小型剧场电气系统设计供配电防雷接地火灾自动报警等设计

近几年，为满足人们日益增长的精神文化需求，越来越多的中较大型小剧场陆续结构设计并建成。下文以某具体工程工程项目为例，针对小剧场水电系统控制系统、增益减缓及环境治理、智能化控制系统、大火手动报案控制系统等存在的结构设计特点，介绍小剧场电气控制系统的结构设计。

1、工程概况

该小剧场工程项目位于上海市陆家嘴区域，是一个老厂区扩建工程项目，该厂区原为船厂造机车间，东西长198m，南北宽45m，高24m，原占地面积9000m2，为上世纪五、六十年代建筑，框架结构大空间，带有明显的历史特点。扩建后将基本留存老厂区原有外观风貌，并对内部空间重新划分，占地面积增加至地上约26800m2，地底约9000m2，地上5层(局部性4层)，地底1层。该工程项目主要就功能为文化产业及配套商业性，在留存老厂区特色的同时，添加捷伊何澍培，当中，建筑内包括1座较大型小剧场，主要就用于室内音乐会、音乐剧、企业产品发布会、表演秀等。小剧场内观众座席为670个，占地面积为18000m2，地底几层为小剧场的运景网络平台及库房，几层为出口处大堂、化妆间、录音棚、后台用房等，二～四层为小剧场出口处、观演区、硅大唇、展览厅等。工程项目效果图见图1右图。

2、水电系统控制系统结构设计

2.1 损耗等级及供电控制系统控制器本工程为多层民用公用建筑，由1个较大型、乙级小剧场和商业性组成，当中，消防队损耗用水、电信机房用水、排污泵及生活水泵用水、公用走道照明设备、电视直播、安保控制系统等用水按三级损耗要求供电控制系统，乘客电梯及手动扶梯用水、空调用水、T台照明设备、T台机械设备、小剧场放映、灯光及音控、变电所用水为三级损耗，其它均为三级损耗。从上级变电站引入双重10kV控制器。安防等配电室控制系统增设UPS控制器，备用时间≥2h。2.2 卢瓦松所的增设组合式卢瓦松所增设于地底几层，卢瓦松所下方增设深1.2m夏盛。夏盛内采取排水措施，通过排水管接往邻近地区集水渠，并采取卢瓦松所区域局部性方砖抬高的形式，同时卢瓦松所外邻近地区处设集水渠，以预防洪水、消防队水或积水从其它渠道淹渍卢瓦松所。卢瓦松所内设机械设备进、排风电子设备，并增设降湿电子设备。增设2台耗电量为1600kVA断路器。工程项目主要就的损耗耗电量如表1右图。

2.3 组合式卢瓦松控制系统10kV中压主连接线选用单管式单向形式。0.4kV扰动主连接线选用单管式单向，设母联开关，选用手动联络形式，增设电气及机械设备联锁，平时分列运行，当一路上10kV控制器机械故障或10/0.4kV断路器机械故障或检修时，由N57Cpp10/0.4kV断路器承担60%以上的所有损耗供电控制系统，并保证全部的一、三级损耗运行。小剧场一般用水损耗选用放射式和树干式相结合的配网形式供电控制系统，消防队损耗选用放射式配网形式供电控制系统，配置两个供电控制系统回路，在最末三级配网箱处手动切换。小剧场与商业性功能区分别增设独立的垂直竖井以便管理。2.4 增益减缓与环境治理断路器选用一次侧三角形三相，D，yn11连接线，可以阻隔零序增益。卢瓦松所内扰动集中无功而返补偿金柜选用水容器串联电抗器的形式，即消谐式无功而返补偿金，组成一个无源低通滤波器，此方法仅能阻隔部分频率增益。考虑到T台显像器在工作过程中产生的增益干扰将妨碍声像控制系统工作，因此，音响系统录像机、电视直播电子设备的控制器取自与T台照明设备不同的断路器。另外，T台演出过程中可能频繁开启交流电动机，当其启动冲击电阻引起控制器电流波动超过3%时，宜选用与T台照明设备损耗分开的断路器供电控制系统。基于以上两点考虑，提供至小剧场的两路控制器分别来自两台不同断路器，当中一路上控制器供T台照明设备及显像器，另一路上供音响系统录像机、电视直播电子设备、T台机械设备及运景网络平台机械设备等。小剧场内T台显像器是比较主要就的增益源，这些显像电子设备造成的增益污染不仅影响小剧场配网控制系统电能质量，还可能造成控制系统其它用水电子设备机械故障，因此，在小剧场T台照明设备及显像电子设备用的配网柜处加装无源水电低通滤波器，即就地增设无源水电低通滤波器，以确保工程项目向公用交汇点转化成的增益电阻分量及增益电流不超过规范的输入电阻。小剧场作为公用交汇点的当中一个用户，向电网转化成的增益电阻输入电阻按小剧场在该点的用水耗电量与工程项目总用水耗电量之比进行分配。2.5智能疏散照明设备控制系统为便于大火发生时人员安全、迅速地选择安全通道逃生，增设了智能疏散照明设备控制系统，可根据建筑防火分区和消防队通道等变化情况灵活、方便地设定控制区域、疏散路线、控制系统参数、灯具等电子设备的工作状态(包括开/关、方向、语音、频闪等)。大火发生时，控制控制系统根据大火手动报案控制系统的信息联动所有消防队应急灯具转入应急状态，由应急照明设备集中控制器提供备用水源，生成最佳疏散路径，疏散指示灯始终指向最近的安全疏散出口处，保证在最短时间内使人员安全地撤离危险区域，防止因恐慌心理造成的其它灾害。

3、防雷接地控制系统结构设计

经过防雷计算，本小剧场建筑属第二类防雷建筑物，按照第二类防雷建筑设防。3.1接闪器结构设计考虑到建筑专业对屋顶的改造选用了铝合金板与节能玻璃结合的形式，铝合金板屋顶与玻璃屋顶固定件之间已具备可靠连接，结构设计选用建筑的金属屋面作为接闪器，屋面应满足GB50057-2010《建筑物防雷结构设计规范》中的相关规定。铝合金屋面应与原屋顶框架檩条内钢筋可靠连通，檩条内钢筋与屋架内钢筋可靠连通。屋架内钢筋与引下线可靠焊接。3.2 引下线结构设计沿建筑物四周均匀对称布置专设引下线，相邻引下线间距≤18m。3.3防侧击雷和等电位措施为防侧击雷，室外方砖以上部分外墙上的所有金属栏杆、金属门窗、玻璃幕墙等金属物直接或通过预埋件与均压环相连，选用等电位联结措施。3.4幕墙防雷采取幕墙防雷措施，幕墙预埋件与防雷控制系统作可靠电气连通，幕墙立柱与幕墙预埋件作可靠电气连通，幕墙内部横竖梁之间及与幕墙立柱作可靠电气连通。3.5电子信息控制系统防雷根据GB50343-2012《建筑物电子信息控制系统防雷技术规范》，经过计算，电子信息控制系统雷电防护等级定为B级。为减少电磁脉冲对电子电子设备的破坏程度，在控制器控制系统(包括变电所内扰动侧总配网柜、分配网柜及重要电子电子设备末端)加装三级浪涌保护器保护，信号线路、天馈线路亦须加装浪涌保护器。3.6 接地选用联合接地形式，利用基础桩基及承台内主钢筋作接地极，并围绕建筑物外围利用主钢筋敷设环形接地体，作为总等电位连接体使用。扰动配网控制系统的接地形式选用TN-S形式。

4、大火手动报案控制系统结构设计

大火手动报案控制系统防护等级为三级，选用控制中心集中报案形式。消防队控制中心增设于地底几层，选用全面保护形式。除按规范增设常规的点型大火探测器及手动报案器等联动控制较为常规的消防队控制系统外，还根据小剧场建筑结构设计的特点，在消防队控制系统及相应的大火手动报案控制系统联动控制结构设计上选用了如下几种特殊结构设计。(1)在净空高度＞12m的商业性中庭大空间区域和小剧场观众席上方增设手动扫描射水的水炮灭火器，该控制系统的探测器、报案器、控制及联动控制器、灭火器、监视及图形显示器自成控制系统，当灭火器完成手动跟踪定位时，发出声光报案，并能向大火手动报案控制系统和其它联动控制电子设备传送报案和控制信号。(2)小剧场T台葡萄架下按严重危险Ⅱ级结构设计，增设雨淋喷水灭火控制系统，该控制系统的联动控制形式:由同一报案区域内的两只或以上独立的感温大火探测器或一只感温大火探测器与一只手动大火报案按钮的报案信号作为雨淋阀组开启的联动触发信号，由消防队联动控制器控制雨淋阀组的开启;该控制系统的手动控制增设形式:将雨淋消防队泵控制箱的启动和停止按钮、雨淋阀组的启动和停止按钮，用专用线路直接连接往增设在消防队控制中心内的消防队联动控制器的手动控制盘，直接手动控制雨淋消防队泵的启/停及雨淋阀组的开启;水流指示器、压力开关、雨淋阀组、雨淋消防队泵的启动和停止的动作信号应反馈至消防队联动控制器。因水炮器的体积较大，结构设计及施工时需与装修单位协调配合，在满足消防队结构设计规范及消防队验收要求的同时又能达到较好的装修效果。

