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改造為例，首先分析了因應系統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、廣東工業大學多功能體育館和板球比賽場，以及沙面網球館和從化馬術比賽場。

二、天河體育中心變配電系統主接線改造

      廣州天河體育中心位于市區東部，地處廣州市金融商業中心地帶，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、網球場、保齡球館在內的六大場館，共承擔了5項亞運會比賽項目及2項亞殘會比賽項目。

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

2.1 改造前的變配電系統主接線

      天河體育中心改造前的變配電系統主接線（見圖1）描述如下：

      原系統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，龍潭F21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，母聯開關斷開；當任一路失壓跳閘時，母聯開關自動合上，由另一路以及龍潭F21一并供電，自投不自復

2.2 改造后的變配電系統主接線

      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，設站內聯絡開關；含亞運確保負荷的低壓單元站還設臨時發電機作為應急供電。

(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龍潭F21、#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容量為12000kVA，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鎖要求

      對于重要負荷，如主席臺、消防安保中心、新聞發布中心等，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%由臨時發電機提供，其余50%由市電提供；重要區域的照明，如貴賓室等，采用發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絡開關要求帶聯鎖裝置，要求如下：

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

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

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

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《10kV 及以下變電所設計規范》，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，應亞運綠色環保的要求，選用SCB10型環氧樹脂澆注干式變壓器，原因是SCB10型變壓器比SCB9型產品的負載損耗低約7%，空載損耗更是低11%。考慮到電網的電壓水平，選取±2×2.5%的調壓范圍；聯結組別選用Dyn11，在低壓側中性點接地，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；根據電源側線路最大短路容量，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，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鎖，防止誤閉鎖；

3)對于兩個10kV主站、兩組供電系統，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，優于原高壓柜內配置的繼電器設備，能更好的配合整個電力監控系統，滿足廣州亞運的電力監控要求。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、功率因數等電量參數，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字電表。測量單元通過總線組成電力監控系統，對低壓配電系統有關回路的電氣參數實施自動監測。

(3)進線斷路器和母聯斷路器之間的邏輯關系，采用3鎖2鑰匙實現三種運行方式：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鎖來實現上述三種運行方式。

(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提供DC24V電源，并返回開關分閘信號。

(6)在商業子表電源側加裝隔離開關。

四、 結語

      本文對天河體育中心變配電系統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，設站內聯絡；比賽重要負荷采用雙電源末端自動切換的供電方式，并設臨時發電機作應急供電；在高低壓成套設備的選擇上，應系統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，并根據系統的特點配置高壓柜、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，能更好的滿足廣州亞運會對供電連續性、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改造提供參考。