主題樂園電氣設計探析

陳文興

(華強方特設計院(廈門)有限公司 福建廈門 361100)

0 引言

隨著我國經濟不斷發展，在市場、政策雙重驅動下，以自主創新為指導，以中國精神及文化為核心，以科技、場景還原為手段，具有娛樂體驗的不同文化科技主題樂園或公園不斷涌現，深受廣大消費者認同及喜愛。

主題公園建筑類型復雜、建筑類型多樣化、人員密集，使其具有用電負荷容量大，供電可靠性要求高，供配電系統復雜的特點。本文以某主題樂園電氣設計為例，對其電氣設計進行簡要論述和分析，與廣大設計同仁探討交流。

1 項目概況

本主題公園根據主題及功能不同，分為不同主題園區，除主題園區外周邊還布置有游客集散區、停車場、后勤服務區等配套服務板塊。

主題公園總用地面積約64.8萬m2，總建筑面積約14.2萬m2。主題項目單體面積3000 m2～1.5萬m2，建筑高度約20 m。

2 設計依據

主題樂園建筑類型繁多，為保證電氣設計有據可依，后期項目投運后供電可靠，物業運行維護方便，設計前期需收集的資料如表1所示。

表1 電氣設計依據

3 負荷等級及供電電源

3.1 負荷等級

依據《建筑設計防火規范》(GB50016-2014(2018年版))第10.1.2.5條規定，及水專業提資主題樂園及體量較大的大型服務配套室外消防用水量超過25 L/s等情況，消防控制室、消防水泵、防煙排煙設施、應急照明等消防負荷用電按二級負荷供電[1]；主題樂園為人員密集場所，依據《供配電系統設計規范》(GB50052-2009)及《民用建筑電氣設計標準》(GB 51348-2019)，從對供電可靠性的要求及中斷供電所造成的損失或影響程度，主題樂園主要用電負荷定性為二級負荷[2]。

3.2 供電電源

主題樂園對消防系統及部分游樂設備的供電可靠性要求較高，供電電源原則上采用兩路10kV高壓專用進線供電，以保證供電的可靠性。兩路電源分別引自就近兩座不同的區域變電站,兩路電源同時使用互為備用，每路進線均能承擔整個園區的全部用電，單路專線的容量不低于8000 kVA。園區變配電主接線系統示意圖如圖1所示。

圖1 園區變配電主接線系統示意圖

4 負荷估算及變配電房設置

主題樂園用電負荷種類包括有建筑設施用電(動力/照明)、項目工藝設備用電、入口廣場區及景觀用電等。

主題樂園用電負荷估算依據《建筑電氣常用數據》(19DX101-1)，其中表3.27為規劃用地負荷指標及表3.28為規劃建筑面積負荷指標。公共建筑用地負荷指標為150～250 kW/hm2，公共建筑建筑面積負荷指標為40～150 W/m2。

根據各專業提資和負荷估算，本項目開閉所總裝機容量15 860 kVA，計算系數0.5，計算容量7930 kVA；其中建筑設施用電占45%(動力35%，照明10%)，項目工藝用電占50%，景觀用電占5%。

變配電房為電氣設計核心，需按用電設備分布情況劃分各變配電房供電范圍；變配電房應深入或靠近負荷中心且不影響規劃建筑布置要求；宜接近電源側，進出線方便，高低壓管線敷設合理，路徑最短排管合理，避讓建筑、構筑物基礎、喬木、灌木等；設備運輸方便，并考慮后期設備維護和更換，不應設在地勢低洼和可能積水的場所[3]。

主題樂園具有安裝功率大、運行規律不一、沖擊負荷大等特點，設備功率用電種類及數量多；設計時應充分了解項目的游玩路線、表演及其他工藝需求，掌握設備實際運行情況及項目不同運營時段，合理確定負荷計算的需要系數和同時系數，使電氣系統設計經濟合理；同時結合物聯網等技術的應用減少電網維護成本、提高供電質量；過山車、峽谷漂流、水漫金山等設備功率大，急停急啟頻繁，負荷波動特別大，采用專業用變壓器供電，并采用動態有源濾波及無功補償裝置保證其供電可靠性，同時減少對其他用電設備正常運行的影響[4]。

綜合以上因素，擬在園區內設置10kV開閉所一座，低壓變配電房8座。其中園區內低壓變配電房7座，宿舍區內低壓變配電房1座，分別為園區及宿舍區供電。

5 低壓配電系統

5.1 設計原則

依據《建筑設計防火規范》(GB 50016-2014(2018年版))、《民用建筑電氣設計標準》(GB 51348-2019)相關要求：電氣系統設計應綜合考慮項目安全、使用功能、裝飾美觀、經濟成本等因素。所有電氣設計均應符合安全要求，在安全技術、經濟利益和裝飾美觀等存在矛盾時，應該優先考慮安全技術上的要求，其次考慮裝飾美觀、經濟利益。此外，還應考慮未來的改建及擴建等因素，在設計階段除考慮全部用電外，應立足未來發展的可能性，考慮后期增容，每級配電柜預留不少于25%左右的備用容量及回路。

