深圳大運中心主體育館供配電系統及場地照明設計

1 工程概況

　　世界大學生運動會體育中心主體育館，位于深圳市龍崗區龍祥路和黃閣路相交處?？?a href="http://www.pnitmet.cn/" target="_blank">建筑面積７３７６１m2，看臺可容納觀眾１７９６４人，其中固定 觀眾席總數為１４９４１人，活動看臺為３０２３人。該體育館是２０１１年世界大學生運動會的主賽場，是集羽毛球、體操、籃球、排球及室內短跑道速度滑冰比 賽于一體的多功能體育場館。既可滿足各類國際綜合賽事和專項錦標賽的功能要求，也能滿足大型演出、集會、小型展覽及文化休閑活動等功能要求。

　　體育館分為比賽場館及熱身場館，總長２４６m，寬１９３m.比賽場地接近于圓形。有地下一層，地上三層，局部四層，體育建筑等級為甲級。

2 １０kＶ供配電系統

　　體育館１０kＶ供電系統采用了常用的結線方案，（見圖1），由市政兩個２２０ｋＶ區域變電站分別引來一路１０kＶ電源供給主體育館。兩路電源同 時工作互為備用，單母線分段，母線間設有聯絡開關。一路電源故障時，由另一路電源帶全部負荷。滿足《供配電系統設計規范》ＧＢ５００５２－２００９對一級 負荷的供電要求。為滿足大運會期間及今后國際體育賽事的供電要求，考慮采用臨時租賃柴油發電機組的方式作為第三電源以滿足一級負荷中特別重要負荷的供電。 為了使供電電源深入負荷中心，減少電能損耗，提高供電質量，經綜合考慮，館內共設置了三處變電所，變壓器總裝機容量為９４６０kＶＡ.變電所的分布見圖 2，１＃、２＃變電所分別承擔各自區域內的全部用電負荷，３＃變電所專用于空調制冷系統及冰場制冰系統的供電。

　　為了滿足大型文藝演出臨時用電量的需求，在高壓供電系統中預留了備用開關柜供今后臨時設置箱式變電站使用，并在場館北側３＃變電所靠外墻處預留的通向箱式變電站的通路。

3 低壓配電系統

　?。保！ⅲ玻Ｗ冸娝謩e設有三臺變壓器，其中一臺專供體育工藝及場地照明（包括一般演出用照明）用電，三臺變壓器低壓側母線之間設有手動聯絡開 關。根據體育場館以往的運營經驗，在沒有大型體育賽事及文藝演出的情況下，各變壓器的負荷率都極低。為了節省運行成本，管理人員常將變電所中多臺變壓器僅 保留一臺運行，并合上聯絡開關，使低壓側多段母線分列運行方式變成了單母線運行方式。在這種情況下，原供消防負荷從不同變壓器引出的兩路電源實際上變成了 一路電源，不能滿足消防供電要求。鑒于該狀況，本工程供消防負荷的兩路電源分別取自于不同變電所（１＃和２＃）不同高壓母線段供電的兩臺變壓器，從而保證 消防負荷的兩路電源供電。１＃、２＃變電所低壓配電系統見圖1.

　　在圖1所示的低壓配電系統中，體育工藝及場地照明用電的兩路電源也分別取自于不同變電所（１＃和２＃）的專用變壓器，其中一臺專用變壓器低壓側預留了與臨時租賃的柴油發電機供電的切換接口，以保證臨時第三電源的接入。

　　場地照明包括比賽場地照明、觀眾區照明、觀眾區及場地的應急照明。

　　（1）照明標準

　　照明標準應依據《建筑照明設計規范》ＧＢ５００３４－２００４及《體育場館照明設計及檢測標準》ＪＧＪ?。保担常玻埃埃罚⒏鶕w育場館的使 用功能等級及運動項目的分類來確定。如果有承接重大國際比賽的，也應依據國際相關體育組織和機構的技術標準。照明標準應滿足場館承接賽事的要求，但也不可 盲目地攀高，造成不必要的浪費。

　　深圳大運中心體育館作為大運會主體育館，共分為：籃球、體操、冰球、網球、排球、室內足球、手球、乒乓球、羽毛球、短道速滑、拳擊、柔道、舉 重、摔跤等１４種功能場地。設計階段征得組委會的意見，該館照明標準依據國家現行規范執行。因而設計時，對滿足這１４種功能的比賽場地各種照明模式（訓練 場景、專業比賽場景、ＨＤＴＶ轉播重大國際比賽場景及ＴＶ轉播應急照明場景）的照度標準值（包括Ｅｈ、Ｅｖｍａｉ及Ｅｖａｕｘ）及照度均勻度（包括Ｕｈ、 Ｕｖｍａｉ及Ｕｖａｕｘ）均依據《體育場館照明設計及檢測標準》表４．１．１～４．１．１１中的規定執行。

　　對觀眾席座位面、主席臺面、觀眾席前排的照度也依據《體育場館照明設計及檢測標準》中的規定來執行：

　　觀眾席座位面的平均水平照度值不宜小于１００lｘ.
主席臺面的平均水平照度值不宜小于２００lｘ.
觀眾席前排的垂直照度不宜小于場地垂直照度的２５％.

