2022.6|李慧:大运会主媒体中心临时系统电源保障方案解析

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大运会主媒体中心临时系统电源保障方案解析

李 慧（中国建筑西南设计研究院有限公司，成都市 610042）

摘　要：根据成都大运会主媒体中心的用电需求，结合东安书院的供配电系统现状，对临时负荷供电措施进行研究，分析、探讨相对合理、经济的临时系统电源保障方案，并总结该类建筑的工程建设心得。

关键词：成都大运会；主媒体中心；临时系统；电源保障；应急电源；预装式变电站；预装式柴油发电机组；UPS电源


0 引言

设于龙泉东安湖畔的东安书院为成都市龙泉驿区政府打造的集图书馆、档案馆、融媒体中心三个功能为一体的文化建筑，在成都第31届世界大学生夏季运动会期间将临时作为主媒体中心（MMC），为所有采访大运会的新闻媒体提供工作空间及配套服务。主媒体中心与东安书院的使用性质完全不同，对电源容量及可靠性要求差异很大，如何妥善处理临时与永久功能对用电需求的矛盾，是摆在设计师面前的一道难题。

笔者在2020年设计东安书院期间，根据《成都第31届世界大学生夏季运动会场馆及设施电气配置导则（试行）》（下文简称《配置导则》），结合国家相关规范，对该建筑两种功能的供电措施进行研究，采用了临时与永久供电系统分离与融合应用技术，确定了相对合理、经济的供电系统方案，并撰文《临时和永久供电系统在媒体中心中的融合应用》，发表在《建筑电气》杂志2020年第9期，见参考文献［8］。

东安书院已于2021年6月竣工验收，采用了基于“东安书院”功能的变配电设施（基本完备）为主媒体中心服务的临时供电系统预留的供电方式。2022年2月，根据大运会后勤保障组的安排，东安书院正式进入满足主媒体中心功能的临时供电方案建设，实施电源保障方案。后勤保障组要求电源保障单位需根据主新闻中心（MPC）、国际广播中心（IBC）的正式功能需求，向主媒体中心提供安全、可靠、稳定的电力保障。

1 现状分析

1. 1 建筑现状

东安书院为一栋5层的单体建筑，地下1层，地上5层；建筑主体高度为23.95 m，总建筑面积约4.4万m²，其中地下建筑面积为1.45万m²，主要功能为后勤及设备用房、预留功能用房、停车库等；地上建筑面积为2.95万m²，包括图书馆（预留的媒体主新闻中心MPC、国际广播中心IBC）和成都印象展馆、餐厅等公共空间。图1为建成的东安书院实景图。

1. 2 电气系统现状

1. 2. 1  外电现状

东安书院引入了2路10 kV双重电源：第1电源为10 kV砂剧线，引入设于书院东南侧的图书馆4^#环网柜组；第2电源为10 kV安园线，引入设于书院东南侧的图书馆1^#环网柜组。1^#和4^#环网柜组均为供电局的标准2进4出环网柜，系统图见图2。东安书院从1^#和4^#环网柜组各引出一路10 kV电源，10 kV系统采用单母线分段接线，同时工作，互为备用，满足一级负荷电源需求。1^#、4^#环网柜组分别还有3个空余出线间隔。

1. 2. 2  内电现状

参考文献［8］提到，主媒体中心的临时功能与书院的永久功能的用电性质、容量存在较大差异，对电源容量及可靠性要求也不同，为了减少工程初投资，避免赛后设备闲置和变压器长期低载运行，一次设计在系统规划时，将容量较大、满足临时功能的工艺用电需求，如对不间断电源的容量需求，全部纳入临时供电系统；非UPS保障的三级负荷，因与书院功能负荷非同期使用，均纳入到永久供电系统。各电气机房建设现状如表1所示。

