場(chǎng)作為公共連接點(diǎn)的其中一個(gè)用戶(hù)，向電網(wǎng)注入的諧波電流允許值按劇場(chǎng)在該點(diǎn)的用電容量與項(xiàng)目總用電容量之比進(jìn)行分配。

2.5 智能疏散照明系統(tǒng)

為便于火災(zāi)發(fā)生時(shí)人員安全、迅速地選擇安全通道逃生，設(shè)置了智能疏散照明系統(tǒng)，可根據(jù)建筑防火分區(qū)和消防通道等變化情況靈活、方便地設(shè)定控制區(qū)域、疏散路線(xiàn)、系統(tǒng)參數(shù)、燈具等設(shè)備的工作狀態(tài)（包括開(kāi)／關(guān)、方向、語(yǔ)音、頻閃等）?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，控制系統(tǒng)根據(jù)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的信息聯(lián)動(dòng)所有消防應(yīng)急燈具轉(zhuǎn)入應(yīng)急狀態(tài)，由應(yīng)急照明集中電源提供備用電源，生成最佳疏散路徑，疏散指示燈始終指向最近的安全疏散出口處，保證在最短時(shí)間內(nèi)使人員安全地撤離危險(xiǎn)區(qū)域，防止因恐慌心理造成的其他災(zāi)害。

3 防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)防雷計(jì)算，本劇場(chǎng)建筑屬第二類(lèi)防雷建筑物，按照第二類(lèi)防雷建筑設(shè)防。

3.1 接閃器設(shè)計(jì)

考慮到建筑專(zhuān)業(yè)對(duì)屋頂?shù)母脑觳捎昧虽X合金板與節(jié)能玻璃結(jié)合的方式，鋁合金板屋頂與玻璃屋頂固定件之間已具備可靠連接，設(shè)計(jì)選用建筑的金屬屋面作為接閃器，屋面應(yīng)滿(mǎn)足GB 50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定。鋁合金屋面應(yīng)與原屋頂框架檁條內(nèi)鋼筋可靠連通，檁條內(nèi)鋼筋與屋架內(nèi)鋼筋可靠連通。屋架內(nèi)鋼筋與引下線(xiàn)可靠焊接。

3.2 引下線(xiàn)設(shè)計(jì)

沿建筑物四周均勻?qū)ΨQ(chēng)布置專(zhuān)設(shè)引下線(xiàn)，相鄰引下線(xiàn)間距≤18m。

3.3 防側(cè)擊雷和等電位措施

為防側(cè)擊雷，室外地坪以上部分外墻上的所有金屬欄桿、金屬門(mén)窗、玻璃幕墻等金屬物直接或通過(guò)預(yù)埋件與均壓環(huán)相連，采用等電位聯(lián)結(jié)措施。

3.4 幕墻防雷

采取幕墻防雷措施，幕墻預(yù)埋件與防雷系統(tǒng)作可靠電氣連通，幕墻立柱與幕墻預(yù)埋件作可靠電氣連通，幕墻內(nèi)部橫豎梁之間及與幕墻立柱作可靠電氣連通。

3.5 電子信息系統(tǒng)防雷

根據(jù)GB 50343-2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》，經(jīng)過(guò)計(jì)算，電子信息系統(tǒng)雷電防護(hù)等級(jí)定為B級(jí)。為減少電磁脈沖對(duì)電子設(shè)備的破壞程度，在電源系統(tǒng)（包括變電所內(nèi)低壓側(cè)總配電柜、分配電柜及重要電子設(shè)備末端）加裝三級(jí)浪涌保護(hù)器保護(hù)，信號(hào)線(xiàn)路、天饋線(xiàn)路亦須加裝浪涌保護(hù)器。

3.6 接地

采用聯(lián)合接地方式，利用基礎(chǔ)樁基及承臺(tái)內(nèi)主鋼筋作接地極，并圍繞建筑物外圍利用主鋼筋敷設(shè)環(huán)形接地體，作為總等電位連接體使用。低壓配電系統(tǒng)的接地形式采用TN-S形式。

4 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)防護(hù)等級(jí)為二級(jí)，采用控制中心集中報(bào)警形式。消防控制中心設(shè)置于地下一層，采用全面保護(hù)方式。

除按規(guī)范設(shè)置常規(guī)的點(diǎn)型火災(zāi)探測(cè)器及手動(dòng)報(bào)警裝置等聯(lián)動(dòng)控制較為常規(guī)的消防系統(tǒng)外，還根據(jù)劇場(chǎng)建筑設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，在消防系統(tǒng)及相應(yīng)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)上采用了如下幾種特殊設(shè)計(jì)。

（1）在凈空高度＞12m的商業(yè)中庭大空間區(qū)域和劇場(chǎng)觀(guān)眾席上方設(shè)置自動(dòng)掃描射水的水炮滅火裝置，該系統(tǒng)的探測(cè)裝置、報(bào)警裝置、控制及聯(lián)動(dòng)控制裝置、滅火裝置、監(jiān)視及圖形顯示裝置自成系統(tǒng)，當(dāng)滅火裝置完成自動(dòng)跟蹤定位時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警，并能向火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和其他聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備傳送報(bào)警和控制信號(hào)。

（2）劇場(chǎng)舞臺(tái)葡萄架下按嚴(yán)重危險(xiǎn)Ⅱ級(jí)設(shè)計(jì)，設(shè)置雨淋?chē)娝疁缁鹣到y(tǒng)，該系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制方式：由同一報(bào)警區(qū)域內(nèi)的兩只或以上獨(dú)立的感溫火災(zāi)探測(cè)器或一只感溫火災(zāi)探測(cè)器與一只手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕的報(bào)警信號(hào)作為雨淋閥組開(kāi)啟的聯(lián)動(dòng)觸發(fā)信號(hào)，由消防聯(lián)動(dòng)控制器控制雨淋閥組的開(kāi)啟；該系統(tǒng)的手動(dòng)控制設(shè)置方式：將雨淋消防泵控制箱的啟動(dòng)和停止按鈕、雨淋閥組的啟動(dòng)和停止按鈕，用專(zhuān)用線(xiàn)路直接連接至設(shè)置在消防控制中心內(nèi)的消防聯(lián)動(dòng)控制器的手動(dòng)控制盤(pán)，直接手動(dòng)控制雨淋消防泵的啟／停及雨淋閥組的開(kāi)啟；水流指示器、壓力開(kāi)關(guān)、雨淋閥組、雨淋消防泵的啟動(dòng)和停止的動(dòng)作信號(hào)應(yīng)反饋至消防聯(lián)動(dòng)控制器。

因水炮裝置的體積較大，設(shè)計(jì)及施工時(shí)需與裝修單位協(xié)調(diào)配合，在滿(mǎn)足消防設(shè)計(jì)規(guī)范及消防驗(yàn)收要求的同時(shí)又能達(dá)到較好的裝修效果。

5 弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目除設(shè)計(jì)及采用了相對(duì)常規(guī)的智能化系統(tǒng)（如高清視頻監(jiān)控、緊急報(bào)警、門(mén)禁、物業(yè)無(wú)線(xiàn)對(duì)講、巡更等安防系統(tǒng)，綜合布線(xiàn)、移動(dòng)通信覆蓋、信息發(fā)布及查詢(xún)、背景音樂(lè)及緊急廣播、有線(xiàn)電視等信息化應(yīng)用相關(guān)系統(tǒng)，能源計(jì)量及管理、智能照明控制、樓宇自控等樓宇設(shè)備管理相關(guān)系統(tǒng)）之外，還基于劇場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)和管理需求，設(shè)置了以下相對(duì)有劇場(chǎng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)的系統(tǒng)。

（1）安檢門(mén)、安檢機(jī)，用于特殊活動(dòng)時(shí)的安保需要。

（2）多功能廳內(nèi)設(shè)會(huì)議系統(tǒng)、投影系統(tǒng)、音響系統(tǒng)。

（3）劇場(chǎng)入口外墻面設(shè)置實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，用于供遲到的觀(guān)眾在大堂收聽(tīng)、收看演出節(jié)目。

（4）票務(wù)系統(tǒng)，設(shè)置LED顯示屏，設(shè)置自助取票機(jī)。

（5）無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋（Wi-Fi）系統(tǒng)，供觀(guān)眾及顧客免費(fèi)連接互聯(lián)網(wǎng)。

