体育场馆的供配电设计

体育场馆的供配电设计
练振辉
佛山电力设计院有限公司广东佛山528000
摘要：本文作者结合多年场馆配电设计的经验，针对现代体育场馆对供配电系统可靠性的要求越来越高，在运动会期间是绝对不允许出现供电故障的现实情况，就体育场馆供电系统中的负荷分级，结线方式的选择，高低压柜和变压器等主要设备的选型进行了较深入的探讨，具有很好的借鉴和参考作用。

关键词：体育场馆供配电系统负荷分级结线方式设备的选型
2006年在佛山举办省运会，2008年在北京举办奥运会，2010年在广州举办亚运会，各省市兴起投资兴建设体育场馆热潮。

如何规划设计体育场馆、如何将现代科技运用到体育场馆中来，使体育场馆的建设跟上时代科技进步的步伐，是摆在我们面前的重要任务。

现代体育场馆中的系统和设施，对供配电系统可靠性的要求越来越高，有许多系统在运动会期间是绝对不允许出现供电故障。

以下就体育场馆设计中,有关供配电设计谈谈自自己的看法:
1.负荷分级和供电要求:
1.1负荷分级:根据《供电配电系统设计规范》对供电可靠性的要求及中断供电在政治经济上所造成损失或影响的程度进行分级体育场馆可分为如下几类:
a).甲级以上的体育场馆电力负荷为一级，国家级大型体育中心为特别重要负荷；
b)．以上系指体育场馆的比赛厅（场）、主席台、贵宾室、接待室、广场照明、计算机房、电话机房、广播机房、电台和电视转播、新闻摄影电源及紧急照明灯用电设备；
c)．体育场馆的电气消防用电设备负荷等级应为该工程最高负荷等级；
d)．一、二项中非比赛使用的电气设备及体育场馆使用要求为乙等的用电设备为二级。

1.2供电要求:
a). “一级负荷应由两个电源供电”；“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”，也就是说特别重要负荷需要三个电源供电，一般的作法是在已有两路高压市电的情况下，再设自备电源。

上述规范的3．0．3条指出“除一级负荷中特别重要负荷外，不应按一个电源系统检修或故障的同时另一电源又发生故障进行设计”。

即对一级负荷而言，两个电源(一个电源故障时另一个电源不能同时损坏)供电就可以了，不必设第三电源。

目前的实际作法，往往是根据供电部门的要求，在已有两路高压市电的情况下，再设置柴油发电机组，原因是认为两路高压市电并非两个“独立”(不能同时损坏的)电源，提高了一级负荷用户电源的可靠性。

b).二级负荷应由两个电源供电.即应由两回线路供电,供电变压器亦应有两台(两台变压器不一定在同一变电所,为了解决线路和变配电设备的检修和突然停电,供电部门一般要求增加设置柴油发电机组.
2.配网结线方式:
由于大型体育场馆面积大,多数要设置中心电房和分电房,亦可根据经济技术条件比较只设置一个中心电房.典型的结线方式如附图所示:
2.1九运会奥林匹克体育中心电房采用图一结线方式,总容量为30260KVA,设置两个中心电房和四个分电房,每个中心电房采用两回路进线,母线采用开关连接,无自投,可根据情况进行手动合闸.分电房采用双回路进线,单母线分段,母线可自投,保证每台变压器可取得两回路电源保证,供电可靠性极高,但网络复杂,投资较大.
2.2佛山世纪莲体育场采用图二结线方式,总容量16865KVA,采用三回路进线,设置一个中心电房和五个分电房,中心电房采用单母线分三段,平时三电源同时工作,当出现故障时切断相应的故障开关,并按联锁关系自动合分相应的母联开关.分电房由于与中心电房有一定距离,控制电缆太长容易出现故障,所以在各分电房高压侧采用断路器对变压器进行保护控制.
2.3佛山岭南明珠体育馆采用图三结线方式,总容量11200KVA,采用两回路进线,设置一个中心电房和一个分电房,中心电房采用单母线分段,平时双电源同时工作,当出现故障时切断相应的故障开关,并按联锁关系自动合分相应的母联开关.中心电房内设置四台变压器,由配变出线柜直接进行控制保护.分电房由于与中心电房有一定距离,控制电缆太长容易出现故障,所以在各分电房高压侧采用断路器对变压器进行保护控制.
上述结线方式中,一般采用微机综合保护装置进行继电保护.在比赛或演出时,所有变压器投入运行,联络开关断开,变压器分列运行,特别重现负荷在末端可实现双电源投,在日常训练中,可根据负荷大小关闭部份变压器,以降低损耗.功率因数按规定应补偿到0．9—0．95。

