國際會展中心工程設(shè)計的論文
摘要：文中比較系統(tǒng)地介紹了深圳會展中心供電電源、10KV供配電系統(tǒng)、低壓配電及應(yīng)急配電系統(tǒng)的設(shè)計思想及各系統(tǒng)的結(jié)線方案，并著重介紹了變配電自動化監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式及系統(tǒng)功能。
關(guān)鍵詞：供配電自備發(fā)電機組智能配電系統(tǒng)間隔層站級層監(jiān)控中心
深圳國際會展中心位于深圳市中心區(qū)城市中軸線上，南鄰寬闊的濱河大道，北隔著名的深南大道與市民中心相望，位置顯要，交通便利，環(huán)境優(yōu)美，與大中華、市民中心等代表性建筑一起形成了城市中軸線上南部的靚麗景觀，并將為深圳經(jīng)濟的再次飛躍創(chuàng)造一個全新展示的機遇。
深圳國際會展中心作為深圳市的標志性工程之一，是經(jīng)國際招標，專家評審，最終確定以德國GMP公司方案為實施方案、中國建筑東北設(shè)計研究院為中方合作設(shè)計單位，目前工程已經(jīng)封頂，預(yù)計2004年10月高交會啟用。
深圳會展中心以展覽會議為主，兼顧與會議展覽有關(guān)的展示、演示、表演、集會等功能，是一座具有國際標準的大型展覽建筑。有會議廳、展覽廳、地下車庫及各類相關(guān)配套用房。其中展覽廳總?cè)萘繛榫邆?000個國際標準展位，建筑面積為11萬多平方米；會議部分總?cè)菁{人數(shù)為6400座席，建筑面積為2萬多平方米。本建筑方案的特點為大面積展廳分布于底層，會議中心集中于頂部的超大規(guī)模、超大空間的會展公共建筑。
本建筑由單層的展廳及中間的會議、小型展高層部分組成，單層展廳長540m，寬282m，分為不同的9個展區(qū)。展覽大廳均為無柱大空間、拱形屋頂，高度為12.5m至30m。地下布置停車場、設(shè)備機房、地下商場及車行隧道。地下為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地上部分均為鋼結(jié)構(gòu)。
1.工程特點
會展中心層數(shù)少，面積大，主體東西長540m，南北長280m，高60m。首層共有8個展廳，1個3000人的多功能廳，其中建筑面積為7500m2展廳5個，15,000m2展廳2個，26,000m2展廳1個，展廳高30m。
2．10KV供配電系統(tǒng)
會展中心用電報裝總?cè)萘繛?4120kVA，其中變壓器總裝機容量為44600kVA，10kV冷水機組7臺(每臺1360kVA)共9520kVA。按一級負荷供電，原設(shè)想采用六路10kV電源（引自不同區(qū)域變電站）同時供電，經(jīng)與供電部門多次協(xié)商，最后供電部門由附近兩個110kV區(qū)域變電站分別提供四路（共8路）10kV電源同時供電。在建筑物內(nèi)設(shè)有兩個（即1#和2#）中心變電站，各中心站下設(shè)兩個分變電所，即1#站下設(shè)3#、5#變電所，2#站下設(shè)4#、6#變電所，兩個中心站的高壓系統(tǒng)分別承擔各自區(qū)域內(nèi)的全部用電負荷，其10KV供配電系統(tǒng)相似并相互獨立，現(xiàn)僅以1#站為例，見圖1。
四路10KV電源分別引自兩個區(qū)域變電站，同時工作，母線間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。正常情況下，DL1，DL2，DL3，DL4處于合閘位置，DL5，DL6，DL7，DL8斷開。當某一路停電時（如1#進線），DL1斷開，DL5自動投入，此時2#進線帶全區(qū)的1/2負荷，另兩路仍各帶1/4負荷，其他任一路停電時同理。為確保供電的可靠性及靈活性，母線間經(jīng)過四個聯(lián)絡(luò)開關(guān)構(gòu)成環(huán)形供電。
按當?shù)仉姌I(yè)部門要求，采用高壓綜合計量，每路電源單獨設(shè)計量柜。
采用110V直流操作系統(tǒng)。
所有高壓均采用放射式供電方式。
功率因數(shù)補償在低壓母線或在高壓設(shè)備端進行，以達到在高壓側(cè)不低于0.9。
3．低壓配電系統(tǒng)
每兩臺變壓器為一組,每一組之間的`低壓側(cè)設(shè)手動聯(lián)絡(luò)開關(guān),每臺變壓器所帶負荷基本上按區(qū)域劃分,即每個展廳(包括動力和照明)、制冷機房及其它輔助用房均分別設(shè)專用變壓器。
低壓配電系統(tǒng)主要有以下兩種結(jié)線形式，見圖2。
在圖二所示的低壓配電系統(tǒng)中，兩臺變壓器TM1、TM2分別由來自不同區(qū)域電站的高壓母線段供電，并由自備應(yīng)急發(fā)電機組電源作為第三電源，運行方式為：
正常情況下，QF1、QF2、QF4、QF6、QF7處于合閘位置，QF3、QF5分閘，如在此期間確認發(fā)生火災(zāi)，消防控制中心將通過消防聯(lián)動控制模塊切斷QF6、QF7，以確保消防負荷的供電。值得一提的是，部分消防負荷平時也在運行，如應(yīng)急照明、消防電梯、平時兼通風用的排煙風機等，這些負荷均計入在總設(shè)備容量中。其他消防負荷平時不在運行，如各種消防水泵、正壓送風機、消防排煙風機等均不計入在總設(shè)備容量中，在設(shè)計時必須要考慮火災(zāi)時，切除部分非消防負荷，以保證變壓器容量可滿足消防負荷容量的要求。
當一路電源故障(如變壓器檢修)時，斷開該路電源QF1（或QF2），并切斷一些非重要負荷后，合QF3，如在此期間確認發(fā)生火災(zāi)，同上經(jīng)控制模塊切斷QF6、QF7。
當兩路市電均停電或故障時，斷開兩路電源QF1、QF2，待自備應(yīng)急發(fā)電機組起動完畢后，ATS自動分QF4，合QF5，由自備應(yīng)急電源向消防及重要負荷供電，如在此期間確認發(fā)生火災(zāi)，同上經(jīng)控制模塊切斷QF6、QF7。
圖2中，QF1、QF2與QF3之間采用三鎖兩鑰機械聯(lián)鎖輔以電氣聯(lián)鎖，以防止三個斷路器同時合閘。QF4與QF5之間具有雙電源自動切換功能，并設(shè)機械電氣聯(lián)鎖。
4．應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)
為保證當市政兩路獨立電源全部停電時，仍能確保必要的消防負荷用電，設(shè)置了4臺柴油發(fā)電機組，每臺1400KW，考慮到供電半徑要求，與高壓供電范圍一致，分兩處設(shè)置（1#、2#發(fā)電機房）。每處為兩臺機組并車運行，發(fā)電機組的起動信號均取自該區(qū)域每路高壓電源的電壓互感器側(cè)，以1#發(fā)電機房為例，只有當1#、2#或3#、4#兩路電源都斷電時才自動控制兩臺機組順序啟動，由市電供電轉(zhuǎn)為發(fā)電機組并車供電。若總負荷小于峰值設(shè)定值（用戶可設(shè)定）下限，則有一臺機組自動解列、空轉(zhuǎn)然后停機；若總負荷大于峰值設(shè)定值的上限，則停歇機組將自動起動，兩臺機組并聯(lián)，并自動分擔負荷。各低壓應(yīng)急配電系統(tǒng)中均裝有ATS裝置，具有自動轉(zhuǎn)換和機械聯(lián)鎖功能，能保證末端切換裝置都處于熱備用，同時也能確保機組與市電不能并網(wǎng)運行。
關(guān)于自備發(fā)電機組容量如何按穩(wěn)定負荷計算問題，筆者就此機會談點個人看法，《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范(JGJ/T16-92)(以下簡稱《規(guī)范》)6.1.2.3條要求，“……可根據(jù)一級負荷、消防負荷以及某些重要的二級負荷容量，按下述方法計算選擇其最大者：（1）按穩(wěn)定負荷計算發(fā)電機容量。（2）按最大的單臺電動機或成組電動機起動的需要計算發(fā)電機容量。（3）按起動電動機時母線容許電壓降計算發(fā)電機容量。”《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施-電氣》(以下簡稱《技術(shù)措施》)2.6.2條要求,“……1.自備柴油發(fā)電機組的總?cè)萘繎?yīng)大于特別重要負荷和一級負荷的總?cè)萘�，例如：消防水泵、排煙風機、正壓送風機、消防電梯、應(yīng)急照明、消防中心控制室、電話機房、保安監(jiān)控中心、計算機房等負荷的總?cè)萘��！