王海芹

安科瑞電氣股份有限公司  上海 嘉定 201801

1　項目簡(jiǎn)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(chē)庫等。項目總建筑面積約34.4萬(wàn)m² ，各部分的建筑面積、建筑高度等見(jiàn)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(diǎn)考慮

中壓供電系統的設計應根據項目特點(diǎn)，依據設計規范及當地供電設計規定，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，當采用10kV電壓等級供電時(shí)，多數采用兩路10kV電源（雙重電源）進(jìn)線(xiàn)，單母線(xiàn)分段運行，設聯(lián)絡(luò )開(kāi)關(guān)。平時(shí)兩路電源同時(shí)分列運行，互為熱備用；當一路電源故障時(shí)，通過(guò)手/自動(dòng)操作聯(lián)絡(luò )開(kāi)關(guān)，由另一路電源負擔全部負荷（或一、二級負荷）。當兩路電源供電容量不能滿(mǎn)足要求時(shí)，可以采用多組電源進(jìn)線(xiàn)（每組均為雙路）。因此電氣負荷計算是配電設計的基礎性工作，是供電總體方案確定、變電所規劃、配電系統設計及配電平面設計的依據。一般步驟為在項目設計的前期階段利用變壓器單位面積安裝指標進(jìn)行估算；在初步設計階段利用負荷密度指標進(jìn)行初算，對估算值進(jìn)行修正；施工圖階段利用需要系數法進(jìn)行詳細計算，對初算值進(jìn)行修正。影響負荷計算的因素：空調方案、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(shí)，遵循下列原則：

2.2變壓器安裝容量

    本項目辦公類(lèi)建筑面積比較高，占到50%左右，應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的情況。因此在辦公建筑負荷計算時(shí)采用中間偏下數值。

本項目實(shí)際變壓器安裝容量29100kVA，共設置變壓器20臺。變壓器平均單位面積安裝容量為84VA/m²，各分區變壓器單位面積安裝容量見(jiàn)表2。

表2 各分區單位面積變壓器安裝容量

3　供電方案設計

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(mén)有不同規定，一般為8000-16000kVA。在項目前期階段確定采用2組10kV電源進(jìn)線(xiàn)的方案，電源分組方案見(jiàn)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(gè)原則：供電距離相近、同類(lèi)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(jìn)線(xiàn)，每組為2路10kV電源，2路電源同時(shí)工作，當1路電源失電時(shí)，由另一路電源帶全部負荷（或一、二級重要負荷），供電系統如圖1。

圖1所示供電系統為一級負荷典型的接線(xiàn)圖，此方案為大型公建項目常用方案，滿(mǎn)足設計規范，可靠性較高。但是，當地供電部門(mén)不允許此種接線(xiàn)方式，當地供電部門(mén)要求：中壓母線(xiàn)不允許做母聯(lián)開(kāi)關(guān)，中壓運行方式為一用一備，手動(dòng)切換。于是按照供電部門(mén)要求進(jìn)行調整，供電系統設計如圖2所示。但是該地區供電高可靠性貼費為330元/kVA，圖2所示系統備用容量為29100kVA，按規定需繳納供電高可靠性貼費為960萬(wàn)元。甲方不接受繳納如此多貼費，希望調整方案。

終經(jīng)甲方，供電部門(mén)及設計院三方協(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(gè)區域變電站，1路備用電源引自另1區域變電站。且備用容量為變壓器總安裝容量的50%，即14550kVA，這樣既不會(huì )因為備用容量太多而多繳納供電高可靠性貼費，也不會(huì )因為2路主供電源同時(shí)失電時(shí)，備用容量仍可以保證該項目一般數量的變壓器滿(mǎn)負荷運行。

4　智能配電系統

4.1配電一次系統設計

根據圖3確定的供電方案，本項目在備用電源投入時(shí)，將50%總配出現開(kāi)關(guān)閉鎖，只允許50%出現開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，以保證50%變壓器能夠滿(mǎn)負荷運行。B-1#總配的10kV配電一次系統設計如圖4所示。

