济南奥体中心主场馆供电可靠性分析

黄 伟 ，范宪铭 ，李向奎 ，李 宁

（1.华北电力大学，北京 102206；2.济南供电公司，山东 济南 250012）

0 引言

济南奥体中心位于济南东部新城区，占地面积81 hm2，总建筑面积约35万m2。其中体育场60 000座席，建筑面积14.7万m2；体育馆10 000座席，建筑面积5.9万m2；游泳馆4 000座席，建筑面积4.7万m2；网球馆4 000座席，建筑面积3.1万m2。结合地形地势，在西场区布置体育场，东场区布置体育馆、游泳馆、网球馆。东区的场馆布局，以圆形的体育馆为中心，游泳馆、网球馆以对称的体型环抱体育馆，从而与西场区的体育场实现了空间及体量上的双轴对称。西区的体育场，以济南的“市树”—柳树为母题，东区的体育馆，以济南的“市花”—荷花为母题，形成了“东荷西柳”的建筑景观。

济南供电公司作为全运会电力保障主体，为确保电力保障万无一失，先后投资建设五项配套输变电工程，形成由三座220 kV变电站提供电源支撑，两座110 kV变电站向奥体中心片区供电的供电网络。在开幕式独立电源系统建设中，根据组委会供电要求及负荷分布情况，新增容量18 800 kVA，新增变压器12台，电缆分支箱、低压配电箱、低压终端箱共计62台。

结合奥体中心体育场开幕式期间供电需求，从输电网、供电系统、配电网以及独立供电系统、后备电源供电方式进行整体供电可靠性分析，从重要体育赛事主场馆满足“N-1”的安全供电要求角度，对奥体中心体育场全运会开幕式期间供电可靠性进行综合分析研究。

1 奥体中心体育场开幕式负荷分类及可靠性要求

奥体中心体育场在开幕式期间，主要用电负荷为演出前观众入场负荷、演出负荷及演出结束后观众退场负荷三部分，其中观众入场、退场电力供应使用体育场原有供电系统，主要包括场地灯光、消防系统、通风系统、安保系统、监控系统等。在中央电视台开幕式演出团队提出的《第十一届全国运动会（开幕式）电力说明及要求》中，对开幕式演出各类负荷及容量进行了具体说明，演出负荷主要包括灯光、视频、舞美、威亚、音响共五类负荷，总负荷容量约为11 600 KW，为避免体育场原有供电系统故障影响演出效果，以及各类负荷之间形成干扰，需采用独立变压器双电源供电。

在全运会电力保障过程中，济南供电公司从诸多方案中统筹考虑成本及供电可靠性因素，采用了独立供电系统为开幕式演出提供用电负荷、移动发电车提供备用负荷的供电方式。

第十一届全运会组委会电力保障完全参照2008年北京奥运会电力保障要求执行。组委会对运行和场地管理、技术、广播、新闻发布、观众服务、接待、典礼仪式的用电量、电能质量及供电可靠性均有明确的要求。现场供电的电能质量应100%满足要求，须100%保证最重要用户的供电可靠性，同时在合理成本下，充分保证其他电力用户的电能质量；在电网供电可靠性方面要求从容量、系统安全角度充分保证全运会开幕式的供电可靠性。

2 奥体中心体育场全电压等级供电可靠性分析

全运会开幕式供电电网可靠性采用全电压等级供电可靠性分析原则，即全运场馆供电可靠性不仅由10 kV、400 V配电网可靠性决定，而是需要由各电压等级电网协调配合、各电压等级运行方式变化相互影响、共同应对才能达到供电可靠性要求。全电压等级供电可靠性分析原则以奥体中心体育场演出负荷为核心，各级电压等级电网运行方式变化均不会对演出造成不可逆转性影响。在全运会开幕式独立供电系统设计、建设中，除保证10 kV终端变压器实现独立双电源供电以外，其第三备用方式采用移动式发电车供电，保证了在电网多重故障情况下也不会对开幕式演出造成影响。

2.1 110 kV及以上电网供电可靠性分析

在正常运行方式下，全运会开幕式供电网络中3座220 kV变电站位于济南220～500 kV双回路环网框架内。两座110 kV变电站由以上3座220 kV变电站的3路出线提供电源支撑。各相关变电站的主变压器、线路均无过载的情况。

在主变压器、相关220 kV、110 kV线路因异常出现“N-1”情况下，全运会开幕式供电网不损失负荷，各正常运行的主变、线路无过载情况。

在220 kV及110 kV变电站因故全停的情况下，所带的110 kV或10 kV开幕式用电负荷能够通过运行方式的变化，在短时间内恢复正常供电，承担转移负荷的220 kV、110 kV变电站主变的负载率在允许范围内，不会出现过载情况。

