北京奧運(yùn)場(chǎng)館供配電系統(tǒng)的可靠性分析

北京奧運(yùn)場(chǎng)館供配電系統(tǒng)的可靠性分析

為了保證奧運(yùn)會(huì)的順利進(jìn)行，奧運(yùn)場(chǎng)的輸電系統(tǒng)是安全的。那么,北京2008奧運(yùn)場(chǎng)館采取了哪些措施來(lái)保證供配電系統(tǒng)的安全呢?本刊記者就此采訪了中建國(guó)際設(shè)計(jì)顧問(wèn)有限公司(以下簡(jiǎn)稱中建國(guó)際公司,CCDI)電氣副總工程師李興林先生和董青女士。為了保證奧運(yùn)場(chǎng)館供配電的可靠性,在奧運(yùn)場(chǎng)館中采用了市電、永久電源與臨時(shí)電源、UPS/EPS等多種電源和供配電監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置等許多產(chǎn)品和系統(tǒng)作為應(yīng)對(duì)措施。李興林介紹說(shuō):“市電電源主要是根據(jù)場(chǎng)館的級(jí)別和規(guī)模、賽事的等級(jí)來(lái)確定的,運(yùn)行方式則由供電部門和設(shè)計(jì)院商定。大型體育賽事、大型活動(dòng)最怕出現(xiàn)供電系統(tǒng)故障,因此,主要是要保證供電的可靠性。奧運(yùn)場(chǎng)館采用了多路電源供電,如水立方采用2路電源,奧體中心采用8路電源。”電源系統(tǒng)故障是根體育照明的供電可靠性是體育場(chǎng)館電氣設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,在國(guó)家游泳中心50%體育照明由獨(dú)立運(yùn)行的柴油發(fā)電機(jī)供電,另50%體育照明由市電加快速切換EPS供電。根據(jù)歷次國(guó)際比賽的經(jīng)驗(yàn),國(guó)際奧組委要求50%的體育照明用獨(dú)立柴油發(fā)電機(jī)供電。李興林說(shuō),把永久供電系統(tǒng)和臨時(shí)供電系統(tǒng)很好地結(jié)合起來(lái),將來(lái)不用大拆大改。臨時(shí)供電系統(tǒng)可臨時(shí)租用,不用投資,減少了第一次投資。我國(guó)電網(wǎng)110kV以上都是并聯(lián)運(yùn)行的,電源系統(tǒng)的故障出在什么地方及何時(shí)發(fā)生都是不可預(yù)測(cè)的,甚至有些繼電保護(hù)故障也可能造成整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓:由于系統(tǒng)電源之間具有“相關(guān)性”,所以在歷屆奧運(yùn)會(huì)往往采用獨(dú)立運(yùn)行的柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源。獨(dú)立運(yùn)行的柴油發(fā)電機(jī)與市電是不連網(wǎng)、獨(dú)立運(yùn)行的,即使市電全部故障時(shí)仍能保證50%體育照明的供電可靠性。由于體育照明用金鹵燈具,一旦電源中斷熄滅后要1530min后才能再次點(diǎn)亮,而發(fā)電機(jī)起動(dòng)時(shí)間和市電電源轉(zhuǎn)換時(shí)間均會(huì)造成金鹵燈具熄滅,因此場(chǎng)館中一般采用快速切換EPS或在線式EPS/UPS為其供電,而快速切換EPS比在線EPS充電能量小,在線EPS要一直運(yùn)行,充電容量大一些,電力損耗較大。李興林說(shuō):“我們對(duì)采用快速切換EPS非常慎重,這是我國(guó)的一個(gè)新產(chǎn)品,國(guó)際上沒(méi)有,目前實(shí)驗(yàn)的結(jié)果不錯(cuò)。從節(jié)能、環(huán)保來(lái)看,我國(guó)應(yīng)把快速切換EPS完善起來(lái),進(jìn)行市場(chǎng)推廣,這對(duì)于體育照明,包括用金鹵燈的場(chǎng)合都有好處?！敝薪▏?guó)際公司(CCDI)設(shè)計(jì)了6個(gè)場(chǎng)館,其中水立方的影響最大。董青說(shuō),水立方供電設(shè)計(jì)比較好的地方有:一是供電方案中采用了臨時(shí)柴油發(fā)電機(jī)。二是備用電源自投裝置時(shí)間整定實(shí)現(xiàn)上下級(jí)配合。電源系統(tǒng)出故障時(shí),值班人員精神非常緊張,如果不靠自動(dòng)裝置很容易誤操作,用自動(dòng)裝置對(duì)保證供電可靠性是有幫助的。這次“08辦”組織的奧運(yùn)場(chǎng)館電力保障審查組也特別提到了這方面要求,但此前這部分還沒(méi)細(xì)化,談到這方面的書(shū)也很少。配電監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)達(dá)國(guó)家很早就采用了供配電監(jiān)控系統(tǒng),我國(guó)近幾年才開(kāi)始推廣,現(xiàn)在幾乎所有的奧運(yùn)場(chǎng)館都用到了供配電監(jiān)控系統(tǒng)。供配電監(jiān)控系統(tǒng)跟傳統(tǒng)的人工管理系統(tǒng)比有很多優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)變電系統(tǒng)、供配電監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速的查到許多運(yùn)行數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)記錄,對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)管理很有效。奧運(yùn)場(chǎng)館對(duì)供配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品應(yīng)用是一個(gè)比較大的推進(jìn)。中建國(guó)際設(shè)計(jì)公司設(shè)計(jì)的6個(gè)場(chǎng)館中全部采用了供配電監(jiān)控系統(tǒng),如ABBi-bus系統(tǒng)等,變電所的管理非常有效,提高了供電可靠性。從實(shí)驗(yàn)開(kāi)始分析ipv6水立方采用了LED建筑景觀照明,在世界上沒(méi)有哪個(gè)國(guó)家用LED照明做到這么大的規(guī)模。董青說(shuō),LED走向應(yīng)用時(shí)間較短,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)不很全,僅有的標(biāo)準(zhǔn)主要是在生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)上的,在工程標(biāo)準(zhǔn)上是空白,所以應(yīng)用起來(lái)非常難。水立方技術(shù)上最難的就是LED照明;另外水立方建筑較特殊,由內(nèi)外兩層氣枕構(gòu)成,氣枕中間是鋼結(jié)構(gòu),這種特殊條件增加了設(shè)計(jì)的難度。董青說(shuō):“在選擇照明、布燈方式和確定容量等一系列問(wèn)題時(shí),都從實(shí)驗(yàn)開(kāi)始著手。2005年上半年開(kāi)始實(shí)驗(yàn),但只是限于室內(nèi)的小型實(shí)驗(yàn),不是真正的應(yīng)用,那時(shí)課題沒(méi)有確定。2005年年底課題確定后,進(jìn)行了幾輪方案的匯報(bào)。2006年8月開(kāi)始到2007年初,至少做了十幾次現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。這個(gè)工程沒(méi)有可供參考的現(xiàn)例,設(shè)計(jì)都是基于實(shí)驗(yàn),所有數(shù)據(jù)都從實(shí)驗(yàn)中來(lái)?！盠ED工程難度很高,由此國(guó)家確定了兩個(gè)研究課題,既北京市課題——LED在國(guó)家游泳中心建筑物景觀照明的應(yīng)用研究,另外一個(gè)是2006年10月列入國(guó)家863計(jì)劃重大項(xiàng)目——國(guó)家游泳中心半導(dǎo)體照明規(guī)?；到y(tǒng)集成技術(shù)研究。國(guó)家科技部列了7個(gè)子題,北京市課題列了6個(gè)子題。李興林說(shuō):“國(guó)內(nèi)外有關(guān)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)不全,在工程標(biāo)準(zhǔn)上基本是空白,因此,所有的數(shù)據(jù)都從實(shí)驗(yàn)開(kāi)始?，F(xiàn)在實(shí)際效果令領(lǐng)導(dǎo)和大家滿意,基本達(dá)到了預(yù)期低效果,但是與我們理想的要求也還有距離”。董青說(shuō):“我們?cè)跓艟咴O(shè)計(jì)上提出過(guò)比較先進(jìn)的非對(duì)稱配光要求,但在工程上沒(méi)有實(shí)現(xiàn),假如景觀照明做了很理想的配光曲線,對(duì)以后產(chǎn)品的發(fā)展非常有好處。另外我們還提出了用IPv6對(duì)等網(wǎng)絡(luò)照明燈光控制系統(tǒng)。IPv6做出來(lái)了,但對(duì)等網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。在燈光方面用IPv6是根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況提出來(lái)的,我們也提出對(duì)等網(wǎng)絡(luò),但對(duì)燈網(wǎng)絡(luò)工程從技術(shù)角度來(lái)講沒(méi)有實(shí)現(xiàn),如果實(shí)現(xiàn)的話,在技術(shù)上推進(jìn)的成果會(huì)更高一層。水立方IPv6控制系統(tǒng)容量非常大,幾十萬(wàn)像素,每一個(gè)模組是一個(gè)控制點(diǎn),還有一個(gè)2000m2的點(diǎn)陣。到目前為止,世界上IPv6在這么大的工程上的應(yīng)用還沒(méi)有,中國(guó)和日本在世界上推廣IPv6比較快一點(diǎn)。IPv6用到燈光控制系統(tǒng)中,也是奧運(yùn)工程推進(jìn)的結(jié)果?！眾W運(yùn)場(chǎng)館供電與供電技術(shù)的發(fā)展中建國(guó)際公司是2008年奧運(yùn)場(chǎng)館做得最早的公司之一,2003年開(kāi)始,完成水立方后,又接到奧組委能源部的任務(wù),根據(jù)雅典奧運(yùn)會(huì)電力保障的資料,編制奧運(yùn)場(chǎng)館的供配電原則。董青說(shuō):“我們結(jié)合國(guó)內(nèi)規(guī)范,翻譯了厚厚的英文資料,編制了奧運(yùn)場(chǎng)館的供配電原則提交給奧組委。供配電原則吸取了近幾屆奧運(yùn)會(huì)電力保障的經(jīng)驗(yàn),因是2005年12月份編制的,那時(shí)好多場(chǎng)館已完成設(shè)計(jì)進(jìn)入施工階段,后來(lái)并沒(méi)有全面實(shí)施,只是貫徹到了奧運(yùn)的電力保障系統(tǒng)中。供配電原則在后續(xù)的奧運(yùn)場(chǎng)館里都得到具體的實(shí)施,大部分都延續(xù)了前幾屆奧運(yùn)會(huì)成功的電力保障經(jīng)驗(yàn),電力保障專家對(duì)后續(xù)奧運(yùn)場(chǎng)館的供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較滿意。還有就是大量臨時(shí)發(fā)電機(jī)的應(yīng)用,從以往的設(shè)計(jì)原則和經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō),臨時(shí)發(fā)電機(jī)很少設(shè)計(jì)。應(yīng)用臨時(shí)發(fā)電機(jī)省錢,再就是不占用場(chǎng)館的永久資源,這在奧運(yùn)場(chǎng)館設(shè)計(jì)里是比較大的進(jìn)步。中建國(guó)際公司設(shè)計(jì)的幾個(gè)奧運(yùn)場(chǎng)館都應(yīng)用了臨時(shí)發(fā)電機(jī),在國(guó)內(nèi)以后的大型活動(dòng)中臨時(shí)發(fā)電機(jī)可推薦應(yīng)用?！蓖ㄟ^(guò)奧運(yùn)工程,我國(guó)以后在大型工程中應(yīng)該注意哪些問(wèn)題。李興林說(shuō),從政府角度來(lái)講,第一供電是較難解決的問(wèn)題,供電系統(tǒng)是較大的系統(tǒng),不是地方政府直屬,供電局是一個(gè)管理上相對(duì)很獨(dú)立的單位,由國(guó)家電網(wǎng)系統(tǒng)管,它的技術(shù)和行政管理體系屬于中央直屬企業(yè),具有壟斷性質(zhì),技術(shù)上有很多獨(dú)特性,地方政府不能包辦代替。所以各地場(chǎng)館建設(shè)在涉及到供電方案問(wèn)題時(shí),必須與供電部門充分協(xié)商,這是非常關(guān)鍵的,否則可能會(huì)出現(xiàn)一些麻煩,政府在籌辦班子時(shí)一定要吸收供電部門懂供電和電氣設(shè)計(jì)技術(shù)的人員參與研究,提供供電方案。