圖4 B-1#總配的10kV配電一次系統圖

4.2 智能配電保護裝置選擇

為了能準確采集供電系統的電參量信號與非電量信號，實(shí)現供電系統的保護和測控，在一次系統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(kāi)關(guān)柜綜合測控裝置，以確保供電系統穩定可靠運行，具體包括：2個(gè)主供電源進(jìn)線(xiàn)側開(kāi)關(guān)柜上選配AM5-F進(jìn)線(xiàn)保護裝置；冷凍機房側開(kāi)關(guān)柜上選配AM5-M電動(dòng)機保護裝置；變壓器出線(xiàn)柜上選配AM5-T變壓器保護裝置；一般出線(xiàn)柜上選配AM5-F進(jìn)線(xiàn)/饋線(xiàn)保護裝置；PT柜上選配AM5-U PT監測裝置等。各裝置外形與功能說(shuō)明見(jiàn)表4，其中AM5系列保護裝置詳細功能可參見(jiàn)表5。

                 表4 各保護測控裝置功能列表
 

在設計時(shí)，主用電源開(kāi)關(guān)與備用電源開(kāi)關(guān)設電氣連鎖，2個(gè)開(kāi)關(guān)只能有1個(gè)閉合。備用電源進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)與WH6-WH10開(kāi)關(guān)設電氣連鎖，WH6-WH10開(kāi)關(guān)處于分斷狀態(tài)是備用電源開(kāi)關(guān)閉合的必要條件。

                   表5 配電系統保護裝置詳細功能

4.3 Acrel-2000用戶(hù)端智能配電系統

在配電系統里合理配置了保護、測控等設備后，根據該綜合體用電規模、用電設備分布和占地面積等多方面信息，采用分層分布式設計了智能配電系統。該系統可以飛為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通訊層和現場(chǎng)設備層。

站控管理層設于中心變電站值班室，包括監控計算機、網(wǎng)絡(luò )交換機、打印機、UPS、對時(shí)裝置、遠動(dòng)裝置以及Acrel-2000監控軟件。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 )設備，安裝于通訊采集箱，通訊采集箱和現場(chǎng)設備層裝置就近安裝，掛墻明裝。通訊層是一個(gè)承上啟下的物理層，負責把設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備層裝置?，F場(chǎng)設備層包含中低壓柜上的AM5系列保護裝置、ASD系列開(kāi)關(guān)柜測控裝置、多功能電力儀表、溫控儀、直流屏等。Acrel-2000監控軟件是基于Windows平臺的應用軟件，能夠模擬用戶(hù)的供配電網(wǎng)絡(luò )，提供監測、遙信、遙控、遙調、告警、報表、事故記錄分析等功能。Acrel-2000配電系統圖如圖5所示。

5 供電配電方案分析

大型綜合體項目在實(shí)施過(guò)程中遇到2個(gè)問(wèn)題，使得初的10kV供電設計方案不斷調整：一是當地供電部門(mén)不允許主、備用電源同時(shí)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造價(jià)，尤其不希望支付電源高可靠性貼費。為同時(shí)滿(mǎn)足甲方、供電部門(mén)、設計院三方的要求，設計在不違反規范的前提下去誒的那個(gè)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配電監控系統，并配備安科瑞公司的微機保護裝置、開(kāi)關(guān)柜綜合測控裝置、多功能電力儀表等設備，實(shí)現智能的終端用戶(hù)變電站配電自動(dòng)化系統。其中配備的AM5系列保護測控裝置集保護、測量、控制于一體，針對不同一次設備可以靈活配置不同的保護功能，可以實(shí)現35kV及以下電壓等級變配電站保護測控功能，適用于線(xiàn)路、母聯(lián)、配電變壓器、高壓電動(dòng)機、高壓電容器等設備的保護和自動(dòng)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(shí)現方式靈活，通訊采用冗余設計。裝置采用全圖形化編程技術(shù)，可以根據需要對裝置進(jìn)行邏輯編程，滿(mǎn)足多數用戶(hù)的要求。如果保護測控裝置在使用過(guò)程中需要更換保護功能，只需通過(guò)裝置的維護端口更新內置邏輯圖即可，實(shí)現方式簡(jiǎn)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設計安裝圖冊2013.11版.

作者簡(jiǎn)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設計，: