舞台灯光系统工程深化设计.docx
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舞台灯光系统工程深化设计
[关键词] 舞台灯光，系统工程，深化设计，设备安装，单机测试，系统联调，模拟试运转。
第一章深化设计概要
一、工程概况
岳阳文化艺术会展中心是岳阳市重点工程，集表演、会议、展览、影视、文化艺术培训为一体的多功能综合建筑，占地面积135亩，建筑面积3.3万平方米，能承担国际一流文化团体的演出，于2008年4月26日破土动工，2008年年底完成工程建设任务。
该文化艺术中心拥有一个1200座大剧场及一个400座小剧场及其配套设施。
此次舞台灯光系统工程项目包括1个1200座大剧场、1个400座小剧场的舞台灯光设备系统和相关服务。
招标范围包括提供各剧场的整套舞台灯光设备及控制系统，并提供为完成全部舞台灯光系统的施工图深化设计、供货、安装、调试、人员培训、售后服务及其它相关服务等。
二、设计目标
作为体现一个文化源远流长、经济迅猛发展的发达地区的岳阳文化艺术会展中心，文化艺术设施重要视觉感受的主要手段——灯光系统，选用的是具有国际和国内领先技术的产品，在今后相当长的一段时间内，也能保证大型会议和飞速发展的艺术表演绝大部分需要，在10年内不至于落后于观众的欣赏水平。
各剧场舞台灯光系统工程的设备配置，依据技术先进、安全适用、经济合理、节约能源和保护环境的目标设计，并满足以下要求：
1.能够满足大型会议（讲座、报告会、展示、演示）；
2.能够满足戏剧、综艺歌舞演出等使用要求；
3.能够承接国内外各类表演团体和剧目的演出要求；
4.能够满足电视现场直播和节目制作的要求；
5.系统及设备体现现代先进水平；
6.设备运行实施智能化管理，体现快捷、低耗、低成本的特点。
三、设计依据及标准
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岳阳文化艺术会展中心舞台灯光设备招标文件及设计图纸；
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《剧场建筑设计规范》（JG57-2000）（J67-2001）；
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《电视演播室灯光系统设计规范》GY5045-2006；
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《剧场/电视台/电影的灯光使用要求》EN60598-2-17；
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《舞台灯具光学质量的测试与评价》WH-0204-1999；
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《投光照明灯具光度测试》GB/T7002-86；
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《通风式灯具安全要求》GB/T7000.14-2000；
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《舞台灯光、电视、电影及摄影场所（室内外）用灯具安全要求》GB7000.15.2000；
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《电气装置安装工程施工及验收规范》（GB50258-96）；
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《民用建筑照明设计标准》（GBJ133-90）；
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《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92；
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《低压配电设计规范》GB50054-95；