无功补偿都采用
集中补偿方式。

为降低变压器容量，多集中装设在低压侧，与配电屏放在一起，但必须采用于式移相电容器。

3.主要设备的选型
3.1高压开关柜。

一般采用KYN金属铠装中置抽出式开关柜,用于体育场馆的开关有三种类型可供选用：高压空气断路器，SF6开关和真空断路器。

其中高压空气断路器因技术陈旧，SF6开关尺寸数大，气体具有毒性，故目前10kV真空断路器应用的较为普遍。

如ABB公司的VD4 真空开关,施耐德公司的Evolis真空开关等.高压柜采用JTWN-LDC-70A-FR01-2*2D分布式光纤温度监测系编统,监测动静触头及进出线电缆的温度并将数据传输到集中监测中心.实现遥信遥测. 3.2电力变压器。

根据防火要求，主楼内是不允许装设大容量的油浸电力变压器的。

国外有干式变压器、SFe变压器和硅油变压器等三种产品可供选用。

国内沈阳第二变压器厂、北京变压器厂、广东顺德特种变压器厂等厂生产的干式变压器，主要技术指标已达到国际先进水平。

为减少变压器台数，单台变压器的容量选择一般都大于1000kVA。

为限制低压侧的,型号一般采用短路电流，正常时变压器解列运行，中间设联络开关。

3.3低压配电屏。

国外低压配电屏的结构，几乎都做成抽屉式，特别是大容量的出线，则做成手车式。

国内许多生产厂家的低压配电屏也有引进技术做成抽屉式结构的，其中有的（如多米诺组合式开关柜等）主要技术指标已达国际先进水平。

低压配电屏多采用自动空气开关出线。

当配电变压器的容量为1600kVA时，低压母线上的短路容量已超过40kA，目前国内已能提供这样大容量的产品（如多米诺组合式开关柜和YDS型抽出式／混合式低压开关柜等）。

低压断路器现在有两类：框架式和塑壳型。

框架式低压断路器分二个档次。

一般型：带有三段保护特性，具有选择性保护功能，正面手柄操作，可固定式、抽出式安装，分断能力较高，价格便宜。

如DW15和DW17、AH、AE等。

高性能型。

带各种保护功能脱扣器，包括智能化脱扣器，可实现计算机网络通信，分断能力高，零飞弧、小型化，附件齐全，结构模块化，采用整体框塑结构，外形美观。

如DW45、AE－SS、M、F等。

塑壳开关总体上具有小型化、高分断、多功能、模块化、附件齐全等特点。

产品有施耐德公司的NS系列；ABB公司的S系列；国产的S系列。

由于近年发展，国产在3200A及以下的断路器已和国外的产品性能相接近，从经济角度考虑，应优先选用国产断路器。

用DW45做主开关，S系列做出线开关。

3.4应急备用发电机组。

过去大多是采用柴油发电机组做应急备用电源的。

近年国外高层建筑已开始采用燃汽轮发电机。

这种发电机具有体积小、重量轻、反应速度快，故障率低等优点。

应急备用发电机组必须是快速自起动的。

按国外规定，应能在15s内恢复供电。

从可靠性出发最好选用两台，自动并车。

容量较小时也可选用一台。

3.5母线槽和电缆。

插接式绝缘母线槽，具有容量大、结构紧凑、可靠性高、使用维护方便等优点。

国外的现代高层建筑，插接式绝缘母线槽已完全取代了电缆竖井。

电缆必须注重防火,根据需要可选用阻燃或防火电缆.现时YJV型交联聚乙烯电缆和VV型聚氯乙烯电缆，是工程建设中普遍选用的两种电缆。

YJV型交联电缆与VV型电缆相比，虽然价格略贵，但具有外径小、重量轻、载流量大、寿命长的显著优点，YJV型电缆寿命可长达40年，而VV型电缆仅为20年，因此在工程设计中应尽量选用YJV型交联聚乙烯电缆，逐步淘汰VV型聚氯乙烯电缆.。