摘 要：天河體育中心是2010年廣州亞運(yùn)會(huì)五大場(chǎng)館群之一，承擔(dān)著廣州亞運(yùn)會(huì)重要的比賽任務(wù)。本文以天河體育中心的變配電系統(tǒng)改造為例，首先分析了因應(yīng)系統(tǒng)增容需求的電氣主接線改造，以及針對(duì)比賽重要負(fù)荷的處理和與其相關(guān)的低壓聯(lián)鎖要求；其次，介紹了高低壓成套設(shè)備的選擇，并闡述了這些設(shè)備設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：主接線，變配電系統(tǒng)改造，增容，成套設(shè)備選擇

一、概述：

      第16屆亞運(yùn)會(huì)將于2010年11月12日至27日在中國廣州進(jìn)行，為期15天。廣州亞運(yùn)會(huì)共有53個(gè)比賽場(chǎng)館、17個(gè)獨(dú)立訓(xùn)練場(chǎng)館。GE為15個(gè)新建和改造的場(chǎng)館提供卓越的電氣解決方案，新建的6個(gè)場(chǎng)館有：亞運(yùn)城的主媒體中心和綜合體育館，廣州自行車輪滑極限運(yùn)動(dòng)中心的自行車館、極限運(yùn)動(dòng)中心區(qū)和賽時(shí)管理中心，以及廣州棋院；改造的9個(gè)場(chǎng)館有：天河體育中心的總平面、體育場(chǎng)、棒球場(chǎng)和保齡球館，大學(xué)城的廣州大學(xué)體育館、廣東工業(yè)大學(xué)多功能體育館和板球比賽場(chǎng)，以及沙面網(wǎng)球館和從化馬術(shù)比賽場(chǎng)。

二、天河體育中心變配電系統(tǒng)主接線改造

      廣州天河體育中心位于市區(qū)東部，地處廣州市金融商業(yè)中心地帶，總占地面積51萬平方米，是廣州目前最大的體育場(chǎng)地。它始建于1987年，當(dāng)年成功舉辦了第六屆全國運(yùn)動(dòng)會(huì)，給全國人民留下了深刻的印象。根據(jù)廣州亞運(yùn)會(huì)安排，天河體育中心是亞運(yùn)會(huì)比賽的主要場(chǎng)館群，包括天河體育場(chǎng)、體育館、游泳館、棒球館場(chǎng)、網(wǎng)球場(chǎng)、保齡球館在內(nèi)的六大場(chǎng)館，共承擔(dān)了5項(xiàng)亞運(yùn)會(huì)比賽項(xiàng)目及2項(xiàng)亞殘會(huì)比賽項(xiàng)目。

      由于系統(tǒng)增容，天河體育中心的變配電系統(tǒng)需要進(jìn)行改造，首先來分析其主接線的改造。

2.1 改造前的變配電系統(tǒng)主接線

      天河體育中心改造前的變配電系統(tǒng)主接線（見圖1）描述如下：

      原系統(tǒng)采用單母線分段帶旁路的主接線，由三回路進(jìn)線，天河F47進(jìn)線（變壓器安裝容量為10060kVA）和天河F3進(jìn)線（變壓器安裝容量為9340kVA）作為正常工作電源，龍?zhí)禙21進(jìn)線作為備用旁路電源。正常工作時(shí)，天河F47和天河F3兩路電源同時(shí)供電，母聯(lián)開關(guān)斷開；當(dāng)任一路失壓跳閘時(shí)，母聯(lián)開關(guān)自動(dòng)合上，由另一路以及龍?zhí)禙21一并供電，自投不自復(fù)

2.2 改造后的變配電系統(tǒng)主接線

      作為2010年廣州亞運(yùn)會(huì)的主要比賽場(chǎng)館群，天河體育中心需增容約6000kVA，其變配電系統(tǒng)主接線進(jìn)行改造（見圖2）如下：

(1)為確保亞運(yùn)比賽的供電連續(xù)性，把原有的單母線分段帶旁路的主接線形式，改造成兩個(gè)單母線分段的10kV主站。每兩個(gè)來自不同10kV主站的變壓器及其低壓出線回路組成一個(gè)低壓單元站，設(shè)站內(nèi)聯(lián)絡(luò)開關(guān)；含亞運(yùn)確保負(fù)荷的低壓單元站還設(shè)臨時(shí)發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急供電。

