第16屆全運(yùn)會(huì)冬奧會(huì)體育場(chǎng)供配電系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)

第16屆全運(yùn)會(huì)冬奧會(huì)體育場(chǎng)供配電系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)

2010年11月16日，第16屆中國(guó)青年協(xié)會(huì)在廣州舉行。本著節(jié)儉辦亞運(yùn)的原則,在亞運(yùn)會(huì)籌辦過(guò)程中,僅新建了少量的體育場(chǎng)館,大量的體育場(chǎng)館都是利用舊場(chǎng)館改造,以滿足亞運(yùn)會(huì)比賽和訓(xùn)練要求。廣州市設(shè)計(jì)院承擔(dān)了廣州國(guó)際體育演藝中心、廣州亞運(yùn)城運(yùn)動(dòng)員村國(guó)際區(qū)、天河體育場(chǎng)及其副場(chǎng)、天河體育中心游泳館、天河體育館、天河棒球場(chǎng)、天河體育中心羽毛球管理中心、黃埔體育場(chǎng)及其副場(chǎng)、越秀山體育場(chǎng)、越秀游泳場(chǎng)、工人體育場(chǎng)、大學(xué)城中山大學(xué)體育館、廣州馬術(shù)比賽場(chǎng)等共十幾個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作,其中有些場(chǎng)館是新建的,有些是舊場(chǎng)館改造的。筆者有幸參加了天河體育場(chǎng)及其副場(chǎng)、天河體育中心游泳館、天河體育中心羽毛球管理中心、黃埔體育場(chǎng)及其副場(chǎng)的改造設(shè)計(jì)。1場(chǎng)館現(xiàn)狀調(diào)研和設(shè)計(jì)背景根據(jù)《第16屆亞洲運(yùn)動(dòng)會(huì)競(jìng)賽場(chǎng)地和器材技術(shù)要求與標(biāo)準(zhǔn)》和《第16屆亞運(yùn)會(huì)亞運(yùn)場(chǎng)館供配電設(shè)計(jì)導(dǎo)則(試行稿)》,天河體育場(chǎng)為特級(jí)亞運(yùn)場(chǎng)館,舉辦足球決賽,場(chǎng)地照明需滿足高清轉(zhuǎn)播的要求;天河體育中心游泳館為甲A級(jí)亞運(yùn)場(chǎng)館,舉辦水球比賽,場(chǎng)地照明需滿足標(biāo)清轉(zhuǎn)播的要求;黃埔體育場(chǎng)為甲A級(jí)亞運(yùn)場(chǎng)館,舉辦足球比賽(小組),場(chǎng)地照明需滿足標(biāo)清轉(zhuǎn)播的要求。和新建體育場(chǎng)館相比,改造場(chǎng)館由于受到現(xiàn)狀條件的制約,改造難度較大。場(chǎng)館改造首先需進(jìn)行項(xiàng)目前期的現(xiàn)狀調(diào)研,了解電氣設(shè)備用房的位置和面積的現(xiàn)狀;了解現(xiàn)有供配電設(shè)備的運(yùn)行和使用情況、設(shè)備壽命、使用過(guò)程中存在的缺陷;了解現(xiàn)有場(chǎng)地照明系統(tǒng)中燈具的使用情況、燈具備品的供應(yīng)情況、場(chǎng)地的照度水平;了解智能化系統(tǒng)和比賽專用系統(tǒng)的配置情況等基礎(chǔ)信息。在現(xiàn)狀調(diào)研的基礎(chǔ)上,對(duì)照現(xiàn)行規(guī)范、改造需求(亞組委對(duì)場(chǎng)館的要求),進(jìn)行有針對(duì)性的改造設(shè)計(jì)。下面對(duì)天河體育場(chǎng)、天河體育中心游泳館、黃埔體育場(chǎng)供配電系統(tǒng)、場(chǎng)地照明的現(xiàn)狀調(diào)研,以及對(duì)供配電系統(tǒng)和場(chǎng)地照明系統(tǒng)的改造進(jìn)行探討。2當(dāng)前研究2.1高爾夫球場(chǎng)場(chǎng)地照明總體規(guī)劃天河體育場(chǎng)建成于1987年8月,是改革開放后國(guó)內(nèi)第一個(gè)大型體育設(shè)施,是第六屆全運(yùn)會(huì)開幕式和閉幕式的主會(huì)場(chǎng),也是九運(yùn)會(huì)的主賽場(chǎng),舉辦了第一屆女子足球世界杯賽。