综合体育馆电气设计的特殊性及应用实践_杨光明.pdf

智能建筑电气技术Electrical Technology of Intelligent Buildings2022 年 12 月第 16 卷 第 6 期综合体育馆电气设计的特殊性及应用实践杨光明,黄 乐,焦永华(中国建筑西北设计研究院有限公司,西安 710018)摘要 体育建筑特殊的赛事需求和特别的社会属性对建筑设计有着特别的影响。通过对已经完成设计与建设的某城市综合体育馆应用实践的分析与介绍,从用电负荷分级的调整、移动发电车的应用及场地设置原则、电视转播车的供电及场地设置原则、特殊用电设施的供配电、电能质量及接地安全等方面进行了较为详细的阐述。关键词 体育馆;建筑分类;负荷分级;移动发电车;电视转播车;电视转播机房;电视转播信息机柜;电视转播电源柜;特殊用电设施;电能质量;接地安全中图分类号:TU852文献标识码:A文章编号:1729-1275(2022)06-0008-04Particularity and Practice of the Electrical Design of the GymnasiumYang Guangming,Huang Le,Jiao Yonghua(China Northwest Architectural Design&Research Institute Co.Ltd,Xian 710018,China)Abstract:The special sports demand and special social attributes of sports buildings have a specialimpact on the architectural design.Based on the analysis and introduction of the application practice of acomprehensive gymnasium in a city that has been designed and constructed,a detailed exposition is madefrom the aspects of adjustment of electricity load classification,application and site setting principles ofMobile Generation vehicles,power supply and site setting principles of TV Broadcast Vehicles,powersupply and distribution of special power facilities,power quality and grounding safety.Keywords:gymnasium;building classification;load classification;mobile generation vehicle;TVbroadcast vehicles;television broadcasting machine room;television broadcast information cabinet;television broadcast power supply cabinet;special electrical facilities;power quality;grounding safety作者简介:杨光明,本科,院副总工程师,教授级高级工程师,Email:Weyoung137 。0引言 城市综合体育馆是一个城市的重要公共建筑,它不同于一般的商业建筑、办公建筑或旅游酒店建筑,在考虑体育比赛基本使用功能(如体育工艺、电视转播、信息化等)的同时,还要考虑全民健身、群众聚会或商业演出等其他类活动的使用需求。本文所述城市综合体育馆服务于 2021 年在陕西省举行的“第十四届全运会”,笔者参与了该项目设计工作,深刻体会到对于大多数中小城市唯一的综合体育馆,要切实做到:在保证赛事基本需求及社会影响的前提下,满足赛后不同使用的功能需求;在控制项目建设投资的前提下,降低赛后日常运维费用;在保证赛事期间设施设备高标准、稳定运行的前提下,保持赛后长期运行的良好工况。1体育建筑分类与用电负荷分级1.1 设计标准的选择 按照国家及行业相关设计规范及标准要求,体育建筑及供电负荷有表 1 及表 2 的分级。体育建筑等级表 1体育建筑等级主要实用要求特级举办亚运会、奥运会及世界级比赛主场甲级举办全国性和单项国际比赛乙级举办地区性和全国单项比赛丙级举办地区性、群众性运动会1.2 体育场馆的设计升级 按照“体育建筑等级”标准的划分,大部分的项目,尤其是位于中小城市的综合体育场馆均属于乙 8DOI:10.13857/11-5589/tu.2022.06.002第 16 卷 第 6 期杨光明,等.综合体育馆电气设计的特殊性及应用实践体育建筑负荷分级表 2体育建筑等级一级负荷中特别重要的负荷一级负荷二级负荷三级负荷特级ABCD甲级ADC+D乙级A+BC+D丙级A+BC+D注:A:主席台、贵宾席、新闻发布厅等照明及应急照明负荷;大屏幕及计时记分、现场影像采集及回放、升旗控制系统负荷;网络机房、通讯机房、扩声广播机房设备负荷;电视转播系统;消防及安防系统。B:临时医疗站、兴奋剂检测、VIP 办公室、运动员及裁判员用房、售检票系统、观众席照明等。C:普通办公室、广场照明等。D:普通库房、景观照明等。级场馆。但作为“第十四届全运会”赛事使用的、散落在陕西省各个中小城市的比赛场馆,政府主管部门都特别重视,且各个建设方均提出了较高的标准与要求。陕西省某市的综合体育馆建筑面积 2.5 万 m2,观众席座位为 4 000 个,最初设计确定建筑等级为乙级体育馆。在施工建设过程中,“第十四届全运会”组委会确定该馆为比赛场馆,随后要求对该馆进行设计升级以满足全运会的需求。