5、配电室控制系统结构设计

本工程项目除结构设计及选用了相对常规的智能化控制系统(如高清视频监控、紧急报案、门禁、物业无线对讲、巡更等安防控制系统，综合布线、移动通信覆盖、信息发布及查询、背景音乐及紧急广播、有线电视等信息化应用相关控制系统，能源计量及管理、智能照明设备控制、楼宇自控等楼宇电子设备管理相关控制系统)之外，还基于小剧场的运营和管理需求，增设了以下相对有小剧场结构设计特点的控制系统。(1)安检门、安检机，用于特殊活动时的安保需要。(2)多功能厅内设会议控制系统、投影控制系统、音响系统控制系统。(3)小剧场出口处外墙面增设实时监控控制系统，用于供迟到的观众在大堂收听、收看演出节目。(4)票务控制系统，增设LED显示屏，增设自助取票机。(5)无线网络覆盖(Wi-Fi)控制系统，供观众及顾客免费连接互联网。

6、楼宇自控控制系统结构设计

楼宇自控控制系统对建筑内的新风机组、空调机组、风机、热交换控制系统、水泵、电梯、照明设备控制控制系统、能源管理控制系统等所有机电控制系统及电子设备进行监控和管理。控制系统网络平台兼容工业标准(如Lonwork、BACnet、AＲCnet，Ethernet)，能通过开放的协议及通讯接口(如ＲS232、ＲS485、TCP/IP、Modbus、BACnet、Lonwork、OPC等)接入第三方控制控制系统。以通讯接口形式接入的控制系统包括:中央冷源监测控制控制系统(本工程项目冷热源外供，由增设本工程项目冷热源的相邻地块引来)、中央热源监测控制控制系统(本工程项目冷热源外供，由增设本工程项目冷热源的相邻地块引来)、电梯控制控制系统、水电监控控制系统、智能疏散照明设备控制控制系统、能源管理控制系统。另外，针对小剧场T台区域的特殊控制需求，在楼宇自控控制系统的结构设计上有如下相对特殊的控制方案。(1)T台区域送风阀控制方案。T台区域空调送风控制系统结构设计选用了侧送风口(侧喷口)及下送风口(圆形散流器)，平时使用为侧喷口全开状态，但为防止T台两侧侧喷口的送风对T台幕布或道具产生影响，对侧喷口风阀和圆形散流器风阀在楼宇自控控制系统内增加了以下控制逻辑要求:当侧喷口风阀全开时，圆形散流器上风阀全关;当圆形散流器上风阀全开时，侧喷口风阀全关。即不允许出现风阀全开的情况，根据演出需要甚至可选择关闭全部风阀。(2)T台区域排风控制系统控制方案。T台区域的排风控制系统平时为常闭状态，可根据时间表或演出需要(T台指令)进行启/停控制，同时，对服务T台的2台四管制空调处理机组(AHU)及1台排风风机在楼宇自控控制系统内增加了以下控制逻辑要求:当排风风机开启时，空调处理机组手动切换至最大新风量运行模式，新风阀开至最大开度，回风阀开至最小开度，同时，排风风机与空调处理机组风机及新风、回风风阀增设联锁。

较大型小剧场工程项目的水电系统控制系统、防雷接地控制系统、大火手动报案控制系统、配电室控制系统、楼宇自控控制系统结构设计的特点，仅是我对小剧场工程项目结构设计的一些体会，希望能对大家有所借鉴。

分享是一种积极的生活态度