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《电子调光通用技术条件》（GB/T13582-92）；
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《电子调光设备性能参数与测试方法》（GB/T14218-93）；
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《电子调光设备无线电骚扰特性限值及测量方法》（GB15734-1995?
）；
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《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》GB9254-1998；
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USITTDMX512（1990）通讯协议。
四、设计原则
根据演出功能的潜在用途，同时依据现代优秀会展中心场馆的成功范例，结合我国舞台设计实践，选择适宜于该中心特殊用途的便于国内外表演团体方便使用的舞台灯光系统。
因此，本系统设计充分体现了先进性、实用性和经济性。
1.系统的先进性
1）系统大量采用具有现代水平的舞台智能化设备；
2）智能化控制的灯光系统；
3）各系统之间技术密集性，体现了配置的先进性；
4）系统可靠，杜绝服务中断；
5）舞台灯光设备采用数字化统一控制。
2.系统的实用性
1）满足短时间内轮换不同形式的操作方式；
2）满足多种类型的用光需要；
3）满足会议、表演用光以外，还能满足电视转播和电视节目制作的特殊需要。
3.系统的经济性
设计中，将营运管理及运行成本因素渗透到每一个设计环节之中。
选用技术先进、节能、环保的系统设备，尤其是大量选用低功率冷光束灯具，其特点是高效低能，高亮度低温度长寿命。
同时，为会展中心管理搭建一个现代化的硬件平台，从而实现高效、低成本的营运目标。
五、设计指标
1.照度指标：
主要表演区垂直照度不低于1200Lux；
2.会议照明：
不低于550Lux；
3.显色指数：
Ra＞92；
4.色温：
常规灯具3200K±150K，特效灯具4700K-5600K；
5.调光硅柜抗干扰指标：
高于国家《电子调光设备无线电骚扰特性限值及测量方法》一级标准；
6.调光硅柜性能：
等同欧洲标准，高于国家《电子调光性能参数与测试方法》一级标准。
六、设计内容
充分考虑岳阳文化艺术会展中心舞台灯光系统尤其是网络系统的通用性、兼容性、前瞻性以及有关设备的互换性，设计包括了岳阳文化艺术会展中心舞台灯光系统工程五个方面。
内容如下：
1.整体舞台灯光系统灯具的选配与设计；
2.整体舞台灯光网络控制系统的选配与设计；
3.观众席照明、舞台工作照明网络控制系统的选配与设计；
4.舞台灯光系统强弱电管线施工、网络布线与舞台灯光配电系统工程施工组织；
5.灯光系统的全套产品供应、系统工艺深化设计计划、设备器材成套供应、设备安装调试、系统联调，配合测试、两年后设备检测与两年内产品保修，技术人员培训与再培训，演出技术保驾及产品终身应用技术保障。
第二章舞台灯光照明设计
一、舞台灯光系统设计特点
舞台灯光照明设计是遵循大型舞台艺术表演的规律和特殊使用要求进行配置的，1200座大剧场将全面展示岳阳文化艺术会展中心的舞台演出功能，主要供演出大型歌剧、舞剧（含芭蕾舞剧），可演出类似音乐舞蹈史诗等剧目，具有接待国内外著名歌剧、舞剧表演团体演出的能力，能承接重大和复杂的演出项目。
同时兼顾其它剧种演出和大型综艺晚会、电视录播、直播功能的需要，并能适应国内外灯光设计和灯光操作人员的应用和管理。
其目的在于将各种表演艺术再现过程所需的灯光工艺设备，按系统工程进行设计配置，使舞台灯光系统准确、圆满地为艺术展示服务。
本次设计的特点是重点考虑灯光系统全面预留、储存充裕、灵活机动、切换自如、安全可靠，提供多种形式舞台演出灯光配置，系统与设备配置具有国内舞台演出灯光的高标准：
1．创造全方位的会议、舞台布光自由空间，适应一切布光要求；
2．为使该系统能够持续运行，适当加大储备和扩展空间；
3．系统的抗干扰能力和安全性作为重要设计指标；
4.高效节能冷光束灯具被引入系统设计中；
