某奥体中心能源中心供配电设计
与监控系统应用
安科瑞电气股份有限公司上海嘉定201801
1引言
体育馆是指具有一定观众容量，场地符合举办各种体育比赛要求的体育建筑。根据《体育建筑设计规范JGJ31-2003》，其用电特点主要为[1]：
1）、重大比赛或演出中断供电会造成较大的政治、经济影响；
2）、场内人员密集，安防、消防设备供电必须可靠；
3）、使用时段性强，平时与比赛时负荷相差很大；
4）、场地照明、摄像转播及体育工艺用电量大，设备分散，对电源质量要求高。
依据《2009全国民用建筑工程电气设计技术措施/电气》要求，体育场馆电气设计应安全可靠、经济合理、技术先进、整天美观、维护管理方便；电气设计应对电池、声、光污染采取综合治理，达到环境保护相关标准的要求，确保人居环境安全；电气装备水平应与工程的功能要求和使用性质相适应；电气设备应选择符合国家技术标准的产品，并应采用成熟、有效的节能措施，降低电能消耗。
体育馆变电所位置和数量的确定除需要考虑尽量设在负荷中心外，还要特别注意验算末端用电设备电压偏移，采取减小电压偏移的措施，保证电压偏移不超过允许值。
主接线设计时要注意安全性和可靠性要求。安全性即在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关。在低压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设低压刀开关。在装设高压熔断器-负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开。变配电所高压母线上及架空线路末端，必须装设避雷器。装于母线上的避雷器，宜与电压互感器共用一组隔离开关。接于变压器引出线上的避雷器，不宜装设隔离开关。
可靠性即变配电所的主结线方案，必须与其负荷等级相适应。对一级负荷，应有两个电源供电。对二级负荷，应有两回路或者一回专用架空（电缆）供电；采用电缆供电时，应采用两根电缆组成的线路，且每根电缆应能承受100%的二级负荷。变配电所的非专用电源进线侧，应装设带短路保护的断路器或串熔断器的负荷开关。当双电源供多个变配电所时，宜采用环网供电方式。变配电所低压侧的总开关，宜采用低压断路器。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和低压母线分段开关，均应采用低压断路器。
2项目简介
本项目奥体中心主要由体育场、体育馆、
游泳馆、网球中心、中心商业区及地下车库组
成，总建筑面积约36万m2，建成后将成为标志
性建筑及新城区内大规模商业娱乐综合体。能
源中心是奥体中心的配套设施，位于整个场地
的东北角，是整个奥林匹克体育中心的主要动
力中心，主要由锅炉房、冷冻机房与水泵间、
变配电室组成，室外另有蓄水罐、冷却塔。建
筑面积约1200m2，为半地下建筑。与常规图1奥体中心全景
能源中心变配电系统不同的是冷冻机组采用的是10kV高压供电方式[2]。
3负荷等级
由于奥体中心在全运会其间的重要性，其空调及热水等动力负荷按二级负荷考虑，因此本能源中心电力负荷为二级，二级负荷容量3559.5kW,其中4台冷水机组容量为2476kW。
4电压等级确定
根据暖通专业方案论证结果，采用水蓄冷能源方式，其中冷水机组4台，单台容量平均在600kW左右，如果低压380V供电，则每台冷水机组的供电电流将达到1000A以上,对开关、电缆、启动保护等设备的选择将是具有挑战性的,经过简单经济技术比较，冷水机组决定采用高压10kV供电。
5供配电系统设计
本工程由位于体育馆内的东区总变配电站不同母线段引两路10kV电源，两路电源单母线分段接线，同时工作。正常运行时,两路电源分列运行，各承担50%的负荷；当一路电源发生故障时,线路保护动作,无压掉闸,分段开关自动/手动投入运行，另一路电源可承担全部负荷。变配电室内设高压柜10面，高压冷水机组控制柜4面（与机组配套），2台1000kVA变压器及低压配电柜8面、控制柜11面(泵类)。
5.1高压供配电系统
高压配电柜采用SF6绝缘紧凑型开关柜，考虑能源中心单独计量，设立了计量柜。进线及母联采用真空开关，馈线为负荷开关熔断器组合电器。进线柜配两段定时限过流保护、两段零序定时限保护、无压跳闸保护，当一路电源发生故障时,线路保护动作,无压跳闸,母联开关自动/手动投入；母联柜设电流速断、过电流保护。电流速断保护合闸后解除。馈线柜配熔断器保护、变压器高温(报警)、变压器超温(掉闸)保护。
进线及母联开关采取防并联措施，即三个开关最多只能有两个开关同时处于合闸位置。操作及信号电源为直流110V，65Ah。
高压冷水机组控制柜为金属铠装移开式，内设温、湿度传感器，温度或湿度过高均会发出报警信号，并具除湿功能。其微机综合保护模块具有过电流、过负荷、接地故障、短路、相不平衡、电压过高、电压过低、错相、反相等保护，为使电气设备的绝缘免受过电压的损害，另选配三相组合式氧化锌避雷器。
高压功率因数就地补偿，每台高压冷水机组控制柜内装设并联补偿电容器，使补偿后的功率因数大于0.92。配电图如图2。
图2高压供配电系统
根据保护功能配置要求，进线柜选用安科瑞公司的AM5-F线路保护测控装置，母联柜选用AM5-B母联保护装置，变压器馈线柜选用AM5-T变压器保护测控装置，高压冷水机控制柜选用AM5-M电动机保护测控装置。
各装置详细功能与报价见表1。
表1高压配电方案二次设备清单
开关柜类型产品名称产品
型号
实现功能
1#变压器出线
变压器保护测控装置AM5-T 三段式过流保护、高温报警、超温跳闸、FC闭锁功能
2#变压器出线
进线柜线路保护测控装置AM5-F 两段定时限过流保护、两段零序定时限保护、无压跳闸保护
PT柜PT监测装置AM5-U PT断线监测、低电压告警、过电压告警、母线绝缘监测
冷水机控制柜电动机保护测控装置AM5-M 过电流、过负荷、接地故障、短路、相不平衡、电压过高、电压过低、错相、
反相等保护
母联柜备自投保护装置AM5-B 备自投保护、电流速断、
过电流保护
开关柜ASD200开关柜综合测控装置ASD200一次模拟图显示、高压带电指示、温湿度控制、语音提示、RS485通讯
5.2低压供配电系统
低压配电系统为两级。单台大容量设备放射式供电，其他为树干分支式。
单台装机容量为75kW、90kW的冷却水循环泵、冷冻水一次泵采用软启动，单台装机容量为160kW的冷冻水二次泵采用变频控制，控制柜置于变配电室低压侧。锅炉控制设备设于值班室，其他小容量用电设备的配电及启动装置在设备临近处。
变压器负载率为60%~65%，对于任一变压器组，其中的1台变压器故障时，另一台变压器可在一定时间内工作在110%~130%负载率，负担所有低压二级负荷。
低压供配电系统见图3。
图3低压配电系统
低压柜采用抽屉式开关柜，主进线柜设三段保护：长延时、短延时、瞬时过电流保护；
