第16屆全運(yùn)會冬奧會體育場供配電系統(tǒng)的改造設(shè)計

第16屆全運(yùn)會冬奧會體育場供配電系統(tǒng)的改造設(shè)計

2010年11月16日，第16屆中國青年協(xié)會在廣州舉行。本著節(jié)儉辦亞運(yùn)的原則,在亞運(yùn)會籌辦過程中,僅新建了少量的體育場館,大量的體育場館都是利用舊場館改造,以滿足亞運(yùn)會比賽和訓(xùn)練要求。廣州市設(shè)計院承擔(dān)了廣州國際體育演藝中心、廣州亞運(yùn)城運(yùn)動員村國際區(qū)、天河體育場及其副場、天河體育中心游泳館、天河體育館、天河棒球場、天河體育中心羽毛球管理中心、黃埔體育場及其副場、越秀山體育場、越秀游泳場、工人體育場、大學(xué)城中山大學(xué)體育館、廣州馬術(shù)比賽場等共十幾個項目的設(shè)計工作,其中有些場館是新建的,有些是舊場館改造的。筆者有幸參加了天河體育場及其副場、天河體育中心游泳館、天河體育中心羽毛球管理中心、黃埔體育場及其副場的改造設(shè)計。1場館現(xiàn)狀調(diào)研和設(shè)計背景根據(jù)《第16屆亞洲運(yùn)動會競賽場地和器材技術(shù)要求與標(biāo)準(zhǔn)》和《第16屆亞運(yùn)會亞運(yùn)場館供配電設(shè)計導(dǎo)則(試行稿)》,天河體育場為特級亞運(yùn)場館,舉辦足球決賽,場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級亞運(yùn)場館,舉辦水球比賽,場地照明需滿足標(biāo)清轉(zhuǎn)播的要求;黃埔體育場為甲A級亞運(yùn)場館,舉辦足球比賽(小組),場地照明需滿足標(biāo)清轉(zhuǎn)播的要求。和新建體育場館相比,改造場館由于受到現(xiàn)狀條件的制約,改造難度較大。場館改造首先需進(jìn)行項目前期的現(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、使用過程中存在的缺陷;了解現(xiàn)有場地照明系統(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,對照現(xiàn)行規(guī)范、改造需求(亞組委對場館的要求),進(jìn)行有針對性的改造設(shè)計。下面對天河體育場、天河體育中心游泳館、黃埔體育場供配電系統(tǒng)、場地照明的現(xiàn)狀調(diào)研,以及對供配電系統(tǒng)和場地照明系統(tǒng)的改造進(jìn)行探討。2當(dāng)前研究2.1高爾夫球場場地照明總體規(guī)劃天河體育場建成于1987年8月,是改革開放后國內(nèi)第一個大型體育設(shè)施,是第六屆全運(yùn)會開幕式和閉幕式的主會場,也是九運(yùn)會的主賽場,舉辦了第一屆女子足球世界杯賽。天河體育場為特級體育建筑,場地總面積49119.75m2,建筑面積65600m2,觀眾席為60151座,以足球項目為主,田徑為輔。體育場變配電房獨(dú)立設(shè)置于體育場外的西南側(cè),由總高壓配電房引來4路10kV電源,設(shè)有4臺1000kVA的有載調(diào)壓干式變壓器,主要供給體育場、體育場副場的用電;高低壓變配電設(shè)備大部分均使用超過20年以上,設(shè)備陳舊老化;用電高峰時會出現(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)狀無法滿足賽時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。體育場場地照明采用兩側(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的頂層。原設(shè)計場地照明水平照度為2000lx,垂直照度為1500lx,場地照明系統(tǒng)2001年改造過,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級體育建筑,曾成功地舉辦過1987年的第六屆全運(yùn)會游泳、花樣游泳、跳水、水球項目比賽,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)會游泳和花樣游泳比賽。2003年對跳臺進(jìn)行了改造,增設(shè)了5m和10m的雙人跳臺,基本能滿足舉辦各種國際大賽的需要。平時用于大眾健身及游泳運(yùn)動。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2路10kV電源,設(shè)置2臺1600kVA變壓器。該變配電房在2001年九運(yùn)會舉辦前夕已改造過一次,配電設(shè)備使用正常,未設(shè)置應(yīng)急電源。場內(nèi)比賽燈光至今使用已超過20年,部分燈具已損壞。場地照明燈具均裝設(shè)在馬道上,燈光控制室位于東側(cè)夾層,該處兼作場地照明的配電間。2.3場地配電房、照明設(shè)施設(shè)計黃埔體育場建于2001年,是2001年第九屆全運(yùn)會女子足球賽場,全運(yùn)會后黃埔體育場舉辦過多次國際級足球比賽和大型活動,同時也是中國女足的主要訓(xùn)練場所。黃埔體育場為甲A級體育建筑,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,兩路電源同時使用,互為備用。設(shè)有4臺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512kW的發(fā)電機(jī)組接口。所有配電設(shè)備使用正常。體育場場地照明采用4燈塔布置,每個燈塔安裝60套2000W金鹵燈,同時在東、西雨棚下方另設(shè)有燈光馬道。燈光控制室位于西看臺的頂層。原設(shè)計場地照明水平照度為1500lx,燈具和光源陳舊老化,且有部分損壞,場地實測照度偏低。未設(shè)置比賽照明的應(yīng)急電源,場地照明控制系統(tǒng)已損壞。3供配電系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)研的分析,結(jié)合《第16屆亞洲運(yùn)動會競賽場地和器材技術(shù)要求與標(biāo)準(zhǔn)》、《第16屆亞運(yùn)會亞運(yùn)場館供配電設(shè)計導(dǎo)則(試行稿)》和現(xiàn)行國家規(guī)范的要求,對天河體育場、天河體育中心游泳館、黃埔體育場的供配電系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計。3.1應(yīng)急電網(wǎng)應(yīng)急發(fā)電機(jī)天河體育場的高低壓配電設(shè)備需全部更換,整個供配電系統(tǒng)重新設(shè)計。體育中心總高壓配電房統(tǒng)一引入4路10kV獨(dú)立電源,使整個體育中心的電源滿足規(guī)范和亞運(yùn)會要求。體育場設(shè)置4臺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臺備用發(fā)電機(jī)組(采用臨時發(fā)電機(jī)),其中臨時發(fā)電機(jī)G1為1600kW,接入特別重要負(fù)荷應(yīng)急母線;臨時發(fā)電機(jī)G2為480kW,接入一級負(fù)荷應(yīng)急母線;臨時發(fā)電機(jī)G3為600kW,接入場地照明應(yīng)急母線(按場地照明容量的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臺配電柜;保留在游泳館改造中未涉及到的使用回路;對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,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臺備用發(fā)電機(jī)組(采用臨時發(fā)電機(jī)),其中臨時發(fā)電機(jī)G1為600kW,接入一級負(fù)荷應(yīng)急母線;臨時發(fā)電機(jī)G2為280kW,接入場地照明應(yīng)急母線(按場地照明容量的50%考慮)。改造以后的變配電房平面布置如圖2所示。3.3臨時發(fā)電機(jī)系統(tǒng)接入低壓配電系統(tǒng)針對調(diào)研現(xiàn)狀,黃埔體育場的供配電系統(tǒng)基本上不需要作大的改造,僅需對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臺備用發(fā)電機(jī)組(采用臨時發(fā)電機(jī)),其中臨時發(fā)電機(jī)G1為512kW,接入原有低壓配電系統(tǒng)一級負(fù)荷應(yīng)急母線;臨時發(fā)電機(jī)G2為320kW,接入場地照明應(yīng)急母線(按場地照明容量的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;黃埔體育場則是少量的修改,保留原有的供配電系統(tǒng)。4對場地照明系統(tǒng)進(jìn)行改造的必要性根據(jù)對現(xiàn)狀調(diào)研的分析,結(jié)合《第16屆亞運(yùn)會場館建設(shè)項目亞運(yùn)要求(試行稿)》、《第16屆亞運(yùn)會亞運(yùn)場館供配電設(shè)計導(dǎo)則(試行稿)》和現(xiàn)行國家規(guī)范的要求,對天河體育場、天河體育中心游泳館、黃埔體育場的場地照明系統(tǒng)進(jìn)行改造,盡量利用現(xiàn)有土建的條件,減少和避免對建筑結(jié)構(gòu)的影響。4.1場地照明及觀眾席照明場地照明改造,結(jié)合場地空間及屋頂結(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?？磁_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。改造后場地照明驗收實測數(shù)據(jù)如表1所示。實測結(jié)果顯示,改造后天河體育場的場地照明滿足HDTV轉(zhuǎn)播重大國際比賽的要求。4.2現(xiàn)場照明試驗天河體育中心游泳館場地照明的改造充分利用現(xiàn)有燈光馬道,同時,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。改造后場地照明驗收實測數(shù)據(jù)如表2所示。實測結(jié)果顯示,改造后天河體育中心游泳館的場地照明滿足重大國際比賽標(biāo)清電視轉(zhuǎn)播的要求。4.3現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)場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。改造后場地照明驗收實測數(shù)據(jù)如表3所示。實測結(jié)果顯示,改造后黃埔體育場的場地照明滿足重大國際足球比賽標(biāo)清轉(zhuǎn)播的要求。4.4最佳照明方案的確定及驗證對于改造的項目,一定要根據(jù)不同的項目現(xiàn)狀設(shè)計相應(yīng)的改造方案。有些時候,甚至需要設(shè)計幾個改造方案進(jìn)行比較,選擇對項目現(xiàn)狀影響最小的最優(yōu)方案來執(zhí)行。天河體育場場地照明系統(tǒng)改造時,最佳照明方案為在雨棚上方設(shè)置5m高的專用照明馬道,以及加長兩側(cè)的燈帶,但是由于結(jié)構(gòu)的荷載問題及現(xiàn)狀土建條件的限制而不能實施;同樣,在天河體育