2022.6|刘敏,等:简阳文体中心体育馆和游泳馆供配电提升设计

admin

                               
登录/注册后可看大图

简阳文体中心体育馆和游泳馆供配电提升设计

刘 敏  郑祖雷  徐金栋  刘永浩  谢亚林

（中国建筑西南设计研究院有限公司，成都市 610042）

摘　要：着重介绍简阳文体中心体育馆、游泳馆由乙级场馆提升为成都大运会比赛场馆的供配电提升设计情况，通过对成都大运会建设要求、电气配置导则进行梳理，从负荷分级、供电电源、应急电源、配电系统、工艺配合等方面对电气系统提升设计进行阐述，并分享设计中的几点体会。

关键词：提升设计；建设标准；配置导则；变配电系统；负荷分级；应急备用电源；配电系统；工艺配合



0  引言

简阳文体中心（如图1所示）是成都市为完善城市文化功能，提升城市文化软实力，满足广大人民群众文化需求而规划建设的重大文化民生工程。该工程是由大剧院、图书馆、美术馆、体育馆、游泳馆、产业用房等文化、体育建筑组成的大型建筑园区，总建筑面积约42万m²。其中体育馆定位为中型乙级场馆，游泳馆定位为大型乙级场馆。于2019年1月完成设计，2019年4月开工建设。

2019年7月，第31届世界大学生夏季运动会成都筹委会（以下简称筹委会）经过全面评估，将简阳文体中心体育馆、游泳馆分别确定为大运会的柔道、跳水比赛馆。这就要求对两馆的整个电气系统进行提升设计。2019年7月及2020年6月，筹委会先后颁布《成都第31届世界大学生夏季运动会场馆建设要求 柔道》《成都第31届世界大学生夏季运动会场馆建设要求 跳水》（以下简称《建设要求》）、《成都第31届世界大学生夏季运动会场馆及设施电气配置导则（试行）》（以下简称《配置导则》）等指导性文件。这些文件对场馆及设施等级划分，场馆及设施供配电系统配置，应急、备用电源配置，常规设施末端负荷供电，比赛场地照明供电等都作了细致的要求，一些要求高于规范规定。本次以规范、《建设要求》及《配置导则》为依据，同时兼顾项目现场已经部分施工的现状进行提升设计。


1  项目概况

简阳文体中心体育馆（含全民健身排球馆）为园区4号楼，总建筑面积约3.9万m²，其中体育馆建筑面积约3.23万m²，馆内设座席4 500座。游泳馆为园区5号楼，与全民健身馆6号楼地上连通，总建筑面积约2.3万m²，其中游泳馆面积约1.24万m²，馆内设座席3 000座。4、5、6号楼地下室连通，主要为地下车库及设备用房，建筑面积约4.5万m²。


2  变配电系统设计

2. 1 负荷分级

体育场馆的负荷分级按照JGJ 354 - 2014《体育建筑电气设计规范》、JGJ 31 - 2003《体育建筑设计规范》确定，而按照《配置导则》要求，将大运会场馆划分为特级、一级、二级和三级，简阳文体中心体育馆、游泳馆被确定为一级场馆。一级场馆的用电负荷等级按照特别重要负荷、重要负荷和一般负荷进行划分。

2. 2 高低压变配电系统

根据以上负荷分级及划分情况，对本项目的变配电系统进行针对性提升设计。

2. 2. 1  供电电源

简阳文体中心体育馆、游泳馆由市政电网引入两路10 kV双重电源，两路电源同时工作，互为备用，母联开关手动投入。确定为大运会场馆后，经与供电部门沟通明确，两路10 kV电源分别由110 kV解放变电站及110 kV牌坊沟变电站引至项目室外10 kV环网柜，并由环网柜供电至高压配电所。两路电源仍采用同时工作，互为备用的方式，母联开关要求同时具备备自投和手动投入功能。

2. 2. 2  变配电系统

体育馆和游泳馆在其对应地下一层负荷中心位置分别设置变电所。原设计主供体育馆的变电所6ES内配置2台1 600 kVA变压器；主供游泳馆的变电所7ES内配置1台1 250 kVA变压器和1台1 600 kVA变压器；主供两馆冷冻站设备用电的变电所9ES内配置2台1 250 kVA变压器。各变电所低压系统均采用单母线分段接线、分列运行的方式。两台变压器之间设联络开关，当任一台变压器故障或检修时，另一台变压器均能负担全部一、二级负荷。

在本次提升设计过程中，对大运会的用电负荷容量进行了梳理分析。体育工艺、比赛照明、赛时功能性用房等用电负荷均有增加，其中比赛场地照明用电容量增加了350 kW，同时根据大运会期间本项目建筑的使用情况，原由体育馆6ES变电所供电的11号楼在大运会期间不使用。综合考虑以上因素，本次设计将体育馆6ES变电所及游泳馆7ES变电所所带充电桩负荷调配到充电桩专用变电所供电，将游泳馆7ES变电所中的一台1 250 kVA变压器容量提升为1 600 kVA。提升后的变配电系统既满足大运会《配置导则》和实际功能使用要求，又尽量减少变压器扩容，经济合理。变配电系统主接线如图2所示，变压器赛时负载率如表2所示。

本次低压系统设计原则：照明、电力、体育工艺负荷、临时性负荷、消防用电负荷等分别自成配电系统或回路。对于消防控制室、安防监控中心、网络机房等重要用电负荷，以及显示屏、计时记分机房、成绩处理机房、转播机房等体育工艺用电负荷从配电室放射式供电。比赛场地照明从两台互相联络的变压器各出一条专用电源回路（双回路）供电，在末端设置双电源切换箱。正常运行时，每台变压器各主供50% 照明灯具用电，且每台变压器供电的灯具投射出的光通量均匀分布全场；当其中50% 照明灯具用电工作回路故障时，切换到对应备用回路供电，由供电正常的变压器带全部照明灯具，且在备用回路投入前仍有另外50% 照明灯具的照度，从而保证电视转播的连续性。消防负荷采用来自两台变压器不同母线段（其中一段为应急母线段）的两个专用回路，在末端配电箱处自动切换供电。

2. 2. 3  智能配电系统

简阳文体中心作为重大的文化民生工程，有供电可靠性要求高、后期运维要求方便等特点，项目采用了智能配电系统。该系统能够实现全面的能效管理和基本的电力监控功能，具有灵活性、交互性和可扩展性，作为完整的设备监控平台可极大地提升能源管理水平。智能配电系统能够实现实时监测关键回路断路器的老化情况，实现移动运维，变被动维护为主动维护；能够快速诊断故障回路，故障恢复准而快，提高运维效率。

智能配电系统可选择基础、经济、高级3种方案：基础方案仅框架断路器采用脱扣单元数据上传系统方式，其余塑壳断路器采用表计数据上传系统方式；经济方案增加关键塑壳断路器采用脱扣单元数据上传系统方式；高级方案中所有框架、塑壳断路器采用脱扣单元数据上传系统方式。

原设计采用基础型智能配电系统方案，体育馆、游泳馆提升为大运会比赛场馆后，经过可靠性和经济性综合比较，增加比赛场照明等重要回路进入智能配电系统，提升后最终采用了经济型智能配电系统方案，即低压主进线、母联、比赛场照明等关键重要回路采用脱扣单元数据上传系统的方式。

2. 3 应急备用电源系统

原设计在体育馆、游泳馆区域中心对应地下一层设置了一台主用功率为1 800 kW的固定自启动柴油发电机组（按火灾时消防用电负荷容量选取），作为消防负荷以及一级负荷、二级负荷的应急备用电源。为充分利用现有设备、提高设备利用率，本次设计采用了固定柴油发电机与临时移动柴油发电机同时作为应急、备用电源的方式。

本次提升设计中，在体育馆、游泳馆变电所低压系统均增加了临时移动柴油发电机电源接口，大运会赛事组织方可根据供电要求，增设临时移动柴油发电机。

大运会正常比赛时，可由固定柴油发电机保障50％ 比赛场地照明用电、场馆长期运营使用的重要负荷及部分赛时重要负荷用电；由临时移动柴油发电机保障剩余50％ 比赛场地照明及剩余部分赛时重要负荷用电。

为保障外接临时移动柴油发电机顺利可靠接入，本次设计与建筑、结构等专业密切配合，设置了室外临时移动柴油发电机在总图中的停靠位置，并预留了临时供电电缆敷设所需的通路。

2. 4 低压配电系统

2. 4. 1  各级负荷的配电措施

对于大运会比赛功能房间用电和体育工艺系统用电，原设计按二级负荷从低压系统保障母线段单回路供电，本次提升设计根据《配置导则》“附录A：成都大运会比赛场馆负荷分级及供电要求表”对其供电要求，这些负荷均由单回路改为双回路供电，供电措施调整如表5所示。

在本次提升设计时地下室土建部分已施工完毕，新增过多回路，会造成低压配电房扩大、桥架路由扩容、人防墙预留套管增加、墙和楼板预留孔洞扩大等影响。为尽量减少土建修改量，对于负荷分级相同、功能相近的用电负荷，采用在各楼层或区域设置二级总配电箱，再由二级总配电箱放射式供电的方式。此方式既满足《配置导则》要求，又可减少低压出线回路，节省造价。采用此方法体育馆可减少7个低压出线回路，游泳馆可减少9个低压出线回路。

2. 4. 2  UPS的配置情况

根据《配置导则》要求，特别重要负荷均需配置UPS。特别重要负荷类型众多，设计中针对不同类型的负荷分别采取不同措施：

a. 主席台、观众席、颁奖区、混合采访区的照明：由于这些场所的照明均利用了比赛场地照明兼作为其照明，根据《配置导则》的规定，比赛场地照明采用LED光源后，在满足电源转换时间的条件下，可不配置UPS。故上述场所设计时未配置永久UPS，大运会赛事组织方可根据供电要求决定是否租用临时UPS，此方案可节省建设成本和运维成本，也更加经济环保。

b. 新闻发布厅、贵宾室及其接待室照明：在其配电箱处配置UPS，UPS容量按照照明功率的1.3倍配置。

c. 主要疏散通道照明：配置EPS，EPS容量按照照明功率的1.3倍配置。

d. 应急照明原设计已按照GB 51309 - 2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》设置了集中电源，满足《配置导则》要求。

e. 检录区面积小，用电负荷少，未单独设置配电箱，故采用灯具自带蓄电池以满足《配置导则》要求。

f. 体育工艺系统由于与工艺内容紧密相关，UPS由工艺设计根据各系统实际用电容量配置。

2. 4. 3  比赛场地照明的配电设计

根据《建设标准》的要求，本项目的比赛照明分级由Ⅳ级提升为Ⅵ级，主摄像机垂直照度由1 000lx提升为2 000 lx。经过专业照明计算，体育馆比赛场地照明灯具由90套增加至208套；游泳馆比赛场地照明灯具由152套增加至244套。光源由金卤灯 （1 000 W）调整为LED灯（900 W）。

原设计比赛场地照明配电箱设于灯控室内，采用单灯控制的方式，由配电箱放射式供电至每个灯具，最远端供电距离105 m，平均供电距离75 m；经计算线路最远端电压损失和校验断路器灵敏度，灯具供电电缆采用WDZA - YJY - 0.6 / 1 kV - 1（3 × 6）。

由于本次灯具数量有较大增加，原配电方式的配电箱过于集中地设置于灯控室内，未设置于负荷中心的问题较突出；由灯控室经马道引至各灯具的支线小电缆多达两百多根，需要设置两根600 × 150电缆槽盒。

经过对上述情况的分析，本次设计采用下列方案：将场地照明的配电箱每两两一组（由两台变压器分别供电）分区域设置于马道上，如图5所示。采用此方案后，配电箱的位置更靠近负荷中心，配电箱至最远端灯具供电距离由105 m缩短为50 m，平均供电距离28 m。同时经计算线路最远端电压损失和校验断路器灵敏度，灯具供电电缆由WDZA - YJY - 0.6 / 1 kV - 1（3 × 6）改为WDZA - YJY - 0.6 / 1 kV - 1（3 × 4）。这种方案提高了供电质量，大大节省了电缆和桥架的造价，优势非常明显。

同时，由于马道荷载增加，本次设计与结构专业密切配合，根据马道承载情况，合理设置配电箱在马道上的位置。

2. 5 工艺、专项配合

体育馆、游泳馆设计过程中涉及到大量需要电气专业配合的工艺、专项设计。电气专业需仔细分析研究相关资料，明确设计界面划分，准确了解用电需求，充分规划完善电气系统

2. 6 几点设计体会

体育场馆在后期使用过程中，往往根据不同使用需求会有功能性的变化，设计时需充分考虑预留后期发展空间及改造条件：

a. 在原设计中，所有金属电缆槽盒穿越人防墙处按照在满足实际所需线缆导管数量基础上，多预留了4根密闭热镀锌钢套管。因此在本次提升设计增加了大量电缆后，充分利用了已预留的套管，基本避免了在人防墙上增加开洞。在原设计中所有金属电缆槽盒、梯架填充率按照不大于20 % 设计。在本次提升设计增加大量电缆后，充分利用了已预留的金属电缆槽盒、梯架，尽量减少了施工现场的拆改和返工，节省了工期。

b. 由于体育工艺设备采购通常滞后于配电箱生产。设计采用预留形式，仅将电缆敷设到位，配电箱由工艺设备厂家深化设计生产。既避免了盲目生产安装配电箱带来的浪费，又保证了工艺配电箱与工艺设备的完全匹配。

c. 体育馆、游泳馆设有配套产业用房，比赛时作为赛时功能性用房使用，赛后作为经营性用房使用。由于其负荷等级不同，本次设计针对赛时、赛后分别设置两套独立系统，使得赛时、赛后运营供电系统相对独立，提高了赛时的供电可靠性，节省了成本。


3  结语

简阳文体中心体育馆、游泳馆全面完成了从乙级场馆到举办国际单项比赛场馆的蝶变，电气设计从供电系统的可靠性、安全性、先进性、经济性等方面精心设计，为成都大运会的召开做好准备。截至目前为止，简阳文体中心已成功举办了2021年全国青年跳水锦标赛、2022年成都市柔道邀请赛暨成都大运会竞赛演练等重要赛事活动，社会反响良好。

同时，简阳文体中心电气设计也充分考虑赛后运营和全民健身的需求，设计前期预留足够用电容量及线路敷设通道，提供商业演出及市民健身的硬件设施设备，为场馆赛后运营获得良好的经济、社会效益创造条件。


作者信息
刘 敏，女，中国建筑西南设计研究院有限公司，教授级高级工程师，设计二院电气总工程师。
郑祖雷，男，中国建筑西南设计研究院有限公司，高级工程师，设计二院电气总工程师，广东院电气总工程师。
徐金栋，男，中国建筑西南设计研究院有限公司，高级工程师，主任工程师。
刘永浩，男，中国建筑西南设计研究院有限公司，工程师。
谢亚林，男，中国建筑西南设计研究院有限公司，工程师。

本文有删减，全文载于《建筑电气》2022年第6期，详文请见杂志。

---

成都大运场馆电气设计专栏：
2022.6 | 李慧：大运会主媒体中心临时系统电源保障方案解析

2022.6 | 刘敏，等：简阳文体中心体育馆和游泳馆供配电提升设计

2022.6 | 敖发兴，等：体育建筑电气与工艺专业配合设计要点

chenfei996128

好的文章，值得认真学习，恰巧现在座体育场馆，给力！