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泰永长征为体育场馆供配电系统提供一体化解决方案

2018-01-22 15:07:14 北极星输配电网

近年来,国内各省市投资建设体育场馆逐步增多。如何规划设计体育场馆、如何将现代科技运用到体育场馆中来,使体育场馆的建设跟上时代科技进步的步伐,是摆在我们面前的重要任务。现代体育场馆中的系统和设施,对供配电系统可靠性的要求越来越高,体育场馆在运动会期间是绝对不允许出现供电故障,尤其是国际大型体育运动会。

体育场馆设计中,有关供配电设计负荷分级和供电要求如下。

1   负荷分级

根据《供电配电系统设计规范》对供电可靠性的要求及中断供电在政治经济上所造成损失或影响的程度进行分级体育场馆可分为如下几类:

(1)甲级以上的体育场馆电力负荷为一级,国家级大型体育中心为特别重要负荷;

(2)以上系指体育场馆的比赛厅(场)、主席台、贵宾室、接待室、广场照明、计算机房、电话机房、广播机房、电台和电视转播、新闻摄影电源及紧急照明灯用电设备; c). 体育场馆的电气消防用电设备负荷等级应为该工程最高负荷等级;

(3)一、二项中非比赛使用的电气设备及体育场馆使用要求为乙等的用电设备为二级。

2   供电要求

(1)“一级负荷应由两个电源供电”;“一级负荷中特别重要的负荷,除由两个电源供电外,尚应增设应急电源”,也就是说特别重要负荷需要三个电源供电,一般的作法是在已有两路高压市电的情况下,再设自备电源。

(2) 二级负荷应由两个电源供电。即应由两回线路供电,供电变压器亦应有两台(两台变压器不一定在同一变电所,为了解决线路和变配电设备的检修和突然停电,供电部门一般要求增加设置柴油发电机组。

3   配网方式及对应的解决方案

由于大型体育场馆面积大,多数要设置中心电房和分电房,亦可根据经济技术条件比较只设置一个中心电房,下面为泰永长征长期专注研究体育场馆,给众多客户的提供的系统解决方案。

3.1  中压供电系统

根据我国《供配电系统设计规范》GB 50052-2008,民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008等相关现行规范标准,体育场馆的计时计分装置、接待室、主席台、贵宾台、一部分比赛场地照明、计算机房、广播机房、电台和电视转播电源、应急照明、消防用电设备电源等属特别重要负荷.体育场馆泛光照明、景观照明为三级负荷:其余为一级负荷。

现代体育场馆中的系统和设施,用电负荷的种类也越来越多,对供配电系统可靠性要求越来越高。现代体育场馆场所属于人流密集性场所,供配电系统必须满足安全、可靠、连续的原则。否则一旦出现断电,将会导致人群的恐慌和不安,极易引发群体性安全事故,因此供电的可靠性和连续性必须放在首位考虑。综上,因为体育场馆供电高要求,且一级负荷占比较大,所以体育场馆一般是按一级负荷设计。

中大型体育场馆常规设置2座10 kV配电所,每座10kV配电所由两路10 kV电源供电,该两路10kV电源分属于两个不同500 kV分区电网的变电站,2座10 kV配电所共4回路电源。10 kV配电所的10kV进线采用电缆埋地方式引入。两路电源同时工作,互为备用;每路均能承担本工程全部一、二级负荷。要求当一路电源发生故障时。另一路电源不应同时受到损害。10kV配电系统传统方案采用单母线分段运行,设母联开关,主进开关与联络开关设电气联锁,任何情况下只能合其中的2个开关,具体原理见图1。但这种方案存在无机械互锁、转换时间长约20分钟、多元器件集成导致故障源多等缺点,所以这里推荐中压双电源转换开关方案、方案具体系统原理见图2。

图1   体育场馆传统中压配电系统解决方案

图2   体育场馆中压双电源转换开关方案

中压双电源切换电器推荐使用TBBQ12中压转换开关。

TBBQ12中压转换开关具有机械/电气双重互锁,防止因误操作造成常用、备用电源同时合闸;永磁机构驱动,转换时间200ms以内,供电连续性高; 专用控制器可使ATSE在系统中的切换,防止二次短路事故发生。TBBQ12中压转换开关开断电流为20kA。表1为TBBQ12中压转换开关选型表。

表1  TBBQ12中压转换开关选型表

10 kV保护断路器推荐使用MV1型户内高压真空断路器。

MV1型户内高压真空断路器,该产品主要用于发电厂、交流配电系统和变电站内的保护和控制,也可以作为电网设备、工矿企业动力设备的保护和控制单元。由于真空断路器的优越灭弧特性,使得该产品特别适合用在额定工作电流下的频繁操作或多次开断短路电流的场所。该产品的操动机构与断路器本体一体化设计,既可以作为固定安装单元,也可以配合专用的推进机构,组成手车单元使用。表2为MV1型户内高压真空断路器选型表。

表2  MV1型户内高压真空断路器选型表

3.2  低压配电系统

体育场馆除两路市电外,还需设置固定式柴油发电机组及临时柴油发电机组,作为特别重要负荷的第三电源。在体育场附近处,设一个柴油发电机房,机房内设置一组大容量柴油发电机组。在各变电所内设置柴油发电机电源,与市电电源之间设有备用电源自动投切装置。互投装置后设有应急母线段,消防设备用电应急母线段供电,应急母线段平时由市电供电,当市电故障或停电时,柴油发电机在15s内自启动发电,保证体育场消防设备自荷的用电。

