浅谈剧院电气设计和舞台工艺的对接问题

▲中国中元国际工程公司 高 磊

近年来随着国家经济建设的蓬勃发展，人民生活水平和精神追求不断的提高，各地的剧院建筑如雨后春笋般蓬勃发展，大到享誉中外的国家大剧院，小到遍布城市各个角落的小剧场。他们规模不等，特点各异，剧院的形式越发的多样化，极大地丰富着城市的文化生活，也提升了城市的文化内涵。

在剧院建筑设计的诸多环节中，电气设计是最基本、也是最重要的环节。好的电气设计可以将舞台机械、舞台照明、舞台音视频系统、舞台消防等专业有机的结合起来，对各系统性能的发挥起着巨大的作用。下面笔者将结合石家庄国际会展中心项目，对剧院建筑的舞台工艺，以及剧院电气设计和舞台工艺的对接问题进行探讨。

1 工程概况

本工程为石家庄国际会展中心的会议中心子项，建筑面积59 042m2，其中地上2层,屋面最高点25m；地下共2层，内含一个约2 700人的报告厅兼剧院。该报告厅以会议功能为主，也可作为剧院承接商业演出，其具备承接大型国际会议、国内外专业水平的歌舞、戏曲和大型综艺晚会的演出功能。

2 负荷分级与供电电源

根据《剧场建筑设计规范》（JGJ57-2000），观众座位在1 601人以上的应属于特大型剧院，因此根据《民用建筑电气设计规范》JGJ 16-2008将舞台机械、舞台照明、舞台音视频系统、舞台消防及调光用计算机控制系统等均定为一级负荷，均采用双路电源供电，并在机房末端互投。

本工程采用2路10kV电源同时供电，分列运行，当一路电源故障时另一路电源可承担全部的负荷，并且两路电源不应同时损坏。

变配电室设在地下1层（下设电缆夹层），内设4台1 600KVA变压器，其中1#和2#变压器用于地源热泵机组、会议中心内的空调负荷以及舞台机械设备用电；3#和4#变压器用于会议中心的舞台照明、舞台音视频系统、舞台消防以及其他会议中心部分配套用房的用电。因舞台工艺设备容量相对较小，故本工程未设置专用变压器为舞台工艺设备服务。

3 舞台机械

本工程舞台采用镜框式舞台形式，即整个舞台由主舞台和左右侧舞台区域组成，主舞台台口宽22m，高11m，舞台栅顶高24.5m，台仓深4m。舞台机械设备通常为剧院建筑的用电大户，因剧院的规模不同、复杂程度不同，舞台机械的用电量也会有巨大的差别，通常情况下电气专业可以把舞台机械设备的供电分成三个部分来考虑。

3.1 台下机械设备用电

台下机械设备主要用于方便、快捷的转换舞台表演形式，迁换布景，移动演员或景物的机械设备。结合本工程，台下机械设备主要包含以下设备，详见表1。

该部分经与舞台机械顾问方协商，台下机械部分用电设备的同时使用系数按0.9考虑，本设计中台下机械设备的双电源互投配电柜设在台仓内，电源由变电所的1#和2#变压器直接放射供电。

3.2 台上机械设备用电

台上舞台机械设备设置在舞台上空，主要用于悬挂景物、演员、灯光设备，主要由幕布和舞台吊景装置组成。本工程中台上机械设备主要包含以下设备，详见表2。

台上机械部分的双电源互投配电柜设在左侧台上方的舞台机械电气室内（机房位置详见图1），电源由变电所的1#和2#变压器直接放射引来。需要注意的是台上机械设备中的台口防火幕为消防负荷，应该由专门的消防电源供电，而不应该从台上机械部分的双电源互投配电柜供电。

3.3 舞台机械控制室用电

表1 台下机械设备统计表

舞台机械控制室可实现对舞台机械设备的操作控制，主要包括主操作台、移动式和垂吊式操作盘、现场控制器和控制系统等，其核心就是对舞台机械设备进行集中的监视和控制，是整个舞台机械的管理中心。

本工程中舞台机械控制室用电量为10KW，双电源互投配电柜设在右侧台上方的舞台机械控制室内，电源由3#和4#变压器直接放射供电。同时控制室内还需设置UPS电源，以满足不间断供电的要求。

3.4 舞台机械的布置及设备机房的位置

舞台机械的布置及设备机房的位置详见图1、图2。

4 舞台照明

舞台照明是舞台艺术的重要表现手段，它运用舞台灯光设备和技术手段，随着剧情的发展，以光色及其变化来显示环境、渲染气氛、突出中心人物，创造舞台空间感和时间感。

尽管舞台照明系统设计复杂，但与电气专业的对接相对简单，通常只需要提供给舞台照明顾问方两处电源即可，一处送至硅箱室（详见图1）、一处送至舞台灯光控制室（位于观众席的后部）。

1）舞台照明用电量

本工程中舞台照明共设置了两道面光桥、六个耳光室，同时舞台还设置了柱光、顶光、脚光、天排光、地排光和追光等。舞台灯光总的设备安装容量约1 200KW，不同演出在舞台灯光的使用上会有很大的差别，有些演出团体还会根据自身的需要自带灯具，这部分的容量也无法确定，且舞台灯光多为单相设备，很容易造成三相不平衡。在多次与舞台照明顾

Comprehensive Design问方协商后，并参考国内同等规模的演出场所，最终确定舞台灯光的总计算负荷按500KW考虑，需要系数约为0.42。

2）舞台灯光控制室用电

舞台灯光控制室用电按10KW考虑，该电源除双路电源供电外还需配备UPS，UPS由舞台照明顾问方自行配置。

3）因大量的舞台灯光均采用可控硅调光，势必产生大量的谐波对电网造成影响，因此有条件的话建议在调光器室就地加装有源滤波装置，以减少谐波对电网的影响。

5 舞台音视频系统用电

舞台音视频系统主要包括舞台的扩声系统和舞台的视频系统。扩声系统通常由扩声设备和声场组成，其主要过程是将声信号转换为电信号，经放大、处理、传输再转换为声信号还原于所服务的声场环境。其主要设备包括传声器、音源设备、调音台、信号处理器、功率放大器和扬声器等。

舞台音视频系统的用电量相对较小，但机房的设置相对分散，每个机房都需要单独由变电所采用双路电源放射供电，并在末端切换，本工程中包含以下一些机房：

扩声系统机房（机房用电量15KW，380V）、信号交换机房（机房用电量15KW，380V）、视频机房（机房用电量20KW，380V）、投影机房、功放机房（机房用电量50KW，380V）及电影放映机房（机房用电量20KW，380V）。

电气专业除预留以上机房的电源以外，还建议在舞台的上下场门的两侧分别预留30KW、380V的电源，用于特殊演出团体自带设备的用电，如LED大屏、舞台音视频设备等，这样可以方便物业方承租各种规格的商业演出。

需要注意的是电气专业提供的舞台音视频系统的供电电源，应不与舞台机械、舞台灯光、空调系统共用变压器，如无法满足时至少应做到不共用回路。

6 设计体会

舞台工艺顾问方应尽早的介入项目内，否则电气专业的各项预留都无从谈起。以本项目遇到的实际问题来看，舞台工艺顾问方是在初步设计完成后介入的，随着舞台工艺顾问方的介入，对原有建筑布局、机房位置、吊顶高度、吊顶材料、舞台工艺流线都进行了较大幅度的调整，尤其是原有的电气专业预留容量和位置与舞台工艺顾问方提供的工艺资料也有了较大的差距。因此建议在一个项目初步设计的初期舞台工艺顾问方即应介入到项目中来，待舞台工艺确定后电气专业再进行该部分的相关设计。

舞台的音视频系统用电、舞台照明控制室用电以及舞台机械控制室的用电通常情况下不与舞台机械、舞台灯光和空调设备共用变压器（如无法满足时至少不应共用回路），因舞台机械和舞台灯光通常为非线性负载，用电量较大，负载的瞬时变化也很大，且大量的可控硅调光元器件产生大量的谐波，会对音视频系统和控制系统造成影响。因此建议分变压器（或分回路）供电，同时建议对舞台机械和舞台灯光用电就地加装有源滤波装置，以减少对电网的影响。

剧院建筑在电气设计之初需与舞台工艺顾问方充分的沟通，尤其是了解清楚舞台工艺设备的需要系数。舞台工艺用电作为整个建筑的用电大户，他的特点是设备安装容量巨大，但需要系数却很低，只有和舞台顾问方充分的沟通，充分了解舞台各部分的工艺流程，才能对各部分的用电量有一个相对准确的判断，才能合理的确定变压器的容量。同时我们需要在保证各部分用电预留充足情况下，也最大限度的保证整个项目的经济性。

确定电气设计和舞台工艺顾问方的设计界限，通常情况下双方的分界点设在机房内的双电源互投开关处，开关上口电源由电气设计方提供，开关下口由舞台工艺顾问方自行设计。对于控制室等需要不间断供电的，建议需顾问方根据各自需求自行配置UPS。除预留电源以外，电气专业还需要在各个机房预留接地端子箱，尤其是舞台工艺各控制室、舞台音视频系统的接地通常不与强弱电竖井共用接地，需要通过单独扁钢接至大楼的基础接地极或者大楼的总等电位端子箱处，这部分工作需要电气专业先行设计。

7 结束语

剧院建筑需要多专业、多学科相互配合，电气专业只有和舞台工艺专业充分的协调和配合，才能将舞台声光电的艺术魅力充分的呈现出来。

[1]中国建筑西南设计研究院,剧场建筑设计规范JGJ57-2000[S]. 北京: 中国建筑工业出版社,2001.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部. JGJ16-2008民用建筑电气设计规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2008.

[3]北京照明学会照明设计专业委员会. 照明设计手册[M].2版.北京：中国电力出版社，2006.

[4]黎连业, 黎恒浩, 王华. 建筑弱电工程设计施工手册[M]，北京：中国电力出版社，2010.