新世纪体育文化中心改扩建工程电力规划设计.PDF

新世纪体育文化中心改扩建工程电力规划设计 李建云 (长沙市规划设计院有限责任公司 410007) 崔 巍 (中 国 建 筑 西 南 设 计 研 究 院 610081) 摘 要 针对长沙新世纪体育文化中心改扩建工程项目功能多和管理权属复杂的特点,介绍 了负荷计算依据和取值,阐述了10kV变(配)电所设置所要考虑的问题,明确了10kV接线方式 的选取。 关键词 电力规划 计算负荷 变(配)电所 开关站 10kV配电室 1 引言 以往有的体育场馆的建设仅为比赛和训练场 馆,功能较为单一,电力负荷仅有一个等级,电力 规划设计相对简单。但是单纯的体育场馆常常出现 比赛时爆满而平时闲置的局面,针对这一点,建设 方在委托规划设计时通常布置一些非体育设施项目 如商场、体育公寓等,以支付体育场馆平时的维护 开支,这样电力负荷有二至三个等级。而由于非体 育设施项目的介入,使管理权属问题变得复杂起 来。下面就2003年10月成功举办第五届城运会的 长沙新世纪体育文化中心电力规划设计进行探讨。 新世纪体育文化中心规划总用地26118公顷, 总建筑面积360 000m 2 ,属改扩建工程。现有市体 委综合用房、宿舍区、游泳训练馆、规划中心主场 馆、网球馆、东广场地下停车场、东广场地下商场 (含家润多商场和诚润商场 ) , 体育公寓 (酒店式 公寓)、体育公寓 、摩天轮、歌厅和该体育文化 中心北面两处待开发项目。其中中心主场馆、网球 馆、市体委综合用房、宿舍区、游泳训练馆、东广 场地下停车场、体育公寓 (酒店式公寓)属建设 方长沙市体育产业开发有限公司管理,其它如东广 场地下商场(含家润多商场和诚润商场)、体育公 寓 、摩天轮和歌厅等由经营方管理,为确保体育 文化中心的用电,长沙市电业局于该规划区域内设 置了一处110kV南门变电站与以上各建筑同步实 施。 2 用电负荷计算 用电负荷计算主要是确定 “ 计算负荷 ” 1。计 算负荷是确定供电系统、选择变压器容量、电气设 备、导线截面和仪表量程的依据,也是整定继电保 护的重要依据。正确进行负荷计算与预测是供电设 计的前提,也是实现供电系统安全经济运行的必要 手段。 211用电负荷计算方法与依据 用电负荷的计算方法通常有以下五种:需用系 数法、二项式法、单位产品耗电量法、单位面积耗 电量法、典型调查及实测法。在长沙新世纪体育文 化中心电力规划设计中,由于当时项目落实的程度 不同,结合各个项目开发的进度和设计所处的阶段 分别采用需用系数法和单位面积耗电量法两种方法 进行负荷计算。 该体育文化中心规划为详细规划,由于建设周 期短,在讨论10kV供配电系统时,该规划区内东 广场地下商场、停车场、网球馆、中心主场馆、体 育公寓 (酒店式公寓)等项目已落实,并分别由 四家设计单位同时进行施工图设计,以上各部分的 负荷计算依据业主和各设计单位提供的设备清单采 用需用系数法求得。而体育公寓 、摩天轮、歌厅 等项目当时仅明确其用地性质、功能及初步规模, 尚未达到实施阶段,故依据其建筑面积按单位面积 用电指标法进行预测,而用电指标则以长沙市电业 局长沙市区配电网规划改造技术细则 (试行) (19991 3) 为基本依据,并在此基础上适当提高。 如体育公寓按计算负荷25W /m 2 ,摩天轮、歌厅等 按计算负荷50W /m 2 计算。 212 计算负荷的确定 依据以上负荷取值及计算原则,求得各建筑单 体计算负荷见下表。 04建筑电气 2005年 第4期(184) 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 新世纪体育文化中心负荷计算及变电所设置一览表 类别/负荷等级用户名称建筑面积 (m 2) 计算负荷(kW)变压器容量 (kV A) 备 注 体育相关项目/一 级 体育场东区297131000 +11250依据施工图 体育场西区161421000依据施工图 网球馆13338119117400 +500 +630依据施工图 体育公寓 (酒店式公寓) 地上33562 地下15881 144121000依据施工图 小 计7217179780 同期系数Kp=0185774116 招商、 开发项目/ 部分一级 体育公寓 地上175000 地下60000 561361250估算 家润多2000017891421250依据施工图 诚润商场2000014411521000依据施工图 停车场2085013051811000 +1800依据施工图 摩天轮、 歌厅5000 [phone]估算 小 计106491714600 同期系数Kp=0188519176 总 计1429319224300 Kp=018511542 3 变(配)电所设置 将中压配电电压 (6 10kV,本文中为10kV)转 变成低压配电电压(220 /380V)的变(配)电所,其 设置包括所址选择、变电所容量和变压器台数的确 定等内容。