大运会主媒体中心临时系统电源保障方案解析
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2022年07月04日 14:11:36
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设于龙泉东安湖畔的东安书院为成都市龙泉驿区政府打造的集图书馆、档案馆、融媒体中心三个功能为一体的文化建筑,在成都第31届世界大学生夏季运动会期间将临时作为主媒体中心(MMC),为所有采访大运会的新闻媒体提供工作空间及配套服务。主媒体中心与东安书院的使用性质完全不同,对电源容量及可靠性要求差异很大,如何妥善处理临时与永久功能对用电需求的矛盾,是摆在设计师面前的一道难题。 笔者在2020年设计东安书院期间,根据《成都第31届世界大学生夏季运动会场馆及设施电气配置导则(试行)》(下文简称《配置导则》),结合国家相关规范,对该建筑两种功能的供电措施进行研究,采用了临时与永久供电系统分离与融合应用技术,确定了相对合理、经济的供电系统方案,并撰文《临时和永久供电系统在媒体中心中的融合应用》,发表在《建筑电气》杂志2020年第9期。

设于龙泉东安湖畔的东安书院为成都市龙泉驿区政府打造的集图书馆、档案馆、融媒体中心三个功能为一体的文化建筑,在成都第31届世界大学生夏季运动会期间将临时作为主媒体中心(MMC),为所有采访大运会的新闻媒体提供工作空间及配套服务。主媒体中心与东安书院的使用性质完全不同,对电源容量及可靠性要求差异很大,如何妥善处理临时与永久功能对用电需求的矛盾,是摆在设计师面前的一道难题。


笔者在2020年设计东安书院期间,根据《成都第31届世界大学生夏季运动会场馆及设施电气配置导则(试行)》(下文简称《配置导则》),结合国家相关规范,对该建筑两种功能的供电措施进行研究,采用了临时与永久供电系统分离与融合应用技术,确定了相对合理、经济的供电系统方案,并撰文《临时和永久供电系统在媒体中心中的融合应用》,发表在《建筑电气》杂志2020年第9期。


现状分析


> > > >   建筑现状


东安书院为一栋5层的单体建筑,地下1层,地上5层;建筑主体高度为23.95 m,总建筑面积约4.4万m 2 ,其中地下建筑面积为1.45万m 2 ,主要功能为后勤及设备用房、预留功能用房、停车库等;地上建筑面积为2.95万m 2 ,包括图书馆(预留的媒体主新闻中心MPC、国际广播中心IBC)和成都印象展馆、餐厅等公共空间。


图1为建成的东安书院实景图。



> > > >   电气系统现状

> >    外电现状


东安书院引入了2路10 kV双重电源:第1电源为10 kV砂剧线,引入设于书院东南侧的图书馆4 # 环网柜组;第2电源为10 kV安园线,引入设于书院东南侧的图书馆1 # 环网柜组。1 # 和4 # 环网柜组均为供电局的标准2进4出环网柜,系统图见图2。



东安书院从1 # 和4 # 环网柜组各引出一路10 kV电源,10 kV系统采用单母线分段接线,同时工作,互为备用,满足一级负荷电源需求。1 # 、4 # 环网柜组分别还有3个空余出线间隔。


> >  内电现状


主媒体中心的临时功能与书院的永久功能的用电性质、容量存在较大差异,对电源容量及可靠性要求也不同,为了减少工程初投资,避免赛后设备闲置和变压器长期低载运行,一次设计在系统规划时,将容量较大、满足临时功能的工艺用电需求,如对不间断电源的容量需求,全部纳入临时供电系统;非UPS保障的三级负荷,因与书院功能负荷非同期使用,均纳入到永久供电系统。各电气机房建设现状如表1所示。



根据前期规划,表1中为书院服务的永久变配电设施一次建设到位,主要为分类1的电气机房。为主媒体中心服务的工艺供配电设施在媒体营运单位提出准确需求后进行深化设计,并于赛前实施,主要为分类2的电气机房。由于临时预装式变电站、临时柴油发电机组、临时UPS电源等均设于总图,按设计要求未建设。但对于工艺配电室内的临时工艺配电系统,由于工程竣工验收交房标准要求实施到位,因此表1中主媒体中心工艺配电室2ES内设备及其出线电缆均已实施到位。建筑内主要电气机房分布见图3。



10 kV电源1、2由室外进入室内的进线处各预留有6根DN150钢导管供10 kV电缆进出;机房③为室外引入临时电源接驳间,预留有24根DN150的导管,供低压电缆进出。这些预埋管待赛事结束后需要进行密封,并做好防水、防火封堵。


电源保障需求分析


......


