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交银金融大厦工程供配电系统介绍
时间：2007-07-25 17:14:02  来源：相关网站  作者：本站收集

交银金融大厦工程供配电系统介绍 摘要：对银行系统UPS不间断电源及变压器并联运行方式作了较为详细的探讨与分析。交银金融大厦是交通银行的总行办公大楼，位于浦东小陆家嘴金融区，总建筑面积约为11万m2。由2栋联体姐妹楼及裙房组成。地下4层，地上南楼44层，北楼54层，裙房5层。在南北楼的12、13、25、26、38、39层设避难层及设备层，南北楼在6层以下及12、25、38层设有连接廊沟通。工程建造期间业主又将南楼卖给了太平洋保险公司，使南楼成为太平洋保险公司的总部大楼。
交银金融大厦的方案及初步设计由德方负责设计，我院作顾问，而施工图及装饰由我院负责设计，德方则作顾问。
2 供配电系统
2．1 10kV高压系统
大厦的各类负荷经归纳计算并与供电部门协商后，最终采用了8台变压器，总容量共计10450kV·A，变压器的容量分别为5台1250kV·A，2台1600kV·A和1台1000kV·A。
按德方的方案及扩初设计，交银金融大厦的设备总容量约16000kW，按此容量理应按35kV电压供电。由于浦东开发的前期工作准备充分，规划用地的供电网站的建造投入，使得交银金融大厦项目得以10kV电压等级供电。经与供电部门多次洽谈，最后供电部门提供3路10kV电源。其中2路为常用，另1路为备用。
最后形成的10kV系统主接线型式为单母线分段，中间设二个联络开关，在二个联络开关之间接入第三电源，也即备用电源。这样，当任一路高压失电时，第三路备用电源均可通过一个联络开关手动切换接人到失电侧母线。
2.2 应急电源系统
2.2.1 应急发电系统
由于银行的工作性质决定了大厦内有许多负荷属特别重要负荷及一级负荷。另外大厦的建筑高度已超过200m，属超高层建筑，相应的许多设备也提高了负荷等级。考虑到上述因素，设计时采用了2台1000kW连续输出的柴油发电机组作应急电源，发电机容量的选择除了满足银行系统计算机及所有消防设备的用电外，还考虑到当遇到所有市电全停电时，整个大厦还能维持其基本运行所需的容量。其中主要考虑到主要电梯、厨房冷库、污水处理设备、生活水泵系统设备的使用。最终实际到货为2台容量1188kW的发电机。对发电机的起动要求是：当一路高压失电时不动作，由第三路10kV备用电投入使用；当3路高压有2路失电时，在故障经确认并经操作切除失电侧总开关后(供电部门有此要求)，自动起动发电机，作为热备用电源。
2．2．2 UPS不间断电源
由于银行与保险公司工作性质所决定，其工作均离不开计算机。按二个业主各自提出的计算机中心负荷大小，交通银行约需350kY·A，太平洋保险公司约需150kY·A。经与业主及供货方的多次讨论，最终实施的方案为交通银行采用n+1的冗余方式，即采用3台200kV·A的UPS机组，而太平洋保险公司则采用1+1的冗余方式，采用了2台150kV·A的UPS机组。所有UPS均集中设置在地下四层的UPS室，便于日常维护及保养。
在UPS设备的技术谈判中，对于UPS输出，笔者坚持要求带隔离变压器的输出，并在二次侧采用TN-S型式接地系统，这是基于如下考虑：首先，所有变压器的低压侧总开关按我院规定都采用了4极开关，如UPS输出不用隔离变压器，则当变压器一次侧市电发生故障断电后，低压总开关由于失压脱扣，处于分闸状态，使零线与接地极处于实际分断状态。由于断电，UPS瞬时投入使用，由于UPS所带的负载大多为单相设备，而单相设备在实际使用中存在的三相不平衡，会使UPS配电系统产生中性点飘移，从而引起某一相的相电位升高，产生击穿电子设备的故障。这种故障在其它工程中已有出现，应该引起警惕。采用隔离变压器后，由于变压器一、二次侧之间只有磁的联系而无电的联系，一方面由于隔离变压器一次侧采用了三角形接线降低了电源对二次侧的污染，使UPS供电的负载相对可获得较高的电源质量，另一方面由于隔离变压器二次侧采用了TN—S型式接地保护系统，则断零故障应不会再出现。当然采用隔离变压器从价格上可能贵一点，但由于UPS所负担的都是关键设备，如关键设备由于失电停止工作，那它产生的后果及损失就不是简单用金钱所能相比的了。当然，如果总开关是3极开关，那就不存在此问题了。另外，UPS生产厂家众多，产品也各不相同，实际设计中还应根据具体情况区别对待。
