某大型綜合體項目10kV供電方案設(shè)計與用戶端智能配電系統(tǒng)應(yīng)用

1、某大型綜合體項目10kV供電方案設(shè)計與用戶端智能配電系統(tǒng)應(yīng)用李娜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260m100m100m34m-12.9m建筑面積12萬m25萬m23.5萬m28.8萬

2、m25.1萬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(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)計的最基礎(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

3、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(biāo)進行估算；在初步設(shè)計階段利用負荷密度指標(biāo)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：1. 考慮到商業(yè)區(qū)域業(yè)態(tài)的不確定及投入使用后仍會出現(xiàn)經(jīng)常性的調(diào)整，應(yīng)保證足夠的電影容量預(yù)留，在計算取值時采用中間偏上數(shù)值。2. 本項目酒店為五星級酒店，經(jīng)營方對于電影的可靠性要求較高，應(yīng)考慮在1臺變壓器故障的情況下，另一臺變壓器仍能保證酒店的基本運行，因此酒店專用變壓器負荷率設(shè)計值

4、不宜過高。3. 辦公建筑的用電容量相對穩(wěn)定，裝修照明用電量不會很大，主要用電負荷為計算機等辦公設(shè)備。應(yīng)盡量避免辦公用電的變壓器安裝容量過大，造成變壓器的實際運行負荷率偏低。甲方根據(jù)一已建項目：一臺1600kVA變壓器低壓側(cè)額定電流值為2300A左右，而實際運行值年平均值才為700A左右，變壓器全年運行平均負荷率為30%左右；提出目前一些辦公建筑變壓器安裝容量偏大，建議負荷計算時予以考慮。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

5、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）330194000121商業(yè)（不包括冷機）885338900+2080124辦公（不包括冷機）174370980056車庫、站房50919112022冷凍機房（非酒店部分）262903320012 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

6、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電源分組方案方案第一組中壓第二組中壓分組特點方案1I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2I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3I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

7、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。最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

8、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。最終經(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

9、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(zhǔn)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)的全面保護和測控，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

10、-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)提供全面的保護和測控功能，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

11、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

12、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           &#

13、160;       用途                                型號         功能線路保護電容器保護電動機保護<

14、;2000kW廠用變保護母聯(lián)保護及備自投PT監(jiān)測AM5-FAM5-CAM5-MAM5-TAM5-BAM5-U電流采集888880電壓采集444444開關(guān)量采集161616161616繼電器輸出101010101010保護功能 三段過流保護    兩段過流保護   兩段I01過流  兩段I02過流    反時限過流保護 I01反時限過流保護     I02反時限過流保護  

15、60;  過負荷告警   過負荷跳閘   控制回路斷線告警 低電壓保護    告警PT斷線告警三相一次重合閘     低頻減載     后加速過流    過電壓告警     過電壓跳閘     堵轉(zhuǎn)保護  &#

16、160;  欠電壓保護     不平衡電壓保護     不平衡電流保護     零序過壓保護     零序過壓告警    非電量保護   啟動時間過長     熱過載保護     負序過流（兩段/反時限）

17、60;    進線備投/母聯(lián)備投     FC閉鎖   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)

18、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。    &

19、#160;                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，使得最初的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，最終采用圖3所示的10kV二用一備的供電方案。