松辽委供配电系统改造工程

2012-03-30陈佰力

东北水利水电 2012年12期

陈佰力，刘佩

（水利部松辽水利委员会，吉林长春 130021）

1 工程概况

水利部松辽水利委员会防汛办公大楼，是集东北三省及内蒙古自治区防汛调度指挥、信息汇集和分析处理、会议、办公等功能为一体的综合型大楼，建筑面积18 265.3 m2。

松辽委变电所供电系统单设一座配电室，配电室安装有3台10 kV/400 V主变压器，其中1，2号主变相同，型号为SCR—1250 kVA，D.yn11接线。正常时这两台变压器通过低压环网开关为3条低压母线供电，两条为正常负荷母线、一条为备用母线。备用母线接1台500 kW柴油发电机组，在市电断电时，通过备用母线给消防泵和双回路供电的设备提供电源。柴油发电机与市电之间由电气闭锁及机械联锁控制，保证任何时候只有一侧电源供电。3号主变型号为SCR—1600KVA，D.yn11接线，专为电锅炉供电。这套供配电系统于2005年9月正式投入使用。

1.1 供电系统

市电供电是经3台变压器供电到3条400 V母线，其中一段母线额定容量为1 087 kW，接有14路负荷，分别是排风系统、通信系统、电梯、事故照明、服务楼用电等；二段母线额定容量为1 001 kW，接有5路负荷，分别是主楼照明、消防电梯等；三段母线为备用母线，采用单元接线法，直接与柴油发电机相连。

1.2 柴油发电机系统

此系统主要由柴油发电机与备用母线组成，主要是在市电断电时为消防设备等供电，接有10路负荷，分别为消防泵、消防电梯、通信系统、事故照明、排风等重要负载。

2 存在问题

松辽委变电所发供电系统在建成后基本保证了正常需要，但是在使用过程中发现存在一些不完善的地方，制约着供电设备功能的充分使用和发挥，影响了办公楼整体建设的进一步拓展。

1）办公楼照明、服务楼电源只接在市电回路，备用电源不给其供电。当市电停电时会带来诸多不便，如工作人员无法正常办公及正常供给等；且突然停电对无UPS电源供电的计算机，可能造成数据去失或损坏（在防汛期间损失可能更大）。

2）备用500 kW柴油发电机（1台132 kW和1台55 kW的电动机）所带负荷主要以消防泵为主，但在无火警时消防泵不启动；办公楼电梯、事故照明、通信用电等累计负荷只有220 kW，柴油发电机不给其供电，所以在消防泵不启动时有大量的剩余负荷空间闲置，造成资源浪费。

3）各供电母线回路缺少功率指示装置，无法知道各负荷功率大小，不能做到对负荷及时调整与分配。

3 改造方案论证

针对办公楼发供电系统存在的问题，对办公楼照明、服务楼的电源改造成市电和发电机双电源供电。改造方案如下：

方案一：在备用母线13号控制盘(简称13P)上安装2台储能式断路器，其上口与备用母线相连、下口接双投开关，双投开关下口分别接办公楼照明和服务楼电源，这样就可实现对这两个负荷的双电源供电；当需要启动消防泵时，为防止负荷过大，改造消防泵控制回路在起泵前断掉办公楼照明及服务楼电源，延时启动消防泵。

当按下消防泵启动按钮QA时中间继电器ZJ动作，同时接通电源断开回路，由1TQ、2TQ动作导致两台储能式断路器跳闸断开办公楼照明和服务楼电源；同时时间继电器ISJ动作开始延时，时间到接通消防泵启动回路使泵起动。

方案二：用储能式断路器和双投开关引接电源实现双电源方式与方案一相同，只是在备用电源回路中增加功率监测记录仪，自动监视备用母线所带的负荷。当记录仪检测到负荷余量能够满足启动消防泵时不切断办公楼照明及服务楼电源；当检测负荷余量不能够满足启动消防泵时，记录仪自动输出控制信号切断办公楼照明及服务楼电源，使之能够正常启动消防泵；同时在功率监视记录仪旁装设手动控制回路，以便自动回路出现故障时灵活运用。

经过对以上两个方案进行对比，方案一是对消防泵控制回路进行改造，增加的设备多，施工中的接线复杂，出现的故障率高，而且根据消防部门要求（《高层民用建筑设计防火规范》和《民用电气设计规范》第8.6.3.5条规定），不允许对消防泵控制回路随意进行改造；而方案二没有涉及到消防泵的控制回路改造，只是对供电系统主母线的负荷功率进行检测和控制。鉴于此情况，认为方案二更切实可行。

电热水器电源通过原有备用电源上15P（备用抽屉）加一组双投开关实现双电源供电。

4 改造目标及工作原理

4.1 改造目标

通过改造后更加科学地完善防汛办公楼的供电系统，充分发挥供电系统设备的使用价值，提高设备的利用率，更好地保证安全稳定地供用电。具体地说就是在市电断开时，可以根据负荷量带上办公楼照明及服务楼电源和开水器电源，使备用机组发挥更大的作用。

此次改造是依据安全稳定的原则，采用切实可靠的设备，发挥设备的最大效能。电气设备的安装和电缆的敷设严格按照电气装置安装工程“l kV及以下配电线路施工及验收规范GB50258—96”标准执行。

