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王海芹
安科瑞電氣股份有限公司 上海 嘉定 201801
1 項目簡介
本項目為大型商業(yè)綜合體,包括1棟260m超高層辦公樓、1棟100m辦公樓、1棟100m酒店及辦公樓,以及商業(yè)裙樓、地下車庫等。項目總建筑面積約34.4萬m2 ,各部分的建筑面積、建筑高度等見表1。
表1 項目概況表
2 供電容量確定
2.1變壓器安裝容量計算的幾點考慮
中壓供電系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)根據(jù)項目特點,依據(jù)設(shè)計規(guī)范及當(dāng)?shù)毓╇娫O(shè)計規(guī)定,確定可靠、安全、經(jīng)濟、合理的方案。大型綜合體項目負荷等級一般為一級,當(dāng)采用10kV電壓等級供電時,多數(shù)采用兩路10kV電源(雙重電源)進線,單母線分段運行,設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。平時兩路電源同時分列運行,互為熱備用;當(dāng)一路電源故障時,通過手/自動操作聯(lián)絡(luò)開關(guān),由另一路電源負擔(dān)全部負荷(或一、二級負荷)。當(dāng)兩路電源供電容量不能滿足要求時,可以采用多組電源進線(每組均為雙路)。因此電氣負荷計算是配電設(shè)計的基礎(chǔ)性工作,是供電總體方案確定、變電所規(guī)劃、配電系統(tǒng)設(shè)計及配電平面設(shè)計的依據(jù)。一般步驟為在項目設(shè)計的前期階段利用變壓器單位面積安裝指標進行估算;在初步設(shè)計階段利用負荷密度指標進行初算,對估算值進行修正;施工圖階段利用需要系數(shù)法進行詳細計算,對初算值進行修正。影響負荷計算的因素:空調(diào)方案、建筑平面布局及功能、可靠性因素及經(jīng)濟因素等。
本項目在變壓器安裝容量計算時,遵循下列原則:
2.2變壓器安裝容量
本項目辦公類建筑面積比較高,占到50%左右,應(yīng)合理的確定辦公建筑的變壓器容量,盡量避免甲方提到的已建項目出現(xiàn)的情況。因此在辦公建筑負荷計算時采用中間偏下數(shù)值。
本項目實際變壓器安裝容量29100kVA,共設(shè)置變壓器20臺。變壓器平均單位面積安裝容量為84VA/m2,各分區(qū)變壓器單位面積安裝容量見表2。
表2 各分區(qū)單位面積變壓器安裝容量
3 供電方案設(shè)計
本項目變壓器安裝容量為29100kVA,已經(jīng)超出了10kV電壓等級的供電能力。對于10kV電源的供電容量各地供電部門有不同規(guī)定,一般為8000-16000kVA。在項目前期階段確定采用2組10kV電源進線的方案,電源分組方案見表3。
表3 10kV電源分組方案
2組10kV電源的分組主要考慮3個原則:供電距離相近、同類功能、2組電源容量盡量平衡。終確定電源分組方案為方案3,設(shè)置2處中壓總配,A-1#總配變壓器安裝容量為13000kVA,B-1#總配變壓器安裝容量為16100kVA。供電方案是采用2組電源進線,每組為2路10kV電源,2路電源同時工作,當(dāng)1路電源失電時,由另一路電源帶全部負荷(或一、二級重要負荷),供電系統(tǒng)如圖1。
圖1所示供電系統(tǒng)為一級負荷典型的接線圖,此方案為大型公建項目常用方案,滿足設(shè)計規(guī)范,可靠性較高。但是,當(dāng)?shù)毓╇姴块T不允許此種接線方式,當(dāng)?shù)毓╇姴块T要求:中壓母線不允許做母聯(lián)開關(guān),中壓運行方式為一用一備,手動切換。于是按照供電部門要求進行調(diào)整,供電系統(tǒng)設(shè)計如圖2所示。但是該地區(qū)供電高可靠性貼費為330元/kVA,圖2所示系統(tǒng)備用容量為29100kVA,按規(guī)定需繳納供電高可靠性貼費為960萬元。甲方不接受繳納如此多貼費,希望調(diào)整方案。
終經(jīng)甲方,供電部門及設(shè)計院三方協(xié)商,確定供電方案如圖3,采用二用一備中壓供電方案。2路主用電源引自1個區(qū)域變電站,1路備用電源引自另1區(qū)域變電站。且備用容量為變壓器總安裝容量的50%,即14550kVA,這樣既不會因為備用容量太多而多繳納供電高可靠性貼費,也不會因為2路主供電源同時失電時,備用容量仍可以保證該項目一般數(shù)量的變壓器滿負荷運行。
4 智能配電系統(tǒng)
4.1配電一次系統(tǒng)設(shè)計
根據(jù)圖3確定的供電方案,本項目在備用電源投入時,將50%總配出現(xiàn)開關(guān)閉鎖,只允許50%出現(xiàn)開關(guān)處于閉合狀態(tài),以保證50%變壓器能夠滿負荷運行。B-1#總配的10kV配電一次系統(tǒng)設(shè)計如圖4所示。
圖4 B-1#總配的10kV配電一次系統(tǒng)圖
4.2 智能配電保護裝置選擇
