《超高层电气设计中关键技术探析56页PPT(参考案例：上海中心632米)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《超高层电气设计中关键技术探析56页PPT(参考案例：上海中心632米)（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、超高层电气设计中关键技术探析上海中心供配电系统介绍2012.6.16.超高层建筑600米与200米电气设计技术上有何差异？ 1.建筑体量大-供电容量大-超过40MVA供电电压等级提高-面积+高度+投资 2.防雷设计和防雷等级-雷电风险评估-外墙玻璃幕墙的测试 3.结构复杂-设备层设备布置受到结构构建的影响 4.重要客户聚焦-用户的用电品质和供电要求提高-如何满足高端客户的需求-预留用户IT设备供电+预留用户备用发电机 5.特别重要设备多+供电的可靠性和持续性要求高-应急电源的供电接入方式的优化 6.发电机的供电电压等级的选择、散热器方式的选择、测试负载 7.设备的管线错综复杂+空间要求高-三维
2、管线设计BIM 超高层建筑600米与200米电气设计技术上有何差异？ 8.确保重要负荷电能的竖向传输-独立的中压干线竖井+重要设备配电竖井+耐火中压电缆的应用 9.消防人员应急疏散时间长-消防辅助电梯 10.电力设备监控要求高+维护要求高-对电力设备的监控提出要求+控制策略 11.平面复杂性+大空间-智能照明系统+智能应急疏散照明系统 12.提高维护水平-SPD后台监察维护管理 13.多能源的应用-CPMS管理策略 14.如何利用结构巨柱作为竖向的等电位联结带 15.超高速电梯的供电和馈能 16.上楼变压器的运输、减震降噪超高层建筑600米与200米电气设计技术上有何差异？工程概况 金茂、环球
3、金融中心、上海中心三座超高层建筑，坐落于中国最大的金融中心-上海浦东陆家嘴金融中心-上海市的地标建筑，将完整地展示中国改革开放的标志性的三个里程碑。金贸大厦金贸大厦JINMAO环球金融中心环球金融中心WFC上海中心大厦上海中心大厦SHANGHAI TOWER金茂代表了中国改革开放的金茂代表了中国改革开放的“过去过去”环球金融中心是中国的环球金融中心是中国的“现在现在” 上海中心大厦代表着中国可持续发展的上海中心大厦代表着中国可持续发展的“未来未来”三栋标志性建筑展现了中国改革开放的发展历程三栋标志性建筑展现了中国改革开放的发展历程632m492m420.5m核心筒及超级结构楼板 内层幕墙外层幕
4、墙支撑体系外层幕墙 整幢建筑建筑方案：美国 Gensler结构方案：美国 TT机电方案：美国 Cosentini上海中心建筑总高度：632m主楼屋面标高：580m 层 数：地上127层 地下5层总建筑面积：568346m2地上面积：410035m2 垂直电梯：106部自动扶梯：37部 避难层数量：8个预计2012年结构封顶，2014年全面竣工9区：121-127层：阻尼平衡装置、风力发电、 设备用房 118-120层：观光7-8区：111-115层：公寓式酒店 84-110层：超五星级酒店2-6区（8-81层）：办公1区（1-6层）：大堂、商业、会议地下1-5层：商业、停车、设备用房、 后勤、
5、人防避难兼设备(M2)层：7、21、36、51、67、83、100、 117设备层(M1)：6、20、35、50、66、82、99、116功能分区：1区2区3区4区5区6区7区8区9区典型标准层和空中休闲空间内层幕墙外层幕墙图片由Gensler提供图片由Gensler提供可再生能源利用-风力发电 建筑的顶部塔冠结合幕墙设置数量众多的超小功率轴式涡轮风力发电机组，峰值发电功率300kWp，预计每年将提供1575,000kwh的发电量。 天然气热电冷联产系统（三联供）以天然气为燃料，通过动力装置发电，利用其产生的余热通过余热锅炉、余热型吸收式冷热水机组为建筑供热、供冷，为建筑物提供所需各类能源的供
6、应系统。三联供技术是一次能源利用率非常高的一项技术。当建筑物实际的电力、供冷、供热负荷与建筑物所配备的三联供系统的供能能力匹配得较好时，三联供系统将产生可观的经济效益和社会效益。三联供系统是一种高效、环保和先进的能源利用系统。其高效性、环保性和先进性是建立在系统的配置和运行策略能很好地符合建筑物对能量需求的基础上。国内外对热电冷联产（三联供）系统的评价基本上集中在一次能源利用率、环境影响以及经济性三个方面。热电冷联产系统（三联供）： 由于冷热负荷与电力负荷之间的耦合关系，使得冷热负荷与电力负荷的逐时对应关系直接影响到系统的配置与运行。因此，热电冷联产（三联供）系统要实现经济性的提高和排热的有效
7、利用，其前提是对建筑的冷热负荷和电力负荷有比较准确的预测。 三联供发电与大厦10kV主母线并网运行，设置电力监测和控制系统，并设置系统同步的并列、解列等继电保护控制，设置逆功率保护，严禁向市电网的逆向馈电。 上海中心采用2台1.06MW/10kV燃气轮机。热电冷联产系统（三联供）： 热电冷三联产运行模式热电冷三联产运行模式计算总负荷：39.8MW供电电源和方式：两路110kV双重电源 两台40MVA主变1+1模式：两路电源同时供电、同时使用，互为备用，任一进线和主变失电，均确保大厦正常使用主变安装负荷密度：140.8VA/m2图片由Gensler提供1.上海市最高的标志性建筑，为主楼高度632
8、米的超高层建筑，供电要求必须绝对可靠。2.客户功能定位高，有高级酒店和高端商业办公、会议、重要IT机房等，供电负荷等级高，确保供电的连续性。3.超大的建筑体型，建筑总面积达56.8万平米，负荷容量大，总计算负荷为39.8MW。4.建筑构造复杂，设备层变配电站柱网和空间受到限制。5.为满足可在生能源利用的设计要求，设置2台1060kW冷热电三联供发电机组和塔冠的小容量风力发电机群（设备总容量约300kWp）。建筑特点和供配电要求1.根据上海市供电部门的最新要求供电电压为110kV，双重电源专路供电，主楼地下层设置110/10kV用户变电站，设置两台110/10kV 40MVA六氟化硫绝缘主变压器
9、，总容量为80MVA，分列运行，任何一路进线或主变失电时，仍能确保大楼正常运行，满足大楼的用户可靠性和持续性的供电要求。2.110/10kV用户变电站由上海电力设计院负责设计。3.为确保大楼自身的防灾能力和规范要求，设置用户应急保障发电机组（4台2500kW）。4.为确保酒店和高档办公用户重要设备对供电持续性的要求，预留7台用户备用发电机组位置。供电电压等级及供电容量的确定金茂大厦环球金融中心上海中心供电电压等级35kV35kV110kV进线/主变数量二线四变三线三变两线两变总受电/每线容量40MVA/20MVA37.5MVA/12.5MVA80MVA/40MVA总建筑面积(m2)约28万约3
10、8万56.8万负荷密度(VA/m2)142.998.7140.8供电方式容量与金茂、环球金融的比较地下一至三层地下一至三层10/0.4kV10/0.4kV变电所变电所110kV/10kV110kV/10kV变配电站变配电站6F 10/0.4kV6F 10/0.4kV变电所变电所6 6台台10KV10KV变压器变压器20F 10/0.4kV20F 10/0.4kV变电所变电所6 6台台10KV10KV变压器变压器35F 10/0.4kV35F 10/0.4kV变电所变电所6 6台台10KV10KV变压器变压器50F 10/0.4kV50F 10/0.4kV变电所变电所6 6台台10KV10KV变
11、压器变压器66F 10/0.4kV66F 10/0.4kV变电所变电所6 6台台10KV10KV变压器变压器82F 10/0.4kV82F 10/0.4kV变电所变电所4 4台台10KV10KV变压器变压器99F 10/0.4kV99F 10/0.4kV变电所变电所6 6台台10KV10KV变压器变压器116F 10/0.4kV116F 10/0.4kV变电所变电所4 4台台10KV10KV变压器变压器应急应急/ /备用发电机房备用发电机房4x2500KW+7x1600KW4x2500KW+7x1600KW配变电站分布示意图计算总负荷：39.4 MW39.4 MW供电电源和方式：两路110kV
12、 80MVA110kV 80MVA 两台40MVA40MVA主变柴油发电机设置：B1B1层变电所设置：地上八个设备层变电所 地下三个变电所 B3B3层层 4 4台台10kV10kV变压器变压器B2B2层层 8 8台台10kV10kV变压器变压器B1B1层层 9 9台台10kV10kV变压器变压器10kV10kV变压器数量：6767台10kV10kV变压器安装总容量：96.15MVA96.15MVA变压器故障运输通道：利用3.5T3.5T货梯 地上设备层变压器均选用1250kVA1250kVA123F:风力发电116F:4x1250KVA99F:6x1250KVA82F:4x1250KVA5x7
13、21KW（10KV冷冻机）66F:6x1250KVA50F:6x1250KVA35F:6x1250KVA20F:6x1250KVA6F:6x1250KVAB1F:2x2000KVA1250KVA（B1F商业）3x1250KVA（B1F机电区）2x2000KVA2x2500KVA（15F裙房）4x2500KW（大楼柴油发电机）2x1600KW（酒店柴油发电机）5x1600KW（租户柴油发电机）2x1060KW（三联供燃气发电机）3x20MVA（35KV/10KV变压器）B2F:3x1250KVA（B2F商业）2x1600KVA（B2F机电区）2x1600KVA2x2000KVA（冷冻变压器）3x
14、1345KW+2x721KW（10KV冷冻机）B3F：2x2000KVA2x2500KVA（冷冻变压器）110KV变压器：2台三联供燃气发电机：2台10KV变压器：68台10KV冷冻机：10台柴油发电机：11台风力发电：1套观光区酒店区办公区地下室酒店公寓配电干线一.主要供配电设备及设备容量：1.供配电系统采用两级变（110/10kV、10/0.4kV）方式。2.地下一层、地下二层设置110/10kV变电和10kV总配电站，地下一至三层、各区设备层设置10/0.4kV分区配变电所。3.主要设备容量：110/10KV变压器：2台变压器总装机容量80MVA10/0.4KV变压器：68台变压器总装机
15、容量102.4MVA10KV冷水机组：10台总装机容量9390KW大楼应急柴油发电机：4台总装机容量10000KW酒店备用柴油发电机：2台总装机容量3200KW租户备用柴油发电机：5台总装机容量8000KW三联供燃气发电机：2台总装机容量2120KW风力发电系统：1套（约300kWp）4.负荷统计：一级负荷（含一级负荷中特别重要的负荷）装接容量为：31.7MW；其中一级负荷中特别重要负荷的装接容量为：21.5MW。二级负荷装接容量为：12.8MW。三级负荷装接容量为：36.8MW。供配电系统特点三.其他设计要点：1.考虑110/10kV主变等变配电设备安装和检修运输，设置吊装孔。2.110/1
16、0kV变配电站专设有消防气体灭火系统，良好的通风或空调散热、排水设施。3.110/10kV变配电站操作电源采用直流110vDC，2x200Ah（一用一备）。4.设备层分区10/0.4kV变电所专设消防气体灭火系统，设置通风或空调设施，变电所接地专设接地铜排，上楼10/0.4kV变压器采用3.5t货梯运输，容量不超过1250kVA。5.设置全面和完善的供配电电力监控系统，系统需对10kV配电开关进行远程操控，因此要求系统具备高可靠性、高稳定性，通信链路和关键设备应有冗余，故障录波间隔能满足毫秒级，具备完善的故障记录和分析诊断能力。6.用户应急和备用发电机组与市电切换采用可靠的PC级双电源自动转换
17、开关ATS，确保任何情况下发电与市电不会并列运行。7.对电气设备选型均有谐波控制要求，并在分区变电所设置调谐装置，谐波较为集中区域，如各分区10/0.4kV变电所、动力控制中心，设置有源滤波装置，所有配电干线均设置谐波监测装置。8.为防止变压器等供配电设备噪声的影响，设计均按声学评估要求设置弹簧避震装置和隔震垫。9.10kV配电至设备层分变电所电缆采用低烟无卤阻燃耐火电缆，并设置两组10kV专用电缆竖井垂直敷设，确保电源传输的高可靠性。供配电系统特点1.二线二变，任一路110kV线路或变压器故障时，仍能保障全楼的正常供电，考虑了线路和变压器冗余。2.应急电源系统独立，且线路独立竖井敷设，可靠性
18、高，便于应急电源系统维护。3.特别重要负荷分级控制，以应对发电机运行故障。4.供配电系统实现有效监控，便于负荷调度和监管。5.10kV配电线路按全冗余设计，任何一条传输线路故障都能确保全负荷供电。6.至分区两路10kV线路分别独立竖井敷设，避免因火灾或机械破坏。7.所有10kV线路均采用最新耐火电缆。8.设置全面的线路供电参数和开关故障监测，为分析故障机理提供理想的平台。供配电系统特点10/0.4kV变压器隔震110/10kV变电站设计概况110/10kV供配电系统图系统联锁关系：1.K1、K2、K3开关联锁，K4、K5、K6联锁联锁，平时K2、K5断开。2.1#线路故障或B2变压器故障检修时
19、，断开K1、K4，接通K2、K5，恢复全楼供电。3.2#线路故障或B2变压器故障检修时，断开K3、K6，接通K2、K5，恢复全楼供电。4.K1和K7，K3和K8平时可并机运行，当MD1(MD4)10kV母线失电时，对应三联供发电机组并机解列。说明：一.任何一路电源失电或变压器检修时，均能满足大楼全负荷供电。二.两路电源均失电时，投入应急发电机组，确保所有特别重要负荷的供电。三.设置两台10kV/1.06MW燃气冷热电三联供内燃发电机组，与大楼10kV内部并网，并避免向 市电网的逆向馈电(并网非逆送)。白天发电，晚上停机。燃气发电机并机简图燃气发电机并机简图1#、2#市电与燃气发电机并机系统市电
20、与燃气发电机并机系统110/10kV变电站设计概况n110/10kV变电站由上海电力设计院负责设计。n110/10kV变电站设在上海中心主楼地下一层、地下二层，设备占地面积约为2480m2，变压器室层高11.95m。设置两台40MVA主变，双重110kV专线，每路40MVA，总装接容量为80MVA。n电气主接线：110kV侧带断路器的线路变压器组接线方式，10kV侧采用单母线四分段环形接线。二进36出。2组6000kvar10kV电容补偿。n2x40MVA有载调压SF6气体绝缘三相、双圈式，散热器一体式，自然冷却，10kV侧中性点采用电阻接地。n110kV设备采用SF6气体绝缘组合电器（GIS
21、），10kV采用金属铠装式开关柜。n直流操作系统电压110V，选用两套（一用一备）200Ah,事故持续放电时间2h。通信电源一套48V/120A，200Ah。n主变、110kVGIS设备由预留吊装孔运输，主变重量约为113T。n整个110/10kV变电站采用空调通风降温。n系统调度远动系统纳入上海电网调度管理。110/10kV变电站设计概况n主变压器保护有纵差保护，110kV侧定时限三相过流保护、充电保护、定时限零序过电流保护，10kV侧定时限零序过电流保护、气体泄漏保护、有载调压气体泄漏保护、高温发信、110kV定时限单相过负荷发信、10kV侧三联供并网逆功率保护。n二次测设备包括主变保护、
22、110kV线路保护、综合自动化装置、故障录波仪、电能质量监测、110kV线路计量、110kV线路主变电度表、10kV线路电容器电度表、事故逆变电源、调度数据网、光传输设备、综合配线架、通信电源、通信蓄电池等30个柜位。n110kV侧短路容量为1565.6MVA，远期为5000MVA，经计算10kV母线短路电流15-17KA（未计入10kV冷水机组和10kV三联供短路时的反馈电流）。n消防设备间拟采用气体灭火，走廊采用预作用水喷淋。n火灾报警：主变周围-线型定温探测，电缆层-智能感温感烟探测或空气采样探测，110kV配电装置-线性光束感烟探测，主变、绝缘母线等重要设备-分布式光纤感温探测，电容器
23、室-智能感温感烟探测，10kV配电、二次设备室-感烟探测。n工程造价约为8560万元（不包括外线）。110/10kV变电站地下一层平面布局110/10kV变电站地下二层平面布局应急电源供电方案的比较和优化应急和备用发电机组设置：应急电源发电机组：一.4台10kV/2500kW(备用功率)柴油发电机组并机提供大楼应急电源，总容量10MW。二.当两路市电均失电时，投入应急发电机组，确保所有特别重要负荷的供电。三.所有配出开关均通过发电机控制系统受控。四.应急发电机组集中设置在地下一层，均采用远置式散热器。租户备用电源发电机组： 预留7台组户备用发电机组，低区4台为0.4KV柴油发电机组，高区3台为
