小型劇場電氣系統設計 供配電 防雷接地 火災自動報警等設計
來自專欄建築電氣設計
電氣設計（照明，防雷，消防，弱電，室外供配電）_騰訊課堂
近年來，為滿足人們日益增長的精神文化需求，越來越多的中小型劇場陸續設計並建成。下文以某具體工程項目為例，針對劇場供配電系統、諧波抑制及治理、智能化系統、火災自動報警系統等存在的設計特點，介紹劇場電氣系統的設計。
1、工程概況 該劇場項目位於上海市陸家嘴區域，是一個老廠房改建項目，該廠房原為船廠造機車間，東西長198m，南北寬45m，高24m，原建築面積9000m2，為上世紀五、六十年代建築，框架結構大空間，帶有明顯的歷史特點。改建後將基本保留老廠房原有外觀風貌，並對內部空間重新劃分，建築面積增加至地上約26800m2，地下約9000m2，地上5層(局部4層)，地下1層。該項目主要功能為文化產業及配套商業，在保留老廠房特色的同時，添加新的建築功能，其中，建築內包括1座小型劇場，主要用於室內音樂會、音樂劇、企業產品發布會、表演秀等。劇場內觀眾座位數為670個，建築面積為18000m2，地下一層為劇場的運景平台及庫房，一層為入口大堂、化妝間、錄音室、後台用房等，二～四層為劇場入口、觀演區、硅控室、休息廳等。項目效果圖見圖1所示。
2、供配電系統設計
2.1 負荷等級及供電電源 本工程為多層民用公共建築，由1個小型、丙級劇場和商業組成，其中，消防負荷用電、電信機房用電、排污泵及生活水泵用電、公共走道照明、電視轉播、安保系統等用電按一級負荷要求供電，乘客電梯及自動扶梯用電、空調用電、舞台照明、舞台機械、劇場放映、燈光及音控、變電所用電為二級負荷，其他均為三級負荷。從上級變電站引入雙重10kV電源。安防等弱電系統設置UPS電源，備用時間≥2h。2.2 變配電所的設置 高低壓變配電所設置於地下一層，變配電所下方設置深1.2m電纜溝。電纜溝內採取排水措施，通過排水管接至鄰近集水井，並採取變配電所區域局部地坪抬高的方式，同時變配電所外鄰近處設集水井，以預防洪水、消防水或積水從其他渠道淹漬變配電所。變配電所內設機械進、排風設備，並設置降濕設備。設置2台容量為1600kVA變壓器。項目主要的負荷容量如表1所示。
2.3 高低壓變配電系統
10kV中壓主接線採用單母線分段方式。0.4kV低壓主接線採用單母線分段，設母聯開關，採用手動聯絡方式，設置電氣及機械聯鎖，平時分列運行，當一路10kV電源故障或10/0.4kV變壓器故障或檢修時，由另一台10/0.4kV變壓器承擔60%以上的所有負荷供電，並保證全部的一、二級負荷運行。劇場一般用電負荷採用放射式和樹榦式相結合的配電形式供電，消防負荷採用放射式配電形式供電，配置兩個供電迴路，在最末一級配電箱處自動切換。劇場與商業功能區分別設置獨立的垂直豎井以便管理。
2.4 諧波抑制與治理 變壓器採用一次側三角形接法，D，yn11接線，可以隔絕零序諧波。變配電所內低壓集中無功補償櫃採用電容器串聯電抗器的方式，即消諧式無功補償，組成一個無源濾波器，此方法僅能隔絕部分頻率諧波。考慮到舞台調光裝置在工作過程中產生的諧波干擾將妨礙聲像系統工作，因此，音響功放、電視轉播設備的電源取自與舞台照明不同的變壓器。另外，舞台演出過程中可能頻繁開啟交流電動機，當其啟動衝擊電流引起電源電壓波動超過3%時，宜採用與舞台照明負荷分開的變壓器供電。基於以上兩點考慮，提供至劇場的兩路電源分別來自兩台不同變壓器，其中一路電源供舞台照明及調光裝置，另一路供音響功放、電視轉播設備、舞台機械及運景平台機械等。 劇場內舞台調光裝置是比較主要的諧波源，這些調光設備造成的諧波污染不僅影響劇場配電系統電能質量，還可能造成系統其他用電設備故障，因此，在劇場舞台照明及調光設備用的配電櫃處加裝有源電力濾波器，即就地設置有源電力濾波器，以確保項目向公共連接點注入的諧波電流分量及諧波電壓不超過規範的允許值。劇場作為公共連接點的其中一個用戶，向電網注入的諧波電流允許值按劇場在該點的用電容量與項目總用電容量之比進行分配。2.5智能疏散照明系統為便於火災發生時人員安全、迅速地選擇安全通道逃生，設置了智能疏散照明系統，可根據建築防火分區和消防通道等變化情況靈活、方便地設定控制區域、疏散路線、系統參數、燈具等設備的工作狀態(包括開/關、方向、語音、頻閃等)。