4.2 工作原理

备用电源部分：对供电系统改造后，新增加的备用母线侧的主办公楼电源开关（13P-4）、服务楼电源开关（13P-3）及电开水器电源开关（15P-2）都在合闸位置。备用柴油发电机起动单带Ⅲ段备用母线（此时备用母线市电低压开关己跳开，备用发电机侧开关投入），自动双投开关立即或延时（根据工作要求可调整时间）将转入备用电源供电，办公楼、服务楼正常运行。在设计时考虑到消防泵的负荷量，当需要起动消防泵时发电机负荷余量不够时，功率监测装置即功率变送器（ZBJ3）输出起动中间继电器（J25、J26），开接点9和5接通（13P-4）（13P-3）开关的跳闸线圈电源，开关跳闸，将按要求减负荷保证消防泵正常起动。

功率测量回路部分：原供电系统只有高压测量回路，安装在两台变压器前端指示的是带有变压器损耗的功率值，而无法得知实际中使用的负荷量。本次改造在低压Ⅰ-Ⅲ段母线侧分别装设功率测量指示装置，即Ⅰ-Ⅲ电流互感器1TA-3TA三相及三相电压，引入变送器ZBJl-ZBJ3，输出给功率监测仪YGDl、YGD2观察到每一时刻的负荷变化，并可适时打印功率值，为更好地调整和分配负荷奠定了良好的基础。

5 硬件选择与应用

5.1 智能型万能式断路器

结合工作实际，主开关在其选型上注重使用价值的同时还要考虑其实用体积小，通过充分的市场调研，上海华通电器有限公司生产的ZW1系列智能型万能式断路器符合我委发供电系统技术改造的需求。ZW1系列智能型万能式断路器（以下简称断路器）其额定电流为800 A，按最大负荷要求选定，交流电压为690 V，用于分配电能和保护线路，防止电源设备遭受过载、欠电压、短路、单相接地等故障的危害。该断路器符合IEC60947-2及GB14048.2《低压断路器》标准，且具有多种智能保护功能，可做到选择性保护，且动作精确，可避免不必要的停电，提高松辽委发供电系统运行的安全性、可靠性。

1）智能控制器型式

L型：采用编码开关和拨动开关整定方式，具有过载长延时、短路短延时、瞬时、接地漏电等四段保护特性外，还具有负载电流光柱显示，故障状态指示、故障记录、试验功能、各种报警讯号输出等。

M型：采用数码显示和按钮整定方式，除具有L型基本功能外，还应具有负载监控保护，电流表显示、电压表显示，各种整定、试验、故障检查的电流和时间值显示等，其保护特性域值范罔较宽，辅助功能较全。

H型：可具有M型的多有功能，同时该种控制器可通过网点或借口转换来实现遥测、遥调、遥控、遥信的“四遥”功能，通过上位机可集中监察和控制。

结合委发供电系统的工作实际和此次改造的客观需求，采用M 型智能控制系统予以实现所需功能。

2）断路器

断路器主要由触头系、灭弧系统、智能型控制器、操作机构、欠压脱扣器、分励脱扣器、合闸电磁铁、电动贮能机构、基座、底板等组成。断路器为立体布置形式，具有结构紧凑、体积小的结构特点。触头系统封闭在绝缘基座内，形成一个个小室，而智能型控制器、操作机构、电动操作机构依次在其前面形成各自独立的单元，如其中某一单元坏了，可将其整个拆下更换。

抽屉式断路器由断路器本体和抽屉座组成。抽胆座两侧有导轨，断路器本体架洛在左右导轨上。抽周式断路器是通过断路器本体上的母线插入拙屉座上的桥式触头来连接主回路。

抽屉式断路器有3个工作位置：“连接”位置、“试验”位置、“分离”位置，位置的变更通过手柄的摇出或摇进来实现。3个位置的指示通过抽屈座底座横梁上的指针显示。当处于“连接”位置时，主回路和二次回路均接通；当处于“试验”位置时，主回路断开，并有绝缘隔板隔开，仅二次回路接通，可进行一些必要的动作试验；当处于“分离”位置时，主回路和二次回路全部断开。抽屉式断路器具有位置联锁装置，断路器只有在“连接”位置或“试验”位置才能使断路器闭合，而在“连接”位置与“试验”位置的之间位置断路器不允许闭合。

3）二次回路接线图

断路器控制回路主要通过二次接线端子，接线端子共有55个接插口，操作简单方便，使用灵活。

5.2 自动电源转换开关

根据改造电流要求不同，需选用200，400，800 A3种自动电源转换开关，经调研对比，上海华通电气厂生产的SQGl型自动电源转换开关能满足供电系统的改造要求。此转换开关具有自动和手动两种工作方式，控制器为智能型，运行参数由单片微处理器优化处理，不仅时间可调整，而且有电压指示。

5.3 功率监测记录仪

根据改造和使用需求，经调研分析，选用了中外合资博尔自动化控制工程有限公司生产的YGDIOO功率监测记录仪。其具有光电隔离，报警点四路输出，延时报警(可记忆最近6次报警的通道、时间和报警方式），电压和电流两种输入，兼容USB口，可配备打印机等功能。由电流、电压互感器输出的电信号传输到电源、电压变送器，转变成4～20 mA弱电信号输入到功率监测记录仪便可适时显示各条母线的有功功率。通过对三条母线有功功率的实时监测和打印，可以准确判断负荷量，合理按照容量调节负荷、分配负载，从而减少能源的浪费。