体育场馆低压系统的各类负荷供电措施:

a 比赛相关的特别重要负荷,由市电作为第一电源及第二电源,采用临时柴油发电机级作为部分特别重要负荷的第三电源,采用临时柴油发电机组和UPS作为计时计分用计算机系统、电视转播系统、通讯机房等负荷的第三电源;一级、三级负荷均由市电供电。

b 比赛时,临时柴油发电机组作为工作电源与市电各负责比赛场地一半的场地照明灯具供电,其中一路电源断电的时候,尚能保证场地一半的照度,满足继续比赛的应急照度要求,同时也满足应急转播要求。临时柴油发电机姐同时作为计时计分用计算机系统、电视转播系统等与比赛相关的特别重要负荷的第三电源。

c 平时特别重要负荷,主要是消防用电设备电源应急照明安防系统电源,此类负荷第一电源及第二电源均由市电供电,设固定式柴油发电机组及EPS、UPS作为消防、应急照明安防等系统的第三电源。

具体典型接线见图3。

图3   体育场馆低压配电系统图

系统进线保护断路器及母联保护断路器配置,推荐使用MA60系列框架断路器。MA60架断路器,为高可靠性负载量身定制的高品质产品,其电子脱扣器的技术先进性,能够最大程度保证主电源端的供电可靠性,该产品具有区域联锁功,能够确保完全选择性保护。根据变压器容量大小不同选择相应的进线保护断路器。A60系列框架断路器与变压器选型配合见表3。

表3  MA60系列框架断路器与变压器选型配合表

上表计算依据:上级电网的短路功率设定为 500 MVA ;变压器为10 kV / 0.4 kV 。当短路电流的计算结果发生改变时,MA60断路器要从65kA、85kA、100kA、120kA中选取适合的分断能力指标。

系统应急电源进线保护断路器,推荐使用MA60系列框架断路器。系统馈线保护断路器,推荐使用MB60系列塑壳断路器。

系统双电源切换装置推荐使用TBBQ3-W/2W系列专用PC级产品。该产品专业PC级一体化设计;额定电流16A~4000A,国内范围最大;高标准分断能力,使用类别AC-33iA/AC-33B;励磁驱动,转换时间小;专用银合金触头,耐弧抗氧化;特设独立灭弧系统,灭弧迅速。其带抽出带旁路结构设计,可在负载不断电的状况下,通过旁路开关旁通电源,因此特殊情况下 ATSE处于检修状态时,负载供电的连续性不受影响。表4是TBBQ3-W/2W抽出带旁路型ATSE选型表。

表4  TBBQ3-W/2W旁路型选型表

3.3  动力三箱配电系统

常见体育场馆普通动力三箱配电系统见图4。

图4  动力三箱配电系统一次简图

系统进线保护断路器推荐使用MB1或MB2系列微型断路器。

体育场馆普通动力三箱配电系统的双电源切换推荐使用TBBQ3系列双电源转开关。TBBQ3系列双电源转开关,专业PC级一体化设计;额定电流16A~5000A,国内范围最大;高标准分断能力,使用类别AC-33iA/AC-33B;励磁驱动,转换时间小;专用银合金触头,耐弧抗氧化;特设独立灭弧系统,灭弧迅速。TBBQ3系列双电源转开关选型见表5。

表5  TBBQ3系列双电源转换开关选型

馈出支路配置,推荐使用MB1微型断路器,或者MB1L-63系列D形曲线的保护断路器。

3.4  消防配电系统

体育场馆消防负荷如:消防泵、排烟风机、加压送风机、消防控制室、消防电梯等,采用双电源供电并在末端自动切换,当消防设备(消防泵、喷淋泵、防排烟风机等)长期不用,一旦要使用的时候必定是消防应急,所以必须可靠供电。由于长期不用,消防设备存在结垢或者锈蚀而导致线路电流过载的隐患。为了减小此类故障产生,和保障负荷的连续可靠供电,线路的保护断路器过载不允许跳闸。消防配电系统原理图见图5。

图5  消防配电系统原理图

针对于消防负载的保护断路器,系统进线推荐使用MB60系列断路器。

系统馈线使用推荐MB50系列断路器, MB50系列断路器带CBI功能(过载报警不跳闸)这款塑壳断路器,当线路发生过载时,断路器不跳闸,直接从断路器上输出过载报警的无源干接点给到用,从而实现远方或者就地的声光报警。

过载报警不跳闸功能断路器应用的相关规范要求:

《民用建筑电气设计规范》(JGJ16-2008)第7.6.4规定:“……对于突然断电比过负荷造成的损失更大的线路,该线路的过负荷保护应作用于信号而不应切断电路。”

《低压配电设计规范》(GB50054-2011)第 6.3.6规定:“ 过负荷断电将引起严重后果的线路,其过负荷保护不应切断线路,可作用于信号。”

《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-2011)第2.3.7.1规定“…..断电比过载造成的损失更大时,应使过载保护动作于信号。”

3.5  站用交直流系统

变电站交直流系统又称站用电系统,是保证变电站安全可靠地输送电能的一个必不可少的环节。站用电主要为了变电站内的一、二次设备提供电源。石化行业站用交直流系统在变电站所失电的情况下,仍能保证控制信号、保护、自动装置等电源及事故处理工作。地铁变电站站用交直流设备主要有交流屏、充电屏、馈线屏、电池屏4部分组成。系统主要有交流和直流系统两部分,对应方案见下图6。

图6  站用交流系统简图

图7站用直流系统简图

    推荐选用TBBQ3系列:

为保证变电站所在失电情况下,变电站仍能进正常操作及检修运行。交流和直流电电源屏的电通常来自两段低压母线,通过双电源切换装置给系统供电。系统双电源切换装置推荐使用TBBQ3系列专用PC级产品。TBBQ3系列选型见表5。

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