根据前期规划，表1中为书院服务的永久变配电设施一次建设到位，主要为分类1的电气机房。为主媒体中心服务的工艺供配电设施在媒体营运单位提出准确需求后进行深化设计，并于赛前实施，主要为分类2的电气机房。由于临时预装式变电站、临时柴油发电机组、临时UPS电源等均设于总图，按设计要求未建设。但对于工艺配电室内的临时工艺配电系统，由于工程竣工验收交房标准要求实施到位，因此表1中主媒体中心工艺配电室2ES内设备及其出线电缆均已实施到位。建筑内主要电气机房分布见图3。10 kV电源1、2由室外进入室内的进线处各预留有6根DN150钢导管供10 kV电缆进出；机房③为室外引入临时电源接驳间，预留有24根DN150的导管，供低压电缆进出。这些预埋管待赛事结束后需要进行密封，并做好防水、防火封堵。

2 电源保障需求分析

2. 1 主媒体中心的负荷分级及供电电源要求

主媒体中心（MMC）包括主新闻中心（MPC）、国际广播中心（IBC）两大功能。《配置导则》按照大运会场馆重要性以及中断供电对比赛和转播正常运行的影响程度，将场馆划分为特级场馆、一级场馆、二级场馆和三级场馆。其中特级场馆：指举办大运会开、闭幕式的场馆；指有党和国家主要领导人、外国元首出席，具有特别重大影响和特定规模的国事活动、文艺演出等的场馆。关于主媒体中心的定级，是存在争议的一个问题。在讨论方案时有专家提到主媒体中心应为特级场馆，需按特级场馆设置电源系统；而事实上，主媒体中心为非场馆建筑，《配置导则》未将其列入场馆及设施等级划分表里。最后经讨论确定，主媒体中心可不按场馆定级，但由于其承担着国际赛事的转播，电源保障方案需要满足工艺及相关规范要求。根据GB 51348 - 2019《民用建筑电气设计标准》（下称《民标》）附录A，参照电视台、广播电台建筑，负荷分级见表2。

根据IBC和MPC工艺提资要求，表2中的1、2项尚需设置UPS电源。对于此类负荷，供电措施参照一级比赛场馆配置市电电源 + 应急柴油发电机组 + UPS电源供电至末端负载；对于非UPS供电的一、二级负荷，采用双市电 + 柴油发电机供电。另外，各功能用房新增空调为三级负荷，直接接入书院永久系统，不由临时系统供电。

2. 2 主新闻中心（MPC）工艺用电需求

主新闻中心建筑面积8 600m²，主要使用房间在一、二层，包括新闻工作区、新闻工作人员办公区、服务区域、商业区域等。营运单位对各区域工艺用电需求见表3，而对于商业用房、服务区域等非工艺用电，则直接由书院变电所1ES供电。

主新闻中心用电需求是项目竣工验收后提出的，其中双路市电需求100kW，工艺UPS容量为700kW，照明UPS容量共180kW，用电量总计980kW。这个用电需求与施工图设计时的预留容量差别很大，施工图参照的某广电公司提资，UPS用电仅190 kW（按照一次设计原则，UPS用电由临时系统供电，非UPS用电均由书院永久供电系统供电，因此由室外临时箱变供电的MPC负荷较小，只有190 kW）；本次提资新增690 kW的UPS用电，不仅需要增加UPS电源，还需要增加室外箱变容量，以及柴油发电机组的容量。这个资料的变更对原预留的临电保障方案有很大的影响。

2. 3 国际广播中心（IBC）工艺用电需求

国际广播中心包括室内建筑面积7 700m²，室外卫星传输区域5 000m²，包括总控调度区、演播室区域、编辑制作区、技术服务区、卫星传输区域等，各区域用电需求见表4。

国际广播中心的RHB和HB双路市电需求共30kW，工艺UPS保障共670kW，照明UPS共140kW，用电量需求总计840kW，这个需求与施工图设计时的用电量预留差别不大。

2. 4 用电保障流程分析

成都大运会主媒体中心电源保障由专业公司负责，目标为主媒体中心提供安全、可靠、稳定的电力保障，确保供电保障“工作零差错、用户零闪动、设备零故障、服务零距离”。保电流程包括主媒体中心使用前的实施、使用时的保障以及使用后的拆除。