在110 kV变电站的各分段母线之间，均设置备自投装置，在某段母线供电电源失电情况下可以实现自动切换。

2.2 10 kV电网供电可靠性分析

正常运行方式下，全运会开幕式供电的10 kV线路来自110 kV两座变电站的4段不同母线，分别向奥体中心体育场中心开关站四段不同10 kV母线供电。所有相关线路无过载情况。

在因线路异常发生“N-1”运行情况下，体育场中心开关站备自投装置动作，母联开关闭合，保证10 kV变压器受电电源不间断供应。承担转移负荷的110 KV主变压器、10 kV母线、10 kV线路及中心开关站10 kV母线不会出现过载现象。

在10kV线路、设备双重故障情况下，通过10kV变压器出线备投，仅会使演出现场1/8～1/4负荷供电中断，在体育场演出负荷分散交叉接线运行方式下，均匀分布的1/4负荷不会对演出效果造成任何影响。

在10 kV配电网多重故障乃至配电网瘫痪情况下，通过对移动发电车接口断路器进行倒闸操作，现场演出负荷由14部移动发电车持续供电，移动发电车油料可支撑持续供电4 h以上，足以确保演出继续进行。

向奥体中心体育场供电的4回10 kV线路均为专用线路，线路上未连接任何其他用户及设备，避免了公用线路上其他用户设备异常干扰场馆正常用电的情况，提高了供电可靠性。

2.3 400 V电网供电可靠性分析

2009年全运会开幕式电力保障，供电部门与演出创作团队的责任分界点位于400 V低压电源箱出线压接处，因此同2008年北京奥运会电力保障相比，全运会开幕式电力保障范围更大，除10 kV及以上电网及设备外，还要包括400 V低压线路及部分低压设备。

正常运行方式下，每两台10 kV变压器构成一个箱变组，提供一个10 kV供电电源点。每个箱变组的两段低压母线之间设有备投及母联断路器，在变压器及前段失电情况下可以实现自动投切。在负荷转移情况下，任何一台变压器不会出现过载现象。400 V母线另设联络断路器，上端与移动发电车出线相连，发电车断路器仅允许手动操作。

全运会开幕式灯光类负荷约为7 700 kW，由均匀分布于体育场各区域的34个低压电源箱的66个回路提供，灯光类负荷低压电源箱为单电源供电；视频、音响、威亚、舞美类负荷约为3 900 kW，由按需求分布于体育场各区域的23个带有ATS自动切换开关的低压电源箱提供，此类负荷的ATS开关可以实现瞬时自动切换。

在低压线路发生异常“N-1”情况下，灯光类负荷均匀熄灭相应负荷，亮度均匀减弱。根据场地灯光亮度设计规范，在灯光均匀熄灭0～1/4范围内，不会对场地演出、比赛造成任何影响，也不会影响电视转播效果。音响、视频、威亚、舞美类负荷通过ATS开关动作，实现自动切换后正常运行。

在音响、视频控制系统以及视频发射控制、威亚同步控制、舞美效果控制系统中，任何设备投切均会对演出效果控制造成影响，在全运会开幕式演出期间采用了接入UPS不间断电源的方式，确保控制系统不会因为电力供应产生任何形式的影响。

3 主配网一体化供电可靠性分析方法的研究与应用

为实现济南奥体中心全运会主场馆全电压等级供电可靠性分析，本文使用了主配网一体化供电可靠性分析方法，把与该场馆有关的高压输电网、高压配电网、低压配电网及链接设备按接线关系绘制在一张电网接线图上，根据电网可能出现的异常情况逐一对供电可靠性进行分析，通过后备措施的完善确保全运会开幕式电力保障的万无一失。

重要用户供电可靠性主要体现在受电用户的安全与否、以及主电网运行的可靠性上，但是由于主电网与受电用户不会直接相连接，双回或多回供电电源的分析往往局限于高压配电电压等级。主配网一体化供电可靠性分析方法建立了主、配网及对应设备的连线关系，将开幕式主场馆这一特别重要用户电源与各级电网的主接线和系统接线组织在一起，清晰直观的反映各电压等级的开幕式供电电网情况，通过从电网到供电线路、再到主场馆，多电压等级全方位地对2009年全运会开幕式供电可靠性进行分析，分析准确性高，分析全面。

4 结语

全运会场馆，特别是开幕式场馆这类特别重要用户对电网的供电可靠性要求很高，采用主配网一体化供电可靠性分析方法，对供电可靠性的统筹分析，从而有针对性的提出改进建议及措施，为全运会开幕式的可靠供电提供了决策依据和技术保障。另外，电力保障是一项系统工程，定值大小、动作时间、运行方式等需要通过不断的运行、测试进行调整、完善，同时需要供用电双方通力协作、相互协调。第十一届全运会开幕式供电方式研究及其供电可靠性分析，为各类重大活动、赛事的供电保障工作提供了参考和借鉴。