6 樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

樓宇自控系統(tǒng)對(duì)建筑內(nèi)的新風(fēng)機(jī)組、空調(diào)機(jī)組、風(fēng)機(jī)、熱交換系統(tǒng)、水泵、電梯、照明控制系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)等所有機(jī)電系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和管理。系統(tǒng)平臺(tái)兼容工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如 Lonwork、BACnet、ARCnet，Ethernet），能通過(guò)開(kāi)放的協(xié)議及通訊接口（ 如 RS232、 RS485、 TCP／IP、 Modbus、 BACnet、Lonwork、OPC等）接入第三方控制系統(tǒng)。以通訊接口形式接入的系統(tǒng)包括：中央冷源監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)（本項(xiàng)目冷熱源外供，由設(shè)置本項(xiàng)目冷熱源的相鄰地塊引來(lái)）、中央熱源監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)（本項(xiàng)目冷熱源外供，由設(shè)置本項(xiàng)目冷熱源的相鄰地塊引來(lái)）、電梯控制系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、智能疏散照明控制系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)。

另外，針對(duì)劇場(chǎng)舞臺(tái)區(qū)域的特殊控制需求，在樓宇自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上有如下相對(duì)特殊的控制方案。

（1）舞臺(tái)區(qū)域送風(fēng)閥控制方案。舞臺(tái)區(qū)域空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用了側(cè)送風(fēng)口（側(cè)噴口）及下送風(fēng)口（圓形散流器），平時(shí)使用為側(cè)噴口全開(kāi)狀態(tài)，但為防止舞臺(tái)兩側(cè)側(cè)噴口的送風(fēng)對(duì)舞臺(tái)幕布或道具產(chǎn)生影響，對(duì)側(cè)噴口風(fēng)閥和圓形散流器風(fēng)閥在樓宇自控系統(tǒng)內(nèi)增加了以下控制邏輯要求：當(dāng)側(cè)噴口風(fēng)閥全開(kāi)時(shí)，圓形散流器上風(fēng)閥全關(guān)；當(dāng)圓形散流器上風(fēng)閥全開(kāi)時(shí)，側(cè)噴口風(fēng)閥全關(guān)。即不允許出現(xiàn)風(fēng)閥全開(kāi)的情況，根據(jù)演出需要甚至可選擇關(guān)閉全部風(fēng)閥。

（2）舞臺(tái)區(qū)域排風(fēng)系統(tǒng)控制方案。舞臺(tái)區(qū)域的排風(fēng)系統(tǒng)平時(shí)為常閉狀態(tài)，可根據(jù)時(shí)間表或演出需要（舞臺(tái)指令）進(jìn)行啟／?？刂?，同時(shí)，對(duì)服務(wù)舞臺(tái)的2臺(tái)四管制空調(diào)處理機(jī)組（AHU）及1臺(tái)排風(fēng)風(fēng)機(jī)在樓宇自控系統(tǒng)內(nèi)增加了以下控制邏輯要求：當(dāng)排風(fēng)風(fēng)機(jī)開(kāi)啟時(shí)，空調(diào)處理機(jī)組自動(dòng)切換至最大新風(fēng)量運(yùn)行模式，新風(fēng)閥開(kāi)至最大開(kāi)度，回風(fēng)閥開(kāi)至最小開(kāi)度，同時(shí)，排風(fēng)風(fēng)機(jī)與空調(diào)處理機(jī)組風(fēng)機(jī)及新風(fēng)、回風(fēng)風(fēng)閥設(shè)置聯(lián)鎖。

7 結(jié)束語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要介紹和分享了小型劇場(chǎng)項(xiàng)目的供配電系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)、樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，僅是筆者對(duì)劇場(chǎng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的一些體會(huì)，希望能對(duì)同行有所借鑒。

［1］JGJ 16-2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

［2］GB 50016-2014建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2014.

［3］JGJ 57-2000劇場(chǎng)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001.

［4］GB 50053-2013 20kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2013.

［5］GB 50052-2009供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2010.

［6］GB 50054-2011低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2012.

［7］GB 50057-2010建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2011.

［8］GB 50343-2012建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

［9］ GB／T 50314-2015智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2015.

［10］GB 50116-2013火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2013.

［11］住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)管司，中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施（2009）電氣［M］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.