摘 要：天河體育中心是2010年廣州亞運會五大場館群之一，承擔著廣州亞運會重要的比賽任務。本文以天河體育中心的變配電系統(tǒng)改造為例，首先分析了因應系統(tǒng)增容需求的電氣主接線改造，以及針對比賽重要負荷的處理和與其相關的低壓聯(lián)鎖要求；其次，介紹了高低壓成套設備的選擇，并闡述了這些設備設計方案的特點。

關鍵詞：主接線，變配電系統(tǒng)改造，增容，成套設備選擇

一、概述：

      第16屆亞運會將于2010年11月12日至27日在中國廣州進行，為期15天。廣州亞運會共有53個比賽場館、17個獨立訓練場館。GE為15個新建和改造的場館提供卓越的電氣解決方案，新建的6個場館有：亞運城的主媒體中心和綜合體育館，廣州自行車輪滑極限運動中心的自行車館、極限運動中心區(qū)和賽時管理中心，以及廣州棋院；改造的9個場館有：天河體育中心的總平面、體育場、棒球場和保齡球館，大學城的廣州大學體育館、廣東工業(yè)大學多功能體育館和板球比賽場，以及沙面網(wǎng)球館和從化馬術比賽場。

二、天河體育中心變配電系統(tǒng)主接線改造

      廣州天河體育中心位于市區(qū)東部，地處廣州市金融商業(yè)中心地帶，總占地面積51萬平方米，是廣州目前最大的體育場地。它始建于1987年，當年成功舉辦了第六屆全國運動會，給全國人民留下了深刻的印象。根據(jù)廣州亞運會安排，天河體育中心是亞運會比賽的主要場館群，包括天河體育場、體育館、游泳館、棒球館場、網(wǎng)球場、保齡球館在內(nèi)的六大場館，共承擔了5項亞運會比賽項目及2項亞殘會比賽項目。

      由于系統(tǒng)增容，天河體育中心的變配電系統(tǒng)需要進行改造，首先來分析其主接線的改造。

2.1 改造前的變配電系統(tǒng)主接線

      天河體育中心改造前的變配電系統(tǒng)主接線（見圖1）描述如下：

      原系統(tǒng)采用單母線分段帶旁路的主接線，由三回路進線，天河F47進線（變壓器安裝容量為10060kVA）和天河F3進線（變壓器安裝容量為9340kVA）作為正常工作電源，龍?zhí)禙21進線作為備用旁路電源。正常工作時，天河F47和天河F3兩路電源同時供電，母聯(lián)開關斷開；當任一路失壓跳閘時，母聯(lián)開關自動合上，由另一路以及龍?zhí)禙21一并供電，自投不自復

2.2 改造后的變配電系統(tǒng)主接線

      作為2010年廣州亞運會的主要比賽場館群，天河體育中心需增容約6000kVA，其變配電系統(tǒng)主接線進行改造（見圖2）如下：

(1)為確保亞運比賽的供電連續(xù)性，把原有的單母線分段帶旁路的主接線形式，改造成兩個單母線分段的10kV主站。每兩個來自不同10kV主站的變壓器及其低壓出線回路組成一個低壓單元站，設站內(nèi)聯(lián)絡開關；含亞運確保負荷的低壓單元站還設臨時發(fā)電機作為應急供電。

(2)在原三回路10kV進線基礎上，新增林和F21進線，并增加原三回路的進線容量。四回路進線分為兩組，其中#1龍?zhí)禙21、#2天河F47為一組，#1電源變壓器安裝容量6230kVA，#2電源為6200kVA；#3林和F21、#4天河F3為一組，#3電源變壓器安裝容量6200kVA，#4電源為6860kVA。每組兩路電源同時供電，互為備用，當任一路失壓跳閘，其母聯(lián)開關自動合上，由另一路進線供電，承擔100%用電負荷，自投不自復。因此，要求四回路每路電源總?cè)萘繛?2000kVA，以承擔因故停電時另一路的100%用電負荷。

2.3 重要負荷的處理和低壓聯(lián)鎖要求

      對于重要負荷，如主席臺、消防安保中心、新聞發(fā)布中心等，提供主供、備供兩路電源，采用雙電源末端自動切換的供電方式；比賽時場地照明的50%由臨時發(fā)電機提供，其余50%由市電提供；重要區(qū)域的照明，如貴賓室等，采用發(fā)電機應急母線上單回路供電。

      為保障重要負荷，每個低壓單元站的低壓進線開關及相應組聯(lián)絡開關要求帶聯(lián)鎖裝置，要求如下：

(1)當各組低壓進線開關合上時，相應聯(lián)絡開關不能合上，各組低壓進線開關及其聯(lián)絡開關相互間設電氣聯(lián)鎖，只能合兩個開關；

(2)當一組低壓進線開關失壓跳閘后，發(fā)電機在30秒內(nèi)供電，發(fā)電機供電開關自動合上，發(fā)電機供電開關與市電供電開關設電氣、機械聯(lián)鎖，防止并網(wǎng)運行；

(3)體育中心電房內(nèi)不設永久發(fā)電機組，亞運會期間各場館臨時租用發(fā)電機組作應急電源。

三、天河體育中心高低壓成套設備的選擇

3.1 變壓器的選擇

      首先，為滿足增容6000kVA的需求，將體育場電房原有四臺1000kVA變壓器更換成四臺2000kVA變壓器，更換原用于康體中心的630kVA變壓器并放置在體育場使用；依據(jù)《10kV 及以下變電所設計規(guī)范》，因變壓器以放射式供電，這五臺不放置在體育中心電房的變壓器，需在一次側(cè)加裝負荷開關。另外，增加亞體文化中心（包括羽毛球訓練場館等場所用電）兩臺1000kVA變壓器。

      再次，應亞運綠色環(huán)保的要求，選用SCB10型環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器，原因是SCB10型變壓器比SCB9型產(chǎn)品的負載損耗低約7%，空載損耗更是低11%?？紤]到電網(wǎng)的電壓水平，選取±2×2.5%的調(diào)壓范圍；聯(lián)結(jié)組別選用Dyn11，在低壓側(cè)中性點接地，更好地流通低壓三相不平衡電流；短路阻抗選取6%；采用強迫風冷使變壓器可超載40%運行。

3.2 高壓成套設備的選擇

(1) 高壓成套設備的選擇和配置

      10kV高壓柜使用GE P/VII-12金屬封閉鎧裝中置式開關柜。以#1電源10kV進線為例，其變壓器安裝容量6230kVA，估算的額定電流為360A，考慮到應同時承擔#2電源，其母線段負荷為6200kVA，故總的估算額定電流應為718A；根據(jù)電源側(cè)線路最大短路容量，計算出相應短路電流值約為12kA。由此，#1電源進線斷路器選取GE VB2真空斷路器，型號為VB2-12/T1250-31.5-GE-Z，其中額定電流1250A，短時耐受（4s）電流為31.5kA；1#進線斷路器采用GE Multilin F650綜合繼電保護裝置，實現(xiàn)定時限過流保護、速斷保護、零序過流保護、失壓保護、帶時限的低電壓保護。其余進線、聯(lián)絡和饋線高壓成套設備的的配置見表1。

(2) 高壓柜的配置還有以下特點：

1)所有計量PT置于電源側(cè)，從而使計量儀表更準確的反映進線的電壓狀況；

2)各點計量對進線開關都設置了電氣聯(lián)鎖，防止誤閉鎖；

3)對于兩個10kV主站、兩組供電系統(tǒng)，兩組高壓柜的直流操作電源分開配置；

4)受原有建筑限制，高壓柜尺寸按中心電房原有柜型尺寸（深×寬=1500×800）不變。

(3) GE Multilin綜合繼電保護設備功能強大，優(yōu)于原高壓柜內(nèi)配置的繼電器設備，能更好的配合整個電力監(jiān)控系統(tǒng)，滿足廣州亞運的電力監(jiān)控要求。其中，GE F650使用符合IEC標準的可編程邏輯自定義饋線保護和控制系統(tǒng)的功能；具有IRIG-B時間同步、事件報告、波形捕捉等功能，能存儲479個標記時間的事件（1ms標記）；開放式的標準規(guī)約，Modbus RTU和TCP /IP，DNP 3.0級別2，IEC60870-5-1-4和IEC 61850；測量功能包括詳盡的需量和電能等。隨GE Multilin綜合繼電保護器一并提供GE EnerVista軟件，能夠簡化使用GE Multilin綜合繼電保護器過程中的每一個方面。

3.3 低壓成套設備的選擇

      400V低壓系統(tǒng)使用的是GE低壓柜MLS，其技術特點如下：

(1)低壓框架斷路器采用GE M-Pact系列，進線開關設瞬時、短路短延時保護、過流長延時保護和接地故障保護，其余開關設瞬時、短路短延時保護和過流長延時保護。

(2)采用帶微處理器的數(shù)字式電力測量儀表（獨立于斷路器），采集每一個進線、出線斷路器的電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、千瓦時、功率因數(shù)等電量參數(shù)，測量單元電壓端直接接入400V回路（不需PT），電流端接CT二次回路。無功補償柜也放置數(shù)字電表。測量單元通過總線組成電力監(jiān)控系統(tǒng)，對低壓配電系統(tǒng)有關回路的電氣參數(shù)實施自動監(jiān)測。

(3)進線斷路器和母聯(lián)斷路器之間的邏輯關系，采用3鎖2鑰匙實現(xiàn)三種運行方式：手動、自投不自復、自投自復。

(4)油機和市電進線開關之間的邏輯關系則采用機械聯(lián)鎖來實現(xiàn)上述三種運行方式。

(5)出線回路加裝合分閘指示燈，遙測電能電量，遙信開關合閘信號，故障信號。消防強切由消防系統(tǒng)提供DC24V電源，并返回開關分閘信號。

(6)在商業(yè)子表電源側(cè)加裝隔離開關。

四、 結(jié)語

      本文對天河體育中心變配電系統(tǒng)的改造進行了分析和介紹：電氣主接線由單母線分段帶旁路改為兩組單母線分段形式，變壓器兩兩組成低壓單元站，設站內(nèi)聯(lián)絡；比賽重要負荷采用雙電源末端自動切換的供電方式，并設臨時發(fā)電機作應急供電；在高低壓成套設備的選擇上，應系統(tǒng)增容要求對變壓器進行改造，通過計算短路電流確定高壓真空斷路器的型號，并根據(jù)系統(tǒng)的特點配置高壓柜、繼電保護設備和低壓柜。

      改造后的天河體育中心變配電系統(tǒng)，能更好的滿足廣州亞運會對供電連續(xù)性、安全可靠性的要求，是廣州亞運會改造場館的典型代表，為其他體育場館的變配電系統(tǒng)改造提供參考。