趙斌

安科瑞電氣股份有限公司  上海 嘉定 201801

1 引言

    體育館是指具有一定觀眾容量，場地符合舉辦各種體育比賽要求的體育建築。根據《體育建築設計規範JGJ31-2003》，其用電特點主要為^[1]：

1）、重大比賽或演出中斷供電會造成較大的政治、經濟影響；

2）

、場內人員密集


，安防、消防設備供電必須可靠；

3）、使用時段性強，平時與比賽時負荷相差很大；

4）、場地照明、攝像轉播及體育工藝用電量大
，設備分散
，對電源質量要求高。

依據《2009全國民用建築工程電氣設計技術措施/電氣》要求
，體育場館電氣設計應安全可靠、經濟合理
、技術先進
、整天美觀
、維護管理方便；電氣設計應對電池、聲、光汙染采取綜合治理，達到環境保護相關標準的要求，確保人居環境安全；電氣裝備水平應與工程的功能要求和使用性質相適應
；電氣設備應選擇符合國家技術標準的產品
，並應采用成熟、有效的節能措施，降低電能消耗。

tiyuguanbiandiansuoweizhiheshuliangdequedingchuxuyaokaolvjinliangshezaifuhezhongxinwai
，haiyaotebiezhuyiyansuanmoduanyongdianshebeidianyapianyi，caiqujianxiaodianyapianyidecuoshi，baozhengdianyapianyibuchaoguoyunxuzhi。

主(zhu)接(jie)線(xian)設(she)計(ji)時(shi)要(yao)注(zhu)意(yi)安(an)全(quan)性(xing)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)要(yao)求(qiu)。安(an)全(quan)性(xing)即(ji)在(zai)高(gao)壓(ya)斷(duan)路(lu)器(qi)的(de)電(dian)源(yuan)側(ce)及(ji)可(ke)能(neng)反(fan)饋(kui)電(dian)能(neng)的(de)另(ling)一(yi)側(ce)，必(bi)須(xu)裝(zhuang)設(she)高(gao)壓(ya)隔(ge)離(li)開(kai)關(guan)。在(zai)低(di)壓(ya)斷(duan)路(lu)器(qi)的(de)電(dian)源(yuan)側(ce)及(ji)可(ke)能(neng)反(fan)饋(kui)電(dian)能(neng)的(de)另(ling)一(yi)側(ce)
，必(bi)須(xu)裝(zhuang)設(she)低(di)壓(ya)刀(dao)開(kai)關(guan)。在(zai)裝(zhuang)設(she)高(gao)壓(ya)熔(rong)斷(duan)器(qi)-負fu荷he開kai關guan的de出chu線xian櫃gui母mu線xian側ce，必bi須xu裝zhuang設she高gao壓ya隔ge離li開kai。變bian配pei電dian所suo高gao壓ya母mu線xian上shang及ji架jia空kong線xian路lu末mo端duan
，必bi須xu裝zhuang設she避bi雷lei器qi。裝zhuang於yu母mu線xian上shang的de避bi雷lei器qi
，宜yi與yu電dian壓ya互hu感gan器qi共gong用yong一yi組zu隔ge離li開kai關guan。接jie於yu變bian壓ya器qi引yin出chu線xian上shang的de避bi雷lei器qi，不bu宜yi裝zhuang設she隔ge離li開kai關guan。

可ke靠kao性xing即ji變bian配pei電dian所suo的de主zhu結jie線xian方fang案an，必bi須xu與yu其qi負fu荷he等deng級ji相xiang適shi應ying。對dui一yi級ji負fu荷he，應ying有you兩liang個ge電dian源yuan供gong電dian。對dui二er級ji負fu荷he
，應ying有you兩liang回hui路lu或huo者zhe一yi回hui專zhuan用yong架jia空kong（電纜）供電；采用電纜供電時，應采用兩根電纜組成的線路
，且每根電纜應能承受 100%deerjifuhe。bianpeidiansuodefeizhuanyongdianyuanjinxiance，yingzhuangshedaiduanlubaohudeduanluqihuochuanrongduanqidefuhekaiguan。dangshuangdianyuangongduogebianpeidiansuoshi，yicaiyonghuanwanggongdianfangshi。bianpeidiansuodiyacedezongkaiguan，yicaiyongdiyaduanluqi。dangyoujidianbaohuhuozidongqiehuandianyuanyaoqiushi，diyacezongkaiguanhediyamuxianfenduankaiguan，junyingcaiyongdiyaduanluqi。