(2)在原三回路10kV進(jìn)線基礎(chǔ)上，新增林和F21進(jìn)線，并增加原三回路的進(jìn)線容量。四回路進(jìn)線分為兩組，其中#1龍?zhí)禙21、#2天河F47為一組，#1電源變壓器安裝容量6230kVA，#2電源為6200kVA；#3林和F21、#4天河F3為一組，#3電源變壓器安裝容量6200kVA，#4電源為6860kVA。每組兩路電源同時(shí)供電，互為備用，當(dāng)任一路失壓跳閘，其母聯(lián)開關(guān)自動(dòng)合上，由另一路進(jìn)線供電，承擔(dān)100%用電負(fù)荷，自投不自復(fù)。因此，要求四回路每路電源總?cè)萘繛?2000kVA，以承擔(dān)因故停電時(shí)另一路的100%用電負(fù)荷。

2.3 重要負(fù)荷的處理和低壓聯(lián)鎖要求

      對(duì)于重要負(fù)荷，如主席臺(tái)、消防安保中心、新聞發(fā)布中心等，提供主供、備供兩路電源，采用雙電源末端自動(dòng)切換的供電方式；比賽時(shí)場(chǎng)地照明的50%由臨時(shí)發(fā)電機(jī)提供，其余50%由市電提供；重要區(qū)域的照明，如貴賓室等，采用發(fā)電機(jī)應(yīng)急母線上單回路供電。

      為保障重要負(fù)荷，每個(gè)低壓單元站的低壓進(jìn)線開關(guān)及相應(yīng)組聯(lián)絡(luò)開關(guān)要求帶聯(lián)鎖裝置，要求如下：

(1)當(dāng)各組低壓進(jìn)線開關(guān)合上時(shí)，相應(yīng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)不能合上，各組低壓進(jìn)線開關(guān)及其聯(lián)絡(luò)開關(guān)相互間設(shè)電氣聯(lián)鎖，只能合兩個(gè)開關(guān)；

(2)當(dāng)一組低壓進(jìn)線開關(guān)失壓跳閘后，發(fā)電機(jī)在30秒內(nèi)供電，發(fā)電機(jī)供電開關(guān)自動(dòng)合上，發(fā)電機(jī)供電開關(guān)與市電供電開關(guān)設(shè)電氣、機(jī)械聯(lián)鎖，防止并網(wǎng)運(yùn)行；

(3)體育中心電房內(nèi)不設(shè)永久發(fā)電機(jī)組，亞運(yùn)會(huì)期間各場(chǎng)館臨時(shí)租用發(fā)電機(jī)組作應(yīng)急電源。

三、天河體育中心高低壓成套設(shè)備的選擇

3.1 變壓器的選擇

      首先，為滿足增容6000kVA的需求，將體育場(chǎng)電房原有四臺(tái)1000kVA變壓器更換成四臺(tái)2000kVA變壓器，更換原用于康體中心的630kVA變壓器并放置在體育場(chǎng)使用；依據(jù)《10kV 及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》，因變壓器以放射式供電，這五臺(tái)不放置在體育中心電房的變壓器，需在一次側(cè)加裝負(fù)荷開關(guān)。另外，增加亞體文化中心（包括羽毛球訓(xùn)練場(chǎng)館等場(chǎng)所用電）兩臺(tái)1000kVA變壓器。

      再次，應(yīng)亞運(yùn)綠色環(huán)保的要求，選用SCB10型環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器，原因是SCB10型變壓器比SCB9型產(chǎn)品的負(fù)載損耗低約7%，空載損耗更是低11%?？紤]到電網(wǎng)的電壓水平，選取±2×2.5%的調(diào)壓范圍；聯(lián)結(jié)組別選用Dyn11，在低壓側(cè)中性點(diǎn)接地，更好地流通低壓三相不平衡電流；短路阻抗選取6%；采用強(qiáng)迫風(fēng)冷使變壓器可超載40%運(yùn)行。

3.2 高壓成套設(shè)備的選擇

(1) 高壓成套設(shè)備的選擇和配置

      10kV高壓柜使用GE P/VII-12金屬封閉鎧裝中置式開關(guān)柜。以#1電源10kV進(jìn)線為例，其變壓器安裝容量6230kVA，估算的額定電流為360A，考慮到應(yīng)同時(shí)承擔(dān)#2電源，其母線段負(fù)荷為6200kVA，故總的估算額定電流應(yīng)為718A；根據(jù)電源側(cè)線路最大短路容量，計(jì)算出相應(yīng)短路電流值約為12kA。由此，#1電源進(jìn)線斷路器選取GE VB2真空斷路器，型號(hào)為VB2-12/T1250-31.5-GE-Z，其中額定電流1250A，短時(shí)耐受（4s）電流為31.5kA；1#進(jìn)線斷路器采用GE Multilin F650綜合繼電保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)定時(shí)限過流保護(hù)、速斷保護(hù)、零序過流保護(hù)、失壓保護(hù)、帶時(shí)限的低電壓保護(hù)。其余進(jìn)線、聯(lián)絡(luò)和饋線高壓成套設(shè)備的的配置見表1。