保电设备均由租赁公司提供。最初保电单位为了责任划分，不愿使用建筑内的永久电源，而将临时功能负荷的配电均纳入到临时系统，包括工作间新增的三级负荷空调。这种方案看似简单，实际上存在不少问题，如未能充分利用原有配电设施而造成临时配电设备的增加，大量的低压电缆由室外引入室内的通路、安全问题、建筑内电缆重复敷设等。如何有效利用原有建筑配电设备，制定合理的保电方案，对于保电单位来说，在赛前实施阶段，根据用电需求现场勘察设计是非常重要的一个环节，在这个阶段，施工图设计单位和保电公司的充分沟通也显得尤为重要。笔者有幸作为评审专家参与了主媒体中心保电方案的评审，提供了原设计情况和预留条件，最终协助保电单位制定了相对经济合理的方案。


3 电源保障方案解析（如图5、图6所示）

主媒体中心工艺负荷均为临时性用电负荷，为其服务的变配电设施将在大运会结束后拆除。基于组委会绿色、低碳、环保的办赛理念，大运会主媒体中心用电保障服务采用临时租用变配电设施的临时供电方案，这一点在东安书院设计阶段和大运会后勤保障组达成了共识，并落实到了保电方案中。

3. 1 总体保电原则

经过与大运会后勤保障组、主媒体中心提资方反复沟通，确立以下原则：
a. 坚持“绿色、节俭、必须”的办赛原则。
b. 主新闻中心和国际广播中心的临时电源系统从变压器开始分开设置，互不影响。
c. 临时UPS电源按MPC和IBC工艺要求设置。
d. 柴油发电机组作为备用电源，只在必要保障时才运行；发电机组容量按冗余125 % 备份，保证极端情况柴油发电机组能承载全部重要负荷用电。
e. 按照“低压就近保障，中压远端保障”的原则，在总坪上配置预装式变电站、预装式柴油发电机组、UPS不间断电源及配电柜等配电设施，由专人维护管理，满足主媒体中心用电要求，供电系统灵活、可靠。

3. 2 主媒体中心工艺变压器及柴油发电机组设置

主媒体中心提资方要求，为便于管理，MPC和IBC的工艺用电供配电系统需要独立设置。其中MPC要求设置2台1 250 kVA工艺变压器，设1台1 250 kVA柴油发电机组作为应急电源；IBC要求设置2台800 kVA + 2台630 kVA工艺变压器，设1台800 kVA和1台630 kVA柴油发电机组作为应急电源；每组变压器容量均满足1 + 1冗余。至于IBC为什么要设4台变压器，而不是设2台大容量变压器，工艺方的要求是要把灯光负荷和其他负荷分变压器设置。工艺变压器选择预装式变电站，柴油发电机选择预装式柴油发电机组，均设于项目西北角，靠近1ES变电所。

3. 3 市电电源及10 kV接线形式选择

由于市政电源资源有限，10 kV电源临时敷设难度较大，在总用电容量不大的情况下，应优先考虑将临时、永久性的市电用电容量，纳入前期10 kV系统的建设中，一次建设到位。在前期施工图设计时，东安书院的临时和永久变压器共用一个10 kV配电系统，预留有4台临时系统变压器的出线回路，可用于后期向室外临时箱变供电。
表1中1ES为东安书院的永久变电所，变压器装机容量为4 500 kVA，工艺要求的临时系统变压器装机容量达到5 360 kVA，相对于表1中的一次设计预留，MPC增加了2台1 250 kVA工艺用电变压器。如何提供工艺6台变压器的电源，是保电方案需要解决的一个问题。

在现有条件下，临时负荷的10 kV配电系统可以有2种方案：方案1为设独立的10 kV系统，电源取自室外电源环网柜，2个电源均采用单母线接线，接线图见图5；方案2为直接从东安书院10 kV系统引接，原系统预留有4路10 kV出线回路，2路供MPC，2路供IBC。IBC的每路电源供2台变压器，采用环网链式供电，见图6。

方案1的优点是临时用电10 kV系统采用完全独立、双重电源单母线分段接线，10 kV电缆短，系统接线简单，满足负荷供电要求；缺点是增加10 kV设备投资。方案2直接利用书院的10 kV系统，双重电源单母线分段接线，完全满足主媒体中心的负荷要求，经济节约；缺点是10 kV电源需要从地下室引出至室外预装式变电站，10 kV电缆长，而且IBC的4台变压器共用2个10 kV出线回路，10 kV电缆故障面大。