 2 項目簡介

     本項目奧體中心主要由體育場、體育館、遊泳館、網球中心、中心商業區及地下車庫組成
，總建築麵積約36萬m2
，建(jian)成(cheng)後(hou)將(jiang)成(cheng)為(wei)標(biao)誌(zhi)性(xing)建(jian)築(zhu)及(ji)新(xin)城(cheng)區(qu)內(nei)大(da)規(gui)模(mo)商(shang)業(ye)娛(yu)樂(le)綜(zong)合(he)體(ti)。能(neng)源(yuan)中(zhong)心(xin)是(shi)奧(ao)體(ti)中(zhong)心(xin)的(de)配(pei)套(tao)設(she)施(shi)
，位(wei)於(yu)整(zheng)個(ge)場(chang)地(di)的(de)東(dong)北(bei)角(jiao)，是(shi)整(zheng)個(ge)奧(ao)林(lin)匹(pi)克(ke)體(ti)育(yu)中(zhong)心(xin)的(de)主(zhu)要(yao)動(dong)力(li)中(zhong)心(xin)
，主(zhu)要(yao)由(you)鍋(guo)爐(lu)房(fang)
、冷凍機房與水泵間、變配電室組成
，室外另有蓄水罐

、冷卻塔。 建築麵積約1200m2 ，為半地下建築。與常規能源中心變配電係統不同的是冷凍機組采用的是10kV 高壓供電方式^[2]。

        圖 1 奧體中心全景

 3 負荷等級

由於奧體中心在全運會其間的重要性，其空調及熱水等動力負荷按二級負荷考慮，因此本能源中心電力負荷為二級，二級負荷容量3559.5kW,其中4 台冷水機組容量為2476 kW。

 4 電壓等級確定

根據暖通專業方案論證結果
，采用水蓄冷能源方式，其中冷水機組4 台，單台容量平均在600 kW左右，如果低壓380V 供電，則每台冷水機組的供電電流將達到1000A以上,對開關、電纜
、啟動保護等設備的選擇將是具有挑戰性的,經過簡單經濟技術比較，冷水機組決定采用高壓10kV 供電。

 5 供配電係統設計

本工程由位於體育館內的東區總變配電站不同母線段引兩路10kV 電源
，兩路電源單母線分段接線，同時工作。正常運行時,兩路電源分列運行，各承擔50%的負荷；當一路電源發生故障時,線路保護動作,無壓掉閘,分段開關自動/手動投入運行，另一路電源可承擔全部負荷。變配電室內設高壓櫃10麵
，高壓冷水機組控製櫃4 麵（與機組配套）
，2 台1000kVA 變壓器及低壓配電櫃8 麵、控製櫃11 麵(泵類)。

5.1高壓供配電係統

高壓配電櫃采用SF6 絕jue緣yuan緊jin湊cou型xing開kai關guan櫃gui，考kao慮lv能neng源yuan中zhong心xin單dan獨du計ji量liang，設she立li了le計ji量liang櫃gui。進jin線xian及ji母mu聯lian采cai用yong真zhen空kong開kai關guan，饋kui線xian為wei負fu荷he開kai關guan熔rong斷duan器qi組zu合he電dian器qi。進jin線xian櫃gui配pei兩liang段duan定ding時shi限xian過guo流liu保bao護hu
、兩段零序定時限保護、無壓跳閘保護，當一路電源發生故障時,線路保護動作,無壓跳閘,母聯開關自動/手動投入；母聯櫃設電流速斷、過電流保護。電流速斷保護合閘後解除。饋線櫃配熔斷器保護、變壓器高溫(報警)、變壓器超溫(掉閘)保護。

進線及母聯開關采取防並聯措施
，即三個開關最多隻能有兩個開關同時處於合閘位置。操作及信號電源為直流110V
，65Ah。

高壓冷水機組控製櫃為金屬鎧裝移開式
，內設溫、濕度傳感器，溫度或濕度過高均會發出報警信號，並具除濕功能。其微機綜合保護模塊具有過電流、過負荷、接地故障
、短路
、相不平衡、電壓過高、電壓過低、錯相、反相等保護
，為使電氣設備的絕緣免受過電壓的損害，另選配三相組合式氧化鋅避雷器。

高壓功率因數就地補償，每台高壓冷水機組控製櫃內裝設並聯補償電容器
，使補償後的功率因數大於0.92。配電圖如圖2。

 圖2 高壓供配電係統

根據保護功能配置要求，進線櫃選用安科瑞公司的AM5-F線路保護測控裝置，母聯櫃選用AM5-B母聯保護裝置，變壓器饋線櫃選用AM5-T變壓器保護測控裝置，高壓冷水機控製櫃選用AM5-M電動機保護測控裝置。

