某體育建筑應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組容量的選擇

朱繼承 趙瑩 崔浩

浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 浙江 杭州 310000

引言

隨著2008年北京奧運(yùn)會(huì)的成功舉辦，我國體育事業(yè)得到了長足的發(fā)展，競技體育也受到了更加廣泛的關(guān)注和歡迎。針對不同的體育建筑需求，合理的電氣設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。一方面體育建筑功能多樣復(fù)雜，設(shè)備機(jī)房布置及敷設(shè)需要考慮整體的美觀和諧，另一方面體育建筑尤其是競技體育建筑本身的特點(diǎn)對供電及其設(shè)備的可靠性要求較高。對于大型的競技體育場館，柴油發(fā)電機(jī)組是保障供電的重要組成部分之一，需要綜合考慮柴油發(fā)電機(jī)組的性能穩(wěn)定以及可靠性。本文通過對某體育建筑供配電系統(tǒng)形式及應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組容量的選擇，以期為電氣設(shè)計(jì)人員提供參考。

1 項(xiàng)目概況

某舉辦大型賽事用體育建筑總建筑面積50000m2，建筑主體高度19.7m，地上共二層（局部有夾層），地下一層，為特級體育建筑。地上作為大型賽事比賽場地、熱身場地、媒體及技術(shù)官員區(qū)域、運(yùn)動(dòng)員休息區(qū)、場館運(yùn)行區(qū)等；地下為I類汽車庫及設(shè)備機(jī)房。

2 變配電系統(tǒng)

根據(jù)現(xiàn)行國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[1-4]和體育場館及其設(shè)施的重要性以及中斷供電對比賽和轉(zhuǎn)播正常運(yùn)行的影響程度，確定該項(xiàng)目負(fù)荷等級為一級。根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)及當(dāng)?shù)匾螅捎秒p路10kV電源供電，兩路10kV電源同時(shí)工作，互為備用，當(dāng)一路電源故障時(shí)，由另一路電源負(fù)擔(dān)二級及以上全部負(fù)荷。高、低壓均為單母線分段運(yùn)行方式，中間設(shè)母聯(lián)開關(guān)。

考慮該體育建筑形態(tài)狹長，建筑東西方向距離350m，因此在東側(cè)、西側(cè)分別設(shè)置1座10kV變電所，西側(cè)變電所內(nèi)設(shè)置2臺2000kVA變壓器，東側(cè)變電所內(nèi)設(shè)置2臺1250kVA變壓器。變電所兼總高配采用中置式開關(guān)柜，分變電所采用負(fù)荷開關(guān)柜（考慮賽時(shí)安全性，采用固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜）。變電所內(nèi)2臺變壓器低壓側(cè)分別設(shè)置應(yīng)急母線段，作為固定柴油發(fā)電機(jī)組和臨時(shí)柴油發(fā)電車的接口，保障一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷用電。

低壓配電系統(tǒng)采用放射式為主，結(jié)合鏈接、樹干式的方式。一級負(fù)荷采用雙路電源供電，經(jīng)末端配電箱處自動(dòng)切換裝置接入。二級負(fù)荷在適當(dāng)位置設(shè)置自動(dòng)切換裝置,其中空調(diào)系統(tǒng)組機(jī)設(shè)備功率較大，采用單電源放射式供電，考慮在變壓器側(cè)通過母聯(lián)開關(guān)自動(dòng)投切的方式滿足二級負(fù)荷的要求。三級負(fù)荷采用單電源供電。

場館賽時(shí)用電采用雙路電源放射式供電，經(jīng)末端配電箱處自動(dòng)切換裝置，串接不間斷電源UPS或者應(yīng)急電源EPS后接入，保證賽時(shí)用電的穩(wěn)定運(yùn)行。其中UPS持續(xù)供電時(shí)間30分鐘，采用在線運(yùn)行連續(xù)工作制；EPS持續(xù)供電時(shí)間90分鐘。

3 應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組容量的選擇

3.1 應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)備負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)行國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[1-4]及使用方需求，重要負(fù)荷統(tǒng)計(jì)如下表：

表1 體育建筑重要負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表

柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)急電源計(jì)算負(fù)荷選擇消防狀態(tài)與非消防狀態(tài)較大值，即：

3.1.1 按穩(wěn)定負(fù)荷計(jì)算發(fā)電機(jī)容量：

柴油發(fā)電機(jī)組配置800kW的應(yīng)急備用功率可滿足穩(wěn)定負(fù)荷計(jì)算的需要。

3.1.2 按最大的單臺電動(dòng)機(jī)或成組電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的需要，計(jì)算發(fā)電機(jī)容量：[4]

柴油發(fā)電機(jī)組配置800kW的應(yīng)急備用功率可滿足按最大的單臺電動(dòng)機(jī)或成組電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的需要。

3.1.3 按啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)母線容許電壓降計(jì)算發(fā)電機(jī)容量：[4]

柴油發(fā)電機(jī)組配置200kW的應(yīng)急備用功率可滿足按啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)母線容許電壓降計(jì)算的需要。

綜上所述，該體育建筑配置應(yīng)急備用功率800kW的柴油發(fā)電機(jī)組即可，同時(shí)預(yù)留臨時(shí)柴油發(fā)電車接口，應(yīng)急持續(xù)供電時(shí)間12小時(shí)，體育建筑內(nèi)靠近變電所設(shè)置一個(gè)固定柴油發(fā)電機(jī)房，內(nèi)設(shè)1m3儲油量的儲油間，同時(shí)在室外配套設(shè)置儲油罐設(shè)施。在靠近變電所附近設(shè)置臨時(shí)柴油發(fā)電車停車位置及配電接口。

4 結(jié)束語

上述內(nèi)容介紹了大型國際賽事體育建筑的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的容量選擇，因該體育賽事供電要求較高，為了保證用電可靠性，從供電方案上采用了雙路10kV電源供電，設(shè)置應(yīng)急母線段作為應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組和臨時(shí)柴油發(fā)電車的接口，同時(shí)重要負(fù)荷末端考慮設(shè)置不間斷電源裝置UPS或應(yīng)急電源裝置EPS作為加強(qiáng)保護(hù)。從實(shí)際使用情況看，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行取得了較好的保供電效果。作為自備電源，柴油發(fā)電機(jī)的使用大大提高了體育建筑重要負(fù)荷用電的可靠性，但是需要結(jié)合建筑自身的特點(diǎn)及使用方的需求合理的選擇是否采用柴油發(fā)電機(jī)組或者預(yù)留臨時(shí)柴油發(fā)電車接口。設(shè)備的選擇既要考慮機(jī)組的綜合性能，也需要考慮經(jīng)濟(jì)成本，使建筑本身在功能和效益之間達(dá)到一個(gè)平衡。