24、10kV柴油发电机组，总容量为9.6MW。其中1台0.4kV和1台10kV供酒店备用电源，其余供各区重要IT机房备用电源。 自备发电机组均集中设置在地下一层，并采用远置式散热器。主要缺陷：1.各区域分变电所设置应急专用变压器，增加了占地和投资。2.应急专用变压器平时不带电运行，其可靠性取决于维护，提高了维护成本和风险。3.应急电源容量受制于应急变压器容量，不利于系统应急备用电源的充分利用。4. 单边线路和应急变一旦故障，系统可靠性将得不到有效保障。应急电源供电方案一专用独立变压器应急电源供电方案（专用应急变）优点：占地小，造价省。缺点：1.1.10KV10KV总配电站为常用和应急配电的“结点”
25、，一旦此处火灾，影响全楼供电。2.对后台控制系统要求极高，一旦控制失效，调整复杂，影响全楼供电。3.同时对电缆要求较高。即集中并线风险集中、有可能出现事故扩大情况。4.不能满足供配电设计规范。应急电源供电方案二10kV总配应急电源双边切换方案（集中双回路）优点：采取点到点的分区专线、专供方式，风险分散，供电安全性较高。缺点：应急电缆故障、分区母线故障、变压器故障时，分区发电失电。应急电源供电方案三应急电源分站10kV侧单边供电方案（分区单回路）应急电源供电方案（分区单回路）供配电电力综合监控管理和控制策略电力综合管理系统构架电力综合管理系统构架电力综合管理系统构架电力综合管理系统构架110/1
26、0kV、应急电源的系统控制供配电系统控制：1. 变电所电力监控系统。 2. 应急发电机组监控系统。 3. ATS监控系统。 以上三个监控系统组成完整的供配电监控系统。应急段应急变应急段系统特点：1.两线两变，任一路失电或变压 器检修时，仍能确保大楼的正 常供电，考虑了线路和变压器 冗余。2.应急电源系统独立，且线路独 立竖井敷设，可靠性高，便于 应急电源系统维护。3.特别重要负荷分级控制，以应 对发电机运行故障。4.供配电系统实现有效监控，便 于负荷调度和监管。5.10kV配电线路按全冗余设计， 任何一条线路故障都能确保全 负荷供电。6.至分区两路10kV线路分别独立 竖井敷设，避免因火灾或机
27、械 破环。7.所有10kV线路均采用最新耐火 电缆。8.设置全面的线路供电参数和开 关故障监测，为分析故障机理 提供理想的平台。110/10kV系统控制1#1#、2#2#电源有电，各开关状态电源有电，各开关状态电源有电，各开关状态电源有电，各开关状态110/10kV系统控制1#1#电源有电，电源有电，电源有电，电源有电，2#2#电源无电，各开关状态电源无电，各开关状态电源无电，各开关状态电源无电，各开关状态110/10kV系统控制2#2#电源有电，电源有电，电源有电，电源有电，1#1#电源无电，各开关状态电源无电，各开关状态电源无电，各开关状态电源无电，各开关状态110/10kV系统控制1#1
28、#、2#2#电源无电，大楼柴发发电，各开关状态电源无电，大楼柴发发电，各开关状态电源无电，大楼柴发发电，各开关状态电源无电，大楼柴发发电，各开关状态分区变电所系统控制1#1#、2#2#线路有电，各开关状态线路有电，各开关状态线路有电，各开关状态线路有电，各开关状态1#1#线路有电，线路有电，线路有电，线路有电，2#2#线路无电，各开关状态线路无电，各开关状态线路无电，各开关状态线路无电，各开关状态2#2#线路有电，线路有电，线路有电，线路有电，1#1#线路无电，各开关状态线路无电，各开关状态线路无电，各开关状态线路无电，各开关状态1#1#、2#2#线路无电，自备电源有电，各开关状态线路无电，自备电源有电，各开关状态线路无电，自备电源有电，各开关状态线路无电，自备电源有电，各开关状态应急电源的系统控制向停电备用负荷供电控制原理向消防负荷供电控制原理自动转换开关的系统控制ATS控制系统运行监控策略谢谢 谢谢
