吳 燕

(中國國家博物館，北京 100006)

國家博物館高低壓供配電系統(tǒng)組成

吳 燕

(中國國家博物館，北京 100006)

國家博物館位于天安門廣場東側(cè)，利用原有中國歷史博物館和中國革命博物館的原址進行改擴建，地下2層，地上5層，屬于大型公建項目，總建筑面積為191 900m2。國家博物館配電室設(shè)計初期有變壓器10臺，變壓器總裝機容量：19 400kVA(約100VA/ m2)。供電電源為三路10kV供電，共3段母線，設(shè)2組聯(lián)絡(luò)開關(guān)，平時3路電源同時運行工作，互為備用。

1 國家博物館負荷等級劃分

特別重要的一級負荷采用雙路市電及應(yīng)急電源供電(雙電源一路引自正常母線，一路引自發(fā)電機供電的應(yīng)急母線)并在末端互投；一級負荷采用雙電源供電在末端互投；二級負荷采用雙電源供電，在末端互投或在適當位置互投再配電至用電設(shè)備。

特別重要的一級負荷：消防系統(tǒng)、安防監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急照明、通訊機信息機房、客梯、中央大廳的重要設(shè)備。

一級負荷：展廳照明、文物庫區(qū)照明、文物庫區(qū)空調(diào)、各類變頻水泵設(shè)備、排污泵等。

二級負荷：展廳空調(diào)、學術(shù)報告廳、數(shù)碼影院、演播室的音控及舞臺機械用電、扶梯及夜景照明等。

三級負荷：辦公照明、車庫等公共區(qū)的正常照明、演播室的特殊燈光、一般動力設(shè)備用電。

2 供電系統(tǒng)介紹

國家博物館配電室10kV三路進線一進兩出，母線分段的方式減少了母線故障時造成的損失，縮小了停電范圍。博物館高低壓供配電關(guān)系示意圖如圖1所示。

2.1 高低壓配電系統(tǒng)

1)高壓系統(tǒng)(10kV)目前由市政提供3路10kV進線，共有25面高壓柜，高壓柜包括進線柜、計量

圖1 國家博物館高低壓供配電關(guān)系示意圖

柜、出線柜和聯(lián)絡(luò)柜(2組)。1kV以下為低壓，3kV、6kV、10kV、20kV、35kV為中壓，大于35kV為高壓。10kV系統(tǒng)3路電源同時工作，互為備用。博物館高壓系統(tǒng)接線示意圖如圖2所示。

圖2 博物館高壓系統(tǒng)接線示意圖

高壓側(cè)為單母線分段運行方式，共有3段母線，中間設(shè)2組聯(lián)絡(luò)開關(guān)，平時3路電源同時運行，當一路電源故障時，通過手/自動操作相關(guān)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，由其中一路電源負擔故障段母線負荷；當兩路電源故障時，兩組聯(lián)絡(luò)開關(guān)均閉合，由一路電源負擔全部負荷。

2)低壓配電系統(tǒng)(380/220V)

低壓配電干線采用樹干式或放射式供電，干線采用母線或電纜供電。低壓系統(tǒng)為單母線分段運行，互為聯(lián)絡(luò)。為了滿足不同供電等級的供電需要，采用不同的供電措施。

(1)特別重要的一級負荷均有兩路電源供電，其中一路來自發(fā)電機供電的應(yīng)急母線。

(2)一級負荷有兩路電源供電，兩路電源分別來自不同變壓器母線段，兩路電源在末端互投。

(3)二級負荷也是由兩路電源供電，兩路電源在末端或適當位置互投。

低壓配電系統(tǒng)分為5組變壓器(10臺)，分別向不同區(qū)域供電。

①1#、2#、3#、4#變壓器供電區(qū)域為：新館南半?yún)^(qū)L、J、H、G、P、W,老南館,報告廳,各水泵房用電。

②5#、6#、7#、8#變壓器供電區(qū)域為：新館北半?yún)^(qū)F、E、I、K、M、P,老北館。

③9#、10#變壓器供電區(qū)域為：冷凍機房，熱力站。

博物館低壓系統(tǒng)接線示意圖如圖3所示。

圖3 博物館低壓系統(tǒng)接線示意圖

低壓為單母線分段運行，聯(lián)絡(luò)開關(guān)設(shè)自投自復/自投不自復/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)。低壓主進開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)之間設(shè)電氣連鎖，任何情況下只能合其中的兩個開關(guān)。

2.2 應(yīng)急電源系統(tǒng)

博物館內(nèi)設(shè)2臺1 340kW柴油發(fā)電機組，發(fā)電機容量的確定主要是依據(jù)消防負荷。各弱電設(shè)備機房設(shè)備、安防設(shè)備設(shè)UPS，應(yīng)急照明采用集中蓄電池；人防設(shè)戰(zhàn)時發(fā)電機，并設(shè)EPS。

應(yīng)急電源獨立于正常電源的發(fā)電機組，在供電網(wǎng)絡(luò)中有效地獨立于正常電源專用的饋電線路和蓄電池。根據(jù)允許中斷供電的時間，可分別選擇下列應(yīng)急電源：

1)快速自動啟動的應(yīng)急發(fā)電機組，適用于允許中斷供電時間為15s～30s的供電。

2)帶有自動投入裝置、獨立于正常電源的專用饋電線路，適用于允許中斷時間大于電源切換時間的供電。

3)不間斷電源(UPS)適用于要求連續(xù)供電或允許中斷供電時間為毫秒級的供電。

4)應(yīng)急電源(EPS)適用于允許中斷供電時間為毫秒級的應(yīng)急照明供電。

柴油發(fā)電機組供給特別重要的一級負荷用電，當10kV市電同時停電時，發(fā)電機的延時啟動信號分別采用WDZN-KYJFE-5×2.5 SC25，將信號送至柴油發(fā)電機房，信號延時0～10s(可調(diào))，自動啟動柴油發(fā)電機組，柴油發(fā)電機組在15s內(nèi)達至額定轉(zhuǎn)速、電壓、頻率，并可投入額定負荷運行。此時，若發(fā)生火災(zāi)則切斷應(yīng)急母線段上的非消防用電負荷。當市電恢復30s～60s(可調(diào))后，自動恢復市電供電，柴油發(fā)電機組延時自動停機。

對于供電連續(xù)性要求高的安防中心、消防中心、網(wǎng)絡(luò)機房、通訊機房設(shè)置UPS備用電源；應(yīng)急疏散指示照明及藏品庫區(qū)警衛(wèi)照明設(shè)置EPS備用電源。

其中采用ATS自動轉(zhuǎn)換柜(又稱ATS柜，雙電源自動切換柜、雙電源自動轉(zhuǎn)換柜)，主要用于主電源和應(yīng)急電源之間的自動切換，與自啟動柴油發(fā)電機組一起組成了自動應(yīng)急供電系統(tǒng)，可以在主電源停電后自動將應(yīng)急照明、保安電源、消防設(shè)備等負載切換到發(fā)電機組上，是保障博物館應(yīng)急供電電源及消防電源等不可或缺的電力設(shè)施。

ATS轉(zhuǎn)換柜提供了主備用電源的自動切換，并能進行市電側(cè)故障歷史記錄，具有測試選擇性，每年進行柴油發(fā)電機組試運行時可以啟動運行但不進行并聯(lián)操作。

市電正常時，無論發(fā)電機組運行與否，轉(zhuǎn)換開關(guān)將一直轉(zhuǎn)向市電側(cè)，由市電向負載供電。這樣能減少值班人員的操作強度，并且能保持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定、提高供電質(zhì)量及自備電站運行的穩(wěn)定性、經(jīng)濟性。在自動狀態(tài)下，市電正常時，無論發(fā)電機組運行與否，轉(zhuǎn)換開關(guān)將一直轉(zhuǎn)向市電側(cè)，由市電向負載供電；當市電失電時發(fā)電機組在30s內(nèi)自動啟動并列，啟動完成后ATS將自動轉(zhuǎn)向油機側(cè)，由柴油發(fā)電機組向負載供電。

3 結(jié)束語

國家博物館大型公共建筑的高壓供電系統(tǒng)由電網(wǎng)市電和自備柴油發(fā)電機組組成，高壓系統(tǒng)接線方式保證了重要負荷的正常運行，提高了供電系統(tǒng)的可靠性，保障了博物館展覽任務(wù)及其他相關(guān)活動的正常開展。低壓配電系統(tǒng)采用干線樹干式或放射式供電，雖然所用開關(guān)設(shè)備及保護電氣成倍的增加，但是其供電可靠、電壓質(zhì)量較高，適合博物館的一、二類負荷。

Composition of High and Low Voltage Power System in National Museum of China

Wu Yan

本文主要介紹了國家博物館高低壓配電系統(tǒng)的組成，高低壓接線方式及電源等級，高、低壓開關(guān)連鎖保證了供電的可靠性。三路市電高壓側(cè)分段運行，市電和自備柴油發(fā)電機組用于主電源與應(yīng)急電源之間的自動切換組成了自動應(yīng)急供電系統(tǒng)。

高低壓配電 主接線 柴油發(fā)電機組

This paper briefly introduces the components, connection mode and the power level of low level voltage power system in National Museum of China. The high and low voltage switch interlock of the two transformers protects the high reliability electrical supply. Three rout power grid supplications operate segment.

high and lower-level voltage distribution, main wiring, diesel generating set