5.2 設計要點

(1)了解建筑性質、功能分區、防火分區、層高、設備間位置。根據建筑功能布局，合理設置工作、裝飾照明配電箱、應急照明配電箱。配電箱宜安裝在負荷中心周邊且方便進出線的設備房、休息室等游客不能接觸到的位置。

(2)根據給排水專業條件，合理設置水泵配電箱。配電箱宜安裝在設備周邊、不影響設備運行。

(3)根據暖通專業條件，合理設置空調配電箱、風機配電箱，空調配電箱宜安裝空調機組所在的空調機房等游客不能接觸位置；風機配電箱宜安裝風機周邊或下方的設備房等。

(4)根據弱電智能專業條件，合理設置弱電箱以及總控室相關配電箱的位置。

(5)了解最新策劃，深刻理解項目的游玩路線、游玩亮點，分析設備實際運行情況，以免負荷同時系數過大，造成不必要浪費。

(6)根據智能設備專業所提配電需求，結合策劃、研究院的表演需求、工藝需求，分析項目的重要負荷分布情況；并設置特技設備配電箱、功放配電箱、特效燈光配電箱。

(7)根據內裝施工圖、亮化施工圖，合理布線，滿足裝飾效果，并滿足運營管理要求。

5.3 消防電源及其配電

為保證消防負荷的可靠性及連續性，消防控制室、消防水泵房的消防用電設備及消防電梯等采用雙電源供電，在其配電線路的最末一級配電箱處設置自動切換裝置。

6 防雷接地系統

依據《建筑物防雷設計規范》(GB 50057-2010)，主題樂園按人員密集公共場所進行防雷分類及設防。

6.1 防雷系統

室外主題樂園建筑物對于面客區屋頂女兒墻，應該與外墻裝飾專業配合采用金屬壓頂，實現對女兒墻頂的包覆，或是采用規范要求可導性金屬作為接閃帶，減少明裝接閃帶對外裝的影響[5]；在非面客區采用-25×4熱鍍鋅扁鋼沿女兒墻明敷，在腐蝕性較強的場所，還應加大截面積或采取其他的防腐措施[6]。

游樂設備的防雷應根據《游樂設備安全標準》(GB 8408-2018)相應規定：游樂設施和滑索上、下站及鋼絲繩等高度大于15 m應裝設防直擊雷裝置，并應采取防閃電電涌侵入的措施；高度大于60m時除防直擊雷外還應增加防側擊雷的防雷措施。

6.2 接地系統

為保證用電安全可靠，當建筑物由設置于本建筑物內的配電室供電時，配電系統的低壓接地方式宜采用TN-S系統，在全系統內中N線和PE線是分開的。

當建筑物由設置于戶外的配電室或其它建筑物內的配電室供電時，配電系統的低壓接地方式宜采用TN-C-S系統，入戶處PEN線做重復接地。

7 高大空間火災探測器設置

主題類項目為主題公園重要游玩項目，單層建筑高度大于12 m，為人員密集的高大空間，金屬桁架結構，金屬桁架下方有用于安裝燈光、音響、放映設備等電氣設備的馬道，造成建筑上部空間錯綜復雜。根據項目需求，室內設置成高度不同的造型及裝飾隔墻，合理選擇火災報警探測器尤為重要，盡早發現、及時報警、啟動有關消防設施引導人員疏散。

根據規范相關規定，建筑高度大于12 m的場所宜同時選擇至少兩種火災參數的火災探測器作為探測報警[7]。

自動消防炮滅火系統適用于高度大于8 m且使用性質重要和火災危險性大的場所，具有定位準確、 滅火及時、保護范圍大的特點；具有火焰檢測和視頻監控功能，便于值班人員快速反應消滅火源。

因室內馬道上方的結構桁架交錯布置、支撐構件等錯綜復雜，且單體內有不同高度的造型及裝飾吊頂，不利于線型光束感煙火災探測器的設置，并且維護不便；而管路吸氣式感煙火災探測器主動探測，具有高靈敏度，管網布置靈活，可實現單點、多點綜合保護，且可沿著桁架敷設安裝。經比較，采用管路吸氣式感煙火災探測器。

8 結語

一個主題樂園完整的電氣設計，還包括弱電智能化系統、燈光亮化系統、消防聯動系統、電氣節能等方面，本文不再一一贅述。電氣設計作為主題樂園重要的一個環節，應符合國家及地方現行相關規范的規定，在保障安全可靠前提下，設計應充分考慮使用要求、功能及造價成本，并滿足施工便利、維護便利等。