2．3 220／380V低压配电系统
德方的方案及初步设计阶段图纸均采用多台变压器并联使用的方法。对此，笔者与德方工程师交流过多次，德方的设计是从节能这一目标出发，他们认为变压器台数的投入，应根据负荷量的变化而变。这一系统的优点在换季的时候特别明显，在经济上可得到可观的利益，同时也可使变压器轮流工作，便于维护及保养。对德方的设计，笔者的看法是：多台变压器并联使用，且是在民用建筑中，当时还没见类似报道，供电部门很难认同；另外多台变压器并联使用，如果在低压侧母排处发生短路，那短路电流将是巨大的。在短路电流计算中，如忽略系统阻抗的话(设系统容量为无穷大)，则变压器阻抗即是短路电流大小的决定因素。现变压器并联使用，则变压器阻抗将会远小于单台的阻抗(如n台阻抗相同的变压器并联，则总阻抗即为1／n倍单台变压器阻抗)，相反的短路电流则将远大于单台变压器所能产生的短路电流。当然这其中还得首先满足变压器并联运行的基本条件。举例来说，若有1台1600kV·A， Ud1％=6的变压器低压侧母排处发生短路，则短路电流约40kA。若2台1600kV·A变压器并联使用，同样地点发生短路，则短路电流可达80kA。如3台、4台或4台以上并联，则短路电流可达120kA、160kA或160kA以上。这也可从短路计算公式看出，若采用标么值计算公式，则我们可知短路电流有效值：
Izp=I*zp·Ijz=1/X*z·Ijz
式中I*zp为短路电流周期分量有效值标么值，忽略系统阻抗，则X*z，即是变压器的阻抗标么值。而Iiz即基准电流为一定值。因此变压器的阻抗标么值越小，则短路时产生的短路电流越大。
由此可见，多台变压器并联使用，产生的巨大短路电流是必须要正视的。德方当时也提出在变压器低压侧联络开关处设限流装置，以控制短路时产生的大电流。但由于当时条件所限，同时供电部门也不认同，所以最后还是按我国目前的通常做法进行了初步设计。
最后形成的施工图设计是这样的：8台变压器，每2台分成一组，每一组之间的低压侧设手动联络开关。其中1#、2#变压器组设在北楼38、39层的上部变配电所，其它6台变压器均设在地下2层的下部变配电所内。上部变配电所的供电范围为南北楼的27层及以上楼层，下部变配电所的供电范围则为南北楼的26层及以下楼层。
低压配电系统在满足业主计量要求，同时满足维护管理、供电安全及可靠性的前提下，对容量较大的集中负荷或主要负荷均采用放射式配电。对各层配电间的配电则采用分区母干线型式，对于电流值大的配电回路均采用密集型母线槽直接配电。对特别重要的负荷及一级负荷，分别由2台不同电源变压器的低压侧及应急发电机配电母线上，各引一路电源采用放射式引至设备的末端配电箱，在该箱内设有2个ATS(自动切换开关)，用以切换3路电源增强供电可靠性。对市电全部消失还需维持正常工作所需的负荷，分别由一台变压器的低压侧及应急发电机配电母线上各引一路电源，采用放射式引至设备的末端配电箱，在该箱内设有1个ATS用以切换2路电源，使设备能继续得以工作，维持大厦的正常运转。
3 高低压配电线路的敷设方式
在交银金融大厦工程中，笔者注意了下述两个方面的敷线方式：一是在变配电所，由于地下二层的变配电所集中了大厦的大多数高低压柜、变压器及应急配电柜，相应的进出线相当多。如何为这些进出线寻找一个既方便又安全同时又美观的敷线方式，经认真考虑，最后作出了变电所内只见母线槽不见桥架的决定，也即所有电缆均要由地沟内敷设。为此，对变配电所采用抬高地坪的做法。变配电所至南北楼2#、1#管笼的地坪也抬高200mm，利用此200mm的高度作地沟，使南北楼的电缆由变电所至管笼一路畅通无阻。然后再将管笼间的地坪也抬高，使之能方便地进入垂直线槽，由此进入所需到达的各楼层，至裙房3#管笼的电缆，则采用局部地沟至变电所外然后再穿线槽的方式。北楼38、39层上部变电所也采用了相同的方法。另一方面注意的是各楼层配电间。以往工程中，由于配电间的进出线很多，特别是进线保护管口径较大，而土建地坪不会为此加厚，电气施工时常会有此问题出现。在交银大厦工程中，笔者结合楼层配电箱的槽钢底座，将配电间地坪整体抬高150mm，下面为槽钢加角钢支架，上面用轧花钢板做地面，钢板下面形成一个空间，使进出电缆可方便地敷设在此空间内。
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