(2) 高壓柜的配置還有以下特點(diǎn)：

1)所有計(jì)量PT置于電源側(cè)，從而使計(jì)量儀表更準(zhǔn)確的反映進(jìn)線的電壓狀況；

2)各點(diǎn)計(jì)量對(duì)進(jìn)線開關(guān)都設(shè)置了電氣聯(lián)鎖，防止誤閉鎖；

3)對(duì)于兩個(gè)10kV主站、兩組供電系統(tǒng)，兩組高壓柜的直流操作電源分開配置；

4)受原有建筑限制，高壓柜尺寸按中心電房原有柜型尺寸（深×寬=1500×800）不變。

(3) GE Multilin綜合繼電保護(hù)設(shè)備功能強(qiáng)大，優(yōu)于原高壓柜內(nèi)配置的繼電器設(shè)備，能更好的配合整個(gè)電力監(jiān)控系統(tǒng)，滿足廣州亞運(yùn)的電力監(jiān)控要求。其中，GE F650使用符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的可編程邏輯自定義饋線保護(hù)和控制系統(tǒng)的功能；具有IRIG-B時(shí)間同步、事件報(bào)告、波形捕捉等功能，能存儲(chǔ)479個(gè)標(biāo)記時(shí)間的事件（1ms標(biāo)記）；開放式的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約，Modbus RTU和TCP /IP，DNP 3.0級(jí)別2，IEC60870-5-1-4和IEC 61850；測(cè)量功能包括詳盡的需量和電能等。隨GE Multilin綜合繼電保護(hù)器一并提供GE EnerVista軟件，能夠簡化使用GE Multilin綜合繼電保護(hù)器過程中的每一個(gè)方面。

3.3 低壓成套設(shè)備的選擇

      400V低壓系統(tǒng)使用的是GE低壓柜MLS，其技術(shù)特點(diǎn)如下：

(1)低壓框架斷路器采用GE M-Pact系列，進(jìn)線開關(guān)設(shè)瞬時(shí)、短路短延時(shí)保護(hù)、過流長延時(shí)保護(hù)和接地故障保護(hù)，其余開關(guān)設(shè)瞬時(shí)、短路短延時(shí)保護(hù)和過流長延時(shí)保護(hù)。

(2)采用帶微處理器的數(shù)字式電力測(cè)量儀表（獨(dú)立于斷路器），采集每一個(gè)進(jìn)線、出線斷路器的電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、千瓦時(shí)、功率因數(shù)等電量參數(shù)，測(cè)量單元電壓端直接接入400V回路（不需PT），電流端接CT二次回路。無功補(bǔ)償柜也放置數(shù)字電表。測(cè)量單元通過總線組成電力監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)低壓配電系統(tǒng)有關(guān)回路的電氣參數(shù)實(shí)施自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

(3)進(jìn)線斷路器和母聯(lián)斷路器之間的邏輯關(guān)系，采用3鎖2鑰匙實(shí)現(xiàn)三種運(yùn)行方式：手動(dòng)、自投不自復(fù)、自投自復(fù)。

(4)油機(jī)和市電進(jìn)線開關(guān)之間的邏輯關(guān)系則采用機(jī)械聯(lián)鎖來實(shí)現(xiàn)上述三種運(yùn)行方式。

(5)出線回路加裝合分閘指示燈，遙測(cè)電能電量，遙信開關(guān)合閘信號(hào)，故障信號(hào)。消防強(qiáng)切由消防系統(tǒng)提供DC24V電源，并返回開關(guān)分閘信號(hào)。

(6)在商業(yè)子表電源側(cè)加裝隔離開關(guān)。

四、 結(jié)語

      本文對(duì)天河體育中心變配電系統(tǒng)的改造進(jìn)行了分析和介紹：電氣主接線由單母線分段帶旁路改為兩組單母線分段形式，變壓器兩兩組成低壓單元站，設(shè)站內(nèi)聯(lián)絡(luò)；比賽重要負(fù)荷采用雙電源末端自動(dòng)切換的供電方式，并設(shè)臨時(shí)發(fā)電機(jī)作應(yīng)急供電；在高低壓成套設(shè)備的選擇上，應(yīng)系統(tǒng)增容要求對(duì)變壓器進(jìn)行改造，通過計(jì)算短路電流確定高壓真空斷路器的型號(hào)，并根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)配置高壓柜、繼電保護(hù)設(shè)備和低壓柜。

      改造后的天河體育中心變配電系統(tǒng)，能更好的滿足廣州亞運(yùn)會(huì)對(duì)供電連續(xù)性、安全可靠性的要求，是廣州亞運(yùn)會(huì)改造場(chǎng)館的典型代表，為其他體育場(chǎng)館的變配電系統(tǒng)改造提供參考。