徐霜
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
項目區(qū)域 | I區(qū)塔樓 | II區(qū)塔樓 | III區(qū)塔樓 | IV區(qū)裙樓 | V區(qū)地下 |
使用性質(zhì) | 辦公 | 酒店、辦公 | 辦公 | 商業(yè)、餐飲 | 站房、車庫 |
層數(shù) | 56層 | 26層 | 26層 | 8層 | 地下3層 |
建筑高度 | 260m | 100m | 100m | 34m | -12.9m |
建筑面積 | 12萬m2 | 5萬m2 | 3.5萬m2 | 8.8萬m2 | 5.1萬m2 |
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)國家設(shè)計規(guī)范及當?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),由另一路電源負擔全部負荷(或一、二級負荷)。當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zui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
用電范圍 | 建筑面積 (m2) | 安裝容量 (kVA) | 單位面積安裝容量(kVA/m2) |
酒店(包括冷機) | 33019 | 4000 | 121 |
商業(yè)(不包括冷機) | 88533 | 8900+2080 | 124 |
辦公(不包括冷機) | 174370 | 9800 | 56 |
車庫、站房 | 50919 | 1120 | 22 |
冷凍機房(非酒店部分) | 262903 | 3200 | 12 |
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
方案 | *組中壓 | 組中壓 | 分組特點 |
方案1 | I區(qū)辦公,III區(qū)辦公, IV區(qū)商業(yè)(局部),冷凍機房 | II區(qū)酒店、辦公,IV區(qū)商業(yè)(局部)、餐飲, 地下車庫、站房 | 就近區(qū)域供電,避免10kV線路交叉 |
方案2 | I區(qū)辦公,II區(qū)酒店, II區(qū)辦公,III區(qū)辦公 | 冷凍機房, IV區(qū)商業(yè)、餐飲, V區(qū)地下車庫、站房 | 便于商業(yè)獨立經(jīng)營,存在10kV線路交叉 |
方案3 | I區(qū)辦公,II區(qū)辦公, III區(qū)辦公,冷凍機房 | II區(qū)酒店, IV區(qū)商業(yè)、餐飲, V區(qū)地下車庫、站房 | 兼顧就近區(qū)域供電及運營管理方便 |
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。zui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?shù)毓╇姴块T不允許此種接線方式,當?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。
zui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
應(yīng)用場合 |
| 型號 | 主要功能 |
變配電系統(tǒng)變電站開關(guān)柜 | AM5系列 | 為變配電系統(tǒng)提供的保護和測控功能,可適用于線路、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。 | |
ASD系列開關(guān)柜綜合測控裝置 |
| ASD300 | 具有一次系統(tǒng)動態(tài)模擬顯示、開關(guān)狀態(tài)指示、高壓帶電顯示、自動溫濕度控制、人體感應(yīng)自動照明、語音提示、電參量測量、RS485通訊 |
| ASD200 |
具有一次系統(tǒng)動態(tài)模擬顯示、開關(guān)狀態(tài)指示、高壓帶電顯示、自動溫濕度控制、語音提示、、RS485通訊
| |
| ASD100 | 具有一次系統(tǒng)動態(tài)模擬顯示、開關(guān)狀態(tài)指示、高壓帶電顯示、自動溫濕度控制 |
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
用途
型號 功能 | 線路 保護 | 電容器保護 | 電動機保護 <2000kW | 廠用變保護 | 母聯(lián)保護及備自投 | PT監(jiān)測 |
AM5-F | AM5-C | AM5-M | AM5-T | AM5-B | AM5-U | |
電流采集 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 0 |
電壓采集 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
開關(guān)量采集 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 |
繼電器輸出 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
保護功能 |
| |||||
三段過流保護 | √ |
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| √ |
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兩段過流保護 |
| √ | √ |
| √ |
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兩段I01過流 | √ | √ | √ | √ |
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|
兩段I02過流 | √ |
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| √ |
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|
反時限過流保護 | √ | √ | √ | √ | √ |
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I01反時限過流保護 |
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| √ |
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|
I02反時限過流保護 |
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| √ |
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過負荷告警 | √ |
| √ | √ |
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過負荷跳閘 | √ |
| √ | √ |
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|
控制回路斷線告警 | √ | √ | √ | √ | √ |
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低電壓保護 |
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| √ |
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| √告警 |
PT斷線告警 | √ | √ | √ | √ | √ | √ |
三相一次重合閘 | √ |
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低頻減載 | √ |
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后加速過流 | √ |
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| √ |
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過電壓告警 |
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| √ |
過電壓跳閘 |
| √ |
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堵轉(zhuǎn)保護 |
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| √ |
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欠電壓保護 |
| √ |
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不平衡電壓保護 |
| √ |
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|
不平衡電流保護 |
| √ |
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|
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|
零序過壓保護 |
| √ |
|
|
|
|
零序過壓告警 |
|
| √ |
|
| √ |
非電量保護 |
| √ | √ | √ |
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啟動時間過長 |
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| √ |
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|
熱過載保護 |
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| √ |
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|
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負序過流(兩段/反時限) |
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| √ |
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進線備投/母聯(lián)備投 |
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| √ |
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FC閉鎖 | √ |
| √ | √ |
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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zui初的10kV供電設(shè)計方案不斷調(diào)整:一是當?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,zui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:
徐霜,女,碩士,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,: