室外跳水館供配電系統(tǒng)分析

1、室外跳水館供配電系統(tǒng)分析 1.前言 上海東方體育中心（OrientalSportsCenter），別名“海上皇冠”，是上海繼世博會(huì)之后又一重大項(xiàng)目。項(xiàng)目運(yùn)行至今已經(jīng)成功舉辦了第14屆國際泳聯(lián)世界錦標(biāo)賽、國際滑聯(lián)短道速滑世界杯、國際滑聯(lián)短道速滑世界錦標(biāo)賽、冰上雅姿盛典等重大賽事和活動(dòng)。下面作者就為大家簡單介紹一下東方體育中心中室外跳水池的供配電設(shè)計(jì)。 2.項(xiàng)目概況 上海東方體育中心靠近世博園區(qū)，位于浦東黃浦江南延伸段的優(yōu)越地段，項(xiàng)目總用地面積達(dá)34萬平方米，工程于2008年開工至2010年底竣工，經(jīng)過半年多的試運(yùn)行后于2011年7月成功舉辦了第14屆世游賽。項(xiàng)目共包括一座1.5萬人的綜合體育館、

2、5千人的游泳館、5千人的室外跳水池和一棟15層的新聞中心辦公樓，各個(gè)單體之間由室外大平臺(tái)相連。其中室外跳水池為第14屆國際泳聯(lián)世界錦標(biāo)賽中跳水比賽場地，其建筑面積約10515平方米，建筑高度28.56米，地下一層地上三層，屋蓋結(jié)構(gòu)為一個(gè)“半月”形平面，在開放式的座席上，觀眾可在觀賞跳水比賽的同時(shí)縱覽浦江兩岸的水岸景觀。 3.負(fù)荷等級與供電電源 本項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)為舉辦14屆世游賽，定位為特級體育建筑。設(shè)計(jì)根據(jù)JGJ31-2003體局建筑規(guī)范第10.3.1條對建筑電力負(fù)荷等級做如下要求：（1）建筑內(nèi)消防風(fēng)機(jī)、消防水泵、應(yīng)急照明、場地照明、主席臺(tái)照明、貴賓室照明、擴(kuò)聲機(jī)房、計(jì)分室、升旗控制、賽事用房、

3、新聞發(fā)布室、應(yīng)急指揮、燈光控制、場地電源、競賽辦公、轉(zhuǎn)播交接室、轉(zhuǎn)播車、顯示屏控制、通信機(jī)房、弱電間、消控中心用電為一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷；建筑內(nèi)售票系統(tǒng)、生活泵房、電梯為二級負(fù)荷；其余動(dòng)力、照明、空調(diào)屬三級負(fù)荷。（2）為滿足本工程特別重要負(fù)荷的供電要求，經(jīng)上海建筑設(shè)計(jì)有限公司與供電局協(xié)商確定，由園區(qū)內(nèi)35KV變電站提供3路10kv電源對本項(xiàng)目供電，其中1，2電源同時(shí)供電，各帶50%負(fù)荷；3電源完全備用;要求三個(gè)電源互相獨(dú)立，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另兩個(gè)電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞。當(dāng)1或2電源失壓時(shí)，均由3電源自動(dòng)投入供電。(不自復(fù))必要時(shí)卸載減荷的順序?yàn)椋菏彝夥汗?地下一層動(dòng)力，一層動(dòng)力,二層動(dòng)力

4、,園林用電。（3）本工程設(shè)置臨時(shí)柴油發(fā)電機(jī)組配電柜銜接口，在遇到重大賽事時(shí)，可租用臨時(shí)柴油發(fā)電機(jī)組負(fù)責(zé)向場地弱電系統(tǒng)、體育工藝重要負(fù)荷,以及消防設(shè)施等一、二級負(fù)荷提供應(yīng)急電源，臨時(shí)發(fā)電機(jī)應(yīng)根據(jù)賽時(shí)組委會(huì)要求運(yùn)行。機(jī)組應(yīng)與電力系統(tǒng)連鎖，不得與其并列運(yùn)行。（4）對大空間應(yīng)急照明以及重要場所、設(shè)備機(jī)房等，除采用二路電源自切外，另加EPS電源，以確保供電的可靠性。對弱電機(jī)房、消防控制中心、新聞發(fā)布室、計(jì)時(shí)計(jì)分設(shè)施，除供兩路電源末端切換外，還將設(shè)置UPS電源系統(tǒng)。 4.供配電系統(tǒng) 4.1變配電所。（1）本項(xiàng)目變電所在一層.包括以下內(nèi)容：a.10KV中置式高壓開關(guān)柜；b.二臺(tái)1000KVA變壓器供照明、動(dòng)

5、力用電，采用非晶合金干式變壓器及IP30外保護(hù)罩；c.插拔式低壓配電柜；d.直流屏。（2）變配電所層高為4.915m，高壓柜電纜采用下進(jìn)下出線,低壓柜電纜采用上進(jìn)上出線。（3）高壓室地坪高于外走道。1.15m，變電所設(shè)0.15m的門檻，并設(shè)有機(jī)械進(jìn)、排風(fēng)裝置，并有防水、防潮措施。（4）變電所設(shè)備由綜合體育館車道運(yùn)輸進(jìn)入。運(yùn)輸通道出入口凈高不小于2.5m。4.2系統(tǒng)主接線高壓系統(tǒng)采用單母線分段，其中兩段各帶50負(fù)荷，第三段為備用回路。低壓系統(tǒng)采用單母線分段并設(shè)母聯(lián)開關(guān)，主開關(guān)及母聯(lián)開關(guān)用電氣加三鎖二鑰匙聯(lián)鎖方案，手動(dòng)聯(lián)絡(luò)，機(jī)的眩光。（3）燈桿方向首先燈桿的位置擬設(shè)置在現(xiàn)設(shè)計(jì)的景觀湖內(nèi)，避免由于增

6、加燈桿對于疏散平臺(tái)、樓梯等的占用，同時(shí)燈桿的高度以最終滿足同側(cè)及跳臺(tái)正面HDTV轉(zhuǎn)播的高標(biāo)準(zhǔn)要求為準(zhǔn)，高度在45米以上（與泳池水面的相對高度），數(shù)量為2個(gè)。照明標(biāo)準(zhǔn)必須滿足HDTV的所有指標(biāo)要求。（4）照明模式設(shè)計(jì)為游泳池部分水面照度達(dá)到300lx（不設(shè)置水下攝像系統(tǒng)，為保證救生員的觀測要求），跳水池水面照度達(dá)到300lx同時(shí)滿足HDTV及TV應(yīng)急三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。（5）跳水比賽照度考慮一米跳板、三米跳板、十米跳臺(tái)三種競賽項(xiàng)目比賽轉(zhuǎn)播所需照明垂直照度的要求。要求最大攝影距離25m時(shí)1.0m垂直面照度達(dá)到1000lx、最大攝影距離75m時(shí)1.0m垂直面照度達(dá)到1500lx。最終在施工圖階段，在中央電視臺(tái)

7、介入后經(jīng)協(xié)商取消了場館西側(cè)的兩個(gè)燈桿，確定采用單側(cè)帶狀照明方式。平時(shí)分列運(yùn)行，當(dāng)一臺(tái)主變檢修或電源故障停電時(shí)，另一臺(tái)主變可帶一級負(fù)荷和二級負(fù)荷。4.3負(fù)荷計(jì)算摘要。TR1變壓器TR2變壓器容量：1000KVA容量：1000KVA變壓器負(fù)荷率=84%變壓器負(fù)荷率=85%4.4操作電源采用DC110V（40AH）。 5.低壓配電及線路敷設(shè)方式 本項(xiàng)目至重要設(shè)備的低壓配電線路，采用放射式配電方式；至一般設(shè)備的配電線路，采用放射與樹干混合配電方式。所有一、二級負(fù)荷均設(shè)置雙電源末端（ATS）自動(dòng)切換，以確保供電的可靠性。設(shè)計(jì)中在配電路由上存在以下幾個(gè)難點(diǎn)：（1）本項(xiàng)目采用臨時(shí)租用車載式柴油發(fā)電機(jī)組，不設(shè)

8、固定發(fā)電機(jī)房，故需與建筑專業(yè)提前考慮發(fā)電機(jī)位置。項(xiàng)目中大平臺(tái)標(biāo)高較多，多采用踏步形式，故需考慮車行道，在考慮發(fā)電機(jī)噪聲影響的情況下使發(fā)電機(jī)應(yīng)盡量靠近室外跳水池。經(jīng)協(xié)商最終發(fā)電機(jī)位置定于變電所東側(cè)約30米的室外，設(shè)計(jì)于靠近發(fā)電機(jī)側(cè)隱蔽位置設(shè)戶外配電柜一個(gè)，電纜由變電所經(jīng)預(yù)埋管及大平臺(tái)空腔內(nèi)橋架引至配電柜后以斷路器收頭，方便今后與發(fā)電機(jī)對接。（2）室外跳水池建筑為東西兩側(cè)布置，東側(cè)為主看臺(tái)，西側(cè)為露天看臺(tái)、地下室，中間整個(gè)為跳水游泳池。這個(gè)布置導(dǎo)致東側(cè)變電所往西邊送電困難，經(jīng)協(xié)商考慮美觀健全性問題放棄開電纜溝的方案，采用電纜橋架經(jīng)電纜井翻下后強(qiáng)、弱電電纜經(jīng)4排共24根GG100預(yù)埋管引至西側(cè)地下室

9、。整個(gè)預(yù)埋管長度約為45米，施工空間又比較緊張?bào)w現(xiàn)了施工單位極強(qiáng)的施工能力。（3）室外跳水池屋面為脫離主建筑設(shè)計(jì)，強(qiáng)弱電橋架如果直接引上嚴(yán)重破壞美觀。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)跳水池屋面構(gòu)造立柱內(nèi)部為鋼結(jié)構(gòu)空腔，鋼結(jié)構(gòu)外部又包裹了一層裝飾構(gòu)件，裝飾構(gòu)件與鋼結(jié)構(gòu)間存在最大550mm寬度的空間可以利用。最終設(shè)計(jì)利用屋面18根構(gòu)造柱中選最大的兩棵于一層開檢修門，于一層設(shè)泛光照明配電箱，電纜橋架于裝飾構(gòu)件與鋼結(jié)構(gòu)間垂直敷設(shè)引至屋面，鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)的空間作為人員檢修通道，完美的解決了電纜橋架上屋面難得問題。 6.場地照明 6.1初步設(shè)計(jì)階段，業(yè)主對室外跳水池場地照明提出以下要求。（1）室外跳水池比賽場地照明按照永久性設(shè)施建

10、設(shè)，采用單側(cè)帶狀另一側(cè)采用燈桿兩種方式。（2）由于可做帶狀布燈的屋面偏低，因此在該側(cè)的最終照明效果很難在照度、均勻度、眩光等多方面很難做到均衡，但考慮到轉(zhuǎn)播和競賽組織的實(shí)際使用需要，在此部分設(shè)計(jì)中必須優(yōu)先考慮的設(shè)計(jì)元素是對于仲裁人員造成的眩光和攝像6.2電源及機(jī)房。本項(xiàng)目場地照明、場地應(yīng)急照明均按一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷考慮。采用兩路獨(dú)立電源供電，外加柴油發(fā)電機(jī)作為第三電源，末端設(shè)轉(zhuǎn)換開關(guān)自動(dòng)切換。其中場地照明末端設(shè)設(shè)置雙電源靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)末端（STS）自動(dòng)切換，有效防止電視轉(zhuǎn)播時(shí)由于電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的瞬時(shí)停電現(xiàn)象。設(shè)計(jì)中于一層設(shè)約35m2的燈光控制室，控制室設(shè)有直接面對賽場的觀察窗，內(nèi)設(shè)場地照明、場

11、地應(yīng)急照雙切箱及鎮(zhèn)流器。圖2燈光控制室布置圖6.3燈具選擇及安裝根據(jù)體育建筑設(shè)計(jì)規(guī)范JGJ31-2003的要求，需要進(jìn)行新聞攝影、電視轉(zhuǎn)播的場所，場地照明應(yīng)采用高效金屬鹵化物燈，顯色指數(shù)Ra不應(yīng)小于65。同時(shí)照明計(jì)算時(shí)的維護(hù)系數(shù)應(yīng)取0.55（室外），室外照明計(jì)算尚應(yīng)計(jì)入30%的大氣吸收系數(shù)。設(shè)計(jì)中場地照明共采用SCG1000w金鹵燈46套，總計(jì)算負(fù)荷為51.52kW。應(yīng)急照明采用了24套Quartz1000w燈具，滿足應(yīng)急疏散的使用要求，計(jì)算負(fù)荷為24kW。SCG1000W燈具供電電壓為三相380V；Quartz1000w燈具供電電壓為單相220V。所有燈具于跳水池屋面環(huán)梁上采用4P和3P的支