薄兑?guī)范》6.1.2.3條文（1）中，沒有明確規(guī)定如何計算發(fā)電機組總?cè)萘�，《技術(shù)措施》2.6.2條文（1）中，卻明確規(guī)定了如何計算發(fā)電機組總?cè)萘�，筆者認為當滿足《規(guī)范》6.1.2.3條（2）、（3）要求時，按穩(wěn)定負荷如何計算發(fā)電機組容量，應(yīng)視工程特點確定，不應(yīng)一概而論，如建筑群、占地面積較大且防火分區(qū)較多的建筑物，某處發(fā)生火災(zāi)時,并非所有消防設(shè)備都投入使用,如將所有消防設(shè)備統(tǒng)統(tǒng)計入，顯然會使發(fā)電機組容量過大，使其初投資及運行費用大大增加。根據(jù)本工程的特點，筆者將各種消防水泵、應(yīng)急照明、消防控制中心、電話機房、保安監(jiān)控中心等負荷定為固定負荷，必須直接計入總量中，而排煙風機、正壓送風機、消防電梯等負荷按一處著火點外加相鄰區(qū)域考慮，從中取最大值，然后與上述固定負荷相加，這樣計算的結(jié)果，比消防設(shè)備總量少得多。
5．智能配電系統(tǒng)
1）．變配電所分布概況
本工程共六個變電所，各變電所的布置按低壓供電半徑、防火分區(qū)和深入負荷中心的原則考慮，其供電范圍、變壓器臺數(shù)及其它主要配電設(shè)備數(shù)量見表1。
2)．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本工程采用變配電自動化監(jiān)控系統(tǒng)對配電系統(tǒng)進行監(jiān)控，實現(xiàn)包括10KV及380/220V系統(tǒng)、變壓器、發(fā)電機、直流屏等設(shè)備的遙信、遙測、遙控、管理等功能。
本系統(tǒng)采用的是成熟先進的全分布、開放式結(jié)構(gòu)設(shè)計，按間隔劃分、單元化設(shè)計、分布式處理。從結(jié)構(gòu)上可分為三個層次：間隔層、站級層和監(jiān)控中心，見圖3。
間隔層：
間隔層負責與開關(guān)、保護裝置、變壓器、直流屏、發(fā)電機等一次設(shè)備直接聯(lián)系，實現(xiàn)模擬信息、數(shù)字信息、電能量信息的采集、傳輸及控制等。間隔層一次設(shè)備經(jīng)總線型通訊鏈路與站級層通訊，一次設(shè)備與監(jiān)控中心通訊方式如下：
—經(jīng)10KV真空開關(guān)柜上的微機型繼電保護裝置通訊接口獲得測量量和開關(guān)量，并采集保護裝置故障報警接點信號；
—經(jīng)10KV冷水機組起動柜上的微機型繼電保護裝置通訊接口獲得測量量和開關(guān)量，并采集保護裝置故障報警接點信號；
—10KV負荷開關(guān)柜的狀態(tài)量由遙信采集裝置完成；
—經(jīng)低壓電容柜無功補償控制器的通訊接口獲得電容柜的運行參數(shù)和其他相關(guān)信息，控制器故障報警信息由遙信采集裝置完成；
—經(jīng)變壓器溫控溫顯裝置的通訊接口獲得變壓器實時溫度和告警信號；
—經(jīng)直流屏自配的監(jiān)控管理裝置的通訊接口對直流系統(tǒng)實施監(jiān)測；
—經(jīng)發(fā)電機自配的監(jiān)控管理裝置的通訊接口對發(fā)電機實施監(jiān)控；
對于380/220V低壓回路需配置智能電子儀表，經(jīng)該儀表對低壓回路實施監(jiān)控。智能電子儀表選擇可靠性高的監(jiān)控一體化裝置，一個智能電子儀表對應(yīng)一個低壓回路，實現(xiàn)單元化配置。儀表均安裝在低壓配電柜上。
站級層：
站級層主控單元采用工業(yè)級、高可靠、功能強的MCU，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、通訊控制等功能。每個變電所或相鄰兩個變電所設(shè)置一臺MCU，每臺MCU的2個網(wǎng)絡(luò)接口經(jīng)以太網(wǎng)光纖收發(fā)器、光纜構(gòu)成一主、一備兩個通訊通道，分別連接到監(jiān)控中心的兩臺以太網(wǎng)交換機,構(gòu)成雙以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本工程MCU是系統(tǒng)的核心設(shè)備之一，其可靠性和功能的完備性極其重要。
