某高校综合体育馆项目供配电设计浅述

某高校综合体育馆项目供配电设计浅述

郑小熊

郑小熊

【摘要】本文结合某高校综合体育馆工程实例,对其10KV供配电设计方案进行详细分析。

【关键词】体育馆；供配电；系统；设计。

一、建筑概况

本综合体育馆项目为某高校新建项目，包括一个约6千多人座位的甲级体育馆、一个丙级游泳馆、一栋九层酒店、一栋四层停车楼以及相应配套设备用房，总建筑面积为52127.4㎡。体育馆部分为参照NBA设计标准的甲级大型综合性体育场馆，可举办国家级单项比赛、学校集会、展览、大型音乐会等活动。游泳馆拥有一个具有10条标准泳道的泳池，可举行地方性、群众性运动会，亦可作为比赛、训练及日常健身使用。酒店为配套接待设施，设有餐饮、会议、宴会等配套功能。

二、电气负荷

参照《体育建筑设计规范JGJ31-2003》，其用电特点主要为：

1）举行大型比赛或演出/集会活动时如供电中断会造成较大的政治、经济影响；

2）属于人员密集公共场所，安防、消防设备供电必须可靠；

3）使用时段性强，平时与比赛时负荷相差很大；

4）场地照明、扩声音响、摄像转播及体育工艺用电量大，设备分散，对电源质量要求高。

依据《2009全国民用建筑工程电气设计技术措施/电气》要求，体育场馆电气设计应安全可靠、经济合理、技术先进、整天美观、维护管理方便；电气设计应对电磁、声、光污染采取综合治理，达到环境保护相关标准的要求，确保人居环境安全；电气装备水平应与工程的功能要求和使用性质相适应；电气设备应选择符合国家技术标准的产品，并应采用成熟、有效的节能措施，降低电能消耗。

本体育馆的体育建筑等级定为为甲级，其比赛用电、贵宾室、国际会议中心等重要场所的供电电源、各智能化系统用电负荷、各重要技术设备机房、应急照明、主要通道的照明及消防设备用电为一级负荷。

本项目设计用电设备安装总容量10283kW，其中一级负荷2553kW，二级负荷3496kW，三级负荷4234kW，主要用电设备有冷水机组四台、热泵机组二台、升降梯7台、扶梯3台，以及大量的机电设备、厨房餐饮、酒店等用电负荷，计算容量6367kW，设计四台2000KVA变压器,每台变压器负荷率控制在80%左右。

三、供电电源

根据建筑平面布局，本工程高压配电房及变配电房设在游泳育馆的首层，柴油发电机设置在停车楼的首层。高压供电系统采用两路10kV电源供电加自备发电机的供电方式，两路10kV电源由上一级学校开关站中不同母线段（来自不同区域的变电站）引来，采用单母线分段的运行方式，两路电源同时供电，各带50%负荷，中间设置联络开关，互为备用。母联开关平时断开，当其中一路工作电源失电时，可手动或自动投入，母联开关合闸，由另一路电源对失电电源所负担的负荷供电，确保重要负荷的供电。

四、变配电

低压母线接线方式采用单母线分段方式。低压配电母线均分为正常配电母线和事故配电母线两段，事故配电母线段由正常电源进线开关和发电机电源进线开关自投切换，两开关不允许同时合闸，在正常及事故状态下，均保证对重要负荷的供电。

继电保护和自动装置的设计应以合理的运行方式和可能的故障类型为依据，并满足可靠性、选择性、灵敏性、和速动性四项基本要求。[1]

本工程高压进线设真空断路器做过负荷保护及短路保护,各10KV进出线柜继电保护定值，结合上级开关站整定值、各变压器、电流互感器参数、10KV电缆规格及敷设长度等相关技术资料，初步确定整定值如下表。

变压器高压侧设短路及过载保护，设置温度保护，高温动作于信号，超温动作于跳闸;对变压器低压侧，在变压器出线开关设短路瞬时、短路短延时、过载长延时、接地保护及欠电压延时保护，大负荷出线开关设短路瞬时及过载长延时保护，一般回路出线开关带复式脱扣器的电流保护，母联开关设短路瞬时及短路短延时保护。

在低压配电房设置集中补偿电容器柜，并根据供电局图纸会审建议，鉴于照明等单相用电设备较多，特设置30%的分相补偿，按负荷运行状态，采用自动补偿并带谐波抑制装置的补偿柜，对无功功率进行补偿，使功率因数不低于0.9，在产生谐波的设备末端采用谐波抑制措施。

五、应急电源

鉴于本体育馆将作为本地区举行重要比赛的活动场所，故设置两台1000kW/1250kVA柴油发电机作为体育馆的备用电源，可根据负荷实际情况并车投入。在市电高压电源停电时，发电机在15秒内自动启动，并在30秒内向低压系统重要负荷供电，如消防负荷、应急照明、比赛控制系统、安保系统、网络机房接入。消防设备等一级负荷均由低压配电系统正常母线和事故母线段供给两回路电源，两路电源在末级配电箱自动切换。除柴油发电机组外，计时记分系统、计算机系统、各智能机房设备均采用UPS作为应急电源，主场馆采用EPS作为场地应急照明的应急电源，以满足规范瞬时点亮的要求。

六、节能措施

随着经济的高速发展，能源的消耗和需求也日益增加，能源紧缺已成为制约经济发展的全球性难题，降耗节能也成为各国必须解决的问题。因此，节能和节电已成为我国的基本国策，是国家经济发展的一项长远战略方针。

变配电所设置尽量靠近负荷中心，合理选择配电线路路径和电线电缆截面，减少线路长度和线路压降，以降低线路损耗，达到节能的目的。

采用高效节能型低损耗配电变压器，如SCB11，根据负荷特点合理计算用电负荷，优化经济运行方式，合理选择变压器容量和台数，力求使变压器的实际负荷接近实际设计负荷，并在比较经济的负荷率下长期运行，提高变压器技术经济效益，减少变压器能耗。

高低压变配电装置采用智能电力监控系统，主机安装在电房值班室，系统由智能式数字终端仪表、通讯网络以及监控主机构成，实现对高低压开关的动作信号、故障信号、电气参数以及变压器运行的各种参数进行实时的采集、显示和记录。

体育场馆用电相对其它公共建筑有其独特要求，尤其是现在体育馆大多要求多功能灵活使用，对供配电更是提出更高要求，设计时综合须考虑供配电布置、供电质量、电能损耗、投资及运行的经济性、系统安全可靠等各方面因素，充分利用先进技术，提供一个成熟可行的供配电方案。

参考文献：

[1]《工业与民用配电设计手册》第三版，中国电力出版社；