12、撐臂安裝。 7.防雷接地 根據(jù)有關(guān)規(guī)定和該工程的實(shí)際情況,將室外跳水池作為二類防雷對象進(jìn)行保護(hù)。防雷接地主要做法為由混凝土柱腳內(nèi)至屋面的連續(xù)貫通的主鋼結(jié)構(gòu)桁架作為防雷引下線,采用兩根10圓鋼把防雷引下線和基礎(chǔ)接地系統(tǒng)搭接連通。通過防雷引下線將接地體與屋面接閃裝置連續(xù)焊接貫通。利用屋面鋁合金板以及上層張拉膜下的金屬固定件作為接閃器。要求建筑物內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)主桁架、次桁架、鋼龍骨、金屬固定件、各種豎向金屬管道、基礎(chǔ)主鋼筋以及屋面鋁合金板焊接連通成可靠的電氣通路。設(shè)計(jì)中主要有以下難點(diǎn)在與業(yè)主及防雷辦溝通后得到了解決：（1）保護(hù)范圍室外跳水池為半室外場館，主看臺(tái)在屋面防雷設(shè)施保護(hù)之下，而西側(cè)露天看臺(tái)是否要設(shè)

13、防雷成為了一個(gè)問題。經(jīng)過與業(yè)主溝通明確了雨天暫停比賽，或?qū)⒂^眾疏散至主看臺(tái)的方案。故露天看臺(tái)作不設(shè)置防雷處理，并得到了防雷辦的認(rèn)可。非完全在屋面接閃器保護(hù)之下，是否需要增設(shè)避雷針需要進(jìn)行計(jì)算。設(shè)計(jì)中我取二層看臺(tái)中間位置最前端為最不利點(diǎn)，同時(shí)在此位置考慮一個(gè)身高2m的觀眾站立。二類防雷考慮45m的滾球，以滾球法計(jì)算得現(xiàn)有屋面接閃器已經(jīng)能有效保護(hù)到此觀眾無需增設(shè)避雷針，此計(jì)算結(jié)果最終得到了防雷辦的認(rèn)可。 8.設(shè)計(jì)小結(jié) 特級體育建筑群，存在大量一、二級負(fù)荷。故在設(shè)計(jì)變電所時(shí)盡量考慮變壓器負(fù)載率在80%以下，滿足當(dāng)一臺(tái)變壓器故障情況下另一臺(tái)變壓器能帶所有一、二級負(fù)荷。同時(shí)在設(shè)計(jì)后期在規(guī)范要求之外通常還

14、會(huì)增加大量的用電負(fù)荷，故在考慮變壓器余量的同時(shí)應(yīng)考慮預(yù)留足夠的備用回路。在設(shè)計(jì)中后期增加的電源主要有如下幾處：（2）接閃器設(shè)置俯瞰跳水館屋面，為18個(gè)大三角形上覆鋁合金板的結(jié)構(gòu)立柱構(gòu)成，立柱間為張拉膜結(jié)構(gòu)，膜下設(shè)鋼結(jié)構(gòu)桁架。按規(guī)范鋁合金板及張拉膜下鋼結(jié)構(gòu)桁架均可利用做接閃器，且滿足二類防雷建筑接閃器組成不大于10mX10m網(wǎng)格的要求。但利用張拉膜下鋼結(jié)構(gòu)桁架做接閃器遇雷暴天氣將引起張拉膜被打壞的情況，如需避免此類情況則必須于張拉膜上方敷設(shè)避雷帶，大大影響美觀。張拉膜結(jié)構(gòu)為國際上體育建筑常用材料，在反復(fù)研究考察之后，項(xiàng)目指揮部決定不考慮保護(hù)張拉膜被雷擊的情況，即不在張拉膜上方再設(shè)接閃器。（3）是否設(shè)避雷針體育建筑一大特點(diǎn)就是賽時(shí)人員密集，保護(hù)人員安全非常重要，同時(shí)顧及到標(biāo)志性建筑的美觀。本項(xiàng)目中主看臺(tái)并（1）二層看臺(tái)增加新聞?dòng)浾邊^(qū)配電箱，考慮40臺(tái)電腦的用電量（2）跳水館室外大平臺(tái)考慮3個(gè)移動(dòng)宏基站（30KW3），實(shí)際也存在自帶電源的移動(dòng)宏基站，設(shè)計(jì)師需與業(yè)主提前溝通。（3）大平臺(tái)在平時(shí)需考慮舉辦大型