各裝置詳細功能與報價見表1。

 表1  高壓配電方案二次設備清單

5.2 低壓供配電係統

低壓配電係統為兩級。單台大容量設備放射式供電
，其他為樹幹分支式。

單台裝機容量為75kW、90kW 的冷卻水循環泵、冷凍水一次泵采用軟啟動，單台裝機容量為160kW delengdongshuiercibengcaiyongbianpinkongzhi，kongzhiguizhiyubianpeidianshidiyace。guolukongzhishebeisheyuzhibanshi，qitaxiaorongliangyongdianshebeidepeidianjiqidongzhuangzhizaishebeilinjinchu。

變壓器負載率為60%~65%，對於任一變壓器組
，其中的1 台變壓器故障時，另一台變壓器可在一定時間內工作在110%~130% 負載率，負擔所有低壓二級負荷。

低壓供配電係統見圖3。

 圖3  低壓配電係統

低壓櫃采用抽屜式開關櫃，主進線櫃設三段保護：長延時
、短延時、瞬時過電流保護；母聯櫃設瞬時過電流保護；饋電櫃設長延時
、短延時
、瞬時過電流保護。低壓配電線路上選用安科瑞公司的ALP智能型低壓線路保護裝置進行線路保護
，選用ACR係列監測儀表進行出線櫃電量監測。具體設備清單見表2。

表2  低壓配電線路設備清單

5.3 諧波監測與治理

由於非線性負載的使用會產生諧波
，會導致微機保護裝置誤動作，造成不必要的供電中斷；諧波還會使電氣測量儀表計量不準確，產生計量誤差，因此須合理有效的抑製諧波幹擾。

低壓配電諧波抑製方案如圖4所示，本方案中在低壓電容器櫃中設置ARC係列無功補償器
，在配電前端設置安科瑞公司的ANAPF有源濾波器，采用集中方式抑製諧波。在各出現櫃上設置ACR330係列諧波監測儀表
，用於監測2-31次諧波。

ANAPF有源濾波器以並聯方式接入電網，通過實時監測負載的諧波和無功分量，采用PWM變(bian)流(liu)技(ji)術(shu)
，從(cong)變(bian)流(liu)器(qi)中(zhong)產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)和(he)當(dang)前(qian)諧(xie)波(bo)分(fen)量(liang)和(he)無(wu)功(gong)分(fen)量(liang)對(dui)應(ying)的(de)反(fan)響(xiang)分(fen)量(liang)並(bing)實(shi)時(shi)注(zhu)入(ru)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)，實(shi)現(xian)諧(xie)波(bo)治(zhi)理(li)和(he)無(wu)功(gong)補(bu)償(chang)。本(ben)諧(xie)波(bo)抑(yi)製(zhi)方(fang)案(an)具(ju)體(ti)設(she)備(bei)清(qing)單(dan)如(ru)表(biao)3。

 圖4 低壓配電係統諧波抑製方案

  表3  諧波抑製方案設備清單

5.4 漏電火災監測

由於體育館內人員密集，安防、消防設備供電必須可靠，有效地防止電氣火災的發生，保證廣大觀眾和運動員的安全。Acrel-6000電氣火災監控係統由漏電（包括電流）探頭、探測控製器和監控設備三部分組成。探測控製器與漏電（電流）探頭需配套使用。所有需要監控的電路分支點均安裝
，探測控製器均並聯於二總線上
，監控設備由一台工業控製用PC機及外圍設備組成。監控係統如圖5，采用Acrel-6000/Q琴台式監控設備，消防火災監控係統中所有設備清單見表4。

   專zhuan用yong管guan理li軟ruan件jian能neng實shi時shi動dong態tai地di顯xian示shi各ge個ge監jian控kong點dian的de工gong作zuo情qing況kuang
，值zhi班ban人ren員yuan在zai控kong製zhi中zhong心xin通tong過guo觀guan察cha計ji算suan機ji屏ping幕mu就jiu可ke以yi了le解jie所suo有you監jian控kong點dian的de工gong作zuo情qing況kuang。監jian控kong設she備bei具ju有you龐pang大da的de數shu據ju庫ku，能neng夠gou存cun儲chu配pei電dian

圖5  漏電火災監測係統

係統產生的所有情況記錄
，便於有關人員查詢和分析。

表4  消防火災監控係統設備清單

5.5 電能計量

本奧體中心內的普通照明，鍋爐、水泵
、通風等動力電能計量采用安科瑞公司的終端電能計量計
，該計量計采用DIN35mm導軌式安裝
，能計量電能及其它電參量，可進行時鍾

、費率時段等參數設置
，並具有電能脈衝輸出功能
；可用RS485通訊接口與上位機實現數據交換。電能集抄係統采用國網集抄形式，即分為主站、集中器、采集器、終端儀表4層。所用儀表清單見表5。

