時(shí)間:2010-12-22 10:48:47來(lái)源:zhangting
摘 要:天河體育中心是2010年廣州亞運(yùn)會(huì)五大場(chǎng)館群之一,承擔(dān)著廣州亞運(yùn)會(huì)重要的比賽任務(wù)。本文以天河體育中心的變配電系統(tǒng)改造為例,首先分析了因應(yīng)系統(tǒng)增容需求的電氣主接線改造,以及針對(duì)比賽重要負(fù)荷的處理和與其相關(guān)的低壓聯(lián)鎖要求;其次,介紹了高低壓成套設(shè)備的選擇,并闡述了這些設(shè)備設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:主接線,變配電系統(tǒng)改造,增容,成套設(shè)備選擇
一、概述:
第16屆亞運(yùn)會(huì)將于2010年11月12日至27日在中國(guó)廣州進(jìn)行,為期15天。廣州亞運(yùn)會(huì)共有53個(gè)比賽場(chǎng)館、17個(gè)獨(dú)立訓(xùn)練場(chǎng)館。GE為15個(gè)新建和改造的場(chǎng)館提供卓越的電氣解決方案,新建的6個(gè)場(chǎng)館有:亞運(yùn)城的主媒體中心和綜合體育館,廣州自行車輪滑極限運(yùn)動(dòng)中心的自行車館、極限運(yùn)動(dòng)中心區(qū)和賽時(shí)管理中心,以及廣州棋院;改造的9個(gè)場(chǎng)館有:天河體育中心的總平面、體育場(chǎng)、棒球場(chǎng)和保齡球館,大學(xué)城的廣州大學(xué)體育館、廣東工業(yè)大學(xué)多功能體育館和板球比賽場(chǎng),以及沙面網(wǎng)球館和從化馬術(shù)比賽場(chǎng)。
二、天河體育中心變配電系統(tǒng)主接線改造
廣州天河體育中心位于市區(qū)東部,地處廣州市金融商業(yè)中心地帶,總占地面積51萬(wàn)平方米,是廣州目前最大的體育場(chǎng)地。它始建于1987年,當(dāng)年成功舉辦了第六屆全國(guó)運(yùn)動(dòng)會(huì),給全國(guó)人民留下了深刻的印象。根據(jù)廣州亞運(yùn)會(huì)安排,天河體育中心是亞運(yùn)會(huì)比賽的主要場(chǎng)館群,包括天河體育場(chǎng)、體育館、游泳館、棒球館場(chǎng)、網(wǎng)球場(chǎng)、保齡球館在內(nèi)的六大場(chǎng)館,共承擔(dān)了5項(xiàng)亞運(yùn)會(huì)比賽項(xiàng)目及2項(xiàng)亞殘會(huì)比賽項(xiàng)目。
由于系統(tǒng)增容,天河體育中心的變配電系統(tǒng)需要進(jìn)行改造,首先來(lái)分析其主接線的改造。
2.1 改造前的變配電系統(tǒng)主接線
天河體育中心改造前的變配電系統(tǒng)主接線(見(jiàn)圖1)描述如下:
原系統(tǒng)采用單母線分段帶旁路的主接線,由三回路進(jìn)線,天河F47進(jìn)線(變壓器安裝容量為10060kVA)和天河F3進(jìn)線(變壓器安裝容量為9340kVA)作為正常工作電源,龍?zhí)禙21進(jìn)線作為備用旁路電源。正常工作時(shí),天河F47和天河F3兩路電源同時(shí)供電,母聯(lián)開(kāi)關(guān)斷開(kāi);當(dāng)任一路失壓跳閘時(shí),母聯(lián)開(kāi)關(guān)自動(dòng)合上,由另一路以及龍?zhí)禙21一并供電,自投不自復(fù)
2.2 改造后的變配電系統(tǒng)主接線
作為2010年廣州亞運(yùn)會(huì)的主要比賽場(chǎng)館群,天河體育中心需增容約6000kVA,其變配電系統(tǒng)主接線進(jìn)行改造(見(jiàn)圖2)如下:
(1)為確保亞運(yùn)比賽的供電連續(xù)性,把原有的單母線分段帶旁路的主接線形式,改造成兩個(gè)單母線分段的10kV主站。每?jī)蓚€(gè)來(lái)自不同10kV主站的變壓器及其低壓出線回路組成一個(gè)低壓?jiǎn)卧荆O(shè)站內(nèi)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān);含亞運(yùn)確保負(fù)荷的低壓?jiǎn)卧具€設(shè)臨時(shí)發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急供電。
(2)在原三回路10kV進(jìn)線基礎(chǔ)上,新增林和F21進(jìn)線,并增加原三回路的進(jìn)線容量。四回路進(jìn)線分為兩組,其中#1龍?zhí)禙21、#2天河F47為一組,#1電源變壓器安裝容量6230kVA,#2電源為6200kVA;#3林和F21、#4天河F3為一組,#3電源變壓器安裝容量6200kVA,#4電源為6860kVA。每組兩路電源同時(shí)供電,互為備用,當(dāng)任一路失壓跳閘,其母聯(lián)開(kāi)關(guān)自動(dòng)合上,由另一路進(jìn)線供電,承擔(dān)100%用電負(fù)荷,自投不自復(fù)。因此,要求四回路每路電源總?cè)萘繛?2000kVA,以承擔(dān)因故停電時(shí)另一路的100%用電負(fù)荷。
2.3 重要負(fù)荷的處理和低壓聯(lián)鎖要求
對(duì)于重要負(fù)荷,如主席臺(tái)、消防安保中心、新聞發(fā)布中心等,提供主供、備供兩路電源,采用雙電源末端自動(dòng)切換的供電方式;比賽時(shí)場(chǎng)地照明的50%由臨時(shí)發(fā)電機(jī)提供,其余50%由市電提供;重要區(qū)域的照明,如貴賓室等,采用發(fā)電機(jī)應(yīng)急母線上單回路供電。
為保障重要負(fù)荷,每個(gè)低壓?jiǎn)卧镜牡蛪哼M(jìn)線開(kāi)關(guān)及相應(yīng)組聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)要求帶聯(lián)鎖裝置,要求如下:
(1)當(dāng)各組低壓進(jìn)線開(kāi)關(guān)合上時(shí),相應(yīng)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)不能合上,各組低壓進(jìn)線開(kāi)關(guān)及其聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)相互間設(shè)電氣聯(lián)鎖,只能合兩個(gè)開(kāi)關(guān);
(2)當(dāng)一組低壓進(jìn)線開(kāi)關(guān)失壓跳閘后,發(fā)電機(jī)在30秒內(nèi)供電,發(fā)電機(jī)供電開(kāi)關(guān)自動(dòng)合上,發(fā)電機(jī)供電開(kāi)關(guān)與市電供電開(kāi)關(guān)設(shè)電氣、機(jī)械聯(lián)鎖,防止并網(wǎng)運(yùn)行;
(3)體育中心電房?jī)?nèi)不設(shè)永久發(fā)電機(jī)組,亞運(yùn)會(huì)期間各場(chǎng)館臨時(shí)租用發(fā)電機(jī)組作應(yīng)急電源。
三、天河體育中心高低壓成套設(shè)備的選擇
3.1 變壓器的選擇
首先,為滿足增容6000kVA的需求,將體育場(chǎng)電房原有四臺(tái)1000kVA變壓器更換成四臺(tái)2000kVA變壓器,更換原用于康體中心的630kVA變壓器并放置在體育場(chǎng)使用;依據(jù)《10kV 及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》,因變壓器以放射式供電,這五臺(tái)不放置在體育中心電房的變壓器,需在一次側(cè)加裝負(fù)荷開(kāi)關(guān)。另外,增加亞體文化中心(包括羽毛球訓(xùn)練場(chǎng)館等場(chǎng)所用電)兩臺(tái)1000kVA變壓器。
再次,應(yīng)亞運(yùn)綠色環(huán)保的要求,選用SCB10型環(huán)氧樹(shù)脂澆注干式變壓器,原因是SCB10型變壓器比SCB9型產(chǎn)品的負(fù)載損耗低約7%,空載損耗更是低11%。考慮到電網(wǎng)的電壓水平,選取±2×2.5%的調(diào)壓范圍;聯(lián)結(jié)組別選用Dyn11,在低壓側(cè)中性點(diǎn)接地,更好地流通低壓三相不平衡電流;短路阻抗選取6%;采用強(qiáng)迫風(fēng)冷使變壓器可超載40%運(yùn)行。
3.2 高壓成套設(shè)備的選擇
(1) 高壓成套設(shè)備的選擇和配置
10kV高壓柜使用GE P/VII-12金屬封閉鎧裝中置式開(kāi)關(guān)柜。以#1電源10kV進(jìn)線為例,其變壓器安裝容量6230kVA,估算的額定電流為360A,考慮到應(yīng)同時(shí)承擔(dān)#2電源,其母線段負(fù)荷為6200kVA,故總的估算額定電流應(yīng)為718A;根據(jù)電源側(cè)線路最大短路容量,計(jì)算出相應(yīng)短路電流值約為12kA。由此,#1電源進(jìn)線斷路器選取GE VB2真空斷路器,型號(hào)為VB2-12/T1250-31.5-GE-Z,其中額定電流1250A,短時(shí)耐受(4s)電流為31.5kA;1#進(jìn)線斷路器采用GE Multilin F650綜合繼電保護(hù)裝置,實(shí)現(xiàn)定時(shí)限過(guò)流保護(hù)、速斷保護(hù)、零序過(guò)流保護(hù)、失壓保護(hù)、帶時(shí)限的低電壓保護(hù)。其余進(jìn)線、聯(lián)絡(luò)和饋線高壓成套設(shè)備的的配置見(jiàn)表1。
(2) 高壓柜的配置還有以下特點(diǎn):
1)所有計(jì)量PT置于電源側(cè),從而使計(jì)量?jī)x表更準(zhǔn)確的反映進(jìn)線的電壓狀況;
2)各點(diǎn)計(jì)量對(duì)進(jìn)線開(kāi)關(guān)都設(shè)置了電氣聯(lián)鎖,防止誤閉鎖;