監(jiān)控中心：
監(jiān)控中心為整個會展中心電氣設(shè)備的監(jiān)視、測量、控制、管理中心。監(jiān)控中心設(shè)在1#變電所值班室內(nèi)，監(jiān)控中心由冗余配置的雙機計算機監(jiān)控系統(tǒng)，包括兩臺服務(wù)器、兩臺以太網(wǎng)交換機、一臺操作員工作站、一臺工程師站、一臺打印服務(wù)器、一臺打印機。兩臺服務(wù)器以主備方式同時工作，從站級層傳送的數(shù)據(jù)，兩臺服務(wù)器同時接收，并以同樣的軟件處理；從操作員發(fā)出的控制命令，兩臺服務(wù)器同時接收，但只有主服務(wù)器能夠發(fā)出控制輸出命令，故障時，主備機之間通過軟件自動進行切換。
服務(wù)器：是整個監(jiān)控中心系統(tǒng)核心，擔負著監(jiān)控系統(tǒng)的主要任務(wù)，它將采集來的數(shù)據(jù)進行各種處理，建立相應(yīng)的實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)各工作站的各種服務(wù)請求，并接收和響應(yīng)操作員工作站的各類操作命令，兩臺服務(wù)器以互為熱備用的方式運行，并同各種智能裝置進行數(shù)據(jù)通訊。同時也把遙測、遙信等實時數(shù)據(jù)信息送往BA系統(tǒng)進行監(jiān)視。
操作員工作站：是監(jiān)控中心系統(tǒng)的人機界面。接收來自服務(wù)器的數(shù)據(jù)，由運行管理人員進行變電所運行工況的監(jiān)視和控制。主要完成實時運行狀態(tài)顯示，監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)和報警，報表編輯和打印，畫面、數(shù)據(jù)庫等的編輯和修改。操作員工作站通過兩個以太網(wǎng)口、以太網(wǎng)光纖收發(fā)器、光纜分別與監(jiān)控中心的兩臺以太網(wǎng)交換機連接。
工程師站：作為系統(tǒng)的運行、維護及調(diào)試用。
監(jiān)控中心設(shè)備需配置可靠的不間斷電源。
3）．系統(tǒng)功能
（1）數(shù)據(jù)采集及處理功能
按間隔層單元配置測控終端，完成開關(guān)量、模擬量、脈沖量等信息的采集及處理，并將處理后的信息上傳。
(2)控制操作功能
控制各間隔的斷路器的分閘／合閘操作。控制操作可由監(jiān)控中心工作站實現(xiàn)，也可在各間隔層測控終端通過手動操作完成。
(3)防誤操作閉鎖控制功能
具有嚴格的微機防誤操作功能，可經(jīng)鍵盤和鼠標執(zhí)行對變電站內(nèi)斷路器進行控制，執(zhí)行線路停、送電的順序操作，監(jiān)控系統(tǒng)的控制操作具有操作權(quán)限等級管理功能，只有當具有遙控操作權(quán)限的運行人員在輸入正確的操作和監(jiān)護口令后，才有權(quán)進行操作控制。操作步驟按“選擇-校核-執(zhí)行-撤銷”方式進行。每一步都有嚴格的軟件校核、檢錯和閉鎖邏輯功能。
(4)報警及事件記錄功能
將遙測越限、正常遙信變位、事故變位、SOE、保護信息、遙控記錄、操作記錄等信息集中統(tǒng)一管理，分類記錄并處理。
(5)歷史記錄功能
負責定期地將處理后的數(shù)據(jù)保留入歷史庫，以供趨勢分析、統(tǒng)計計算之用。
(6)顯示打印功能
支持多窗口、分層顯示各種接線圖、系統(tǒng)圖、曲線、潮流圖、事件列表、保護信息、報表、三維棒圖等�？扇斯ぁ⒆詣踊蚨〞r打印各種報表、曲線、事件等。
(7)操作票系統(tǒng)功能
能生成、預(yù)演、執(zhí)行、管理及打印操作票。
(8)保護設(shè)備管理功能
保護設(shè)備庫管理、定值召喚及設(shè)置、保護信息的處理等。
6．結(jié)束語
上述為深圳會展中心供配電及電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的簡要介紹，該工程現(xiàn)正在施工中，預(yù)計在2005年底完工。
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