  表5 電能計量設備清單

5.6變配電室布置及土建條件

   該項目能源中心建築於岩石層上，層高不低於5.7m，考慮向下挖溝及做電纜夾層的工程量較大（需要炸石），原設計高低壓櫃進出線均為上進上出方式，電纜橋架敷設。但因SF6 絕緣緊湊型高壓開關櫃櫃型限製
，隻能下進下出
，因此在施工圖設計中，我們將高壓配電櫃做局部基礎抬高處理。

由於高壓設備的配電設計需由當地供電部門審核及深化

，2008年5月供電部門提出原設計高壓配電櫃（SF6 絕緣緊湊型開關櫃）櫃前操作距離隻能按平台寬度算

，6 0 0 m m 不夠，此建議將高壓室部分（包括高壓配電櫃及冷水機組控製櫃）整(zheng)體(ti)抬(tai)高(gao)。經(jing)過(guo)與(yu)建(jian)築(zhu)及(ji)結(jie)構(gou)專(zhuan)業(ye)協(xie)商(shang)
，為(wei)保(bao)持(chi)變(bian)配(pei)電(dian)室(shi)的(de)完(wan)整(zheng)性(xing)，盡(jin)可(ke)能(neng)沿(yan)用(yong)原(yuan)變(bian)配(pei)電(dian)室(shi)布(bu)置(zhi)，減(jian)少(shao)土(tu)建(jian)改(gai)動(dong)，我(wo)們(men)決(jue)定(ding)變(bian)配(pei)電(dian)室(shi)低(di)壓(ya)部(bu)分(fen)也(ye)隨(sui)高(gao)壓(ya)部(bu)分(fen)抬(tai)高(gao)
，櫃(gui)下(xia)設(she)溝(gou)，取(qu)消(xiao)配(pei)電(dian)櫃(gui)上(shang)方(fang)電(dian)纜(lan)橋(qiao)架(jia)，進(jin)出(chu)線(xian)均(jun)為(wei)下(xia)進(jin)下(xia)出(chu)。目(mu)前(qian)此(ci)工(gong)程(cheng)施(shi)工(gong)已(yi)經(jing)完(wan)成(cheng)。

 6 結論

配電係統設計在減少不合理損耗的前提下還必須遵循以下原則：

1）
、體育館配電係統設計
，在條件允許的情況下，盡可能采用數字化電能監察及控製儀表。 zhenduitiyuguangongdianbanjingda
，bianpeidiansuobudianduodetedian，shezhizhinenghuapeidiankongzhixitong，keyitigaoduipeidianxitongyunxingdeyouxiaoguanlihejiankong
，zuidaxiandudejianshaodiannengyisun
，tigaopeidianxitongdeyunxingxiaolv。

2）
、現(xian)下(xia)體(ti)育(yu)館(guan)電(dian)氣(qi)設(she)計(ji)中(zhong)所(suo)選(xuan)用(yong)的(de)配(pei)電(dian)變(bian)壓(ya)器(qi)都(dou)具(ju)有(you)較(jiao)好(hao)的(de)過(guo)載(zai)能(neng)力(li)
，因(yin)此(ci)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)應(ying)充(chong)分(fen)挖(wa)掘(jue)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)這(zhe)種(zhong)潛(qian)力(li)。在(zai)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)時(shi)和(he)對(dui)配(pei)電(dian)容(rong)量(liang)分(fen)配(pei)上(shang)!每台變壓器對應的低壓母線段應平衡的布置長時耗負荷，如照明用電負荷等
；間歇行負荷
，如活動室用電負荷等

；以yi及ji季ji節jie性xing用yong電dian負fu荷he
，如ru空kong調tiao用yong電dian負fu荷he等deng，而er對dui不bu同tong類lei型xing的de配pei電dian負fu荷he均jun應ying設she置zhi獨du立li的de饋kui電dian回hui路lu。通tong過guo實shi際ji運yun行xing時shi的de合he理li調tiao度du控kong製zhi
，即ji可ke最zui大da限xian度du的de消xiao峰feng填tian穀gu，達da到dao節jie約yue電dian能neng，減jian少shao不bu合he理li損sun耗hao的de目mu的de。

7 參考文獻

[1]體育館的供配電係統設計.王學源.魅力中國.2010年5月(上)總113期

[2]濟南奧體中心能源中心供配電設計.孫寶瑩.智能建築電氣設計.2009.6 第3卷第3期

[3]能效管理係統設計安裝圖冊.安科瑞電氣股份有限公司.2013年合訂本

[4]2009全國民用建築工程設計技術措施/電氣.中國建築標準設計研究院

 作者簡介：

趙斌，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為醫療供配電設計，Email:2880157852@qq.com手機：  QQ:2880157852