5.网络数字信号技术被引入系统设计的各个环节之中。
二、舞台灯光系统工艺设计要求
1．该系统工艺设计和设备配置具有剧场的综合使用功能，在短时间内可轮换多种不同剧种的灯光操作设计。
2．该系统设计可以从一种照明设计快速转换到另外一种照明设计，转换时间在2小时内完成。
3．该系统允许使用全部配置的各种类型灯具和其它补充设备。
4．该系统设计有足够的安全性和存储容量，整个系统在不中断主电力供应的前提下，对主控台与灯光设备进行持续的诊断检查。
5．该系统中的设备完全符合会展中心舞台背景噪声的技术要求，空场状态下，所有灯光设备开启时的噪声及外界环境噪声的干扰不高于NR25，测试点1M效果器材的噪声不大于30dB。
6．系统的扩展能力是该系统设计之初有意预留的，如电力硅控容量、网络容量，待日后资金充裕或新技术出现，使本系统不至于因设计不足而大面积修改或更新，达到节省资金和快速适应变化的需求。
三、舞台灯光系统设计说明
舞台灯光灯位布置说明：
先进合理的灯光系统配置，搭载具有现代科技水平的灯具和器材，是保证岳阳文化艺术会展中心的各厅舞台灯光照明系统总体设计目标得以实现的前提条件。
灯具、灯位的合理配置是充分体现灯光设计水平的重要标志；
舞台灯光灯位布置为全方位立体分布，面光、耳光、柱光、侧光、逆侧光、顶光、顶逆光、天排、地排、地面光、观众照明光等区位构成全方位布光阵列，舞台各部位均有布光点，杜绝死区，可灵活多变按需组合。
如下图：
1200座大剧场舞台灯光平面分布图
1.面光系统设计配置
面光主要用于照亮舞台前部表演区，对舞台上的表演者起到正面照明的作用，供人物造型用或使舞台上的物体呈现立体效果；
面光采用新型（卤钨）LD750-5750W5度成像聚光灯、LD750-10750W10度成像聚光灯，根据投光距离进行调焦和布光，保证面光灯投射的效果达到，光斑均匀、照度一致。
灯具的排列及投射方法:
垂直投射：
使舞台表演区下面获得均匀效果；
交叉投射：
增强舞台中心区域及纵深亮度；
重点投射：
加强局部舞台表演区域的照明。
2.耳光系统设计配置
从剧场观众席两侧的耳光室投向舞台的灯光，作为舞台前斜侧方向的造型光，用以加强人物和景物的立体感，形成前侧面的照明效果。
灯具的排列及投射方法:
耳光是面光的辅助光，做人物造型用光；
可从一侧或两侧对舞台色彩气氛进行渲染；
外侧灯和内侧灯交叉投射，可获得较大的投光范围；
两排以上光色相同的耳光同时投射时，位置高的灯通常以投射远光区为主，位置低的灯通常以投射近光区为主。
3.乐池顶光系统设计配置
设置的灯具吊挂在乐池顶部下边，其作用是对升起的乐池舞台面的表演空间进行必要的照明，灯具可根据演出需要临时安装配置。
4.柱光系统设计配置
舞台大幕线内两侧设置的柱形灯光位置为柱光，光线从台口两侧射向表演区；主要是弥补面光、耳光的不足。
灯具的排列及投射方法:
灯具的排列及投射方法与耳光基本相同。
5.顶光系统设计配置
顶光设在舞台上空每隔3M-3.5M左右设置一道顶灯，电源从舞台天棚通过多芯排缆下垂,灯吊杆两侧设有容纳电缆的线筐，灯具吊挂在灯吊杆下边，其作用是对舞台纵深的表演空间进行必要的照明，灯具可根据演出需要配置。
灯具的排列及投射方法：
第一道顶光与面光相衔接照明主演区，衔接时注意人物的高度，可在第一道顶光位置作为定点光及安置特效灯光，并选择部分灯具加强表演区支点的照明；第二道至第八道可根据剧情需要向舞台后直投、也可垂直向下投射、也可作为逆光向前投射；从而加强舞台人物造型及景物空间的照明。
前后排光相衔接，使舞台表演区获得比较均匀的色彩和亮度，顶排灯侧照光，可加强舞台表演区的侧光效果，特别是对舞台左右相对表演人物造型塑造具有精彩的效果。
6.侧光系统设计配置
侧光的作用是从舞台的侧面造成光源的方向感，可以作为照射演员面部的辅助照明，并可加强布景层次，对人物和舞台空间环境进行造型渲染。
投光的角度、方向、距离、灯具种类、功率等因素都会造成各种不同的侧光效果。
灯具的排列及投射方法:
来自单侧或双侧的造型光，可以强调、突出侧面的轮廓，适合表现浮雕、人物等具有体积感的效果。
单侧光可表现出阴阳对比较强的效果。
双侧光可以表现具有个性化特点的夹板光，但需要调整正面辅助光与侧光的光比才能获得比较完善的造型效果。
7.天排光系统设计配置
天排灯是以散光投光灯具由上向下，向舞台天幕的上半部分的投光、多用于表现天空和渲染背景色彩。
灯具排列和投射方法:
灯具采用单灯组合使用，装成一排，照明要求光线均匀，专门俯射作天空布景照明用。
8.地排光系统设计配置
与天排灯相反，地排灯是以散射投光灯具由下向上，向舞台天幕的下半部分投光和渲染色彩的灯光，通常与天排灯配合使用，使色彩变化更为丰富，灯具采用单灯组合使用。
灯具排列和投射方法:
成排灯具均匀地摆在舞台天幕前，用来仰射天幕，表现地平线、水平线、日落等，通常与天排灯配合使用，使光色变化更为丰富。
9.追光灯系统设计配置
根据光学成像及变焦原理设计的灯具，具有可改变光圈的大小、色彩、明暗、虚实等功能，演出中安装在特制的支架上追随演员移动的同时加强对其照明亮度，提高观众的注意力，可以设置在演出剧场空间的多种位置，实现对演员半身、全身、远距离、小范围的局部照明效果。
有时也可运用追光表现抽象、虚幻的舞台情节。
10.电脑灯设计配置
智能数字电脑灯一体化的设计比以往采用电动机械架＋聚光灯＋换色器＋遮光板＋特殊效色盘等多件器材组成的机械化灯具有更高的稳定性。
电脑灯中的ＣＭＹ混色系统可调出过万种的色彩，更是一般换色器所不能比拟；利用可更换的图案片可投射出各种图形甚至幻灯片；两个以上的图案片重迭时可创造出变化万千的动感影像；图案型的电脑灯更能利用动画轮创造出可移动的水影，云彩，火，岩石等多种特殊效果。
遥控遮光板能修改光束形状，令光斑完全按灯光设计师投射到造型不同的布景、道具上，同一灯具能快速改变设定而照射不同物件。
电脑灯功能超卓，能大大减少舞台上效果灯具的数量；电脑灯主要布置在舞台上空的顶光灯杆上，采用以太网传输讯号，通过网络节点连接电脑控制台，可任意调整灯具投射角度，亮度，变换图案，光束大小，色彩等功能，完全能满足各种演出剧目对数字化电脑灯的变化要求。
11.地面光系统设计配置（落地式侧光）
安放在地面或是安装在支架上的灯具，可以根据投光的需要摆放在舞台的相应位置，目的是加强气氛，角度可以随时变动，从侧面照射演员和景片。
通常放在舞台的边幕后面以便隐蔽灯具。
灯具的排列及投射方法:
地面光的位置与演员的角度，从观众位置来看基本形成45°-90°。
这种光起到突出物体的表面结构，形成物体和人物面部效果成明暗各半，所投射的光立体形态强烈，给人坚毅、有力的感觉，其它均与侧光相同。
第三章舞台灯光控制网络系统设计
一、设计定位与指标
1.灯光控制网络系统设计定位：
采用本公司科学技术领先、应用较广、国际通用TCP/IP协议、支持DMX512协议及可提升至将来ACN协议的ShowNET现代化高速度网络系统，在会展中心筑构安全可靠又方便实用的灯光网络，所有全电脑程序化的舞台灯光、观众照明灯光和工作场灯控制系统，包括DMX输入输出信号、反馈报告信号、手控、遥控、监控信号、视频信号、设定功能、升级功能等全部在以太网络上传送，实现舞台灯光资源共享与双向传输；有效避免信号干扰和信号衰减；防止线路故障造成传输中断的危险；方便灯光多点控制与实时完全跟踪备份、灯光遥控与监控。
2.灯光控制网络系统设计指标：
本项目灯光系统主要设计指标为：
1）双网络双备份数字灯光控制系统，工作电源于网络线材中游走，主、备调光台完全跟踪备份；
2）网络速度：
1GT比特/秒；
3）调光台可控信道数2000个，1000个组、2000个宏、600×99步灯光效果、99个灯具数据库、3000个SMPTE事件、9个远距离视频；
4）电脑灯、换色器等可控属性数2000个；
5）调光台和网络节点电磁兼容性：
50v/m（1M-1GHZ）；
6）输出功率：
每路6千瓦，最大输出电压可调节；
7）三相输入修正：
有，通过硅箱处理器分析输入电源波型后作出修正；
8）反应时间：
16毫秒，可分三级调节；
9）照度指标：
主表演区白光照度>1400LUX，最终以实际演出需求而定；
10）显色指数：
Ra>92；
11）色温：
常规灯具3200K，特效灯具>4600K；
12）噪声指数：
空场所有设备开启时嘈声及外界环境嘈声的干扰效果器嘈声<30db（1米处为测试点）；
13）调光柜抗干扰指标：
230us（230V时）；
14）标准耐冲值：
100,000AIC；
15）调光柜DMX配接：
完全，优先；
16）触发精度：
16比特4000级；
效果器嘈声<30db（1米处为测试点）；
二、控制系统设计
本项目设计采用双以太网承载DMX网络的形式，既安全高效满足需求、又为将来系统升级、换代、扩容与新技术发展打下良好的基础。
1.控制系统设计原则
1）主干网络设备选用符合国际标准TCP/IP通讯传输协议、性能可靠的设备；
2）双网络多级备份，确保数据传输高速可靠并具有共享性；
3）设备选型要求可靠性、先进性、实用性与经济性俱佳；
4）控制台选用性能优越可靠，具备网络学习功能，支持完全跟踪备份的控制台；
5）控制节点分布与系统设计要求先进性、合理性和前瞻性。
要求充分考虑演出的不同要求，适应国内外灯光设计师和操作人员的管理和使用；
6）接插件和线材符合国际标准，做到安全、可靠、耐用。
2.网络系统设计目标
1）信息的互通性：
网络设备均符合国际标准的网络传输协议—TCP/IP协议、灯光控制协议—DMX512（1990），彻底解决了网络资料的互通性问题；
2）信息的互用性：
设计的网络设备均为我公司生产的网络控制台、网络节点和国际著名公司生产的符合国际标准的网络设备，彻底解决了网络资料的互用性问题，真正实现信息共享；
3）信息的可靠性：
设计选用的设备均性能可靠，技术成熟，Strand系列产品均具有反错纠错功能，使其传输资料更安全可靠，保证系统的安全稳定运行。
ShowNET是一套技术先进、功能完整的网络系统，拥有一套系统管理体系和行之有效的设计措施，预防各种网络冲突问题。
有效增强了网络的实用性和稳定性：
a）通过预测与信息反馈，及时检测设备的故障，并迅速采取措施将故障修复，以减少或消除网络中断和设备故障；
b）采取冗余措施，关键设备在线备份，以备关键设备出现故障便可立即由备份设备来接替工作，不会出现演出的间断，影响演出的正常进行。
4）提高网络的运行质量：
运用新技术，采用合理、有效、可靠的传输介质和网络运行设备、终端设备，保证数据传输的准确性和快速高效性；
5）提高网络的资源利用率：
通过充分了解演出需要的信号点位，合理的进行线路布置，使其尽到网络信号的最大利用率；
6）系统控制全面性：
网络系统能承载几乎所有灯光包括舞台常规灯、电脑灯、换色器、效果器以及场灯、工作灯在内的大剧院照明控制系统；
7）系统的可扩展性：
ShowNET随时可简易延伸、扩容与升级，兼容未来的ACN协议。
3.控制网络系统构成
灯光控制网络系统（以太网/DMX信号）
灯光控制网络系统是指网络化灯光控制的系统。
采用以太网/DMX网络控制，整个控制系统严格遵循TCP/IP通讯协议及USITTDMX512/1990。
灯光控制系统成星型分布，信号集中于各自的可控硅室，通过集线器分布以太网节点，数据传输介质采用五类以太网信号线；DMX信号由网络中的众多SN110网络节点提供。
每个SN110上有LCD液晶显示来提供信息指示及两个DMX接口。
所有SN110的工作电源直接由网线从网络中提供（国际最新标准IEEE80203af）。
所有手提型的网络单元均可直接利用插件与墙面的网络接口连接并通电工作。
通过StrandSN110NODE（网络节点）实现以太网控制信号与DMX信号的相互转换，并合理分布于剧场各DMX信号节点。
灯光网络配置具备专用的网络配置软件，能对网络中各个信息节点统一配置、修改。
网络中具备以太网控制、DMX控制、无线遥控、有线遥控，并能接入场灯控制系统以及环境照明控制系统。
如下图：
1200座大剧场舞台灯光控制系统图
为了保障系统运行的可靠性和稳定性，我们在每个中心控制室使用不间断电源UPS。
这种不间断电源（UPS）属在线式（ON-LINE）系统，它可以为负载提供稳频、稳压、不间断高质量纯正弦波交流电。
该系统能有效地克服由外电网直接供电所引起的常见电源质量问题，如电压过高、过低、电网突波或瞬间尖波、电源线上杂波干扰、电力供应中断或瞬间断电等，从而保证仪器设备的正常运行，防止计算机及数据处理系统内的资料丢失，UPS不间断电源是特别为各种微电脑网络、小型计算机、工作站和精密电子仪器设计的，运行较为可靠，还可增加电池组延长后备供电时间，以满足在断电情况下仍获得长时间供电用户的特殊需要。
4.网络冲突预防设计
1）网络冲突的产生
一个全开放的网络给我们带来了无限的共享空间和多功能的创作魅力，同时也不可避免地在使用范围上产生冲突。