天河體育場(chǎng)為特級(jí)體育建筑,場(chǎng)地總面積49119.75m2,建筑面積65600m2,觀眾席為60151座,以足球項(xiàng)目為主,田徑為輔。體育場(chǎng)變配電房獨(dú)立設(shè)置于體育場(chǎng)外的西南側(cè),由總高壓配電房引來(lái)4路10kV電源,設(shè)有4臺(tái)1000kVA的有載調(diào)壓干式變壓器,主要供給體育場(chǎng)、體育場(chǎng)副場(chǎng)的用電;高低壓變配電設(shè)備大部分均使用超過(guò)20年以上,設(shè)備陳舊老化;用電高峰時(shí)會(huì)出現(xiàn)跳閘,根據(jù)需要限制用電,未設(shè)置應(yīng)急電源。配電現(xiàn)狀無(wú)法滿足賽時(shí)功能用房的使用要求,且與現(xiàn)行規(guī)范要求存在一定的差距。體育場(chǎng)場(chǎng)地照明采用兩側(cè)布置,燈具安裝于東、西雨棚上方的燈架上,燈具最高安裝高度為36m,最低為28m。燈光控制室位于西看臺(tái)的頂層。原設(shè)計(jì)場(chǎng)地照明水平照度為2000lx,垂直照度為1500lx,場(chǎng)地照明系統(tǒng)2001年改造過(guò),更換了部分燈具和光源。但總體上燈具和光源陳舊老化,且有部分損壞,場(chǎng)地照度偏低。未設(shè)置比賽照明的應(yīng)急電源,未設(shè)置智能照明控制系統(tǒng)。2.2減少跳臺(tái)使用天河體育中心游泳館位于天河體育中心的東南角,為甲A級(jí)體育建筑,曾成功地舉辦過(guò)1987年的第六屆全運(yùn)會(huì)游泳、花樣游泳、跳水、水球項(xiàng)目比賽,1988年的亞洲游泳錦標(biāo)賽,1996年的第十屆世界杯青年跳水錦標(biāo)賽,1997年第八屆世界杯花樣游泳比賽,以及2001年第九屆全運(yùn)會(huì)游泳和花樣游泳比賽。2003年對(duì)跳臺(tái)進(jìn)行了改造,增設(shè)了5m和10m的雙人跳臺(tái),基本能滿足舉辦各種國(guó)際大賽的需要。平時(shí)用于大眾健身及游泳運(yùn)動(dòng)。游泳館變配電房獨(dú)立設(shè)置于館外東北側(cè),由總高壓配電房引來(lái)2路10kV電源,設(shè)置2臺(tái)1600kVA變壓器。該變配電房在2001年九運(yùn)會(huì)舉辦前夕已改造過(guò)一次,配電設(shè)備使用正常,未設(shè)置應(yīng)急電源。場(chǎng)內(nèi)比賽燈光至今使用已超過(guò)20年,部分燈具已損壞。場(chǎng)地照明燈具均裝設(shè)在馬道上,燈光控制室位于東側(cè)夾層,該處兼作場(chǎng)地照明的配電間。2.3場(chǎng)地配電房、照明設(shè)施設(shè)計(jì)黃埔體育場(chǎng)建于2001年,是2001年第九屆全運(yùn)會(huì)女子足球賽場(chǎng),全運(yùn)會(huì)后黃埔體育場(chǎng)舉辦過(guò)多次國(guó)際級(jí)足球比賽和大型活動(dòng),同時(shí)也是中國(guó)女足的主要訓(xùn)練場(chǎng)所。黃埔體育場(chǎng)為甲A級(jí)體育建筑,占地面積約36000m2,建筑面積約16000m2。變配電房位于體育場(chǎng)北側(cè)的地下一層,設(shè)有高壓配電房、變壓器房、低壓配電房、發(fā)電機(jī)房等。有兩路10kV電源進(jìn)線,兩路電源同時(shí)使用,互為備用。設(shè)有4臺(tái)800kVA(TA1～TA4)的干式變壓器,分成兩組。TA4的低壓配電母線分為正常配電母線和應(yīng)急配電母線,預(yù)留一臺(tái)512kW的發(fā)電機(jī)組接口。所有配電設(shè)備使用正常。體育場(chǎng)場(chǎng)地照明采用4燈塔布置,每個(gè)燈塔安裝60套2000W金鹵燈,同時(shí)在東、西雨棚下方另設(shè)有燈光馬道。燈光控制室位于西看臺(tái)的頂層。原設(shè)計(jì)場(chǎng)地照明水平照度為1500lx,燈具和光源陳舊老化,且有部分損壞,場(chǎng)地實(shí)測(cè)照度偏低。未設(shè)置比賽照明的應(yīng)急電源,場(chǎng)地照明控制系統(tǒng)已損壞。