体育照明的供配电系统

   2016-01-10 炳华话电气14370
核心提示:甲级及以上等级的体育建筑应由双重电源供电,正常情况下,两路电源同时供电,当一路发生故障时,可自动切换到另一路电源上,以保证重要负荷继续供电。

1供电电源

(1)负荷等级及电源要求

根据《体育建筑电气设计规范》JGJ354-2014第3.2.1条规定,体育建筑负荷分级应符合下列规定:

1负荷分级应符合表1的规定。

表1体育建筑负荷分级






注:A包括主席台、贵宾室及其接待室、新闻发布厅等照明负荷,应急照明负荷,计时记分、现场影像采集及回放、升旗控制等系统及其机房用电负荷,网络机房、固定通信机房、扩声及广播机房等用电负荷,电台和电视转播设备,消防和安防用电设备等;

B包括临时医疗站、兴奋剂检查室、血样收集室等用电设备,VIP办公室、奖牌储存室、运动员及裁判员用房、包厢、观众席等照明负荷,建筑设备管理系统、售检票系统等用电负荷,生活水泵、污水泵等设备;

C包括普通办公用房、广场照明等用电负荷;

D普通库房、景观等用电负荷。

2特级体育建筑中比赛厅(场)的TV应急照明负荷应为一级负荷中特别重要的负荷,其他场地照明负荷应为一级负荷;甲级体育建筑中的场地照明负荷应为一级负荷;乙级、丙级体育建筑中的场地照明负荷应为二级负荷;

3对于直接影响比赛的空调系统、泳池水处理系统、冰场制冰系统等用电负荷,特级体育建筑的应为一级负荷,甲级体育建筑的应为二级负荷;

4除特殊要求外,特级和甲级体育建筑中的广告用电负荷等级不应高于二级。

甲级及以上等级的体育建筑应由双重电源供电,正常情况下,两路电源同时供电,当一路发生故障时,可自动切换到另一路电源上,以保证重要负荷继续供电。特级体育场除要有双路电源供电外,应备有柴油发电机组设备,供一级负荷中特别重要负荷使用;乙级、丙级体育建筑宜由两回线路电源供电,其他等级的体育建筑可采用单回线路电源。特级、甲级体育建筑的电源线路宜由不同路由引入。

(2)对于举行重要国际比赛的体育场,建议将永久负荷及其供配电系统与临时负荷及其供配电系统分开设置,永久供配电系统为永久负荷服务,赛事临时性负荷由临时供配电系统提供保证。这样设计既经济又合理,在奥运会、世界杯足球赛等体育场中临时供配电系统得到广泛应用。

(3)仅在比赛中才使用的大型用电设备宜设置单独的变压器供电。当电源偏差不能满足要求时,可设置有载调压变压器。

(4)常用的体育场高压配电系统见图1。


图1体育场照明装置的供配电系统

图中(a)为双电源供电,一用一备系统,适用于等级较低的体育建筑;(b)为双电源供电,两路同时工作,互为备用系统,适用于中高等级的体育建筑;(c)为三电源供电,两用一备系统,适用于高等级体育建筑;(d)为三电源供电,三路同时工作,互为备用系统,也适用于高等级的体育建筑;(e)为四路电源,同时工作,两两电源为一组,两组间相互独立;(f)为四路电源,同时工作,站间单向联络;(g)为四路电源,两两一组,站联双向联络。方案(e)、(f)、(g)适用于体育中心、等级高的特大型体育建筑。

图2 柴油发电机组应急/备用系统


(5)常用的应急/备用电源系统

体育场应急/备用电源通常采用柴油发电机组,通常为低压供电,大型体育中心也有统一采用10kV应急/备用供配电系统。

低压应急系统中,可根据需要分别设置低压应急母线段和备用母线段。应急/备用母线段分别由市电和应急/备用电源通过双电源转换装置向其供电,平时由市电向应急/备用母线供电,当市电均停电时,启动柴油发电机组,由发电机组继续向应急/备用母线提供电源。由于应急母线段和备用母线段所带负荷性质有差别,在特级和甲级体育场中往往分别设置应急/备用两段母线,一段用于赛事、转播等重要负荷,一段用于消防类等负荷。设置独立的应急母线段便于重要负荷的管理、安全可靠运行,便于在有重要赛事时接入临时柴油发电机组。


2配变电所数量和位置

大型体育场的变配电所一般不少于2个,体育馆、游泳馆变电所的数量一般不多于2个。由于供配电点的距离比较长(100m以上),故变配电所集中设置会造成电能损失过大,技术经济指标不合理。《体育建筑电气设计规范》JGJ 354-2014第3.5.2条规定,比赛场地照明灯具端子处的电压偏差允许值:特级和甲级体育建筑宜为±2%,乙级及以下等级的体育建筑应为±5%。

图3体育场配变电所的位置及数量

因此,体育场配变电所位置及数量参见图3,其位置也考虑了布灯方式的不同、用电负荷分布来考虑。如四角布灯型式,配变电所通常布置在塔底,每塔用一专用变压器供电;光带式布灯型式,则变配电所位置尽量在平面上接近光带的中心位置。