　?。?）光源及燈具的選擇

　　體育館場地照明燈具通常采用４００Ｗ或１０００Ｗ中光束或寬光束的金屬鹵化物投光燈，４００Ｗ寬光束的金屬鹵化物燈多用于規模較小的體育館，而對于甲級及以上體育館多采用１０００Ｗ的金屬鹵化物燈，光束窄中寬的確定取決于燈具安裝的高度。

　　本體育館場地照明燈具采用的是飛利浦生產的金屬鹵化物投光燈ＭＶＦ４０３型，此款燈具通過配合七種不同類型的反射器，可以提供Ａ１～Ａ７七種不同的配光。設計中采用了Ａ３和Ａ５類兩種配光燈具（中光束和窄光束）。

　　光源采用的是高光效緊湊型大功率石英、雙封接雙端金鹵燈―ＭＨＮ－ＬＡ１０００Ｗ/２３０Ｖ.

　　此光源具有光效高、顯色性能好、光色穩定性強、獨特的雙夾封結構延長其使用壽命等特點。

　?。粒愁悷艟邊禐椋?br /> 向下光輸出比：０．８１
向上光輸出比：０
總光輸出比：０．８１
光通量：９００００ｌｍ
色溫：５６００Ｋ
顯色指數：９０
Ａ５類燈具參數為：
向下光輸出比：０．８
向上光輸出比：０
總光輸出比：０．８
光通量：９００００ｌｍ
色溫：５６００Ｋ
顯色指數：９０

　　（3）燈具的布置

　　對于甲級及以上體育館其垂直照度要求較高，且通常都有電視轉播要求，多采用燈具布置在馬道上的安裝方式。本場館沿場地的長軸方向設置了四條主馬 道，每側各兩條。主馬道的兩側均布置有燈具，內側（面向場地中心）布置場地照明燈具，外側布置觀眾區照明及場地應急照明燈具。主馬道之間的連接馬道為次馬 道，次馬道除用于安裝場地應急照明燈具外，主要為今后大型演出臨時布燈作預留。

　　主馬道寬１．５m，次馬道寬１．１m.馬道距地面２５．８m高。
場地照明共配置：ＭＶＦ４０３/ＭＨＮ－ＬＡ１０００Ｗ?。粒场　。常担蔡祝?br /> ＭＶＦ４０３/ＭＨＮ－ＬＡ１０００Ｗ?。粒怠。保矗刺祝?br /> 觀眾區照明共配置：２５０Ｗ金屬鹵化物投光燈　　?。保埃短?。
場地應急照明共配置：５００Ｗ鹵鎢投光燈７８套
場地照明燈具布置見圖3，觀眾區照明及場地應急照明燈具布置見圖4.

　　（4）頻閃效應的防治

　　頻閃效應：即在以一定頻率變化的光照射下，使人觀察到的物體運動顯現出不同于其實際運動的現象。對于有電視轉播的場館應充分考慮頻閃效應對電視 轉播畫面真實性的影響。為了改善頻閃效應，我們采用單燈單回路供電方式，同時將相鄰燈具依次接自不同的相序。對于４００Ｗ及以下功率燈具當采用一回路多燈 供電時，燈具也可采用間隔接自不同的相序，從而使得頻閃得到有效地控制。