变(配)电所的设置既要保证供电的安 全性、可靠性和运行的经济性,又要满足环境质量 和消防安全的要求。除此之外,还应便于管理。 311 变(配)电所布置所要考虑的问题 变(配)电所布置(所址选择)原则有接近负荷 中心、进出线方便、接近电源侧、设备运输方便、 不应设在有剧烈振动或高温场所、不应设在厕所浴 室或其他经常积水场所的正下方、不应设在有爆炸 危险环境的正上方或正下方等。在长沙新世纪体育 文化中心改扩建工程电力规划设计中,除遵循以上 原则外,还着重考虑了以下三个问题。 一是尽量深入负荷中心:考虑合理的供电半 径,以满足末端用电设备线损的要求,城市电力 网规划设计导则 能源电1993228号文中低压电 网供电半径一般不超过400m,而长沙市配电网规 划改造技术细则 (试行) (19991 3) 中规定低压电网 供电半径一般不超过200m,笔者认为低压电网供 电半径以不超过250m 2 为宜。基于以上原则中心 主场馆内设两处10kV变电所,东西区各设一处。 二是分清各建筑单体的功能属性及管理权属: 合理确定每个10kV变电所的供电区域以避免供电 区域交叉的问题,如东广场地下商场分家润多商场 和诚润商场,应分别设置10kV变(配)电所;东 广场地下停车场由长沙市体育产业开发有限公司管 理,须单独设置10kV变(配)电所;体育公寓又分 体育公寓 (酒店式公寓)和体育公寓 ,这两部分 亦分属不同的单位管理,因此应分别设置10kV变 (配)电所。新世纪体育文化中心改扩建工程电力 总平面布置见图1。 三是尽量集中设置10kV变电所:依电力管理 部门的要求,应尽量集中设置10kV变电所以减少 10kV计量点,并且减少投资和维护费用。如已有 的市体委综合用房、宿舍区均由网球场内10kV变 电所供电而摩天轮和歌厅共设一处10kV变电所。 312 变电所容量和变压器台数选择 在计算负荷一定的情况下,若要减少10kV变 电所的数量,则各变电所的容量须相对增大。新世 纪体育文化中心除摩天轮、歌厅因负荷较少而变压 器选择一台800kVA外,其余变电所容量均超过 1530kVA。 10kV及以下变电所设计规范 (GB500532 94) 规定当符合下列条件之一时,宜装设两台及以上变 压器:一、有大量一级或二级负荷;二、季节性负 荷变化较大;三、集中负荷较大。体育文化中心除 摩天轮、歌厅所共用的变电所外,其余八处变电所 都符合第一条规定,而体育场东区变电所除满足第 一条外还满足第三条。因此,八处变电所依据其供 电范围内负荷的大小设有两台或两台以上变压器。 其中体育场东区为四台,体育公寓 为六台,网球 场变电所用户功能较多,且宿舍区、体委综合用房 14新世纪体育文化中心改扩建工程电力规划设计 李建云 崔 巍(185) 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 图1 新世纪体育文化中心改扩建工程电力总平面 为现有建筑,设计中依据现有设备情况,选用三台 变压器,其容量为(400 +500 +630)kVA。 4 10kV配电系统结线方式的选择 10kV电缆线路基本结线方式有单环网结线、 双环网结线、直通式备用电缆网结线 3 、 4 等。规 划10kV系统的结线方式时其总的原则是满足系统 运行性能的前提下费用最小,而对用户的重要程度 分析即电力负荷分级是确定10kV结线方式必须首 先考虑的基本问题。 411 负荷分级及供电要求 民用建筑电气设计规范 (JGJ /T162 92) 第 31111规定,电力负荷应根据供电可靠性及中断供 电在政治、 经济上所造成的损失或影响程度,分为一 级负荷、 二级负荷及三级负荷。