容 浩/ 汪 猛/ 趙亦寧

1.中南建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司，湖北 武漢 430071； 2.北京市建筑設(shè)計(jì)研究院，北京 100045

1 概況

深圳灣體育中心包括體育場(chǎng)、體育館、游泳館、運(yùn)動(dòng)員接待中心及熱身館等用房。其一場(chǎng)兩館作為第26屆世界大學(xué)生夏季運(yùn)動(dòng)會(huì)分會(huì)場(chǎng)，承擔(dān)了足球預(yù)賽、乒乓球決賽、游泳訓(xùn)練等比賽與訓(xùn)練功能，隨著工程進(jìn)展，其體育場(chǎng)還承擔(dān)大運(yùn)會(huì)開幕式表演的功能。

體育場(chǎng)作為足球預(yù)賽場(chǎng)，可容納觀眾2萬人（固定席）；體育館為乒乓球決賽場(chǎng)，可容納觀眾1.3萬人（其中固定席1.0萬席）；游泳館為游泳訓(xùn)練池，可容納觀眾 2000人（其中固定席650席）；其總建筑面積約為25.6萬m2。

2 供配電系統(tǒng)

2.1 10kV配電系統(tǒng)一次線路

根據(jù)相關(guān)規(guī)范的規(guī)定和本工程的使用性質(zhì)，本工程共設(shè)置7個(gè)10kV變配電室，其中1#變配電室為10kV總配電室，2#～7#變配電室為分變配電室。變配電室設(shè)置情況詳見表1。

表1 變配電室配置

10kV配電網(wǎng)暫定為小電阻接地方式，具體由深圳供電部門確定。上級(jí)電源采用三路10kV電源，電纜引入1#變配電室。公用電房與1#變配電室貼臨設(shè)置。

10kV接線形式為單母線分段，三路電源，兩用一備。正常運(yùn)行時(shí)，1#電源（201）斷路器帶4#母線負(fù)荷，2#電源（202）斷路器帶5#母線負(fù)荷，3#電源（203）斷路器為備用電源，母聯(lián)斷路器246、256斷開。其10kV配電系統(tǒng)主接線可簡(jiǎn)化為圖1，圖中低壓部分僅畫出兩臺(tái)變壓器，其余未畫出。

2.2 自備應(yīng)急電源

在項(xiàng)目設(shè)計(jì)之初，設(shè)計(jì)組參照北京奧運(yùn)會(huì)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并考慮到本項(xiàng)目?jī)H作為大運(yùn)會(huì)分賽場(chǎng)，擬不設(shè)自備發(fā)電設(shè)備，但在各場(chǎng)館變配電室設(shè)置了應(yīng)急母線，供賽時(shí)設(shè)置的移動(dòng)發(fā)電設(shè)備接入。2009年1月業(yè)主方根據(jù)深圳消防局要求，提出原供配電系統(tǒng)需增設(shè)發(fā)電機(jī)，需要設(shè)計(jì)方據(jù)此提出具體方案。根據(jù)業(yè)主要求，設(shè)計(jì)組對(duì)發(fā)電機(jī)接入供配電系統(tǒng)的方案進(jìn)行了研究，并決定設(shè)置自備應(yīng)急電源（柴油發(fā)電機(jī)）。

3 柴油發(fā)電機(jī)接入方案

3.1 原有供配電系統(tǒng)概況

原設(shè)計(jì)方案為10kV接線形式采用單母線分段，三路電源，兩用一備，母線手動(dòng)/自動(dòng)聯(lián)絡(luò)；低壓每?jī)膳_(tái)變壓器一組，單母線分段運(yùn)行，母線手動(dòng)/自動(dòng)聯(lián)絡(luò)；低壓側(cè)設(shè)應(yīng)急母線，為大運(yùn)會(huì)賽時(shí)臨時(shí)發(fā)電機(jī)提供接口。具體見圖1。

3.2 發(fā)電機(jī)接入方案

3.2.1 發(fā)電機(jī)接入原則

首先，由于建筑整體方案中場(chǎng)館上方均有罩棚，因此在場(chǎng)館各分變電所分別設(shè)置低壓發(fā)電機(jī)的方案無法解決柴油發(fā)電機(jī)排風(fēng)排煙問題；另外由于現(xiàn)有可以設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)房的位置在體育場(chǎng)的東北角，距負(fù)荷中心距離較遠(yuǎn)，因此考慮集中設(shè)置高壓柴油發(fā)電機(jī)接入供配電系統(tǒng)。

其次，根據(jù)目前的設(shè)計(jì)資料，經(jīng)統(tǒng)計(jì)本工程消防負(fù)荷總?cè)萘考s為3300kW，其中比賽館（5#變配電室）消防負(fù)荷約為1800kW；本工程賽時(shí)技術(shù)負(fù)荷約為1900kW（包括比賽場(chǎng)、比賽館的賽場(chǎng)燈光、擴(kuò)聲、各技術(shù)機(jī)房等）。

經(jīng)綜合考慮，發(fā)電機(jī)接入方案總體設(shè)置原則如下：

1）如發(fā)電機(jī)設(shè)置在場(chǎng)館外，距離負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，則應(yīng)采用10kV高壓發(fā)電機(jī)接入系統(tǒng)；

2）不考慮消防負(fù)荷和賽時(shí)技術(shù)負(fù)荷同時(shí)使用情況，不考慮比賽館和其它場(chǎng)館同時(shí)發(fā)生火災(zāi)的情況（需同消防部門溝通），發(fā)電機(jī)容量初步定為2×1250kW，總計(jì)2500kW。

3.2.2 發(fā)電機(jī)接入方案

據(jù)此，我們提出五種方案。其中方案一為常規(guī)低壓發(fā)電機(jī)接入方案，方案二～方案五為10kV發(fā)電機(jī)接入方案。同時(shí)為方便描述，下述方案均只按一個(gè)變電所、兩臺(tái)變壓器一組進(jìn)行分析，具體如下。

方案一：設(shè)置發(fā)電機(jī)房，內(nèi)設(shè)10kV自備發(fā)電機(jī)。由發(fā)電機(jī)房分別引干線至各分變電所應(yīng)急母線段。具體見圖2。

圖2 應(yīng)急發(fā)電機(jī)接入方案一

方案二：設(shè)置發(fā)電機(jī)房，內(nèi)設(shè)10kV自備發(fā)電機(jī)、應(yīng)急變壓器。由3#10kV市電引來一路電源至發(fā)電機(jī)房，與10kV發(fā)電機(jī)輸出電源切換后輸出至應(yīng)急變壓器，應(yīng)急變壓器低壓側(cè)饋出電纜引至各分變電所應(yīng)急母線段。具體見圖3。

圖3 應(yīng)急發(fā)電機(jī)接入方案二

方案三：設(shè)置發(fā)電機(jī)房，內(nèi)設(shè)10kV自備發(fā)電機(jī)、應(yīng)急變壓器。由10kV發(fā)電機(jī)輸出至應(yīng)急變壓器，應(yīng)急變壓器低壓側(cè)饋出電纜引至各分變電所應(yīng)急母線段。具體見圖4。

圖4 應(yīng)急發(fā)電機(jī)接入方案三

方案四：設(shè)置發(fā)電機(jī)房，內(nèi)設(shè)10kV自備發(fā)電機(jī)。由10kV發(fā)電機(jī)引出電源至高壓總配電室，與3#10kV電源切換后輸出至10kV母線，作為1#10kV、2#10kV市電的備用電源。具體見圖5。

圖5 應(yīng)急發(fā)電機(jī)接入方案四

方案五：設(shè)置發(fā)電機(jī)房，內(nèi)設(shè)10kV自備發(fā)電機(jī)。由10kV發(fā)電機(jī)引出電源至高壓總配電室，作為1#10kV、2#10kV市電的備用電源，僅保證消防負(fù)荷或賽時(shí)技術(shù)負(fù)荷。具體見圖6。

3.2.3 發(fā)電機(jī)接入方案對(duì)比上述五種方案中，各方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下。方案一為常規(guī)低壓發(fā)電機(jī)接入方案，其優(yōu)點(diǎn)是：

1）民用建筑中最常用，技術(shù)成熟；

2）發(fā)電機(jī)制造商多，產(chǎn)品易于選擇；

3）自備電源直接接入低壓應(yīng)急母線，可靠性最高。

圖6 應(yīng)急發(fā)電機(jī)接入方案五

缺點(diǎn)是：發(fā)電容量和供電距離受限制，排風(fēng)排煙需仔細(xì)考慮。

方案二的優(yōu)點(diǎn)包括：

1）自備發(fā)電機(jī)可兼顧賽時(shí)技術(shù)負(fù)荷的需求；

2）應(yīng)急變壓器始終處于熱備份狀態(tài)，可隨時(shí)投入；

3）自備電源通過應(yīng)急變壓器接入低壓應(yīng)急母線，多了一個(gè)環(huán)節(jié)，可靠性較高。

缺點(diǎn)包括：

1）自備發(fā)電機(jī)和3#10kV市電需要設(shè)置一級(jí)切換，導(dǎo)致備用電源投入時(shí)間增加；

2）增加了應(yīng)急變壓器的一次投資和平時(shí)空載損耗。

方案三的優(yōu)點(diǎn)包括：

1）自備發(fā)電機(jī)可兼顧賽時(shí)技術(shù)負(fù)荷的需求；

2）系統(tǒng)接線簡(jiǎn)單，現(xiàn)有高壓配電系統(tǒng)無需調(diào)整；

3）應(yīng)急變壓器無平時(shí)空載損耗。

缺點(diǎn)包括：

1）應(yīng)急變壓器處于冷備份狀態(tài)，發(fā)電機(jī)、變壓器需要定期開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試；

2）增加了應(yīng)急變壓器的一次投資。

方案四的優(yōu)點(diǎn)包括：

1）自備發(fā)電機(jī)可兼顧賽時(shí)技術(shù)負(fù)荷的需求；

2）不增加應(yīng)急變壓器，投資節(jié)省。

缺點(diǎn)包括：

1）現(xiàn)有高壓配電系統(tǒng)需調(diào)整，應(yīng)急發(fā)電機(jī)接入10kV市電母線的方案需和供電部門協(xié)商；

2）各分變電所取消應(yīng)急母線，低壓系統(tǒng)需相應(yīng)調(diào)整；

3）一旦6#母線故障，無論備用市政電源還是自備發(fā)電機(jī)均無法投入，可靠性下降。

方案五的優(yōu)點(diǎn)包括：

1）自備發(fā)電機(jī)可兼顧賽時(shí)技術(shù)負(fù)荷的需求；

2）系統(tǒng)簡(jiǎn)潔，現(xiàn)有高壓配電系統(tǒng)調(diào)整幅度小于方案四。

缺點(diǎn)包括：

1）現(xiàn)有高壓配電系統(tǒng)仍需調(diào)整；

2）系統(tǒng)取消第三路市電，系統(tǒng)無將來擴(kuò)容可能；

3）受自備電源容量所限，當(dāng)一路市政電源失電時(shí)，供電質(zhì)量受到影響；

4）各分變電所取消應(yīng)急母線，低壓系統(tǒng)需相應(yīng)調(diào)整。

3.3 實(shí)施方案

設(shè)計(jì)組認(rèn)為，現(xiàn)3路10kV市電方案已能滿足消防規(guī)范的相關(guān)要求，3路10kV市電亦可采用合環(huán)操作進(jìn)一步提高供電可靠性（需與供電部門協(xié)商），如能與深圳消防部門溝通，不增加永久的自備發(fā)電機(jī)為宜。

其次，若確實(shí)需增加永久設(shè)置的自備發(fā)電機(jī)，經(jīng)設(shè)計(jì)組綜合考慮，認(rèn)為方案一、方案二能較好的滿足使用要求。其中方案一為常規(guī)低壓發(fā)電機(jī)接入方案，技術(shù)成熟，但本工程需要仔細(xì)考慮發(fā)電機(jī)排風(fēng)排煙通道；方案二為10kV發(fā)電機(jī)接入，供電半徑大，不受場(chǎng)館上方罩棚限制，且應(yīng)急變壓器為熱備份，也是較好的實(shí)施方案。

通過與建筑師的配合，將柴油發(fā)電機(jī)房的排風(fēng)排煙采用排風(fēng)井道引至場(chǎng)館罩棚外，最終采用了方案一。即在體育場(chǎng)的西南側(cè)設(shè)置了兩臺(tái)1600kW遠(yuǎn)置水箱散熱的柴油發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)組分列運(yùn)行，分別接入3#～6#變配電室低壓應(yīng)急母線。

4 小結(jié)

對(duì)于承擔(dān)重要國(guó)際比賽的大型體育場(chǎng)館，確保其供電可靠性和提高防災(zāi)應(yīng)急自救能力十分重要，設(shè)置自備應(yīng)急電源就成為一項(xiàng)常見的措施。

自備發(fā)電機(jī)是最為常用也最容易獲得的應(yīng)急電源。柴油發(fā)電機(jī)通常需接入整個(gè)體育建筑的供配電系統(tǒng)中，以有效應(yīng)對(duì)火災(zāi)時(shí)、重要比賽時(shí)以及平時(shí)的各種不同使用需求。

自備發(fā)電機(jī)的設(shè)置應(yīng)結(jié)合土建，考慮如下因素：供電范圍、輸出電壓等級(jí)、應(yīng)急母線設(shè)置、應(yīng)急電源的冷備用和熱備用、排風(fēng)排煙以及散熱方式等。

[1]中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究等.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)（3版）[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.

[2]中華人民共和國(guó)電力工業(yè)部.DL/T 596-2005電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[S].北京：中國(guó)電力出版社，2005.