电源保障方案解析


主媒体中心工艺负荷均为临时性用电负荷,为其服务的变配电设施将在大运会结束后拆除。基于组委会绿色、低碳、环保的办赛理念,大运会主媒体中心用电保障服务采用临时租用变配电设施的临时供电方案,这一点在东安书院设计阶段和大运会后勤保障组达成了共识,并落实到了保电方案中。


> > > >   总体保电原则


经过与大运会后勤保障组、主媒体中心提资方反复沟通,确立以下原则:

a. 坚持“绿色、节俭、必须”的办赛原则。

b. 主新闻中心和国际广播中心的临时电源系统从变压器开始分开设置,互不影响。

c. 临时UPS电源按MPC和IBC工艺要求设置。

d. 柴油发电机组作为备用电源,只在必要保障时才运行;发电机组容量按冗余125 % 备份,保证极端情况柴油发电机组能承载全部重要负荷用电。

e. 按照“低压就近保障,中压远端保障”的原则,在总坪上配置预装式变电站、预装式柴油发电机组、UPS不间断电源及配电柜等配电设施,由专人维护管理,满足主媒体中心用电要求,供电系统灵活、可靠。


> > > >   主媒体中心工艺变压器及柴油发电机组设置


主媒体中心提资方要求,为便于管理,MPC和IBC的工艺用电供配电系统需要独立设置。其中MPC要求设置2台1 250 kVA工艺变压器,设1台1 250 kVA柴油发电机组作为应急电源;IBC要求设置2台800 kVA + 2台630 kVA工艺变压器,设1台800 kVA和1台630 kVA柴油发电机组作为应急电源;每组变压器容量均满足1 + 1冗余。至于IBC为什么要设4台变压器,而不是设2台大容量变压器,工艺方的要求是要把灯光负荷和其他负荷分变压器设置。工艺变压器选择预装式变电站,柴油发电机选择预装式柴油发电机组,均设于项目西北角,靠近1ES变电所。


> > > >   市电电源及10 kV接线形式选择


由于市政电源资源有限,10 kV电源临时敷设难度较大,在总用电容量不大的情况下,应优先考虑将临时、永久性的市电用电容量,纳入前期10 kV系统的建设中,一次建设到位。在前期施工图设计时,东安书院的临时和永久变压器共用一个10 kV配电系统,预留有4台临时系统变压器的出线回路,可用于后期向室外临时箱变供电。


表1中1ES为东安书院的永久变电所,变压器装机容量为4 500 kVA,工艺要求的临时系统变压器装机容量达到5 360 kVA,相对于表1中的一次设计预留,MPC增加了2台1 250 kVA工艺用电变压器。如何提供工艺6台变压器的电源,是保电方案需要解决的一个问题。


在现有条件下,临时负荷的10 kV配电系统可以有2种方案:方案1为设独立的10 kV系统,电源取自室外电源环网柜,2个电源均采用单母线接线,接线图见图5。



方案2为直接从东安书院10 kV系统引接,原系统预留有4路10 kV出线回路,2路供MPC,2路供IBC。IBC的每路电源供2台变压器,采用环网链式供电,见图6。



方案1的优点是临时用电10 kV系统采用完全独立、双重电源单母线分段接线,10 kV电缆短,系统接线简单,满足负荷供电要求;缺点是增加10 kV设备投资。方案2直接利用书院的10 kV系统,双重电源单母线分段接线,完全满足主媒体中心的负荷要求,经济节约;缺点是10 kV电源需要从地下室引出至室外预装式变电站,10 kV电缆长,而且IBC的4台变压器共用2个10 kV出线回路,10 kV电缆故障面大。


根据现场情况,本项目外电设计在室外设有2组标准的2进4出市政环网柜,临时系统可以很方便接入市政电源,而且保电方还提出了一个新要求,临时系统用电要单独计量。保障组经过方案比选后,选择方案1为实施方案,10 kV系统高供高计,后期营运管理责任划分清晰。


> > > >   低压系统接线形式选择


主媒体中心的工艺提资,临时负荷不仅包括工艺用电负荷,还包括其配套用房的其他负荷,如电开水器、房间普通空调等负荷。保电方案需要根据负荷性质和负荷级别,确定哪些负荷纳入临时系统,哪些负荷由永久系统配电。以MPC为例,新增空调三级负荷,由于书院的大部分功能在比赛期间并未使用,书院变压器容量足以承担该部分负荷,直接由1ES变电所供电。表1中的工艺专用负荷均接入临时电源系统,由临时预装式变电站、临时室外发电机组供电,重要负荷还由UPS电源供电,接线示意图见图7。



图3中设计预留的电缆接驳间和2ES工艺配电室,是作为工艺临时电源接入室内的专用机房。2ES工艺配电室内主要为工艺配电设备,负责UPS配出柜及一、二级工艺负荷的配出,低压配电系统接地形式为TN - S,与大楼共用接地装置,接地电阻要求不大于0.5 Ω。笔者认为非UPS供电的一、二级负荷其实可以接入1ES配电系统,这样还可以让临时电源系统更加简化。


IBC低压系统接线见图8。



> > > >   UPS电源


工艺提资将由UPS供电的工艺负荷分为2类,一类为需要2N冗余供电的负荷,配电采用双电源供电方式,其两路电源分别引自不同的UPS组,并采用STS静态开关进行末端电源切换,保障供电的连续可靠。另一类为UPS单电源供电的负荷,为保障UPS供电电缆故障时的后备电源,采用市电和UPS电源切换。图8中1 - 1 # UPS和1 - 2 # UPS为2N冗余的UPS应急电源,配电柜A和配电柜B分别配出电源至相应的特别重要负荷,如总控机房、电视传播机房等;1 - 3 # UPS应急电源则为单独的应急电源,其配出线路直接到对应的设备,如演播室灯光等设备。


本文有删减,全文载于《建筑电气》2022年第6期,详文请见杂志。  
版权归《建筑电气》所有。  
作者:
李慧,女,中国建筑西南设计研究院有限公司,教授级高级工程师,设计三院电气总工程师。
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2022年07月05日 16:43:55
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