供電方案滯后肯定會(huì)帶來(lái)?yè)p失,至少要改幾遍圖,延長(zhǎng)工期。企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的改變中建國(guó)際公司設(shè)計(jì)的6個(gè)場(chǎng)館供配電系統(tǒng)主要產(chǎn)品大多是ABB、西門子、施耐德和GE等的產(chǎn)品,也有少部分是國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品?？偟膩?lái)說(shuō),國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品技術(shù)水平差別較大,這是我國(guó)電氣行業(yè)需要跨越和解決的一個(gè)普遍問(wèn)題。我國(guó)有的產(chǎn)品技術(shù)性能已很不錯(cuò),但宣傳力度不夠,沒(méi)有推廣普及應(yīng)用。我國(guó)怎樣盡快在技術(shù)方面突破并轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品,這是電工行業(yè)面臨的一個(gè)艱巨的問(wèn)題。李興林呼吁我國(guó)電氣企業(yè)要盡快縮小技術(shù)差距,趕緊跟上國(guó)際潮流。他說(shuō),我國(guó)電工行業(yè)已合資引進(jìn)20多年了,到目前為止,跟國(guó)際上的差距還沒(méi)有明顯縮小,對(duì)電工行業(yè)來(lái)講這是一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。我國(guó)汽車行業(yè)合資引進(jìn)比電工行業(yè)晚,這幾年已看到明顯的效果,有自己的品牌,合資企業(yè)具有研發(fā)能力。而電工行業(yè)合資以后企業(yè)沒(méi)有開(kāi)發(fā)能力,還得買外資企業(yè)的專利,沒(méi)有發(fā)展的余地。現(xiàn)在我國(guó)電工行業(yè)到處都是ABB、西門子和施耐德等國(guó)外品牌的產(chǎn)品。像日立真空斷路器跟美國(guó)GE合資,韓國(guó)LG真空斷路器又和日立合資,他們都有自主品牌,在世界上銷售量很大。而我國(guó)電氣行業(yè)基本上還是人家的品牌,應(yīng)吸取教訓(xùn)。實(shí)際上我國(guó)確實(shí)進(jìn)行了大量的投資,但在我國(guó)的大型工程中90%的產(chǎn)品都貼著國(guó)外產(chǎn)品型號(hào),招標(biāo)上也明確寫著要國(guó)外品牌的產(chǎn)品。大家對(duì)進(jìn)口、合資和國(guó)產(chǎn)品牌的看法也明顯差很多。奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)及廣州亞運(yùn)會(huì)等相繼召開(kāi),對(duì)我國(guó)企業(yè)來(lái)講確實(shí)是幾大機(jī)遇。董青說(shuō),保證可靠性要擺在第一位,我們也希望推動(dòng)國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè),但國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品的差距較大,不具備條件,我國(guó)很多電氣企業(yè)錯(cuò)過(guò)了這些好機(jī)遇。我國(guó)生產(chǎn)的產(chǎn)品都進(jìn)不來(lái),對(duì)國(guó)人來(lái)講是一個(gè)很大的悲哀。國(guó)內(nèi)企業(yè)因基礎(chǔ)工業(yè)技術(shù)差距較大,要趕上來(lái)還有很長(zhǎng)的距離,不僅是技術(shù)問(wèn)題,還涉及到產(chǎn)權(quán)改革、股權(quán)、工人分配制度等一系列問(wèn)題,這些問(wèn)題糾纏在一起要突破確實(shí)非常難。只有企業(yè)的配套改革,技術(shù)開(kāi)發(fā)條件等都具備了以后,才可能開(kāi)發(fā)出好產(chǎn)品。因此,我國(guó)電氣企業(yè)的首要目的是怎么加快改革步伐,讓知識(shí)分子在單位里能夠靜下心來(lái)研究產(chǎn)品,這是最關(guān)鍵的,其次才是研發(fā)產(chǎn)品。沒(méi)有改革,就談不上