经过多次反复的技术论证与讨论、沟通,结合相关规范及标准的要求,同时考虑到建设主管部门的意见,最终确定:为保证“第十四届全运会”比赛场馆供配电系统的安全、可靠、稳定运行,该体育馆按照甲级馆进行设计升级,同时和比赛及电视转播密切相关的用电负荷均按照一级负荷中特别重要负荷进行设计。1.3 用电负荷的分级 设计升级后的该城市综合体育馆,最终用电负荷分级如下。一级负荷中特别重要的负荷:比赛场地照明;主席台、贵宾席、新闻发布厅等照明;LED 大屏幕及计时记分、现场影像采集及回放、升旗控制、电视转播、电视解说及评论室;信息中心、通讯机房、广播扩声机房等用电。一级负荷:消防设备(消防电梯、排风排烟风机、正压送风机、补风机、应急照明);临时医疗站、兴奋剂检测、血样收集室、VIP 办公室、运动员及裁判员用房、奖牌存储室等照明;售检票系统;门禁及安防系统。二级负荷:观众席照明;走廊照明;空调及通风系统;建筑设备管理系统;生活水泵、污水泵等设备。三级负荷:普通办公室、会议室照明用电;设备用房、库房照明用电等。2供电电源及配电系统、柴油发电机组2.1 供电电源及配电系统 体育馆采用两路 10kV 专线供电电源引自城市两个独立的 110/10kV 降压站。两路 10kV 供电电源平时同时运行,共同承担整个体育馆所有用电负荷的供电,当一路 10kV 电源故障失电后,另一路电源能够保证体育馆所有二级及二级以上用电负荷的供电。供电电源及配电系统如图 1。图 1 供电电源及配电系统图选用一台柴油发电机组(移动发电车)作为第二备用电源,负责体育馆内部一级负荷中特别重要负荷(如与比赛及电视转播密切相关的用电负荷等)的供电。2.2 移动发电车的应用 在中小城市的综合体育馆中,举行全国性及以上级别的专业性比赛机会很少,平时大部分时间是保证全民健身、业余比赛、专业训练等基本需求。在满足“第十四届全运会”对体育场馆供电系统安全、可靠、稳定运行要求的前提下,同时考虑到该馆赛后实际运行情况,笔者所在团队采用移动发电车作为一级负荷中特别重要负荷第二路备用电源的供电方案,这一方案同时得到了地方供电部门的大力配合与支持。移动发电车由汽车底盘、轿厢、柴油发电机组、控制系统、配电系统、蓄电池组、底座油箱、供油系统、消声降噪系统、排烟装置、平衡支撑装置、电缆收放装置等组成,同时车厢内配有火灾报警系统及自动 灭 火 装 置。发 电 机 组 输 出 功 率 为 20 2 000kW、储油保证 38h 额定运行、满负荷 15s 自动启动,基本可以满足大部分项目对备用供电电源的要求。移动发电车由专业的地方电力部门配备并按9智能建筑电气技术2022 年照应急规程进行日常运维与定期演练,能够保证机组、设备及操作人员一直处于良好的应急待命状态。移动发电车适用于各种复杂的外部环境与气候环境,移动灵活、供电可靠、接线便捷,能很好地适应项目的需求。按照应急情况下稳定运行负荷计算方法对体育馆一级负荷中特别重要负荷进行计算,选用一台额定输出功率为 400kW 的移动发电车作为第二路应急备用电源,并在设计及建设阶段预留有相应的配电线路接入路由和相应的车辆停放位置。项目竣工投入使用后,经过“第十四届全运会”测试赛以及正式比赛的应用,很好地满足了该馆供电系统的应急备用要求。尤其是某次赛前测试赛中突然天降暴雨,在馆内屋面出现多处漏水及室外地面积水的情况下,移动发电车依然处于良好的待机待命状态。2.3 移动发电车的场地要求 移动发电车的室外场地设置应遵循以下基本原则:(1)避开人员主要出入口及人员密集场所;(2)与建筑物保持一定的安全间隔距离;(3)室外布置场地地面及进出通道路面按照发电车荷载进行硬化处理;(4)减小进风、出风及烟气排放对周围环境的影响;(5)考虑车辆外形尺寸、转弯半径、进出通道;(6)方便安全管理、警戒、布控。3电视转播系统及供配电3.1 电视转播车的功能与特征 电视转播车是一种移动迅速、机动灵活、功能齐全的小型电视节目制作中心。它接收转播现场的多路场景信息(如视频、音频),并进行相应的现场解说、画面组合、编辑制作、字幕叠加以及多媒体融合,然后将节目信号通过城市通讯网络上传至电视台或公共互联网,或通过转播卫星车与卫星链接进行更大范围的电视转播。电视转播系统架构参见图 2。电视转播车重量一般约为 40t,外形尺寸为长1215m,宽为 2.5m,如果为拖挂车型时,考虑到牵引车的移动通行,还应该再增加 45m 的占用空间。电视转播车按照三相电源供电,用电负荷为 4060kW。另外,为了保证电视转播及节目制作工作电源的安全、可靠、稳定及品质优良,电视转播车自身配图 2 电视转播系统架构图备有隔离变压器、UPS 不间断电源以及相应的稳压与电源净化装置。3.2 电视转播机房的设置 在体育馆一层设有一个电视转播机房,内部设有电视转播信息机柜及电视转播车电源柜,同时预留有与室外电视转播车的线缆连接管路。电视转播信息机柜是将体育馆内所有固定摄像机及移动摄像机的视频信号、音频信号、LED 大屏幕信号以及现场评论信号进行标准化通信连接,并与室外电视转播车进行方便的通信转接,保证现场节目信息干净、纯洁、无扰地送达给节目制作前端。另外电视转播信息机柜还设有光纤线路与体育馆内的信息机柜直接连接,实现电视转播车节目制作后的播出信号成功上传到城市宽带网络或电视转播台。电视转播电源柜采用双路电源末端切换方式,按照一级负荷中特别重要负荷为电视转播车及转播卫星车提供必要的电力供应。对于一般的中小型体育馆,只需考虑一台电视转播车即可,但是对于大型或特大型体育馆,电源供应端一定要考虑多台电视转播车和转播卫星车的使用需求。3.3 电视转播车的场地要求 电视转播车的室外场地设置应遵循以下基本原则:(1)位于相对开阔的空间场所,且南侧不应有高大遮挡的建筑物;(2)靠近建筑物内部设置的电视转播机房;(3)避开人员主要出入口及人员密集场所;(4)室外布置场地地面及进出通道路面按照转播车荷载进行硬化处理;(5)考虑车辆外形尺寸、转弯半径