　　（5）場地ＴＶ應急照明

　　眾所周知，金屬鹵化物燈熄滅后再點燃時間通常需要１０～１５min.如何確保當發生事故斷電時金鹵燈再點燃時間內比賽活動和電視轉播能繼續進 行，此時需要的照明為ＴＶ應急照明。ＴＶ應急照明的照度值依《體育場館照明設計及檢測標準》要求，不同的比賽的照度要求值不同，一般為場地照明照度值的 ５０％.保證ＴＶ應急照明有以下幾種解決方案：１）對于沒有國際性體育比賽的場館，當場館外部供電條件可以滿足一級負荷供電要求，“即當一路電源發生故障 時，另一路電源不應同時受到損壞。”場地照明采用交叉供電方式，各占５０％，當一路市電失電時，場地照明仍保證原場景的５０％照度；２對于有國際重大比賽 的場館，往往考慮政治影響更為突出，即使外部供電條件可以滿足一級負荷供電要求，仍考慮配備臨時租賃柴油發電機組，以確保一級負荷中特別重要的負荷，此時 場地照明交叉供電中的５０％負荷由發電機供電（比賽期間發電機是處于帶負荷運行狀態），另外外５０％負荷由市電供電；３）５０％的金屬鹵化物燈采用熱觸發 裝置，可滿足斷電后快速再啟動的要求；４）５０％的金屬鹵化物燈供電采用不間斷電源ＵＰＳ。后兩種方案投資造價高。經綜合考慮，本場館采用了第２種方案。

　?。?）場地照明供電

　　無論場館規模大小，場地照明均宜采用交叉供電方式，對于甲級及以上體育館，筆者認為為保證場地照明的供電可靠性及管理的靈活性，宜采用雙電源末 端手動切換或自投不自復供電方式。體育館由于在大運會期間作為主賽場，為了保證場地照明供電萬無一失，采用雙電源末端手動切換供電方式，在場地兩側５層各 有一燈光配電室，通過觀察窗可 直接觀察到場地情況，兩側燈光配電室各設置了兩臺雙電源切換箱。一臺雙電源切換箱的兩路電源均為不同的市電，另一臺雙電源切換箱的兩路電源一路為臨時租賃 柴油發電機組電源，一路為市電，且發電機組電源為主供電源，市電為備用電源（見圖1）。由雙電源切換箱配出若干回路供末端場地照明配電箱，末端配電箱均安 裝在馬道上，馬道上線路均采用金屬線槽布線方式。

　　臨時租賃的柴油發電機組容量僅考慮賽時體育設施用電及場地照明用電，可不考慮消防設備的用電。

　?。?）場地應急照明

　　場地應急照明包括疏散照明和安全照明，是確保火災時人們有效地疏散和確保非火災時人員安全的照明。

　　《體育場館照明設計及檢測標準》對場地應急照明的照度和設置要求作了如下規定：

　　1）觀眾席和運動場地安全照明的平均水平照度值不應小于２０ｌｘ.

　　2）體育場館出口及其通道的疏散照明最小水平照度值不應小于５1lｘ.

　　場地應急照明采用了由ＥＰＳ電源供電方式，在五層兩側燈光配電室各設置一臺在線式１０kＷ/９０min分鐘ＥＰＳ電源裝置。

　　（8）場地照明控制

　　場地照明包括觀眾區照明及其它公共區域照明，控制方式均采用智能照明控制系統。由于受工程招標限制，這部分分成兩套獨立地系統，一套系統用于主館比賽場地照明包括觀眾區照明，在＋３．００ｍ層燈光控制室和＋２０．００ｍ層燈光擴聲控制室內分別設置控制設備。另一套系統用于其它公共區域照明，控制主機設在一層消防控制室。兩套系統之間具有互訪功能。

　　場地照明控制系統采用ｉ－ｂｕｓ系統結構，為分布式總線結構形式，并且由主機、驅動器及各種輸入單元等組成。具有如下功能特點：

　?。保﹫龅卣彰靼幢荣惙N類不同、使用場景不同共分有５６種模式。系統可通過電腦圖形化界面對場地照明燈光進行集中監視和控制各種場景。由于系統具有場景預設置和記憶功能，操作時僅需一鍵即可啟動一個所需燈光場景。各場景之間可隨時相互切換，控制方便。

　?。玻┫到y內驅動器有獨立的ＣＰＵ，任何驅動器的損壞不會影響到其它元件的正常運行，維護更換方便，具有可擴展性。

　?。常┫到y采用軟啟動和軟關斷技術，能有效地抑制沖擊電壓和浪涌電壓，從而使燈具壽命延長２～４倍。

　　４）系統具有時序控制功能，能根據不同負載智能化順序延時控制照明回路，避免由于同時點亮而引起啟動電流的沖擊。

　?。担┎捎秒娏鳈z測模塊可檢測出每個照明回路是否故障并通過總線向中控室發出報警。

　　６）可對照明回路進行開燈時間及開關次數的統計，方便設置維保計劃。

5 結束語

近幾年，奧運會、亞運會、大運會等世界性體育賽事相繼在我國舉辦，再一次掀起全民運動、全民健身的高潮，因而各大城市紛紛建設或籌建各類體育場館。在這種形勢下，筆者通過對深圳大運中心主體育館供配電及場地照明設計作簡要介紹。