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)

時間：2014-03-05作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：48

趙娜

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**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)地區(qū)設(shè)計規(guī)范及當?shù)毓╇娫O(shè)計規(guī)定，確定**、*、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)計的較基礎(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、**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)**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**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**酒店的基本運行，因此酒店**變壓器負荷率設(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**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)**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	*二組中壓	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。較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，**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**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**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。

較終經(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**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**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**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**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	√			√
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				√
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			√
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）			√
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)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。現(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，使得較初的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**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**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，較終采用圖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**的保護原理和算法，抗干擾性能強，**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較新內(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：

趙娜，女，本科，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，Email: 2880157858@

 


安科瑞電氣股份有限公司專注于網(wǎng)絡(luò)多功能表,電動機保護器,電流互感器,光伏匯流箱,火災(zāi)探測器等

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