如果体育场内电力用电容量较大时,变配电所的位置应对照明和电力设备综合考虑。

表2配变电所数量及位置的确定

3灯光控制

体育场一般设置一个灯光控制室,其位置最好设在主席台斜对面的一层,操作者能看到主席台又能看到计时记分牌,总之能观察到大半个体育场的灯光和场地情况。灯光控制室也有设在主席台一侧的上部,还有和计时记分牌控制室合一的。控制室内设灯光控制台,控制台上设有全场灯光布置模拟盘和灯光(手动/自动)单控和总控按钮。北京奥运会以来,体育场越来越多的采用智能照明控制系统。

《体育建筑电气设计规范》JGJ 354-2014规定,特级和甲级体育建筑应采用智能照明控制系统,乙级体育建筑宜采用智能照明控制系统。体育建筑的场地照明控制应按场馆等级、运动项目的类型、电视转播情况、使用情况等因素确定照明控制模式,并应符合表3的规定,其他等级的体育建筑可不受此限制。

表3场地照明控制模式

注:√-应采用;○-视具体情况决定;×-不采用。



4气体放电灯线路

(1)启动电流的限制

传统光源的启动借助于一个电子触发器,这是大多数金属卤化物灯所采取的措施。从镇流器或触发器到灯具光源间的电缆长度,取决于所用灯具、电缆以及触发器的类型,通常是限制在5-100m范围内。常见的金属卤化物灯启动电流约为工作电流的1.2~1.8倍。而且它们的第一次启动时间较长,一般约在4-10min。开启时必须限制同时投入大量负荷,以防止启动电流过大而引起断电。一般是采用程序控制、延时继电器或手动顺序启动的投入方法予以限制。

LED灯的启动电流取决于驱动电路,由于尚没有相关产品标准,不同产品的启动电流差别较大。一般来说,体育场用的LED灯的启动电流不低于工作电流的4倍,启动冲击相对较大。但启动时间较短,瞬间可以点亮。由于LED照明是新鲜事物,许多工作尚在研究中。

采用智能照明控制系统很好的解决了顺序启动问题,减少了启动电流的冲击。

(2)功率因数的提高

金属卤化物灯线路的功率因数较低,一般仅为0.5左右;LED灯的功率因数及PF差异较大,许多产品这两项指标较低。根据在体育场布灯特点,经常采取单灯提高功率因数的方法,即把每一个灯具内用的电容与灯具启动设备组合在一起,使功率因数不低于0.9,以满足《体育建筑电气设计规范》JGJ 354-2014第19.3.7条的规定。


(3)再点燃过程中的照明措施

LED灯的优势之一是可以瞬间点亮,不存在再点燃不亮的问题。

而金卤灯则不同,正常电源故障恢复后,金属卤化物灯的再点燃时间会长达10-15min以上。在几万人的体育场内,这段时间场地上要保持一定的照度,在要求不高的体育场中,可以采用部分灯用电子触发器直接再点燃,部分灯逐渐再点燃的办法解决;有的体育场解决再点燃问题,可以采用若干卤钨灯作为场地应急照明。在这两种情况下,均不能进行正常比赛。对于大型体育场进行的国内或国际比赛,应根据应急电视转播模式下照明的要求设置触发灯具的数量,以保证最低照度让比赛顺利进行。

除了热触发装置外,高强度气体放电灯HID专用的不间断电源装置也是保证电源转换过程中金卤灯不熄灭。


(4)中性线截面选择

无论金属卤化物灯还是LED灯,都存在谐波电流的影响,LED灯的谐波影响更大,因此场地照明回路中性线截面应不小于相线截面。


(5)配线及安装

所有安装在灯杆上或安装在光带灯桥上的电气设备(灯具、镇流器、触发器、熔断器及其附件),以及电线电缆均应能经受大气带来的污染、风、雨、雪、曝晒等考验,沿海地区还应能防盐雾侵蚀。

灯杆或光带的风荷载面积,应取其全部投光灯的正面面积和灯桥面积的总和,不应是单个灯具面积相加计算。

由于触发器的电压比较高,因此选用电缆标称电压不应小于1000V。敷设在体育建筑室外阳光直射环境中的电力电缆,应选用防水、防紫外线型铜芯电力电缆。

镇流器、触发器至光源的距离,必须限制在厂家规定的连接电缆的限值以内。

投光灯的安装应保证其长期运行,其俯角和方位应保证正确无误。

实例:图4为2008年北京奥运会主体育场——国家体育场“鸟巢”的场地照明布置,该体育场用于奥运会时的田径、足球比赛和开幕式和闭幕式。共采用采用了594套MVF403灯具,2000W/380V短弧金卤灯。“鸟巢”场地照明视觉效果非常好,不仅满足了场地照明的功能性要求,而且给体育场场内空间增加了灵性或变化。

图4北京奥运会主体育场场地照明布置

 
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