3)對(duì)于兩個(gè)10kV主站、兩組供電系統(tǒng),兩組高壓柜的直流操作電源分開(kāi)配置;
4)受原有建筑限制,高壓柜尺寸按中心電房原有柜型尺寸(深×寬=1500×800)不變。
(3) GE Multilin綜合繼電保護(hù)設(shè)備功能強(qiáng)大,優(yōu)于原高壓柜內(nèi)配置的繼電器設(shè)備,能更好的配合整個(gè)電力監(jiān)控系統(tǒng),滿足廣州亞運(yùn)的電力監(jiān)控要求。其中,GE F650使用符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的可編程邏輯自定義饋線保護(hù)和控制系統(tǒng)的功能;具有IRIG-B時(shí)間同步、事件報(bào)告、波形捕捉等功能,能存儲(chǔ)479個(gè)標(biāo)記時(shí)間的事件(1ms標(biāo)記);開(kāi)放式的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約,Modbus RTU和TCP /IP,DNP 3.0級(jí)別2,IEC60870-5-1-4和IEC 61850;測(cè)量功能包括詳盡的需量和電能等。隨GE Multilin綜合繼電保護(hù)器一并提供GE EnerVista軟件,能夠簡(jiǎn)化使用GE Multilin綜合繼電保護(hù)器過(guò)程中的每一個(gè)方面。
3.3 低壓成套設(shè)備的選擇
400V低壓系統(tǒng)使用的是GE低壓柜MLS,其技術(shù)特點(diǎn)如下:
(1)低壓框架斷路器采用GE M-Pact系列,進(jìn)線開(kāi)關(guān)設(shè)瞬時(shí)、短路短延時(shí)保護(hù)、過(guò)流長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)和接地故障保護(hù),其余開(kāi)關(guān)設(shè)瞬時(shí)、短路短延時(shí)保護(hù)和過(guò)流長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)。
(2)采用帶微處理器的數(shù)字式電力測(cè)量?jī)x表(獨(dú)立于斷路器),采集每一個(gè)進(jìn)線、出線斷路器的電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、千瓦時(shí)、功率因數(shù)等電量參數(shù),測(cè)量單元電壓端直接接入400V回路(不需PT),電流端接CT二次回路。無(wú)功補(bǔ)償柜也放置數(shù)字電表。測(cè)量單元通過(guò)總線組成電力監(jiān)控系統(tǒng),對(duì)低壓配電系統(tǒng)有關(guān)回路的電氣參數(shù)實(shí)施自動(dòng)監(jiān)測(cè)。
(3)進(jìn)線斷路器和母聯(lián)斷路器之間的邏輯關(guān)系,采用3鎖2鑰匙實(shí)現(xiàn)三種運(yùn)行方式:手動(dòng)、自投不自復(fù)、自投自復(fù)。
(4)油機(jī)和市電進(jìn)線開(kāi)關(guān)之間的邏輯關(guān)系則采用機(jī)械聯(lián)鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)上述三種運(yùn)行方式。
(5)出線回路加裝合分閘指示燈,遙測(cè)電能電量,遙信開(kāi)關(guān)合閘信號(hào),故障信號(hào)。消防強(qiáng)切由消防系統(tǒng)提供DC24V電源,并返回開(kāi)關(guān)分閘信號(hào)。
(6)在商業(yè)子表電源側(cè)加裝隔離開(kāi)關(guān)。
四、 結(jié)語(yǔ)
本文對(duì)天河體育中心變配電系統(tǒng)的改造進(jìn)行了分析和介紹:電氣主接線由單母線分段帶旁路改為兩組單母線分段形式,變壓器兩兩組成低壓?jiǎn)卧荆O(shè)站內(nèi)聯(lián)絡(luò);比賽重要負(fù)荷采用雙電源末端自動(dòng)切換的供電方式,并設(shè)臨時(shí)發(fā)電機(jī)作應(yīng)急供電;在高低壓成套設(shè)備的選擇上,應(yīng)系統(tǒng)增容要求對(duì)變壓器進(jìn)行改造,通過(guò)計(jì)算短路電流確定高壓真空斷路器的型號(hào),并根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)配置高壓柜、繼電保護(hù)設(shè)備和低壓柜。
改造后的天河體育中心變配電系統(tǒng),能更好的滿足廣州亞運(yùn)會(huì)對(duì)供電連續(xù)性、安全可靠性的要求,是廣州亞運(yùn)會(huì)改造場(chǎng)館的典型代表,為其他體育場(chǎng)館的變配電系統(tǒng)改造提供參考。
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