照明工程配电知识

1.    负荷等级

根据规范要求，将负责按照其对供电可靠性的要求以及终端供电造成的影响、经济上的损失程度、人员伤亡情况等分为三级。对于体育建筑，则直接反映为对赛事（或体育活动）是否正常进行的影响。也就是说，体育建筑中的负荷等级划分基本是按照对赛事影响程度的大小以及是否影响赛事来进行的。例如，甲级及特级体育建筑中，凡中断供电会直接或间接影响赛事和转播正常进行以及运动员水平正常发挥的负荷一般属于一级负荷，凡中断供电不影响赛事和转播正常进行但影响室内环境质量的负荷一般属于二级负荷，凡中断供电不影响赛事和转播正常进行及室内环境质量的一般属于三级负荷。其它级别体育建筑的负荷等级依次类推。

由于体育馆照明直接影响赛事（或体育活动）的正常进行，因此属于体育建筑中负荷等级最高的负荷。按照现行规范要求，特级体育建筑的体育照明属于特别重要一级负荷，甲级体育建筑的体育照明属于一级负荷，乙级及以下体育照明属于二级负荷。

2.    供电电源

不同等级负荷对供电的可靠性要求也不相同，同时需要兼顾技术经济的合理性和业主的特殊要求。根据国内目前的工程实施现状，特级体育建筑的体育照明一般需要两个及以上的电源为其供电，且必须设置独立的备用电源。其供电电源包括两路及以上独立的市电电源（一般来自不同的上级降压站）和各自形式的备用电源，如柴油发电机组（包括固定和临时的发电机组）、蓄电池类电源装置等。甲级体育建筑的体育照明供电电源可以是两路或以上独立的市电电源（一般来自不同的上级降压站），备用电源则可以根据业主的要求确定是否设置，备用电源的形式同上。乙级及以下建筑的体育照明可以由两条或两回市电电源供电，若受条件限制，可以由1路市电电源和自备备用电源供电。08D800-1《民用建筑电气设计要点》中的规定可以给读者提供帮助。

1）         正常电源，①乙级及以上的体育建筑电源数量不应少于两个，丙级体育建筑电源数量宜为两个，其它体育建筑可采用一个电源。特级、甲级场馆的两路电源应为不同路由的线路。②中小型体育建筑宜采用380V电源，特大型、大型体育建筑术、经济比较可采用35KV或110KV电压等级的电源供电。③特级体育建筑应采用专线电源供电，甲级体育建筑宜采用专线电源供电。

2）         应急电源和备用电源。①特级体育建筑应设应急电源，临时性重要负荷宜设备用电源。根据供电半径，柴油发电机可分区设置。②甲级、以及体育建筑应为备用电源的接驳预留条件，丙级及以下等级的体育建筑可不设备用电源。③应急电源可为柴油发电机和蓄电池，备用电源应独属于正常电源，但不应采用燃气发电机和蓄电池。④为应急电视转播照明设置的应急电源装置，当光源为高强气体放电灯时，应采用在线式电源装置，蓄电池放电时间宜不少于15min。

3.    电能质量

1）电压偏差。电压偏差一般与供电电压、变压器设置、系统和线路阻抗及负荷平衡等因素相关，是一个供电系统中固有的电能质量指标，在很长时间内会以较稳定的幅度出现。

一般来讲，照明设备的端电压偏差允许值为±5%。电压的升高和降低主要影响照明设备的寿命、光通量输出和色温。图9-1是目前常用的体育照明光源短弧金卤灯MHN-SA的电压特性曲线图。由图中可见，电压偏差为±5%时，色温的变化约为±4%，若以5600K为标准，即±224K；光通量输出的变化约为±12.5%；电压偏差为±4%时，色温的变化约为±2.5%，以5600K为标准，即±140K（目前业内对色温波动最严格的控制指标是150K），光通量输出的变化约为±8%因此，为了获得场地照明中同型号灯具一致的光输出特征，场地照明灯具端子处电压偏差允许值建议满足下列要求：

①    乙级及以下场馆的场地照明，220/380V±5%；

②    特级和甲级场馆的场地照明，220/380V±2%；

③    重要比赛场地的灯头末端电压偏移相互间不宜大于±1%。

 2）电压波动。与电压偏差相比，电压波动则是指电压的快速变化，多由冲击负荷的启动运动引起，出现时间很短。但由图9-1可见，短时间内的电压波动也会引起光源光通量输出和色温的波动，且色温对电压的波动更为敏感。而色温波动直接影响转播用电视摄像机的拍摄质量，所以系统设计应尽量减少电压波动。在工程设计中，往往通过将体育照明供配电系统单独设置来尽量减少因其它大波动负荷对体育照明的影响。单独设置的体育照明供电系统包括独立变压器、低压配电回路等。

          图9-1

3）谐波抑制。对于照明末端负荷为单相负荷的，产生的谐波多为3次谐波。图9-2为水利方体育照明回路中的谐波含量。如果体育照明的供电电源中包括蓄电池类电源装置，则谐波含量还会增加。图中可以看出，三相上3次谐波含量最多，均在21%以上；其次是5次谐波，在11%以上；11次谐波局第三位，达6%以上；7次和13次谐波含量也不少，均在3%以上；9次和15次谐波含量较少，尤其15谐波可以忽略不计。

                                图9-2

   所以在设计时需考虑滤波装置的安装空间以及对蓄电池类电源装置谐波含量的抑制措施。不同品牌、不同型号的体育照明灯具，其谐波含量是不同的，应有针对性的加以治理。

4）不平衡度。是指三相电力系统运行中三相不平衡的程度，主要有负荷不平衡、系统三相阻抗不对成以及消弧线圈的不正确协调引起。这里主要指三相照明线路的负荷平衡问题。负荷不平衡会导致系统损耗发热加大，电压偏高或偏低，影响设备正常运行。体育照明的末端负荷多为220V单相负荷或380V线间负荷，其配电系统的负荷的分配应尽量保持平衡，最大相负荷电流不易超过三相负荷平均值的115%，最小相负荷电流不宜小于三相负荷平均值的85%。