為了能準確采集供電系統(tǒng)的電參量信號與非電量信號,實現(xiàn)供電系統(tǒng)的保護和測控,在一次系統(tǒng)里合理配置了安科瑞電氣股份有限公司的AM5系列保護裝置和ASD系列開關(guān)柜綜合測控裝置,以確保供電系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行,具體包括:2個主供電源進線側(cè)開關(guān)柜上選配AM5-F進線保護裝置;冷凍機房側(cè)開關(guān)柜上選配AM5-M電動機保護裝置;變壓器出線柜上選配AM5-T變壓器保護裝置;一般出線柜上選配AM5-F進線/饋線保護裝置;PT柜上選配AM5-U PT監(jiān)測裝置等。各裝置外形與功能說明見表4,其中AM5系列保護裝置詳細功能可參見表5。
表4 各保護測控裝置功能列表
在設(shè)計時,主用電源開關(guān)與備用電源開關(guān)設(shè)電氣連鎖,2個開關(guān)只能有1個閉合。備用電源進線開關(guān)與WH6-WH10開關(guān)設(shè)電氣連鎖,WH6-WH10開關(guān)處于分斷狀態(tài)是備用電源開關(guān)閉合的必要條件。
表5 配電系統(tǒng)保護裝置詳細功能
4.3 Acrel-2000用戶端智能配電系統(tǒng)
在配電系統(tǒng)里合理配置了保護、測控等設(shè)備后,根據(jù)該綜合體用電規(guī)模、用電設(shè)備分布和占地面積等多方面信息,采用分層分布式設(shè)計了智能配電系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以飛為三層:站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層。
站控管理層設(shè)于中心變電站值班室,包括監(jiān)控計算機、網(wǎng)絡(luò)交換機、打印機、UPS、對時裝置、遠動裝置以及Acrel-2000監(jiān)控軟件。站控管理層計算機可以放置于值班室的操作臺面上,也可以安裝于網(wǎng)絡(luò)機柜組成監(jiān)控屏。網(wǎng)絡(luò)通訊層包含通訊采集器、光端機以及用于和站控層連接的其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,安裝于通訊采集箱,通訊采集箱和現(xiàn)場設(shè)備層裝置就近安裝,掛墻明裝。通訊層是一個承上啟下的物理層,負責(zé)把設(shè)備層裝置的信息傳送給站控層,并且把站控層的命令下達給設(shè)備層裝置?,F(xiàn)場設(shè)備層包含中低壓柜上的AM5系列保護裝置、ASD系列開關(guān)柜測控裝置、多功能電力儀表、溫控儀、直流屏等。Acrel-2000監(jiān)控軟件是基于Windows平臺的應(yīng)用軟件,能夠模擬用戶的供配電網(wǎng)絡(luò),提供監(jiān)測、遙信、遙控、遙調(diào)、告警、報表、事故記錄分析等功能。Acrel-2000配電系統(tǒng)圖如圖5所示。
5 供電配電方案分析
大型綜合體項目在實施過程中遇到2個問題,使得初的10kV供電設(shè)計方案不斷調(diào)整:一是當(dāng)?shù)毓╇姴块T不允許主、備用電源同時運行,而且對備用電源收取高可靠性貼費;二是甲方希望盡量減少供電系統(tǒng)造價,尤其不希望支付電源高可靠性貼費。為同時滿足甲方、供電部門、設(shè)計院三方的要求,設(shè)計在不違反規(guī)范的前提下去誒的那個了各方都可以接收的供電方案,終采用圖3所示的10kV二用一備的供電方案。
在圖3的供電方案下,選用安科瑞電氣股份有限公司的Acrel-2000配電監(jiān)控系統(tǒng),并配備安科瑞公司的微機保護裝置、開關(guān)柜綜合測控裝置、多功能電力儀表等設(shè)備,實現(xiàn)智能的終端用戶變電站配電自動化系統(tǒng)。其中配備的AM5系列保護測控裝置集保護、測量、控制于一體,針對不同一次設(shè)備可以靈活配置不同的保護功能,可以實現(xiàn)35kV及以下電壓等級變配電站保護測控功能,適用于線路、母聯(lián)、配電變壓器、高壓電動機、高壓電容器等設(shè)備的保護和自動控制功能。裝置采用成熟可靠的保護原理和算法,抗干擾性能強,可靠性高,保護實現(xiàn)方式靈活,通訊采用冗余設(shè)計。裝置采用全圖形化編程技術(shù),可以根據(jù)需要對裝置進行邏輯編程,滿足多數(shù)用戶的要求。如果保護測控裝置在使用過程中需要更換保護功能,只需通過裝置的維護端口更新內(nèi)置邏輯圖即可,實現(xiàn)方式簡單靈活。
參考文獻:
[1]某大型綜合體項目10kV供電方案分析.供電與配電.2013.11
[2]安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品選型手冊2013.1版.
[3]安科瑞電氣股份有限公司能效管理系統(tǒng)設(shè)計安裝圖冊2013.11版.
作者簡介:
王海芹,女,王海芹,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為智能配電系統(tǒng)設(shè)計,: