松遼委供配電系統(tǒng)改造工程

陳佰力，劉 佩

（水利部松遼水利委員會(huì)，吉林 長(zhǎng)春 130021）

1 工程概況

水利部松遼水利委員會(huì)防汛辦公大樓，是集東北三省及內(nèi)蒙古自治區(qū)防汛調(diào)度指揮、信息匯集和分析處理、會(huì)議、辦公等功能為一體的綜合型大樓，建筑面積18 265.3 m2。

松遼委變電所供電系統(tǒng)單設(shè)一座配電室，配電室安裝有3臺(tái)10 kV/400 V主變壓器，其中1，2號(hào)主變相同，型號(hào)為SCR—1250 kVA，D.yn11接線。正常時(shí)這兩臺(tái)變壓器通過低壓環(huán)網(wǎng)開關(guān)為3條低壓母線供電，兩條為正常負(fù)荷母線、一條為備用母線。備用母線接1臺(tái)500 kW柴油發(fā)電機(jī)組，在市電斷電時(shí)，通過備用母線給消防泵和雙回路供電的設(shè)備提供電源。柴油發(fā)電機(jī)與市電之間由電氣閉鎖及機(jī)械聯(lián)鎖控制，保證任何時(shí)候只有一側(cè)電源供電。3號(hào)主變型號(hào)為SCR—1600KVA，D.yn11接線，專為電鍋爐供電。這套供配電系統(tǒng)于2005年9月正式投入使用。

1.1 供電系統(tǒng)

市電供電是經(jīng)3臺(tái)變壓器供電到3條400 V母線，其中一段母線額定容量為1 087 kW，接有14路負(fù)荷，分別是排風(fēng)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、電梯、事故照明、服務(wù)樓用電等；二段母線額定容量為1 001 kW，接有5路負(fù)荷，分別是主樓照明、消防電梯等；三段母線為備用母線，采用單元接線法，直接與柴油發(fā)電機(jī)相連。

1.2 柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)

此系統(tǒng)主要由柴油發(fā)電機(jī)與備用母線組成，主要是在市電斷電時(shí)為消防設(shè)備等供電，接有10路負(fù)荷，分別為消防泵、消防電梯、通信系統(tǒng)、事故照明、排風(fēng)等重要負(fù)載。

2 存在問題

松遼委變電所發(fā)供電系統(tǒng)在建成后基本保證了正常需要，但是在使用過程中發(fā)現(xiàn)存在一些不完善的地方，制約著供電設(shè)備功能的充分使用和發(fā)揮，影響了辦公樓整體建設(shè)的進(jìn)一步拓展。

1）辦公樓照明、服務(wù)樓電源只接在市電回路，備用電源不給其供電。當(dāng)市電停電時(shí)會(huì)帶來諸多不便，如工作人員無法正常辦公及正常供給等；且突然停電對(duì)無UPS電源供電的計(jì)算機(jī)，可能造成數(shù)據(jù)去失或損壞（在防汛期間損失可能更大）。

2）備用500 kW柴油發(fā)電機(jī)（1臺(tái)132 kW和1臺(tái)55 kW的電動(dòng)機(jī)）所帶負(fù)荷主要以消防泵為主，但在無火警時(shí)消防泵不啟動(dòng)；辦公樓電梯、事故照明、通信用電等累計(jì)負(fù)荷只有220 kW，柴油發(fā)電機(jī)不給其供電，所以在消防泵不啟動(dòng)時(shí)有大量的剩余負(fù)荷空間閑置，造成資源浪費(fèi)。

3）各供電母線回路缺少功率指示裝置，無法知道各負(fù)荷功率大小，不能做到對(duì)負(fù)荷及時(shí)調(diào)整與分配。

3 改造方案論證

針對(duì)辦公樓發(fā)供電系統(tǒng)存在的問題，對(duì)辦公樓照明、服務(wù)樓的電源改造成市電和發(fā)電機(jī)雙電源供電。改造方案如下：

方案一：在備用母線13號(hào)控制盤(簡(jiǎn)稱13P)上安裝2臺(tái)儲(chǔ)能式斷路器，其上口與備用母線相連、下口接雙投開關(guān)，雙投開關(guān)下口分別接辦公樓照明和服務(wù)樓電源，這樣就可實(shí)現(xiàn)對(duì)這兩個(gè)負(fù)荷的雙電源供電；當(dāng)需要啟動(dòng)消防泵時(shí)，為防止負(fù)荷過大，改造消防泵控制回路在起泵前斷掉辦公樓照明及服務(wù)樓電源，延時(shí)啟動(dòng)消防泵。

當(dāng)按下消防泵啟動(dòng)按鈕QA時(shí)中間繼電器ZJ動(dòng)作，同時(shí)接通電源斷開回路，由1TQ、2TQ動(dòng)作導(dǎo)致兩臺(tái)儲(chǔ)能式斷路器跳閘斷開辦公樓照明和服務(wù)樓電源；同時(shí)時(shí)間繼電器ISJ動(dòng)作開始延時(shí)，時(shí)間到接通消防泵啟動(dòng)回路使泵起動(dòng)。

方案二：用儲(chǔ)能式斷路器和雙投開關(guān)引接電源實(shí)現(xiàn)雙電源方式與方案一相同，只是在備用電源回路中增加功率監(jiān)測(cè)記錄儀，自動(dòng)監(jiān)視備用母線所帶的負(fù)荷。當(dāng)記錄儀檢測(cè)到負(fù)荷余量能夠滿足啟動(dòng)消防泵時(shí)不切斷辦公樓照明及服務(wù)樓電源；當(dāng)檢測(cè)負(fù)荷余量不能夠滿足啟動(dòng)消防泵時(shí)，記錄儀自動(dòng)輸出控制信號(hào)切斷辦公樓照明及服務(wù)樓電源，使之能夠正常啟動(dòng)消防泵；同時(shí)在功率監(jiān)視記錄儀旁裝設(shè)手動(dòng)控制回路，以便自動(dòng)回路出現(xiàn)故障時(shí)靈活運(yùn)用。

經(jīng)過對(duì)以上兩個(gè)方案進(jìn)行對(duì)比，方案一是對(duì)消防泵控制回路進(jìn)行改造，增加的設(shè)備多，施工中的接線復(fù)雜，出現(xiàn)的故障率高，而且根據(jù)消防部門要求（《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》和《民用電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.6.3.5條規(guī)定），不允許對(duì)消防泵控制回路隨意進(jìn)行改造；而方案二沒有涉及到消防泵的控制回路改造，只是對(duì)供電系統(tǒng)主母線的負(fù)荷功率進(jìn)行檢測(cè)和控制。鑒于此情況，認(rèn)為方案二更切實(shí)可行。

電熱水器電源通過原有備用電源上15P（備用抽屜）加一組雙投開關(guān)實(shí)現(xiàn)雙電源供電。

4 改造目標(biāo)及工作原理

4.1 改造目標(biāo)

通過改造后更加科學(xué)地完善防汛辦公樓的供電系統(tǒng)，充分發(fā)揮供電系統(tǒng)設(shè)備的使用價(jià)值，提高設(shè)備的利用率，更好地保證安全穩(wěn)定地供用電。具體地說就是在市電斷開時(shí)，可以根據(jù)負(fù)荷量帶上辦公樓照明及服務(wù)樓電源和開水器電源，使備用機(jī)組發(fā)揮更大的作用。

此次改造是依據(jù)安全穩(wěn)定的原則，采用切實(shí)可靠的設(shè)備，發(fā)揮設(shè)備的最大效能。電氣設(shè)備的安裝和電纜的敷設(shè)嚴(yán)格按照電氣裝置安裝工程“l(fā) kV及以下配電線路施工及驗(yàn)收規(guī)范GB50258—96”標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

4.2 工作原理

備用電源部分：對(duì)供電系統(tǒng)改造后，新增加的備用母線側(cè)的主辦公樓電源開關(guān)（13P-4）、服務(wù)樓電源開關(guān)（13P-3）及電開水器電源開關(guān)（15P-2）都在合閘位置。備用柴油發(fā)電機(jī)起動(dòng)單帶Ⅲ段備用母線（此時(shí)備用母線市電低壓開關(guān)己跳開，備用發(fā)電機(jī)側(cè)開關(guān)投入），自動(dòng)雙投開關(guān)立即或延時(shí)（根據(jù)工作要求可調(diào)整時(shí)間）將轉(zhuǎn)入備用電源供電，辦公樓、服務(wù)樓正常運(yùn)行。在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到消防泵的負(fù)荷量，當(dāng)需要起動(dòng)消防泵時(shí)發(fā)電機(jī)負(fù)荷余量不夠時(shí)，功率監(jiān)測(cè)裝置即功率變送器（ZBJ3）輸出起動(dòng)中間繼電器（J25、J26），開接點(diǎn)9和5接通（13P-4）（13P-3）開關(guān)的跳閘線圈電源，開關(guān)跳閘，將按要求減負(fù)荷保證消防泵正常起動(dòng)。

功率測(cè)量回路部分：原供電系統(tǒng)只有高壓測(cè)量回路，安裝在兩臺(tái)變壓器前端指示的是帶有變壓器損耗的功率值，而無法得知實(shí)際中使用的負(fù)荷量。本次改造在低壓Ⅰ-Ⅲ段母線側(cè)分別裝設(shè)功率測(cè)量指示裝置，即Ⅰ-Ⅲ電流互感器1TA-3TA三相及三相電壓，引入變送器ZBJl-ZBJ3，輸出給功率監(jiān)測(cè)儀YGDl、YGD2觀察到每一時(shí)刻的負(fù)荷變化，并可適時(shí)打印功率值，為更好地調(diào)整和分配負(fù)荷奠定了良好的基礎(chǔ)。

5 硬件選擇與應(yīng)用

5.1 智能型萬能式斷路器

結(jié)合工作實(shí)際，主開關(guān)在其選型上注重使用價(jià)值的同時(shí)還要考慮其實(shí)用體積小，通過充分的市場(chǎng)調(diào)研，上海華通電器有限公司生產(chǎn)的ZW1系列智能型萬能式斷路器符合我委發(fā)供電系統(tǒng)技術(shù)改造的需求。ZW1系列智能型萬能式斷路器（以下簡(jiǎn)稱斷路器）其額定電流為800 A，按最大負(fù)荷要求選定，交流電壓為690 V，用于分配電能和保護(hù)線路，防止電源設(shè)備遭受過載、欠電壓、短路、單相接地等故障的危害。該斷路器符合IEC60947-2及GB14048.2《低壓斷路器》標(biāo)準(zhǔn)，且具有多種智能保護(hù)功能，可做到選擇性保護(hù)，且動(dòng)作精確，可避免不必要的停電，提高松遼委發(fā)供電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性。

1）智能控制器型式

L型：采用編碼開關(guān)和撥動(dòng)開關(guān)整定方式，具有過載長(zhǎng)延時(shí)、短路短延時(shí)、瞬時(shí)、接地漏電等四段保護(hù)特性外，還具有負(fù)載電流光柱顯示，故障狀態(tài)指示、故障記錄、試驗(yàn)功能、各種報(bào)警訊號(hào)輸出等。

M型：采用數(shù)碼顯示和按鈕整定方式，除具有L型基本功能外，還應(yīng)具有負(fù)載監(jiān)控保護(hù)，電流表顯示、電壓表顯示，各種整定、試驗(yàn)、故障檢查的電流和時(shí)間值顯示等，其保護(hù)特性域值范罔較寬，輔助功能較全。

H型：可具有M型的多有功能，同時(shí)該種控制器可通過網(wǎng)點(diǎn)或借口轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙調(diào)、遙控、遙信的“四遙”功能，通過上位機(jī)可集中監(jiān)察和控制。

結(jié)合委發(fā)供電系統(tǒng)的工作實(shí)際和此次改造的客觀需求，采用M 型智能控制系統(tǒng)予以實(shí)現(xiàn)所需功能。

2）斷路器

斷路器主要由觸頭系、滅弧系統(tǒng)、智能型控制器、操作機(jī)構(gòu)、欠壓脫扣器、分勵(lì)脫扣器、合閘電磁鐵、電動(dòng)貯能機(jī)構(gòu)、基座、底板等組成。斷路器為立體布置形式，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。觸頭系統(tǒng)封閉在絕緣基座內(nèi)，形成一個(gè)個(gè)小室，而智能型控制器、操作機(jī)構(gòu)、電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)依次在其前面形成各自獨(dú)立的單元，如其中某 一單元壞了，可將其整個(gè)拆下更換。

抽屜式斷路器由斷路器本體和抽屜座組成。抽膽座兩側(cè)有導(dǎo)軌，斷路器本體架洛在左右導(dǎo)軌上。抽周式斷路器是通過斷路器本體上的母線插入拙屜座上的橋式觸頭來連接主回路。

抽屜式斷路器有3個(gè)工作位置：“連接”位置、“試驗(yàn)”位置、“分離”位置，位置的變更通過手柄的搖出或搖進(jìn)來實(shí)現(xiàn)。3個(gè)位置的指示通過抽屈座底座橫梁上的指針顯示。 當(dāng)處于“連接”位置時(shí)，主回路和二次回路均接通；當(dāng)處于“試驗(yàn)”位置時(shí)，主回路斷開，并有絕緣隔板隔開，僅二次回路接通，可進(jìn)行一些必要的動(dòng)作試驗(yàn)；當(dāng)處于“分離”位置時(shí)，主回路和二次回路全部斷開。抽屜式斷路器具有位置聯(lián)鎖裝置，斷路器只有在“連接”位置或“試驗(yàn)”位置才能使斷路器閉合，而在“連接”位置與“試驗(yàn)”位置的之間位置斷路器不允許閉合。

3）二次回路接線圖

斷路器控制回路主要通過二次接線端子，接線端子共有55個(gè)接插口，操作簡(jiǎn)單方便，使用靈活。

5.2 自動(dòng)電源轉(zhuǎn)換開關(guān)

根據(jù)改造電流要求不同，需選用200，400，800 A3種自動(dòng)電源轉(zhuǎn)換開關(guān)，經(jīng)調(diào)研對(duì)比，上海華通電氣廠生產(chǎn)的SQGl型自動(dòng)電源轉(zhuǎn)換開關(guān)能滿足供電系統(tǒng)的改造要求。此轉(zhuǎn)換開關(guān)具有自動(dòng)和手動(dòng)兩種工作方式，控制器為智能型，運(yùn)行參數(shù)由單片微處理器優(yōu)化處理，不僅時(shí)間可調(diào)整，而且有電壓指示。

5.3 功率監(jiān)測(cè)記錄儀

根據(jù)改造和使用需求，經(jīng)調(diào)研分析，選用了中外合資博爾自動(dòng)化控制工程有限公司生產(chǎn)的YGDIOO功率監(jiān)測(cè)記錄儀。其具有光電隔離，報(bào)警點(diǎn)四路輸出，延時(shí)報(bào)警(可記憶最近6次報(bào)警的通道、時(shí)間和報(bào)警方式），電壓和電流兩種輸入，兼容USB口，可配備打印機(jī)等功能。由電流、電壓互感器輸出的電信號(hào)傳輸?shù)诫娫?、電壓變送器，轉(zhuǎn)變成4～20 mA弱電信號(hào)輸入到功率監(jiān)測(cè)記錄儀便可適時(shí)顯示各條母線的有功功率。通過對(duì)三條母線有功功率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和打印，可以準(zhǔn)確判斷負(fù)荷量，合理按照容量調(diào)節(jié)負(fù)荷、分配負(fù)載，從而減少能源的浪費(fèi)。

6 結(jié)語

松遼委變電所發(fā)供電系統(tǒng)技術(shù)改造工程自2008年11月20日至2009年1月20日止，程序調(diào)試運(yùn)行在2009年2月進(jìn)行，2009年2月工程全部結(jié)束。在沒有市雙電路時(shí)，可用柴油發(fā)電機(jī)控制高層建筑，充分發(fā)揮供電系統(tǒng)設(shè)備的使用價(jià)值，提高設(shè)備的利用率，更好地保證防汛期安全穩(wěn)定地供用電，使設(shè)備發(fā)揮更大的作用。