火災發生時，控制系統根據火災自動報警系統的信息聯動所有消防應急燈具轉入應急狀態，由應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，保證在最短時間內使人員安全地撤離危險區域，防止因恐慌心理造成的其他災害。3、防雷接地系統設計 經過防雷計算，本劇場建築屬第二類防雷建築物，按照第二類防雷建築設防。3.1接閃器設計考慮到建築專業對屋頂的改造採用了鋁合金板與節能玻璃結合的方式，鋁合金板屋頂與玻璃屋頂固定件之間已具備可靠連接，設計選用建築的金屬屋面作為接閃器，屋面應滿足GB50057-2010《建築物防雷設計規範》中的相關規定。鋁合金屋面應與原屋頂框架檁條內鋼筋可靠連通，檁條內鋼筋與屋架內鋼筋可靠連通。屋架內鋼筋與引下線可靠焊接。
3.2 引下線 設計沿建築物四周均勻對稱布置專設引下線，相鄰引下線間距≤18m。3.3防側擊雷和等電位措施 為防側擊雷，室外地坪以上部分外牆上的所有金屬欄杆、金屬門窗、玻璃幕牆等金屬物直接或通過預埋件與均壓環相連，採用等電位聯結措施。3.4幕牆防雷 採取幕牆防雷措施，幕牆預埋件與防雷系統作可靠電氣連通，幕牆立柱與幕牆預埋件作可靠電氣連通，幕牆內部橫豎梁之間及與幕牆立柱作可靠電氣連通。3.5電子信息系統防雷 根據GB50343-2012《建築物電子信息系統防雷技術規範》，經過計算，電子信息系統雷電防護等級定為B級。為減少電磁脈衝對電子設備的破壞程度，在電源系統(包括變電所內低壓側總配電櫃、分配電櫃及重要電子設備末端)加裝三級浪涌保護器保護，信號線路、天饋線路亦須加裝浪涌保護器。3.6 接地採用聯合接地方式，利用基礎樁基及承台內主鋼筋作接地極，並圍繞建築物外圍利用主鋼筋敷設環形接地體，作為總等電位連接體使用。低壓配電系統的接地形式採用TN-S形式。
4、火災自動報警系統設計 火災自動報警系統防護等級為二級，採用控制中心集中報警形式。消防控制中心設置於地下一層，採用全面保護方式。 除按規範設置常規的點型火災探測器及手動報警裝置等聯動控制較為常規的消防系統外，還根據劇場建築設計的特點，在消防系統及相應的火災自動報警系統聯動控制設計上採用了如下幾種特殊設計。 (1)在凈空高度＞12m的商業中庭大空間區域和劇場觀眾席上方設置自動掃描射水的水炮滅火裝置，該系統的探測裝置、報警裝置、控制及聯動控制裝置、滅火裝置、監視及圖形顯示裝置自成系統，當滅火裝置完成自動跟蹤定位時，發出聲光報警，並能向火災自動報警系統和其他聯動控制設備傳送報警和控制信號。 (2)劇場舞台葡萄架下按嚴重危險Ⅱ級設計，設置雨淋噴水滅火系統，該系統的聯動控制方式:由同一報警區域內的兩隻或以上獨立的感溫火災探測器或一隻感溫火災探測器與一隻手動火災報警按鈕的報警信號作為雨淋閥組開啟的聯動觸發信號，由消防聯動控制器控制雨淋閥組的開啟;該系統的手動控制設置方式:將雨淋消防泵控制箱的啟動和停止按鈕、雨淋閥組的啟動和停止按鈕，用專用線路直接連接至設置在消防控制中心內的消防聯動控制器的手動控制盤，直接手動控制雨淋消防泵的啟/停及雨淋閥組的開啟;水流指示器、壓力開關、雨淋閥組、雨淋消防泵的啟動和停止的動作信號應反饋至消防聯動控制器。 因水炮裝置的體積較大，設計及施工時需與裝修單位協調配合，在滿足消防設計規範及消防驗收要求的同時又能達到較好的裝修效果。5、弱電系統設計
本項目除設計及採用了相對常規的智能化系統(如高清視頻監控、緊急報警、門禁、物業無線對講、巡更等安防系統，綜合布線、移動通信覆蓋、信息發布及查詢、背景音樂及緊急廣播、有線電視等信息化應用相關係統，能源計量及管理、智能照明控制、樓宇自控等樓宇設備管理相關係統)之外，還基於劇場的運營和管理需求，設置了以下相對有劇場設計特點的系統。(1)安檢門、安檢機，用於特殊活動時的安保需要。(2)多功能廳內設會議系統、投影系統、音響系統。(3)劇場入口外牆面設置實時監控系統，用於供遲到的觀眾在大堂收聽、收看演齣節目。(4)票務系統，設置LED顯示屏，設置自助取票機。(5)無線網路覆蓋(Wi-Fi)系統，供觀眾及顧客免費連接互聯網。6、樓宇自控系統設計分享是一種積極的生活態度
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