某廣播電視大樓工藝設(shè)備配電設(shè)計

杜廣亮，傅衛(wèi)東

(中衡設(shè)計集團股份有限公司， 蘇州 215021)

0 引言

廣播電視大樓是集廣播、電視、新媒體等各類節(jié)目制作、播出、發(fā)射以及傳輸功能為一體的綜合建筑，是各類媒體信息集散的重要結(jié)點，是促進社會經(jīng)濟和文化的交流傳播媒介。相比于其他公共建筑，廣播電視大樓的制作、播出和發(fā)射等工藝設(shè)備對供電可靠性的要求有其自身的特點。

筆者曾參與設(shè)計的某市廣播電視大樓是一座超高層建筑，主塔樓是廣播電視臺自用的辦公樓，高度為196m；裙房為7層演播樓，建筑面積約為21萬m2，為當(dāng)?shù)氐貥?biāo)性建筑。以下是筆者結(jié)合設(shè)計過程中的實際體會對廣播電視大樓演播用工藝設(shè)備配電的探析和總結(jié)。

1 廣電工藝設(shè)備負荷分級和供電要求

1.1 負荷分級

參與廣播電視大樓設(shè)計的相關(guān)專業(yè)眾多，除了建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通空調(diào)、電氣智能化、裝修等專業(yè)，還包括建筑聲學(xué)、舞臺機械、舞臺照明、電視轉(zhuǎn)播等專業(yè)，供配電設(shè)計需要與各專業(yè)密切配合，熟悉各專業(yè)對電氣專業(yè)的具體要求。

根據(jù)建設(shè)方工藝顧問公司以及GY 5067-2003《廣播電視建筑設(shè)計防火規(guī)范》要求，按照本建筑物功能分類，該廣播電視大樓屬于一類廣播電視建筑，按一級負荷要求供電。按照工藝用電設(shè)備供電要求，可分為工藝一類、二類和三類負荷，其工藝用電設(shè)備負荷具體分類見表1。

1.2 供電要求

為滿足演播樓工藝設(shè)備用電的靈活性及特殊性，設(shè)置工藝設(shè)備專用供配電系統(tǒng)，保證供電的可靠性，供電系統(tǒng)應(yīng)嚴(yán)格按照供電負荷分類等級在市政電源、柴油發(fā)電機后備電源、專用變壓器、UPS電源和后備時間進行不同配置；根據(jù)《廣播電視安全播出管理規(guī)定及實施細則》中規(guī)定“UPS系統(tǒng)電池最少備用時間為30min”。工藝用電設(shè)備根據(jù)分類供電要求如下。

(1)工藝一類：雙路UPS(后備時間30min)作為后備電源；兩路UPS輸出進機房，主要負荷為演播室用播控機房、總控機房、數(shù)據(jù)機房內(nèi)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及演播室內(nèi)直播用電設(shè)備，配電系統(tǒng)形式示意圖如圖1所示。廣播電視轉(zhuǎn)播用電設(shè)備有自身的特殊性，重要播出設(shè)備啟用后就不允許斷電檢修，這為電源側(cè)自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的維修帶來很大不便。所以在廣播轉(zhuǎn)播用電設(shè)備中廣泛采用一體式帶維修旁路的自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，可在維護、維修時保證供電的連續(xù)性。

演播樓工藝用電負荷表 表1

圖1 工藝一類負荷配電形式示意圖

(2)工藝二類：單路UPS(后備時間30min)作為后備；一路UPS輸出和一路工藝變輸出進機房，主要負荷為演播室內(nèi)播控、錄音、制作等用電設(shè)備；配電系統(tǒng)形式示意圖如圖2所示。

圖2 工藝二類負荷配電形式示意圖

(3)工藝三類：一路工藝變輸出進機房，主要負荷為制作合成機房、編輯機房等房間內(nèi)用電設(shè)備以及監(jiān)視器、轉(zhuǎn)播車的用電；配電系統(tǒng)形式示意圖如圖3所示。

圖3 工藝三類負荷配電形式示意圖

(4)舞臺燈光一、二類：舞臺燈光一類負荷由單路UPS(后備時間30min)作為后備；兩臺舞臺照明變壓器各出一個回路切換后至舞臺燈光機房，主要負荷為演播室和直播間主持人工作區(qū)域燈具。舞臺燈光二類負荷由兩臺舞臺燈光變壓器各出一回路，切換后至舞臺燈光機房，主要負荷為演播室內(nèi)燈具。配電系統(tǒng)形式示意圖如圖4所示。

圖4 舞臺照明負荷配電形式示意圖

根據(jù)上述工藝負荷類型，基本都為通訊機房和播出機房用電設(shè)備，故在設(shè)計中參考數(shù)據(jù)機房規(guī)范要求，根據(jù)工藝類負荷供電要求，參照《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》數(shù)據(jù)機房分級要求和配電系統(tǒng)設(shè)置；工藝一類負荷配電系統(tǒng)形式參照A級機房要求，UPS采用2N雙母線冗余系統(tǒng)；工藝二類負荷配電系統(tǒng)形式參照B級機房要求，UPS設(shè)置采用N+1系統(tǒng)；工藝三類負荷配電系統(tǒng)形式參照C級機房要求，采用雙路電源供電。

2 電源及供配電系統(tǒng)

2.1 市電電源

根據(jù)GB 50052-2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，一級負荷應(yīng)有雙重電源供電，當(dāng)一電源發(fā)生故障時，另一電源不應(yīng)同時受到損壞。一級負荷中特別重要負荷，除應(yīng)由雙重電源供電外，尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源，并嚴(yán)禁將其他負荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。

根據(jù)上述負荷分級和規(guī)范要求，考慮項目的重要性，與當(dāng)?shù)毓╇姴块T協(xié)商后，由市政不同區(qū)域開關(guān)站引入3路20kV電源，兩用一備，2路20kV電源同時工作，分列運行，當(dāng)其中一路電源故障時，由第3路20kV備用電源手動投入，始終保證有2路20kV電源承擔(dān)100%負荷的供電。

本項目演播樓有一個2 000人演播廳和600人演播廳。舞臺照明的光源主要采用鹵鎢燈、白熾燈和LED燈具，燈具類型為聚光燈、金鹵燈、天幕燈、搖頭燈、氙燈追光燈、變焦射燈、調(diào)焦換色燈、地排燈等。這些舞臺燈具對電源電壓波動比較敏感，由于舞臺調(diào)光用燈具大量使用晶閘管調(diào)光裝置，該裝置在調(diào)光過程中產(chǎn)生諧波，會妨礙廣播電視聲像設(shè)備的工作。考慮上述原因和各負荷用電容量，本項目舞臺照明單獨設(shè)置兩臺變壓器，演播設(shè)備工藝單獨設(shè)置兩臺變壓器。

根據(jù)變壓器深入負荷中心原則和負荷計算，在地下一層設(shè)置演播樓用變電所；在變電所內(nèi)分別設(shè)置一般動力和照明用變壓器、工藝動力用變壓器和舞臺照明用變壓器。20kV主接線采用單母線分段運行方式，第1、2路電源進線分別和第3路電源進線設(shè)置母聯(lián)斷路器用于手動聯(lián)絡(luò)。低壓配電系統(tǒng)，每兩臺變壓器為一組，主接線采用單母線分段運行方式，二段母線設(shè)置母聯(lián)斷路器。演播樓一般照明和插座用變壓器，正常時分列運行，當(dāng)其中一臺變壓器故障時，母聯(lián)斷路器手動投入，由另一臺變壓器承擔(dān)二段母線所有的重要負荷；演播樓工藝動力和舞臺照明用變壓器，正常時分列運行，每臺變壓器的平時工作負荷率≤50%，當(dāng)其中一臺變壓器故障時，母聯(lián)斷路器自動投入，由另一臺變壓器承擔(dān)二段母線所有的負荷。

2.2 應(yīng)急電源

為滿足一級負荷中特別重要負荷的供電可靠性，考慮消防負荷和保障負荷用電容量，在地下一層設(shè)置柴油發(fā)電機房，內(nèi)裝2臺常用功率為1 600kW 的柴油發(fā)電機組作為整個項目辦公主樓和裙房演播樓保障負荷和消防負荷的備用電源。

為保證重要負荷的供電連續(xù)性，增加系統(tǒng)運行的可靠性，在網(wǎng)絡(luò)機房、信息機房、播出機房和總控機房等弱電機房設(shè)置UPS電源。

該項目7層演播樓20kV變配電所主接線示意如圖5所示。

圖5 3路電源進線20kV變配電所主接線示意圖

3 工藝配電干線設(shè)計

演播樓共有7層，根據(jù)表1中工藝負荷樓層分布，工藝一類負荷都集中位于4、5、6樓層，工藝二類、三類負荷分布在每個樓層不同區(qū)域。結(jié)合負荷容量和用電負荷分布，工藝一類負荷根據(jù)A類數(shù)據(jù)機房2N配電系統(tǒng)要求在6層設(shè)置UPS機房，由工藝變壓器引來與柴油發(fā)電機組后備電源切換后的二路電源供電。在UPS機房設(shè)置2個配電總箱，保持雙母線輸出，根據(jù)負荷容量，在每段母線各配置1臺400kVA的UPS(后備時間30min)，4、5、6樓層各區(qū)域末端配電箱電源都由6層的2個配電總箱引來并進行末端切換。考慮工藝二類、三類負荷分布和用電容量，工藝負荷用電需要系數(shù)取0.5，沿電氣豎井分別設(shè)置2根工藝二類用630A密集型母線槽，1根工藝三類用630A密集型母線槽，2根舞臺燈光一、二類800A密集型母線槽。工藝二類負荷配電系統(tǒng)應(yīng)滿足B級數(shù)據(jù)中心機房UPS設(shè)置符合N+1要求，工藝二類負荷其中一根母線槽前端設(shè)置2×400kVA的UPS電源，UPS供電時間≥30min。

位于一層的2 000人演播室空間近1 600m2，挑高高度為4層，在4層設(shè)置有燈光配電室，舞臺燈光用電容量有500kW；根據(jù)該用電容量，由二臺舞臺燈光專用變壓器各出一個回路與柴發(fā)機組出線進行切換，切換后的電源直接放射引至4層燈光配電室的配電箱。除一層2 000人演播室外，其他樓層的燈光一、二類負荷，電源均引自2根燈光用母線，分別設(shè)置2個樓層配電總箱，由此二個配電總箱至分區(qū)域設(shè)置的末端雙電源切換配電箱。位于7層的直播演播室燈光供電，采用末端設(shè)置雙電源自動切換供電，并設(shè)置供電時間為30min的UPS作為后備電源。工藝負荷具體配電干線系統(tǒng)示意參見圖6。

圖6 工藝負荷配電干線示意圖

4 接地設(shè)計

根據(jù)GY/T 5084-2011《廣播電視工程工藝接地技術(shù)規(guī)范》要求，廣播工藝用設(shè)備宜設(shè)置獨立的接地體。根據(jù)規(guī)范和業(yè)主要求單獨設(shè)置工藝接地專用豎向管井。工藝地線是廣播電視設(shè)備的專用接地線，只允許廣播電視設(shè)備的地線接入。工藝接地拓撲結(jié)構(gòu)見圖7所示。

圖7 工藝接地拓撲結(jié)構(gòu)

工藝地線分主干線和分支線，采用樹狀拓撲結(jié)構(gòu)。主干線采用寬度200mm、厚度2mm的高純度紫銅帶，沿垂直豎向接地管井敷設(shè)并利用絕緣子固定，該銅帶利用導(dǎo)線通過與等電位連接器與接地管井內(nèi)接地端子箱可靠連接；等電位連接器平時處于高阻狀態(tài)，待有雷電脈沖等高電壓時，工藝接地用銅帶和電井內(nèi)接地端子箱處于接通狀態(tài)。分支線采用低壓低煙無鹵阻燃電纜，水平走向，分支接地電纜的截面根據(jù)機房工藝用電容量選取。工藝接地管井詳圖見圖8所示。

圖8 工藝接地管井大樣圖

5 結(jié)束語