3供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)研的分析,結(jié)合《第16屆亞洲運(yùn)動(dòng)會(huì)競(jìng)賽場(chǎng)地和器材技術(shù)要求與標(biāo)準(zhǔn)》、《第16屆亞運(yùn)會(huì)亞運(yùn)場(chǎng)館供配電設(shè)計(jì)導(dǎo)則(試行稿)》和現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范的要求,對(duì)天河體育場(chǎng)、天河體育中心游泳館、黃埔體育場(chǎng)的供配電系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。3.1應(yīng)急電網(wǎng)應(yīng)急發(fā)電機(jī)天河體育場(chǎng)的高低壓配電設(shè)備需全部更換,整個(gè)供配電系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)。體育中心總高壓配電房統(tǒng)一引入4路10kV獨(dú)立電源,使整個(gè)體育中心的電源滿足規(guī)范和亞運(yùn)會(huì)要求。體育場(chǎng)設(shè)置4臺(tái)2000kVA的干式變壓器,其10kV電源分別引自總高壓配電房4段10kV配電母線。另外設(shè)置3臺(tái)備用發(fā)電機(jī)組(采用臨時(shí)發(fā)電機(jī)),其中臨時(shí)發(fā)電機(jī)G1為1600kW,接入特別重要負(fù)荷應(yīng)急母線;臨時(shí)發(fā)電機(jī)G2為480kW,接入一級(jí)負(fù)荷應(yīng)急母線;臨時(shí)發(fā)電機(jī)G3為600kW,接入場(chǎng)地照明應(yīng)急母線(按場(chǎng)地照明容量的50%考慮)。改造以后的低壓配電系統(tǒng)示意如圖1所示。3.2增設(shè)臨時(shí)發(fā)電機(jī)天河體育中心游泳館的配電系統(tǒng)需進(jìn)行局部改造,保留原有的17臺(tái)配電柜;保留在游泳館改造中未涉及到的使用回路;對(duì)于游泳館改造中需要繼續(xù)使用的回路,盡量利用原有的回路,部分回路調(diào)整開關(guān)的整定值或更換開關(guān);同時(shí),根據(jù)配電系統(tǒng)的需要,增設(shè)三面新的配電柜12D9、13D10、GD1(臨時(shí)發(fā)電機(jī)的配電柜)及其1250A聯(lián)絡(luò)母線槽。系統(tǒng)改造后,增設(shè)2臺(tái)備用發(fā)電機(jī)組(采用臨時(shí)發(fā)電機(jī)),其中臨時(shí)發(fā)電機(jī)G1為600kW,接入一級(jí)負(fù)荷應(yīng)急母線;臨時(shí)發(fā)電機(jī)G2為280kW,接入場(chǎng)地照明應(yīng)急母線(按場(chǎng)地照明容量的50%考慮)。改造以后的變配電房平面布置如圖2所示。3.3臨時(shí)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)接入低壓配電系統(tǒng)針對(duì)調(diào)研現(xiàn)狀,黃埔體育場(chǎng)的供配電系統(tǒng)基本上不需要作大的改造,僅需對(duì)原有的低壓配電系統(tǒng)的少量回路進(jìn)行調(diào)整,增加應(yīng)急電源的配電柜。系統(tǒng)改造后,增設(shè)2臺(tái)備用發(fā)電機(jī)組(采用臨時(shí)發(fā)電機(jī)),其中臨時(shí)發(fā)電機(jī)G1為512kW,接入原有低壓配電系統(tǒng)一級(jí)負(fù)荷應(yīng)急母線;臨時(shí)發(fā)電機(jī)G2為320kW,接入場(chǎng)地照明應(yīng)急母線(按場(chǎng)地照明容量的50%考慮)。改造以后的低壓配電系統(tǒng)示意如圖3所示。3.4河體育中心類型就供配電系統(tǒng)改造而言,根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)研的資料,天河體育場(chǎng)是全面改造,全部更新;而天河體育中心游泳館是局部改造;黃埔體育場(chǎng)則是少量的修改,保留原有的供配電系統(tǒng)。4對(duì)場(chǎng)地照明系統(tǒng)進(jìn)行改造的必要性根據(jù)對(duì)現(xiàn)狀調(diào)研的分析,結(jié)合《第16屆亞運(yùn)會(huì)場(chǎng)館建設(shè)項(xiàng)目亞運(yùn)要求(試行稿)》、《第16屆亞運(yùn)會(huì)亞運(yùn)場(chǎng)館供配電設(shè)計(jì)導(dǎo)則(試行稿)》和現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范的要求,對(duì)天河體育場(chǎng)、天河體育中心游泳館、黃埔體育場(chǎng)的場(chǎng)地照明系統(tǒng)進(jìn)行改造,盡量利用現(xiàn)有土建的條件,減少和避免對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響。4.1場(chǎng)地照明及觀眾席照明場(chǎng)地照明改造,結(jié)合場(chǎng)地空間及屋頂結(jié)構(gòu)形式,并配合屋頂高度變化,采用光帶布燈方式,燈具安裝在雨棚上3.5m高的專用照明馬道上。看臺(tái)照明及應(yīng)急照明安裝于雨棚下方新增的音響燈光馬道上。本次改造,場(chǎng)地照明共安裝304套2000W大功率高顯色性緊湊型金屬鹵化物燈,觀眾席照明共安裝72套400W金屬鹵化物燈,應(yīng)急照明安裝68套1500W鹵鎢燈。改造后場(chǎng)地照明驗(yàn)收實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示。實(shí)測(cè)結(jié)果顯示,改造后天河體育場(chǎng)的場(chǎng)地照明滿足HDTV轉(zhuǎn)播重大國(guó)際比賽的要求。4.2現(xiàn)場(chǎng)照明試驗(yàn)天河體育中心游泳館場(chǎng)地照明的改造充分利用現(xiàn)有燈光馬道,同時(shí),在結(jié)構(gòu)桁架允許的情況下,在比賽池南北兩側(cè)各增加一段升降式燈光馬道,大大改善了照明效果。本次改造,場(chǎng)地照明共安裝了97套1000W金屬鹵化物燈,觀眾席照明共安裝12套400W金屬鹵化物燈,應(yīng)急照明采用16套1000W鹵鎢燈。改造后場(chǎng)地照明驗(yàn)收實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表2所示。實(shí)測(cè)結(jié)果顯示,改造后天河體育中心游泳館的場(chǎng)地照明滿足重大國(guó)際比賽標(biāo)清電視轉(zhuǎn)播的要求。4.3現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)場(chǎng)地照明的改造充分利用現(xiàn)有的建筑條件,利用現(xiàn)有4個(gè)燈塔和東西兩側(cè)的挑蓬結(jié)構(gòu)下的燈光馬道。在燈塔上共安裝260套2000W大功率高顯色性緊湊型金屬鹵化物燈,在東西兩側(cè)挑蓬下的燈光馬道上共安裝52套1000W高顯色性緊湊型金屬鹵化物燈和24套應(yīng)急照明鹵鎢燈。改造后場(chǎng)地照明驗(yàn)收實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表3所示。實(shí)測(cè)結(jié)果顯示,改造后黃埔體育場(chǎng)的場(chǎng)地照明滿足重大國(guó)際足球比賽標(biāo)清轉(zhuǎn)播的要求。4.4最佳照明方案的確定及驗(yàn)證對(duì)于改造的項(xiàng)目,一定要根據(jù)不同的項(xiàng)目現(xiàn)狀設(shè)計(jì)相應(yīng)的改造方案。有些時(shí)候,甚至需要設(shè)計(jì)幾個(gè)改造方案進(jìn)行比較,選擇對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)狀影響最小的最優(yōu)方案來(lái)執(zhí)行。天河體育場(chǎng)場(chǎng)地照明系統(tǒng)改造時(shí),最佳照明方案為在雨棚上方設(shè)置5m高的專用照明馬道,以及加長(zhǎng)兩側(cè)的燈帶,但是由于結(jié)構(gòu)的荷載問(wèn)題及現(xiàn)狀土建條件的限制而不能實(shí)施;同樣,在天河體育