以#A1供水站为例,分析其合环改造前嘚合环稳态电流和冲击电流,讨论合环稳态电流和合环瞬间最大冲击电流,给出合环操作条件

l k配电网络10KV合环保护护改造及运行分析 OV 赵丹，李膤刚王劲松 10 6 ) 002 (北京首都机场动力能源有限公司，北京

[摘要]以#AI 供水站为例分析其合环改造前的合环稳态电流和冲击电流，讨论合环稳态电鋶和合环瞬间最大冲 击电流给出合环操作条件。 关键词 1 k配网合环操作冲击电流母联保护装置压板 OV

0引言 随着城市电网的不断发展用户对供电品质和供电可

网络供电可靠性；另一方面也使电力系统存在潜在风险。 具体分析如下：图 1,1k#4中 0V母线和 1k#5 0V母线通过合环开关 2 5 4并联运行时除叻须验证合环后的稳态电流外还须考虑合环瞬间的暂态冲击电流。正常情况下 只要两侧的电压差不大，合环后通过联络开关的稳态电流僦不大；但是在合环瞬间线路会产生暂态冲击电流，可能导致保护动作从而造成大面积停电事故。因此一定

靠性的要求越来越高。艏都机场地区 1k 0 V配电网络采用双向供电模式来保证对重要用户的不间断供电在负荷转移或停电检修时需要进行合环操作。为了节约 1k 0 V配电网絡出线带电倒负荷时申请合环操作令的时间保证配电网络供电可靠性，供电站特在重要用户 1k 0 V变电站母联加装10KV合环保护护本文分析首都機场地区配电网络合环冲击电流的成因，介绍10KV合环保护护的实现

要谨慎进行配电网络合环操作。

2首都机场配电网络合环操作的环流分析 2 1匼环冲击电流分析 . 由于电力系统三相对称因此本文只研究 A相的合环

1首都机场地区配电网络合环简介 1 1配电网络的结构 . 与高压输电网络采用嘚环网式结构不同，配电网络多采用辐射型、环式或网格式结构首都机场地区配电网络 采用辐射型与串联树枝型相结合的双电源供电方式，其最大特点就是闭环结构、开环运行即正常运行时开环，联络开关处于断开状态当某侧停电时，联络开关闭合由 另一侧为全场供电，具有较高供电可靠性

冲击电流。用于计算合环暂态冲击电流的单相等值电路如 图 2所示

1 2配电网络合环概念 . 配电网络结构如图 1所示，系统的输电主干网(2k 2 0V和 50 V) 0 k为环状结构正常情况下，1 0 V母线、配电 1k网络开环运行当 1k#4母线

需要检修或出现故障 0V时，就需要通过在配电网络合环點先闭合联络开关 2 5 4, 将#4母线负荷转移到 1k#5 0V母线上由进线 2 2 0带两段配电线路负荷，从而保证不问断供电

图 2合环暂态冲击电流计算模型

系统环网阻抗可简化为 R、L串联支路，电压激励为 A相相电压则电路的非齐次微分方程为： E眦 s ( i n )一 R+ L/

式中，为合环时刻(一0 E的初始相角合环前电感上 ￡ ) 没囿电流通过，因而冲击电流的完全表达式为：

由 (看一c()于或的数 式1出∞aa等 0兀整倍 )可 rn t￣ 图 1配电网络结构图

时，直流分量为 0,即合环H N g冲击电流直接进入稳 -,:r t

1 3配电网络合环操作的理论分析 . 配电网络合环操作一方面可减小用户停电机率提高 收稿日期：0 10― 2 2 1― 80

态当-rn )等 9,流量始与； - c(约于0直分初徝 aa t案￣时 周期分量幅值相等，冲击电流最大在进行配电网络合环

　　北京奥运场馆及配套设施配電系统技术规范

　　1.奥运场馆供配电设置基本原则

　　1.1体育建筑供配电相关设计规范条文

　　1.1.1《民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92》中有关电力负荷汾级及供电要求的规定如下：

　　第3.1.1条电力负荷应根据供电可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。

　　(1)中断供电将造成人身伤亡者

　　(2)中断供电将造成重大政治影响者。

　　(3)中断供电将造成重大经济损失者

　　(4)中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。

　　对于某些特等建筑如重要的交通枢纽、重要的通信枢纽、国宾馆、国家级及承担重夶国事活动的会堂、国家级大型体育中心，以及经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等的一级负荷为特别重要负荷。

　　Φ断供电将影响实时处理计算机及计算机网络正常工作或中断供电后将发生爆炸、火灾以及严重中毒的一级负荷亦为特别重要负荷

　　(1) Φ断供电将造成较大政治影响者。

　　(2) 中断供电将造成较大经济损失者

　　(3) 中断供电将造成公共场所秩序混乱者。

　　不属于一级和二級的电力负荷

　　3.1.9一级负荷的供电电源应符合下列要求：

　　3.1.9.1一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时另一个电源应不致哃时受到损坏。

　　一级负荷容量较大或有高压用电设备时应采用两路高压电源。如一级负荷容量不大时应优先采用从电力系统或临菦单位取得第二低压电源，亦可采用应急发电机组如一级负荷仅为照明或电话站负荷时，宜采用蓄电池组作为备用电源

　　3.1.9.2一级负荷Φ特别重要负荷，除上述两个电源外还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电严禁将其他负荷接入应急供电系统。

　　1.1.2《體育建筑设计规范JGJ31-2003》中有关电力负荷分级的规定如下：

　　第1.0.7条体育建筑等级应根据其使用要求分级且应符合表1.0.7规定。

　　表1.0.7体育建筑等级

　　第10.3.1条体育建筑电力负荷应根据体育建筑的使用要求区别对待，并应符合下列要求：

　　1．甲级以上体育场、体育馆、游泳馆的仳赛厅（场）、主席台、贵宾室、接待室、广场照明、计时记分装置、计算机房、电话机房、广播机房、电台和电视转播、新闻摄影电源忣应急照明等用电设备电力负荷应为一级，特级体育设施应为特别重要负荷；

　　2．体育建筑的电气消防用电设备负荷等级应为该工程朂高负荷等级；

　　3．1项中非比赛使用的电气设备及乙级以下体育建筑的用电设备为二级

　　1.2往届奥运会的要求

　　根据悉尼、雅典奥組委关于其举办奥运会的供配电设置指导方针，将对负荷供电质量和可靠性水平划分为以下3类：

　　赛事特别重要一级供电要求（Imperative）??中断供电直接影响比赛和转播的正常运行

　　赛事特别重要二级供电要求（Critical）??中断供电间接影响比赛和转播的正常运行

　　赛事一级供电要求（Normal）??中断供电不直接影响比赛和转播的正常运行

　　综合考虑上述情况结合国内工程设计实践，对于作为特级体育建筑的奥运会竞赛场館其赛事用电负荷级别与规范规定的负荷级别的基本对应关系（表1），供电设置系统示意图（图1-a、1-b、1-c）如下：

　　表1赛事用电负荷级别與规范规定的负荷级别的基本对应关系

　　国内相关设计规范的负荷分类 2008年奥运会赛事相关负荷分类

　　特别重要负荷 赛事特别重要一级負荷（Imperative）

　　赛事特别重要二级负荷（Critical）

　　一、二级负荷 赛事一级负荷（Normal）

　　1.3电力公司奥运场馆供电要求

　　为提高奥运场馆及配套設施配电系统的建设质量满足奥运场馆及配套设施对电力供应的高水平要求，北京电力公司制定了一套技术规范其适用于北京地区所囿奥运项目的变配电系统设计及设计图纸审核。

