王 娟

(北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 建筑與環(huán)藝設(shè)計(jì)院,北京 100045)

0 引 言

某劇院為大型甲等劇院,建設(shè)規(guī)模為1 201座大劇院和544座多功能小劇場,總建筑面積約7萬m2。建筑主要功能包括大劇院、多功能小劇場、工人文化宮、青少年活動中心、婦女兒童活動中心、老年活動中心、軍休干部活動中心、會議中心、餐廳、地下車庫及附屬配套用房等;地下機(jī)動車停車數(shù)為236輛(屬II類停車庫)。該工程建筑層數(shù)為北樓地上4層,南樓地上5層;地下1層(連通);建筑高度為22.5 m;綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為三星級。

1 市政電源情況

1.1 項(xiàng)目之初市政條件

該劇院在初步設(shè)計(jì)階段的市政條件為當(dāng)?shù)貎H能提供一路市政10 kV電源。但根據(jù)項(xiàng)目本身性質(zhì)及使用功能,需要引入雙重電源,才能滿足項(xiàng)目使用,因此第二路電源需要考慮自備電源,設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組提供第二路電源。但從市政電力長期規(guī)劃看,市政能滿足雙重電源。鑒于此,按照雙重電源預(yù)留條件并也配置柴油發(fā)電機(jī)組,以備近期使用之需[1-4]。

1.2 項(xiàng)目建設(shè)時(shí)市政條件

劇院施工圖完成并報(bào)審后,經(jīng)與供電部門協(xié)調(diào),市政電源可以滿足雙重供電,但其主供市電電源不夠穩(wěn)定,結(jié)合該項(xiàng)目規(guī)模,仍考慮設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源。

2 負(fù)荷分級及負(fù)荷計(jì)算

對于大型甲等劇院,負(fù)荷分級如下。

(1)一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷,包括調(diào)光用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用電。

(2)一級負(fù)荷,包括消防用電負(fù)荷(含消防控制室內(nèi)的火災(zāi)自動報(bào)警及控制設(shè)備、消防水泵、防排煙設(shè)備、電動防火門等);應(yīng)急照明和疏散指示標(biāo)志;電梯,生活水泵、潛污泵、網(wǎng)絡(luò)弱電機(jī)房用電等;舞臺照明、貴賓室、演員化妝室、舞臺機(jī)械設(shè)備、電聲設(shè)備(調(diào)音控制系統(tǒng))、電視轉(zhuǎn)播用電等。

(3)二級負(fù)荷,包括觀眾廳照明、空調(diào)機(jī)房的電力和照明、熱泵機(jī)房電力和照明等用電。

(4)三級負(fù)荷,包括其他用電設(shè)備負(fù)荷及一般照明。負(fù)荷計(jì)算該項(xiàng)目共配置6臺變壓器,初步設(shè)計(jì)總安裝容量為8 400 kVA,應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組容量按配電變壓器總?cè)萘康?0%估算,擬選用一臺容量為1 875 kVA(常用1 500 kW)的柴油發(fā)電機(jī)組,約占總?cè)萘康?0%。施工圖階段安裝容量9 200 kVA,變壓器容量如表1所示。

表1 變壓器容量

負(fù)荷統(tǒng)計(jì)與負(fù)荷計(jì)算如表2所示。

表2 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)與負(fù)荷計(jì)算

二級以上非消防負(fù)荷計(jì)算容量合計(jì)為1 521 kW,消防負(fù)荷計(jì)算容量為1 351 kW。

3 柴油發(fā)電機(jī)組容量選擇

劇場的供電關(guān)系如圖1所示。

圖1 劇場的供電關(guān)系

柴油發(fā)電機(jī)組的功率是發(fā)電機(jī)組端子處為用戶負(fù)載輸出的功率,不包括基本獨(dú)立輔助設(shè)備所吸收的電功率。除非另有規(guī)定,發(fā)電機(jī)組的功率定額是指額定功率、功率因數(shù)cosφ為0.8下用千瓦(kW)表示的功率[5-8]。

甲等劇場的消防負(fù)荷和消防應(yīng)急照明及劇場舞臺工藝設(shè)備(如舞臺音響、維持演出必須的部分重要舞臺機(jī)械和舞臺燈光);兩者取較大值。

(1)按穩(wěn)定負(fù)荷計(jì)算發(fā)電機(jī)的容量。按照《配四》式(2.6-8)及式(2.6-9),計(jì)算發(fā)電機(jī)容量為:

(1)

式中:ηΣ——總負(fù)荷的計(jì)算效率,一般取0.82～0.88;

α——負(fù)荷率;

cosφ——發(fā)電機(jī)額定功率因數(shù),可取0.8。

其中:ηΣ=0.88,α=0.88,cosφ=0.8,負(fù)荷計(jì)算容量如表3所示。因此,計(jì)算得Sc1=1 926 kVA。

表3 負(fù)荷計(jì)算容量

大劇院消防應(yīng)急照明及劇場舞臺工藝設(shè)備計(jì)算負(fù)荷為1 541 kW,消防計(jì)算負(fù)荷為1 351 kW,取大者,選用常用功率為1 500 kW(1 875 kVA)的柴油發(fā)電機(jī)組。

(2)按最大的成組電動機(jī)起動的需要,計(jì)算發(fā)電機(jī)容量。按照《配四》式(2.6-10),計(jì)算發(fā)電機(jī)容量為

(2)

式中:Sc2——按最大的單臺電動機(jī)或成組電動機(jī)起動計(jì)算電動機(jī)的容量;

Pre——起動容量最大的電動機(jī)或成組電動機(jī)的容量;

cosφm——電動機(jī)的起動功率因數(shù),一般取0.4;

K——電動機(jī)的起動倍數(shù);

C——按電動機(jī)起動方式確定的系數(shù),全電壓起動,取1.0;Y-△起動,取0.68;自耦變壓器起動,50%抽頭取0.25;65%抽頭取0.42,80%抽頭取0.64。

其中:PΣ=1 589 kW,Pm=75 kW(主升降臺電機(jī)功率),ηΣ=0.88,cosφm=0.4,K=5.5,C=1.0,cosφ=0.8,代入式(2)得Sc2=1 831 kVA。

Sc1與Sc2取大者,選用常用功率為1 500 kW(1 875 kVA)的柴油發(fā)電機(jī)組,劇院變壓器裝機(jī)容量為9 200 kVA,柴油發(fā)電機(jī)組占總?cè)萘康?0%。與初設(shè)估算的占比一致。通過該工程實(shí)例驗(yàn)證了估算柴油發(fā)電機(jī)組的容量占變壓器裝機(jī)容量的10%～20%是經(jīng)濟(jì)合理的[9-11]。

但應(yīng)注意,柴油發(fā)電機(jī)組起動時(shí),應(yīng)先切除其他區(qū)域的末端空調(diào)用電,盡量減少劇場舞臺機(jī)械和舞臺燈光的使用。因此,對劇院的運(yùn)行管理要求較高,變電所及柴發(fā)機(jī)房平面布置圖如圖2所示。

圖2 變電所及柴發(fā)機(jī)房平面布置圖

劇院單位面積指標(biāo)及柴油發(fā)電機(jī)組配置情況如表4所示。

表4 劇院單位面積指標(biāo)及柴油發(fā)電機(jī)組配置情況

4 結(jié) 語

變壓器容量面積指標(biāo)和柴發(fā)機(jī)組容量占變壓器總?cè)萘勘壤谳^合理范圍內(nèi)。對于柴油發(fā)電機(jī)組的選擇,須結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況并按照規(guī)范要求進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算,才能既滿足項(xiàng)目要求,又經(jīng)濟(jì)合理。