根据现场情况，本项目外电设计在室外设有2组标准的2进4出市政环网柜，临时系统可以很方便接入市政电源，而且保电方还提出了一个新要求，临时系统用电要单独计量。保障组经过方案比选后，选择方案1为实施方案，10 kV系统高供高计，后期营运管理责任划分清晰。


3. 4 低压系统接线形式选择


主媒体中心的工艺提资，临时负荷不仅包括工艺用电负荷，还包括其配套用房的其他负荷，如电开水器、房间普通空调等负荷。保电方案需要根据负荷性质和负荷级别，确定哪些负荷纳入临时系统，哪些负荷由永久系统配电。以MPC为例，新增空调三级负荷，由于书院的大部分功能在比赛期间并未使用，书院变压器容量足以承担该部分负荷，直接由1ES变电所供电。表1中的工艺专用负荷均接入临时电源系统，由临时预装式变电站、临时室外发电机组供电，重要负荷还由UPS电源供电，接线示意图见图7。

图3中设计预留的电缆接驳间和2ES工艺配电室，是作为工艺临时电源接入室内的专用机房。2ES工艺配电室内主要为工艺配电设备，负责UPS配出柜及一、二级工艺负荷的配出，低压配电系统接地形式为TN-S，与大楼共用接地装置，接地电阻按文献［5］要求不大于0.5Ω。笔者认为非UPS供电的一、二级负荷其实可以接入1ES配电系统，这样还可以让临时电源系统更加简化。

3. 5 UPS电源

工艺提资将由UPS供电的工艺负荷分为2类，一类为需要2N冗余供电的负荷，配电采用双电源供电方式，其两路电源分别引自不同的UPS组，并采用STS静态开关进行末端电源切换，保障供电的连续可靠。另一类为UPS单电源供电的负荷，为保障UPS供电电缆故障时的后备电源，采用市电和UPS电源切换。


4 结语

根据对主媒体中心临时电源保障方案的解析可以看出，临时电源系统应根据使用方的用电需求，分析负荷性质和对电源的要求，从电源系统到末端配电，按一个完整的系统来整体建设。前文提到，本项目的2ES工艺配电室内UPS的配出柜至末端配电箱，原设计为临时系统仅供参考，要求根据实际使用需求二次深化后再实施，但由于工程建设方和管理方的分界问题，造成未经深化的图纸一次施工安装到位。保电方案基于需求改变和安全考虑，预留设置在2ES的配电柜全部拆除，重新设计和安装，造成了不小的浪费。对于工程建设中的这种情况，笔者还是觉得有些遗憾。


通过对大运会主媒体中心保电方案的解析，结合东安书院供配电系统的设计，对该类建筑的工程建设总结心得如下：
a. 了解项目在赛时、赛后的基本使用功能和管理、营运模式，避免后期改造过大。如本项目的主新闻中心（MPC）和国际广播中心（IBC）的工艺用电要求从变压器开始分开设置，互不影响，而一次设计并未考虑此因素。
b. 类似主媒体中心项目，针对仅在赛时使用，且用电容量大，对电源可靠性要求高的负荷，一般需要设置UPS，推荐采用临时供电方案，其余用电负荷应兼顾赛后营运纳入永久供电系统。
c. 针对临时用电负荷大于永久用电负荷情况下，建议临时用电和永久负荷的10 kV配电系统分设，可以兼顾单独计量和管理的需求。在市政资源有限的情况下，可考虑在室外设置市政环网柜，方便提供市政临时电源接电点。
d. 临时供电系统优先使用市电电源，采用临时柴油发电机组作为备用电源，只在市电电源故障时才投入运行；发电机组容量按冗余125 % 备份，保证极端情况柴油发电机组能承载全部重要负荷用电。
e. 为方便负荷调配和线路敷设，临时供电系统位于室内的低压配电房宜与室内永久配电房相邻设置，末端配出回路需待工艺最终确定后才能订货安装，避免造成资源浪费。
f. 应预留足够的临时电源系统及场地等接驳条件。

作者信息

李 慧，女，中国建筑西南设计研究院有限公司，教授级高级工程师，设计三院电气总工程师。

本文有删减，全文载于《建筑电气》2022年第6期，详文请见杂志。

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xiaoyi_7

很详细，是很好的学习资料。