我们在设计时充分考虑用户使用时可能发生的任何一切能导致系统故障的原因，提供合理有效的预防措施。
所谓灯光控制网络冲突的产生是由于网络端口的全开放性造成的端口地址的配置冲突。
2）网络优先判断预防设计
网络性能的好坏，关键因素是如何预防网络的冲突问题。
StrandShowNET系统拥有一套完整的预防冲突设计：
a）每台设备均具有唯一一个IP地址，被接入后这些设备会自动产生一个地址，也可以通过网络管理软件ShowNETConfiguration去设置它；
b）每台设备均可以设置其控制的优先级别；
c）每台网络控制台均具有一个独立的ID编号；
d）为了能更好的兼容控制工作灯/场灯、环境照明控制系统，特别的为其控制系统（如皮密亚）设置了并列处理程序；
根据以上设置的各标志而形成一套完整的判断方式。
5.调光冲突的预防
1）调光控制多功能设置
一个Strand灯光系统，由一个电脑调光台控制面板和相关联的处理器组成，能在StrandShowNET网络中运行。
该网络包括了其它的系统，只要调光回路及受控回路经过HTP，LTP，MERGE设定后，就可同时被多于一个的系统所控制：
a）HTP（HighTakePrecedence）：
数个信号源以亮度水平高位为优先输出；
b）LTP（LatestTakePrecedence）：
数个信号源以最后亮度水平改变值为输出；
c）Merge：
数个信号源合并后按等级分配来输出。
通过以上模式的设定，单一的受控元即可受命于上述某种输出约定，从而同时接受数个控制元的控制而井井有条。
2）调光台身份定位
Strand电脑调光台系统软件也能保证在多个系统的网络中不会发生调光回路的控制冲突。
因为在该系统启动前，我们已通过设置各调光台的IP地址定位其不同优先级，明确其主控台、备份台的身份，只有当备份台自动确认“主机”身份的控制台失效时才会自动上线。
此外，在大型演出或会议中往往可通过菜单选择分工处理,如主机为传统灯控制，分控台为换色器控制等。
在遥控模式下，每个控制台有其自己独立的输入命令和显示，并可把控制回路的资料进行”Partitioned”（分割）并加以记录。
这种功能容许一个控制台独立记录控制回路于主CUE场上，而与此同时，其它灯光师可利用他们的回路分割并执行在同一个CUE场上。
带着独自的显示及唯一的回路列表，每个控制台的回路分割可为整个系统的任意一部份，从而去满足舞台上各种需求。
第四章舞台灯光电气系统设计
一、设计依据
1.灯光设计师所提供的布光方案
2.国家有关规程规范
1）《剧场建筑设计规范》（JG57-2000）（J67-2001）；
2）《低压配电设计规范》（GB50054-95）；
3）《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）；
4）《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）。
二、舞台灯光系统配电功率设置
1.系统指标
1）照度指标：
主要表演区垂直照度不低于1500Lux；
2）会议照明：
不低于550Lux；
3）显色指数：
Ra＞92；
4）色温：
常规灯具3200K±150K，特效灯具4700K-5600K；
5）调光硅柜抗干扰指标：
高于国家《电子调光设备无线电骚扰特性限值及测量方法》一级标准；
6）调光硅柜性能：
同于欧洲标准，高于国家《电子调光性能参数与测试方法》一级标准。
2.舞台灯光电力配置
1）1200座大剧场：
a）设置6KW调光硅路864路，6KW直通192路，工作灯调光回路19路，工作灯直通回路23路；
b）舞台灯光总电量：
Pe＝6588KW、Pjs＝1054.8KW。
2）400座小剧场：
a）设置6KW调光硅路192路，6KW直通72路，工作灯调光回路12路；
b）舞台灯光总电量：
Pe＝1656KW、Pjs＝482KW。
三、舞台灯光电气设备运行中的安全设置
1.选用专用的变压器
配电系统采用三相四线制，接地形式采用TN-S系统。
变压器的接线方式组采用D,yn11时，这种△／Y0的接线变压器，能适应三相不平衡负荷，不会产生感应电动势，形成回路
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