王偉，李欣竹

（1.中冶置業(yè)集團有限公司，北京 100088；2.悉地（北京）國際建筑設(shè)計顧問有限公司，北京 100013；3.北京國家游泳中心有限責任公司，北京 100012）

1 引言

國家游泳中心（水立方）曾舉辦APEC 國事活動，習近平總書記在晚宴現(xiàn)場向貴賓們介紹到“我們之所以選擇水立方來舉行這個晚宴，是因為水在中國文化中具有重要象征意義。亞太經(jīng)合組織各成員以太平洋之水結(jié)緣。 我們有責任使太平洋真正成為太平之洋、友誼之洋、合作之洋，見證亞太地區(qū)和平、發(fā)展、繁榮、進步”。 作為2008 年北京奧運會水上項目比賽場地，水立方經(jīng)過升級改造，成功地承擔了APEC、冬奧會等國事活動任務(wù)。

本文簡要介紹筆者所在團隊負責承擔的水立方APEC 國事活動電氣改造設(shè)計和研究工作。

2 供配電系統(tǒng)改造

水立方APEC 國事活動電氣改造遵循高可靠性、經(jīng)濟、靈活實用的原則。 隨著APEC 國事活動日程的確定，相關(guān)單位提出用電負荷需求。 負荷需求已經(jīng)遠遠超過國家游泳中心現(xiàn)有配變電室裝機容量，同時備用回路也明顯不足。 業(yè)主和設(shè)計單位商定新設(shè)配變電室。 選址在地下1 層車道靠近原1 號主配變電室附近。

2.1 供電方案

根據(jù)《關(guān)于加強重要電力用戶供電電源及自備應(yīng)急電源配置監(jiān)督管理的意見》（原國家電力監(jiān)管委員會2008 年43 號文）和GB/T 29328—2018《重要電力用戶供電電源及自備應(yīng)急電源配置技術(shù)規(guī)范》[1]， 水立方APEC 國事活動期間按照重點客戶用電設(shè)計和實施。 根據(jù)有關(guān)部門要求，新增3 號配變電室2 臺成對變壓器，所有負荷全部設(shè)置柴油發(fā)電機組系統(tǒng)，同時所有低壓柜出線雙路互投至配電柜。

2.2 多電源系統(tǒng)

本項目設(shè)計多電源系統(tǒng)，市電備用。 供電電源配置適當冗余，采用N+2 模式，故障時減機。 多電源系統(tǒng)通過并列運行冗余供電， 一次故障時解列自動退出運行， 還可以保證基本負荷，實現(xiàn)不間斷供電。 由于種種原因APEC 國事活動實際執(zhí)行調(diào)整為市電主用，柴油發(fā)電機組備用。 多電源系統(tǒng)常用于供電可靠性要求高且活動時間較短（數(shù)天或者月余）的場所，或當?shù)仉娏ο到y(tǒng)可靠性較低的地區(qū)。 國事活動或者奧運活動持續(xù)時間短，柴油發(fā)電機組主用費用可控，且可以通過租賃等形式節(jié)約投資。 我國的電力系統(tǒng)可靠性較高，且重要場館供電部門更是重點保障， 采用多電源系統(tǒng)只是為了更進一步的提高可靠性[2]。 筆者曾參與某非洲杯足球場設(shè)計，非洲杯期間采用多電源系統(tǒng)，即4 臺柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行供電。

主接線形式可參考GB 50049—2011《小型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范》[3]，該規(guī)范第17.2.3 條規(guī)定：發(fā)電機電壓母線的接線方式應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠的容量或負荷性質(zhì)確定， 第二款規(guī)定每段上的發(fā)電機容量為12 MW 以上時，可采用雙母線或者雙母線分段接線。 民用建筑的發(fā)電機容量一般較小，可采用單母線。 本工程每段發(fā)電機容量為2 MW，而且設(shè)計的主用柴油發(fā)電機組為租賃，設(shè)置在室外，空間有限，故確定為單母線。 供配電系統(tǒng)主接線如圖1 所示。

圖1 多電源系統(tǒng)圖示意

項目執(zhí)行當時的現(xiàn)行規(guī)范。 多電源系統(tǒng)接地在GB/T 16895.1—2008/IEC60364-1：2005《低壓電氣裝置第1 部分：基本原則、一般特性評估和定義》[4]312.2.1.2 和GB/T 16895.10—2010/IEC60364-4-44：2007《低壓電氣裝置第4-44 部分：安全防護電壓騷擾和電磁騷擾防護》[5]和GB/T 50065—2011《交流電氣裝置的接地設(shè)計規(guī)范》[6]第7.1.2 條均有規(guī)定。

2.3 供配電設(shè)計

分析用電負荷（見表1、表2），通過兼顧負荷等級和負載對供電時間要求確定供電方案。 通過分析負載對自動恢復(fù)供電時間t1的要求決定是否設(shè)置UPS， 通過供電維持時間t2的要求決定是否設(shè)置柴油發(fā)電機組柴油發(fā)電機組系統(tǒng)。 如領(lǐng)導(dǎo)人合影區(qū)燈光、握手區(qū)燈光和演出音響，考慮到設(shè)置金鹵燈的可能性和領(lǐng)導(dǎo)人講話的重要性， 要求自動恢復(fù)供電時間t1≤0.005 s[7-8]，且考慮到國事活動的時長，設(shè)置UPS 見表2。 根據(jù)JGJ 354—2014《體育建筑電氣設(shè)計規(guī)范》[9]第6.3.3 條，金鹵燈的容量總和不超過UPS 總功率的50%。 同時本項目為既有建筑改造項目，尋找新增UPS 機房較為困難。

表1 APEC國事活動負荷及供配電要求

UPS 機房的選擇需考慮以下因素：（1）接近配變電室位置，接近負荷中心，進出線方便；（2）滿足荷載要求，盡量避免結(jié)構(gòu)加固；（3）運行環(huán)境良好、不與有水場所相鄰；（4）避免機房噪音等對國事活動影響。

400 kV·A 的UPS 均設(shè)置在最底層。電池柜等荷載大的設(shè)備排布在結(jié)構(gòu)梁上。 設(shè)計文件要求中標廠家不得超過設(shè)計預(yù)留荷載條件。 本項目演出負荷全部由柴油發(fā)電機組帶載，UPS蓄電池滿載放電時間為15 min， 宴會區(qū)的燈光負荷受荷載所限，與業(yè)主及有關(guān)部門商定為10 min。

3 結(jié)語

改造設(shè)計能讓建筑煥然一新， 符合十八大以來的厲行節(jié)約的政策號召。 隨著城市更新，改造項目會越來越多。 改造相比新建更為復(fù)雜，如何在既有限制條件下最優(yōu)實現(xiàn)業(yè)主意圖，需要設(shè)計人員付出更多的努力。 多電源系統(tǒng)通過并列運行實現(xiàn)不間斷供電，可靠性高，應(yīng)綜合項目實際考慮選用。 多電源的接地應(yīng)按照GB/T 16895 系列規(guī)范規(guī)定執(zhí)行。 選用UPS 應(yīng)考慮負載對自動恢復(fù)供電時間的要求和負載的工作特性。 重要活動時可適當調(diào)大UPS 不平衡容忍度，設(shè)置過載保護、諧波保護等附加保護作用于信號而不作用于斷開電源， 以增加供電系統(tǒng)的可靠性。但同時應(yīng)加強對供配電系統(tǒng)的控和巡查。