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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

瀏覽次數(shù):2536更新日期:2014-02-25

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m,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(diǎn)考慮

中壓供電系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)根據(jù)項目特點(diǎn),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(jì)、合理的方案。大型綜合體項目負(fù)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(jìn)線,單母線分段運(yùn)行,設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。平時兩路電源同時分列運(yùn)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(fù)擔(dān)全部負(fù)荷(或一、二級負(fù)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(jìn)線(每組均為雙路)。因此電氣負(fù)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(biāo)進(jìn)行估算;在初步設(shè)計階段利用負(fù)荷密度指標(biāo)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(shù)法進(jìn)行詳細(xì)計算,對初算值進(jìn)行修正。影響負(fù)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(jì)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(fù)荷計算時采用中間偏下數(shù)值。

本項目實(shí)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(jī))

33019

4000

121

商業(yè)(不包括冷機(jī))

88533

8900+2080

124

辦公(不包括冷機(jī))

174370

9800

56

車庫、站房

50919

1120

22

冷凍機(jī)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(jìn)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(diǎn)

方案1

I區(qū)辦公,III區(qū)辦公,

IV區(qū)商業(yè)(局部),冷凍機(jī)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(jī)房,

IV區(qū)商業(yè)、餐飲,

V區(qū)地下車庫、站房

便于商業(yè)獨(dú)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(jī)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(yùn)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(jìn)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(fù)荷(或一、二級重要負(fù)荷),供電系統(tǒng)如圖1。

圖1所示供電系統(tǒng)為一級負(fù)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(yùn)行方式為一用一備,手動切換。于是按照供電部門要求進(jìn)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(fèi)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(fèi)為960萬元。甲方不接受繳納如此多貼費(fèi),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?yàn)閭溆萌萘刻喽嗬U納供電高可靠性貼費(fèi),也不會因?yàn)?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(fù)荷運(yùn)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(fù)荷運(yùn)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(hù)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(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)的保護(hù)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(hù)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(yùn)行,具體包括:2個主供電源進(jìn)線側(cè)開關(guān)柜上選配AM5-F進(jìn)線保護(hù)裝置;冷凍機(jī)房側(cè)開關(guān)柜上選配AM5-M電動機(jī)保護(hù)裝置;變壓器出線柜上選配AM5-T變壓器保護(hù)裝置;一般出線柜上選配AM5-F進(jìn)線/饋線保護(hù)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(hù)裝置詳細(xì)功能可參見表5。

                 表4 各保護(hù)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(hù)和測控功能,可適用于線路、母聯(lián)、配電變壓器、高壓電動機(jī)、高壓電容器等設(shè)備的保護(hù)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(jìn)線開關(guān)與WH6-WH10開關(guān)設(shè)電氣連鎖,WH6-WH10開關(guān)處于分?jǐn)酄顟B(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(hù)裝置詳細(xì)功能

 

 

                 用途

               

                 型號

         功能

線路

保護(hù)

電容器保護(hù)

電動機(jī)保護(hù)

<2000kW

廠用變保護(hù)

母聯(lián)保護(hù)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(hù)功能

 

三段過流保護(hù)

 

 

 

 

兩段過流保護(hù)

 

 

 

兩段I01過流

 

 

兩段I02過流

 

 

 

 

反時限過流保護(hù)

 

I01反時限過流保護(hù)

 

 

 

 

 

I02反時限過流保護(hù)

 

 

 

 

 

過負(fù)荷告警

 

 

 

過負(fù)荷跳閘

 

 

 

控制回路斷線告警

 

低電壓保護(hù)

 

 

 

 

√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(hù)

 

 

 

 

 

欠電壓保護(hù)

 

 

 

 

 

不平衡電壓保護(hù)

 

 

 

 

 

不平衡電流保護(hù)

 

 

 

 

 

零序過壓保護(hù)

 

 

 

 

 

零序過壓告警

 

 

 

 

非電量保護(hù)

 

 

 

啟動時間過長

 

 

 

 

 

熱過載保護(hù)

 

 

 

 

 

負(fù)序過流(兩段/反時限)

 

 

 

 

 

進(jìn)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(hù)、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(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、打印機(jī)、UPS、對時裝置、遠(yuǎn)動裝置以及Acrel-2000監(jiān)控軟件。站控管理層計算機(jī)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(jī)柜組成監(jiān)控屏。網(wǎng)絡(luò)通訊層包含通訊采集器、光端機(jī)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(fù)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(dá)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(hù)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。

                    

 

供電配電方案分析

大型綜合體項目在實(shí)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(dāng)?shù)毓╇姴块T不允許主、備用電源同時運(yùn)行,而且對備用電源收取高可靠性貼費(fèi);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(fèi)。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(jī)保護(hù)裝置、開關(guān)柜綜合測控裝置、多功能電力儀表等設(shè)備,實(shí)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(hù)測控裝置集保護(hù)、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(hù)功能,可以實(shí)現(xiàn)35kV及以下電壓等級變配電站保護(hù)測控功能,適用于線路、母聯(lián)、配電變壓器、高壓電動機(jī)、高壓電容器等設(shè)備的保護(hù)和自動控制功能。裝置采用成熟可靠的保護(hù)原理和算法,抗干擾性能強(qiáng),可靠性高,保護(hù)實(shí)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(jìn)行邏輯編程,滿足多數(shù)用戶的要求。如果保護(hù)測控裝置在使用過程中需要更換保護(hù)功能,只需通過裝置的維護(hù)端口更新內(nèi)置邏輯圖即可,實(shí)現(xiàn)方式簡單靈活。

 

參考文獻(xiàn):

[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?yàn)橹悄芘潆娤到y(tǒng)設(shè)計,:   

    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(yùn)行,因此酒店變壓器負(fù)荷率設(shè)計值不宜過高。
    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(fù)荷為計算機(jī)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(shí)際運(yùn)行負(fù)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(shí)際運(yùn)行值年平均值才為700A左右,變壓器全年運(yùn)行平均負(fù)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(fù)荷計算時予以考慮。
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