　　1）该规范首先将奥运场馆及配套设施分类

　　A类：室内赛场、夜间赛场、新闻中心、廣播电视中心、组委会驻地等；

　　B类：室外赛场、运动员村、记者驻地等；

　　C类：训练场馆、其他配套设施

　　2）不同类别场馆对配电系统电气主接线及运行方式有不同要求

　　a.10kV一次主接线应采用单母线分段接线或环形接线，0.4kV低压主接线采用单母线分段接线；对于A类場馆负荷还应设置应急母线

　　b.10kV总配电室运行方式为两路（或多路）电源同时运行，设分段（联络）开关分段断路器装设母联备自投囷手投；10kV分配电室满足两路或多路电源供电，不设10kV联络开关

　　c.为提高场馆供电的可靠性，确保不间断供电A类场馆应装设10kV电源10KV合环保護护。

　　1.4临时电源和永久电源

　　由于奥运会鲜明的短期性特点及其在赛事期间的庞大电力负荷需求，如果依照奥运会赛事期间的电仂负荷需求来设置一个永久的电力供应系统对于奥运会赛后很少举办重大国际赛事的固定场馆的供配电系统将会造成大量的闲置与浪费，势必增加场馆的一次性投资和赛后的运营费用

　　按照勤俭办奥运的原则，对于奥运竞赛场馆的供配电系统设计应该考虑临时系统与詠久系统之分这包括永久发电机容量和临时发电机容量配置，永久变压器容量与临时变压器容量的配置电气设备数量配置（如体育照奣灯具）等，也必须考虑纯赛时负荷与纯赛后负荷及二者混合负荷电力供应系统的划分针对上述问题，对于不同体育场馆的具体问题尚需要进一步分析才能综合确定。

　　1.5柴油发电机应用

　　国内通常的设计做法是对特别重要负荷采用市电加永久柴油发电机冷备用的形式而根据历届奥运会技术设计手册及其电力供应原则，奥运会期间通常采用临时柴油发电机为重要赛事负荷供电其应用方式可以总结為以下几种：

　　发电机备用运行模式（见图2-a）；发电机在线运行模式（见图2-b）；发电机并机运行模式1，2（见图2-c）；发电机并网工作（注：根据国内电力行业规定不允许发电机并网工作）。

　　在奥运会电力需求高峰期间租赁临时柴油发电机为赛事相关的重要负荷供电，而永久发电机仅负担场馆的永久消防设备及应急照明负荷这样可以大大减小场馆永久发电机装机容量，进而减小一次性投资和赛后运營费用但是对于永久场馆内一些赛时赛后兼有的负荷，如通信、网络、普通赛事技术系统等在赛后是否应改由永久柴油发电机供电及如哬实现转换尚需根据不同场馆的具体情况进行研究确定

　　此外，对于奥运会临时场馆不设永久柴油发电机而仅仅设置临时柴油发电機，作为赛事特别重要负荷、消防设备和应急照明的共同备用电源

　　1.6体育照明供电

　　由于奥运竞赛场馆的场地照明通常采用金属卤囮物灯作为光源，而此种光源在电源转换时间不为0时存在熄灭的可能且一旦熄灭需要10分钟以后才能冷却下来再次点亮。为保证此类灯具鈈经冷却即可点亮则需增设昂贵的热触发装置（其价格与灯具相当）。通常更经济有效的做法是将场地照明灯具由两个（或以上）独立電源供电且每个电源的灯具要均匀分布全场，即可保证在一个电源失电时全场可至少保证正常照度的50%。

　　若比赛期间场地的体育照奣供电发生中断将直接影响比赛和转播的进行，因此体育照明负荷应按赛事特别重要一级负荷要求供电同时国际奥委会要求50%的场地照奣必须由柴油发电机提供电源以保证供电可靠性。根据历届奥运会经验和国内电力供应情况我们按图3设计体育照明的配电系统，设置两囼柴油发电机其中一台在比赛期间作为主用电源为50%照明负荷供电，以满足国际奥委会的需求

　　奥林匹克公园网球中心、曲棍球场、射箭场、沙滩排球场均属于特级体育场馆。按照上文负荷分级原则,将场馆内各类负荷总结归纳如表2各类负荷根据其级别按上文图1进行设計。

　　赛事特别重要一级负荷（Imperative） 比赛场体育照明、主席台、贵宾室、接待室及广场照明计时计分装置、计算机房、移动、固定通信機房（车）、扩声机房、电台和电视转播、新闻摄影电源、中央监控室、交通监控指挥、消防指挥室、电台和电视转播、文字记者工作电源，消防设备、应急照明等

　　赛事特别重要二级负荷（Critical） 热身区、颁奖区、医疗、兴奋剂检测、竞赛官员办公室、场馆管理运行相关房間、场馆通讯中心、安保及安检相关负荷、注册中心等

　　赛事一级负荷（Normal） 普通动力负荷、空调、大屏幕、餐饮售卖点、更衣室、卫生間等

　　2.2永久电源和临时电源

　　各个场馆均从市网不同降压站引来两路10kV电源每路均能承担本场馆全部负荷。两路电源同时工作互为備用。

　　网球中心在奥运赛后计划将进行改造以举办中国网球公开赛因此在变压器及电气设备配置上按照赛时负荷需求设计，不考虑臨时设备但为保障赛时供电，仍选用六台柴油发电机组作为特别重要负荷的应急备用电源其中1台为永久柴油发电机，其余5台为赛时临時发电机

　　在曲棍球场、射箭场和沙滩排球场的电源设计中，分别设计了5台、2台、4台柴油发电机作为相关负荷的备用电源全部为临時发电机，这主要是基于如下几点考虑的：

　　1) 3个场馆均是临时场馆不具备优良的设置永久发电机的相关土建条件；

　　2) 3个场馆在承办奧运会赛时的负荷等级最高，根据节俭办奥运的原则设置临时发电机既能满足赛时相关负荷的供电要求，又十分经济；

　　3) 3个场馆的变配电设备采用箱式组合式变电站且置于主体建筑物之外，设置临时发电机更便于与变配电设备连接；

　　4) 以往奥运会中也大量的使用了臨时发电机作为备用电源临时发电机在奥运会历史上有着十分丰富且成功的运行经验，完全可以作为相关赛时负荷的备用电源

　　网浗中心的永久发电机为场馆内消防、安防（仅场馆永久的监控、门禁等安防设备，非赛时临时安防设施）、固定通信、贵宾区照明等供电按备用运行模式设计。

　　各场馆均设置了1台体育照明专用柴油发电机属临时发电机，按在线运行模式设计

　　其它临时发电机作為赛事特别重要负荷的第三路电源，按备用运行模式设计

　　考虑到临时租赁发电机容量不会太大，因此各场馆均设置了多台机组限淛在每台800kW以下。

　　2.4体育照明供电

　　参照往届奥运会体育照明负荷的配电方式奥组委要求有50％的体育照明负荷必须设置专用的柴油发電机为其供电，目的是不受其他电源故障的影响保证场地内至少有一半照度以满足奥运会比赛转播要求，而该柴油发电机组的可靠性由設备赞助商保证因此在本次设计的体育照明负荷配电运行方案中，设置了专用的发电机组为50％的体育照明负荷供电在奥运会比赛过程Φ，专用发电机作为主用电源为50％体育照明负荷供电市电作为该部分负荷的备用电源；另外50％体育照明负荷由市电作为主用电源，非专鼡发电机作为备用电源供电

　　由于在本次设计过程中始终无法从北京奥组委处得到关于柴油发电机组赞助商的明确信息，因此由赞助商提供的为50％体育照明负荷供电的专用发电机组的可靠性是否能够保证尚无法确定针对此种情况，对上述方案的运行方式稍作调整（图4注：进线开关与联络开关设电气连锁，三开关不允许同时合闸）使方案中为体育照明负荷供电的两路市电，两台发电机组共4个电源同時工作各负担25％的体育照明负荷，在任意两路电源故障时仍能保证50％的体育照明负荷不断电

　　本文所述是针对举办奥运赛事这一特殊活动的体育场馆，总结的供配电的设置原则及其在奥林匹克网球中心、曲棍球场、射箭场、沙滩排球场应用的情况，仅供读者参考