规范JGJ /T16292表 31112规定:省、 自治区、 直辖市及以上体育馆、 体育 场的计时记分用电子计算机系统电源为特别重要负 荷;比赛厅(场)、主席台、贵宾室、接待室及广场 照明、电声、广播及电视转播、新闻摄影电源为一 级负荷;大型百货商店经营管理用电子计算机系统 电源为特别重要负荷,营业厅、门厅照明为一级负 荷,自动扶梯、客梯电力为二级负荷。依据火灾 自动报警系统设计规范 (GB50116298) ,火灾自动 报警系统的主电源宜按一级或二级负荷来考虑,有 二个或二个以上电源供电,在消防控制室进行自动 切换。依据 供配电系统设计规范 (GB500522 95) 第21012条一级负荷的供电电源应符合下列规定: 一、一级负荷应由两个电源供电;当一个电源发生 故障时,另一个电源不应同时受到损伤。二、一级 负荷中特别重要的负荷,除由两个电源供电外,尚 应增设应急电源,并严禁将其它负荷接入应急供电 系统,其中应急电源可以是供电网络中独立于正常 电源的专用的馈电线路。 412 10kV电源接入系统 通过对该区各功能建筑的负荷分级及供电要求 24建筑电气 2005年 第4期(186) 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 分析,该区的最高负荷级别为特别重要负荷,供电 方案的制定应能确保新世纪体育文化中心尤其是体 育设施项目供电安全、可靠,外部供电电源运行方 式灵活、经济,并充分考虑用电方投资的经济性。 由此经与市电业局和建设方多次协商,结合该区地 理位置和周边的电网情况,新世纪体育文化中心由 220kV芙蓉变电站新出体育二回、110kV南门变电 站新出体育一回、家润多线、体广线和摩天轮线, 110kV书院变电站现有白沙线、城南线七回线路可 靠供电,于新世纪体育文化中心内部设三处开关 站,它们分别为体配开关站(紧邻体育场1 #配电 室)、家润多开关站(设于酒店式公寓地下设备层, 紧邻酒店式公寓、 体育公寓配电室)、体广开关站 (设于摩天轮配电室内 ) , 每处开关站设两段母线, 10kV电源接入系统见图2。 图2 10kV电源接入系统图 413 10kV配电系统 10kV配电室依据管理和计量的需要设置,于 新世纪体育文化中心内设一个中心配电室,即体育 场1 #配电室 ,中心体育场(含东边的1 #配电室和西 边的2 #配电室 )、 网球场(含市体委综合用房、 宿舍 区用电)、酒店式公寓、停车场等体育设施项目由 1 #配电室配电。因体配开关站紧邻体育场 1 #配电 室,故体育场1 #配电室由体配开关站两段母线提 供双电源。为提高体育场的供电可靠性,另由 220kV芙蓉变电站新出体育二回作为独立的专用电 源直接接入体育场1 #配电室。 体育公寓、家润多商场、诚润商场分别独立计 量,均设高压配电室,其双电源由家润多开关站两 段母线供给,摩天轮、歌厅以及北边两处待开发项 目由体广开关站两段母线提供双电源。10kV配电 系统接线图见图3。 5 结束语 长沙市新世纪体育文化中心改扩建工程电力规 划设计为各10kV开关站、10kV配电室、10kV变 电所的建设,以及电力管道预埋和电缆选择提供了 基本的依据。其核心部分是10kV配电系统结线方 式的选择。该体育文化中心自2003年10月落成以 来,经过了第五届城运会等大型比赛的考验,无论 是比赛还是平时运行情况均很好,说明其10KV配 电系统结线方式的选择是可行的,其电力规划设计 是合理的。 参考文献 1 方向晖 1中低压配电网规划与设计基础 1北京:中国水利 水电出版社, 2004: 4249 2 黄学龙 1广东顺德海岸花园10kV高压供配电系统设计 1建 筑电气, 2004, 23(2) : 59 3 蓝俊 1现代城市电网规划设计与建设改造 1北京:中国电 力出版社, 2004: 292299 4 E1Lakervi, E1J1Holmes1配电网络规划与设计 1北京:中国 电力出版社, 1999: 123133 34新世纪体育文化中心改扩建工程电力规划设计 李建云 崔 巍(187) 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 44建筑电气 2005年 第4期(188) 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.