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【关键词】别墅;智能化;机房;设计
a room of the luxury villas of intelligent design
song xi
(anhui radio and television university hefei anhui 230001)
【abstract】a luxury villa located in anhui, hefei, anhui government district, close to the beautiful swan lake, which is self-supporting, the park by the 75 villas, kindergarten, swimming pools, plaza, higher intelligence community; this article focuses on the system functions characterized by the introduction of intelligent design in the engine room on the intelligent building.
【key words】villa;intelligent;room;design
1. 机房系统设计概述
随着计算机系统技术和设备的不断更新换代,安装计算机设备的场地技术,即机房工程也在不断地推陈出新。所采用的新材料、设备、工艺和技术,其目的是为了更好地保证机房的温度、湿度、洁净度、照度、防静电、防干扰、防震动、防雷电、及时监控等,能充分满足计算机设备的安全可靠地运行,延长计算机系统使用寿命的要求,同时又要给系统管理员创造一个舒适、典雅的环境。因此,在设计上要求充分考虑设备布局、功能划分、整体效果、装饰风格,体现现代机房的特点和风貌。该别墅区机房建设系统内容如下:
(1)机房装饰工程(包括机房内部的墙、顶、地)。
(2)机房供配电工程(包括机房内部的照明、应急照明、市电供电线路等)。
(3)ups不间断系统工程。
(4)防雷接地工程(机房内部电源线路的防雷、接地网、等电位连接等)。
2. 设计指标
依据国家相关规范和设计标准,主机房在环境装修质量、供电电网的稳定、空气的洁净度、环境的温湿度、噪音的控制、防静电防雷击上都能达到如下指标,既为智能化设备提供一个良好的、稳定的、高效的、管理方便的集中设备运行区域,也是贵单位智能化建设成果对外的一个形象窗口。
(1)静电电位:主机房内绝缘体的静电电位不应大于1kv。
(2)机房照明:计算机机房在距地面0.8 m处,照度不应低于300lx;基本工作间和第一类辅助房间不低于200lx。
(3)事故照明:计算机机房、电源室等应设事故照明,其照度在距地面0.8m处不应低于5lx。
(4)供配电环境:工作频率49.8hz~50.2hz,电压:380v/220v变化在5%内, 相数:三相五线/三相四线制/单相三线制,波形失真率小于5%。零地电压≤1v。
(5)机房接地:采用联合接地,接地电阻r≤1ω。
3. 设计方案
3.1 平面布置。
系统设计管理中心设置广场东侧的服务楼一层,管理中心面积150m2,配置操作台、电视墙、机柜等用于放置各个系统的后端控制设备;在此处设置弱电设备接入间,配置标准机柜,作为社区光纤局域网的接入点和各地块中继设备的放置。
3.2 装修系统。
3.2.1 地面(见图2):
(1)机房内设备有一定的自重量,机房的防静电地板应考虑机房地板的承重要求。铝合金活动地板表面涂有防静电塑料层,负荷能力强,配合紧密,易于调整,但造价较高,宜用于要求高的机房中。复合地板表面贴有贴面,美观光滑,但容易破损,适于要求不高及临时机房。在本方案中,我们采用抗静电全钢通路活动地板,此抗静电全钢通路活动地板外壳材料采用优质钢板,表面贴有贴面,美观光滑,负荷能力强,配合紧密,属中高档抗静电地板。全钢通路活动地板的生产符合sj10796-96“计算机机房用电活动地板技术条件”中有关要求。
(2)在本方案中,机房内地面设计采用600*600*35mm有边抗静电全钢通路活动地板,地板铺设高度设计为+0.25米。地板具有b1级防火性能、集中载荷大,性能可靠、平整度好、承载力大、抗冲击性强、柔光不起尘、吸音、隔热、防火性能好等特点,完全符合《电子计算机机房设计规范》标准。
地板铺设前需对地板下楼板面进行防尘处理。
3.2.2 顶面(见图3
):
根据机房的特点,应设置金属吊顶棚,便于线路及照明灯具安装、检修,并构成吸收噪音平面。
机房区吊顶全部选用600*600*0.8mm金属微孔吸音天花,该天花防火性能:中国 a级(gb8624);吸音性能:冲孔板配 soundtex 吸音纸,降噪系数:nrc= 0.7;隔音等级:24db。该铝合金吊顶板具有自重轻,耐火、抗静电、不起尘、耐老化、吸音、装饰效果好等优点,是理想的吊顶饰面材料。
本方案中,机房设计净高地板铺设高度设计为+2.8米,吊顶安装前需对楼面进行防尘处理。
3.2.3 墙面:为了保证机房有良好的工作环境,机房墙面装修材料应能防静电、隔音、隔热,不易沾灰挂灰,不掉粉末灰渣,还应注意不要反光,色调要协调。 本方案中,机房内墙面基层采用腻子粉找平,面层设计采用环保乳胶漆饰面,成品具有平整、光滑、无污染、无色差、无异味、环保等特点。
3.2.4 入口门:机房入口设计采用钢质防火防盗门,该门在功能上起到安全保护的作用,门洞尺寸分别设计为1500*2100mm。
3.3 供配电及照明系统。
3.3.1 系统设计。
依据《电子计算机场地通用规范》[gb/t 2887-2000],电源参数依据计算机的性能允许的变动范围可分为a、b、c三个等级,本机房机房用电等级按b级标准进行设计。从大楼总配电室引专用线缆作为机房专用供电回路。
主机房供电系统设计分为ups不间断电源系统和市电系统两部分。
供电回路。
(1)ups回路:主机房ups供电电源经ups稳频、稳压、调整电压波形后为计算机及其相关网络设备供电,同时也为ups后备电池充电;当遇到市电供电线路断电时,ups后备电池立即放电,经ups逆变后给计算机设备不间断供电。
(2)市电回路供:插座、空调、照明及其他具有电冲击性及感性和容性(如打印机、日光灯等)的设备使用,对不同相位分配均衡负载。在设计上,各个系统的控制都采取独立控制方式,这样减少各系统的相互影响。而且在单个系统中出现故障都不会产生对整个系统的影响。
3.3.2 设备配置。
(1)机房内设置综合配电柜1台,具备市电配电和ups配电的功能。由大楼配电房双电源(由大楼强电施工方提供)切换后进行母线供电。
(2)配电柜箱采用自动空气开关控制,设置过负荷及短路、防雷保护,主机房配电柜设有电压、电流的检测指示,并有相关的指示报警等功能,同时具有独立的零、地汇流排。
(3)配电箱中的引入引出线均编上号,表明线路的去向、功用,方便控制、设备管理及检修。
3.3.3 一般照明。
根据本机房的特点,按照国家gb2887-89[计算机场地技术条件]的要求和标准以及我们的工程经验,设计时采用离地面高度0.8m处的工作照度不低于300lx并且不产生眩光的标准,机房内主要通道及主要设备处的事故照明,其照度机房内在距地面0.8m处部应不低于50lx。应急照明循主要通道及主要控制设备处加以适当布置。
照明系统的灯具采用内置高效格栅灯组成,灯具采用600*600的格栅灯盘,均匀布置,使光照均匀,有效避免眩光引起工作人员的不舒适等现象。
3.3.4 备用照明。
按照《计算机房场地设计规范》规范,为保证工作人员在市电断电时做存盘等紧急处理,机房内需安装应急备用照明系统,工作面照度不低于50lx。
在机房内采用筒灯作为备用照明。备用照明供电系统在机房市电停电情况下自动启动,由ups系统供电,以确保应急功能。
3.3.5 消防应急、疏散照明。
按照《计算机房场地设计规范》要求,疏散指示灯是当机房市电以及ups电源完全断电的情况下启动的疏导灯具。疏导灯具备独立的电源,确保应急疏散。
在机房内设置消防应急疏散照明及安全出口指示灯,灯具均采用自带蓄电池的消防专用双头应急灯及安全出口指示灯,由市电直接供电并充电,市电断电后,其内部蓄电池自动供电。
3.3.6 配电安装。
供配电系统工程严格按照现行行业规范和设计要求施工,所有的电力电缆均采用金属线管、线槽地板下铺设。铺设每个配电回路设置单独空气开关。
(1) 配电方式。
a.配电柜采用放射式配电,直接配至对应的用电设备,不同类别分路控制,每一路电源采用空气开关单独控制。
b.照明、市电插座、普通柜式空调、辅助设备等电源线缆均
采用阻燃铜芯线(zrbv系列),线缆线径留有20%的用电冗余。
c.网络机柜、监控机柜、广播机柜等电源线缆均采用阻燃铜芯线(zrvvr系列),线缆线径留有20%的用电冗余。
d.所有电力线缆均采用kbg钢管安装。
(2) 插座安装。
本工程中计算机负载配电线路按国标并留有余量,机房内所有计算机和网络设备的电源插座均安装在地板下。
a.插座选型:插座采用高级彩色边框面板标准插座,两类插座按边框颜色区分,市电设备采用常规乳白色面板20a五孔插座,ups设备采用有色面板25a和三孔工业连接器。并预留两个25a四孔空调插座。
b.安装位置:辅助设备维修用电插座安装在高于地板面300毫米的墙壁上,间隔越3米一个,详细安装位置见设计图纸。
3.4 ups不间断电源系统。
(1) 系统设计。
机房方案设计采用1台30kva ups,系统延时2小时,电池采用铅酸免维护电池。
(2) ups供电回路:
机房内安防系统控制设备(矩阵、硬盘录像机)、应急照明、操作台、网络机柜、监控机柜、智能化部分安防系统设备终端等采用ups供电。
3.5 空调系统。
本方案中,机房设计2台柜式精密空调,即可满足使用需求。
3.6 防雷接地系统。
3.6.1 本次防雷系统通过在相应位置安装防浪涌保护器对设备进行保护,通过防浪涌保护器对雷电流进行吸收,从而保护终端设备的运行安全;通过接地体将残余的雷电流通过接地体泄入大地。具体方案如下:
(1) 在大楼总配电房至机房市电总电源的电缆的输出端安装三相电源防雷器,作为电源线路的第一级电源防浪涌保护器。
(2) 机房ups电源输入端安装三相电源防雷器,作为电源的第二级防浪涌保护器。
(3) 在机房ups电源输出端安装三相电源防雷器,作为电源的第三级防浪涌保护器。
(4) 大楼室外摄像机及卫星天线弱电防雷由弱电系统统一考虑。
(5) 接地母牌与引下线。
3.6.2 a/抗静电保护接地与引下线:在整个机房区地面设置静电泄漏网,同时静电泄漏网将抗静电地板支架等电位连接为一体,静电泄漏网再通过40*4镀锌扁钢均压环带将机房天棚龙骨、地板支撑等电位连接为一体,最终机房的外围空间形成等电位体,同时与机房安全工作接地、防雷地等以最短距离形成结构相连,并用两根35mm2铜芯线引至机房附近的等电位接地端子箱。
b/等电位连接。
等电位连接是用6 mm2铜芯线连接导线或过电压保护器将处在需要防雷的空间内的防雷装置,建筑物的金属构架、金属装置、外来的导体、电气装置、电信装置等连接起来。
4. 结束语
智能化机房建设是整个弱电系统的集中场所是智能建筑的一部分,也是工程设计的一个重要分支,机房工程不仅集建筑、电气、安装、网络等各专业于一体,更需要丰富的工程设计和施工管理经验;机房的设计与施工的优劣直接关系到机房内系统是否稳定可靠地运行。
参考文献
[1] 《智能建筑设计标准》 gb/t50314-2006.
[2] 《电子信息系统机房设计规范》gb50174.
[3] 《电子计算机场地通用规范》[gb/t 2887-2000].
[4] 《建筑及建筑群综合布线系统工程设计规范》(gb/t50311-2000).
[5] 《安全防范系统通用图形型号》(ga/t74-2000).
[6] 《综合布线系统工程设计规范》(gb/t50311-2007).
[7] 《智能建筑施工及验收规范》(dg/tj08-601-2001).
关键词:芳烃装置 节能降耗 夹点技术 换热网络
芳烃产品在沸点上较为接近,难以分离,因此分馏系统的能耗情况较为严重。换热网络属于交换与利用主管能量的一个系统,因此对换热网络进程优化计算,有利于提高其利用合理性[1]。由此可看出,分馏系统、换热网络具有较大的节能潜力。
一、芳烃装置整体节能降耗方案分析
研究以400kt/a芳烃抽提装置配套600kt/a连续重整装置为例,以环丁矾作为抽提溶剂,该抽提装置产品涉及到120#溶剂油、6#溶剂油、苯、二甲苯与甲苯。芳烃装置的抽提系统包含有溶剂再生塔、抽提塔、回收塔、水汽提塔、汽提塔以及抽余油水洗塔[2]。
1.芳烃装置能耗分析
芳烃抽提装置主要是通过降低蒸汽、燃料气等的消耗来降低能耗,其能耗数据具体见表1。其中,蒸汽能耗情况:抽提抽空器消耗2.0t·h-1,能耗0.084GJ·h-1。溶剂油塔进料换热器消耗2.1t·h-1,能耗0.089GJ·h-1。溶剂油塔重沸器消耗5.7t·h-1,能耗0.242GJ·h-1。其他的能耗均来源于燃料气,具体见表2。
表1 芳烃装置能耗数据
表2 燃料气部分能耗数据(GJ/t)
2.节能措施
①降低分馏塔、脱重组分塔等的回流比;②降低抽提水的循环量;③停止使用抽空器;
3.节能效果
通过采取以上节能措施后,芳烃装置中循环水、电、蒸汽、燃料气等的能耗数据分别为0.039GJ·t-1、0.356GJ·t-1、0.112GJ·t-1、2.973GJ·t-1,相比装置在开工初期的能耗情况(见表1),节能效果十分显著。
二、换热网络方面的节能降耗方案
夹点技术属于目前在优化换热网络中最为使用的一种方法,该技术从系统整体出发,以1.原换热网络的夹点技术若夹点的温差为10e,以芳烃装置流程物流数据进行计算,可得出夹点温度的平均值为85e,其中冷流股与热流股分别为80e、90e。
2.现换热网络的夹点技术
以夹点方法的设计原则为分析依据,现阶段采用的换热网络一方面夹点之上具有抽提塔Ⅰ塔底物流与汽提塔Ⅰ塔底再沸,前者换热量为0.54MW,后者换热量为2.91MW。另一方面跨越节点处的传热换热量为4.54WM。由此得出,换热网络节能潜力为4.54WM。
3.现芳烃装置换热放网络优化方案分析
3.1最大热回收优化方案
以物流分支原则为依据,以白土塔进料物流与其他物流取代回收塔塔底物流进行换热,消除热物流与白土塔进料物流之间的传热,以热物流月夹点上的冷物流进行换热,以白土塔进料物流则有夹点下热物流进行加热。以新换热网络中的E7、E6、E3以及E5取代原换热网络当中的E1、E2、E3与E4。通过该改动方案,节省4.54MW工程量。
3.2最小改动优化方案
增加E3、E4、E5、E6以及E7等换热器,由E3、E6、E7等分别减少其面积,并合并原油的E2、E3,取代E4,取得新换热面积(541.38m2),在此改动方案下,加热公用工程为3.27MW,冷却公用工程为2.44MW。
3.3最小改动优化方案与最大热回收优化方案对比
最小改动方案的加热公用工程与冷却公用工程分别为3.27MW、3.27MW,而最大热回收方案的加热公用工程与冷却公用工程均为4.54MW。假设装置年运行时间共有360天,而冷却水公用工程费用与加热公用工程费用分别为27元/t、15.5元/GJ,由此可得出,最小改动方案的投资费用为200万,回收期为4个月,热冷共用工程分别减少12.32%与10.26%。而最大热回收方案的投资费用为600万,回收期为8个月,热冷共用工程分别减少17.11%与19.08%。对比得出,最大热回收优化方案的节能效果更为显著。
三、分馏系统的节能降耗
1.芳烃分馏单元能耗分析
某石化公司芳烃分馏单元的塔系有三种类型,即甲苯塔、二甲苯塔、邻二甲苯塔。利用导热油加热甲苯塔、二甲苯塔再沸器时,每小时的能耗量为89.752GJ的能量。在该过程中,塔顶存在大量的低温位热源,该热源直接被空气或者水带走,没有采取任何的回收利用措施,导致大量能源被浪费掉。通过测试分析,甲苯塔、二甲苯塔及邻二甲苯塔三者的利用率分别为8.3%、6.5%及11.6%,其冷凝器带来的损失数据为5.1725G/h、12.0392G/h及1.4587G/h,损失很大,因此分馏环节的节能情况亟待提高。
2.各项节能方案分析
结合上述情况,制定了三个节能方案,具体情况如下:①压缩式技术利用压缩机把二甲苯塔塔顶物流的温度升高,再将其作为苯塔再沸器的热源。关闭了苯塔再沸器热源后,导热油提供热能的节约量为24.45GJ/h;②二甲苯塔操作压力提高至150kPa的等级二甲苯塔塔顶的原始操作压力为135 kPa,将其提高至150 kPa,塔顶温度即会升高至176.6℃,该塔顶热物流中的一部分用作苯塔再沸器热量来源,其他部分则是甲苯塔中间再沸器的热量来源。导热油热量的节约量为27.60GJ/h;③将二甲苯塔操作压力提高至600kPa先对二甲苯塔进行重新设计,提高操作压力至600 kPa,温度升高至229.5℃,并将全部的二甲苯塔塔顶物流作为苯塔及甲苯塔的热量来源,节约量为38.60 GJ/h。
3.节能效果对比
方案一能够为企业创造355万元的效益,其所需的压缩机和苯塔再沸器造价成本分别为100.00万元、29.830万元。方案二能够为企业创造476万元的效益,其所需的苯塔中间再沸器及苯塔再沸器的造价成本分别为69.423万元、29.830万元。方案三能够为企业创造664万元的效益,其所需的二甲苯塔、苯塔再沸器、甲苯塔再沸器的造价成本分别为300.00万元、12.812万元、17.035万元。因此方案二其中的最优方案,方案三的节能效果最好,但是成本较高大,从长远来看,可以考虑该方案。
参考文献
北京丽宫别墅是香港周大福集团斥巨资打造的别墅社区,项目一期87栋别墅拥有8种户型,户型面积在685m2~1500m2,设计为纯欧式花园大宅。别墅位于顺义区中央别墅区的温榆河畔,紧邻3300米绿化带,周边拥有机场高速、机场北线、京承高速、京顺路等多条路网,5分钟即可到达首都国际机场,15分钟便可直抵朝阳商务核心区及燕莎使馆区。新国际展览中心近在咫尺。
设计说明
丽宫别墅智能家居系统的设计理念就是为业主创建一套安全;舒适、健康、高雅,便捷、环保,节能的家居生活智能服务体系。在满足业主各种高层次的需求,同时突显业主的高贵地位和非凡品味。
整房控制系统能控制家庭中的全部设备,本期方案控制对象包括:远程控制、安防报警、智能灯光、电动窗帘、背景音乐。整房控制系统配置非常灵活,业主可以根据自己的需求选择需要控制的对象进行控制,并可以按照需求进行增加、删减、组合调整。
别墅中的智能家居可划分为6个子系统,它们是:智能灯光系统、家庭背景音乐系统、人体感应系统、安防控制系统、智能电器控制系统、电动窗帘系统。整房控制系统不但能单独控制各种家庭设备,而且可使包含这些设备的各个子系统相互配合、协调工作,从而形成一套高品质的智能服务体系。
方案设计
下面针对不同的功能区域所安装设备进行详细的功能阐述:
1.地下一层
(1)更衣室/走廊/楼梯间
此区域灯光采用智能化控制,业主选用系统中配置的触摸屏、智能触摸遥控器来控制,也可以在面板本地控制、手机或者互联网远程控制。此区域还配置了人体感应系统,当业主经过此区域,系统自动打开灯光,当业主离开后系统自动延时关闭灯光。
(2)桑拿室/卫生间/游泳池/雪茄吧
此区域的灯光采用智能化控制,业主选用系统中配置的触摸屏、智能触摸遥控器上来控制,也可以在面板本地控制、手机或者互联网远程控制。
(3)沙发区/台球室
灯光采用智能化控制。另外在本房间还未业主配置了电动窗帘系统,业主再也不用去窗帘本处去用手拉电动窗帘了,使生活更方便了,控制方式同智能灯光控制方式。
(4)舞池区
此处的灯光采用的智能化控制,可以组合6种不同的场景模式,业主可以用系统中配置的触摸屏、智能触摸遥控器上来控制,也可以在面板本地控制、手机或者互联网远程控制。智能网络转发器可以把其它家电遥控器(红外)集中的我们的智能遥控器上,避免了业主为一大堆的遥控器而感到苦恼,用一个智能遥控器就可以控制所有的家电。此区域还为业主配置了电动窗帘系统和背景音乐系统。此处的电动窗帘既可以在本地控制同智能灯光系统。另外此处的背景音乐系统可以使业主在本房间共享其它房间优美的音乐,控制方式同智能灯光系统。
(5)锅炉房
本房间的灯光采用智能化控制,业主业主选用触摸屏、智能触摸遥控器上来控制,也可以在面板本地控制、手机或者互联网远程控制。另外此区域还配置了溢水传感器,当发生漏水的情况下系统自动拨打电话报警通知主人即使作出防御措施。
2.地上一层
(1)会客厅
会客厅的灯光采用智能化控制,可以用系统中配置的触摸屏、智能触摸遥控器上来控制,也可以在面板本地控制、手机或者互联网远程控制。此区域还为业主配置了电动窗帘系统和背景音乐系统。此处的电动窗帘既可以在本地控制同智能灯光系统。另外此处的背景音乐系统可以使业主在本房间共享其它房间优美的音乐,控制方式同智能灯光系统。
(2)钢琴厅
钢琴厅的灯光采用智能化控制,还配置了电动窗帘控制系统,业主再也不用用手拉窗帘幕布了使生活更方便了,控制方式同智能灯光控制方式。
(3)餐厅
餐厅配置了智能灯光控制系统、电动窗帘系统和背景音乐系统。电动窗帘既可以在本地控制同智能灯光系统。另外此处的背景音乐系统可以使业主在本房间共享其它房间优美的音乐,控制方式同智能灯光系统。
(4)厨房
厨房除了设有智能灯光控制系统,还放置了一个智能声音报警器,方便业主有紧急情况呼叫保姆使用。
(5)玄关
玄关配置了一个功能强大的触摸屏,方便业主进到家里和离家的是时候,控制家里的任何被控设备,当我们进到家的时候玄关的灯光会自动亮起,同时背景音乐响起,窗帘自动打开,让业主真正感觉到家的温馨和浪漫。
(6)过道
过道处配置了人体感应系统,当业主经过此区域,系统自动打开灯光,当业主离开后系统自动延时关闭灯光。另外此区域还配置了视频监控系统,系统24小时实时监控此区域的情况,方便业主远程监控家里面的情况。
3.地上二层
(1)客卧
客卧采用智能灯光控制系统,在卧室还配置了智能双控开关,在床头就可以控制本房间的灯光及卫生间,衣帽间里面的灯光,再也不用担心晚上起来摸黑。
(2)儿童房
同样,儿童房也配置了智能双控开关,在床头就可以控制本房间的灯光及卫生间,衣帽间里面的灯光,再也不用担心晚上起来摸黑。另外此处的背景音乐系统可以使业主在本房间共享其它房间优美的音乐,可以通过系统配备的触摸屏、智能触摸遥控器来控制,也可以在面板本地控制、手机或者互联网远程控制。此处还为业主设置了紧急求助系统,当遇到紧急情况按一下本房间内的紧急按钮,系统会自动发出蜂呜声提醒保姆,也可远程拨打电话通知主人,及时作出相应救急措施。
4.地上三层
关键词:智能变电站;网络结构;二次系统;合并单元
作者简介:皮志勇(1975-),男,湖北荆门人,湖北省荆门供电公司变电中心,工程师;徐东升(1972-),男,湖北荆门人,湖北省荆门供电公司变电中心,工程师。(湖北 荆门 448000)
中图分类号:TM63?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)33-0140-02
智能变电站是坚强智能电网的重要基础和支撑。[1]目前,虽然有大量的新建智能变电站项目,但对众多的常规变电站进行智能化改造却是必不可少的,是实现坚强智能电网的必然途径。对常规变电站进行智能化升级改造可降低变电站运维成本、优化资源配置、提升运行指标。[2]相比新建智能变电站,常规变电站智能化改造存在诸多困难,如主控室二次设备布置、电缆敷设、改造步骤及停电方案、二次系统过渡方案等问题。这些问题不仅增加了智能化改造的难度,也加大了施工的风险。如何克服这些困难,安全、高效、经济地进行智能化改造施工是智能化改造工程成功的关键。本文结合荆门地区220kV枣山变电站(有220kV、110kV、35kV三个电压等级)智能化改造工程,就常规变电站智能化改造工程实施技术进行了探讨。
一、枣山变电站智能化改造网络结构
枣山变电站建于1994年,现控制方式为老式强电一对一铁板屏有人值班控制模式,智能化改造采用“三层两网”结构,[3]两层网络分别连接过程层设备(智能单元、合并单元[4])与间隔层设备(保护、录波、测控、计量)、间隔层与站控层设备。图1为220kV枣山变电站智能化改造网络连接图。站控层网络采用双星型拓扑结构,冗余网络采用双网双工方式运行,站控层网络实现间隔层设备(如保护装置)与站控层设备(如监控计算机)之间的通信,间隔与间隔之间的非实时通信也在站控层网络实现,如利用GOOSE报文实现五防闭锁。过程层网络分为SMV采样值网络和GOOSE信息传输网络。SMV网主要实现交流电流、电压量的上传;GOOSE网主要实现开关量的上传及分合闸控制、防误闭锁等。间隔层设备包括保护装置、测控装置、电能计量装置、集中式处理装置以及其他智能接口设备等。保护装置通过点对点光纤接收MU发出电流、电压采样信号、故障录波、网分等通过SMV组网接收MU电流、电压采样信号。除非电量保护采用电缆直跳外,其他保护均采用光纤点对点直接跳闸。
二、屏位布置和电缆敷设问题
1.主控室二次设备布置问题
枣山变电站主控室设计70个屏位,改造前已用屏位66个。为了保证智能化改造的屏位采取下列措施:第一步,利用现有的屏位搭建站控层网络。第二步,进行直流系统异地改造,将直流系统的充电屏、馈线屏、母联屏与蓄电池组共用一室,直流系统改造后主控室空出屏位8个。第三步,进行35kV智能化改造。35kV间隔保护采用就地安装保护[5](保护测控一体化设备,按间隔单套配置)。35kV智能化改造完毕后,拆除原保护屏,主控室空出屏位6个。第四步,过渡装置移位运行(过渡装置指智能化改造期间需要、改造完毕后可拆除的装置,如故障录波、低周装置等)。过渡装置移出主控室运行后主控室空出屏位6个。以上步骤实施后,主控室空出了20个屏位,有效地保证了后续改造工作的进行。这种方案对应性强,相比新建保护小室,大大减少了工程投资。
2.电缆、光缆敷设问题
枣山变电站自投产起经历了多次改造、扩建,造成电缆在各主控楼电缆入口处及电缆沟的交叉或转弯处敷设混乱、拥堵严重。[6]同时,由于变电站投运时间较长、电缆沟改造风险大等原因,造成电缆支架锈蚀严重、电缆盖板破损严重、电缆防火墙不符合要求等问题。智能化改造后,设备网络化和就地化、电缆数量大为减少等特点,分五步解决了电缆、光缆敷设问题。第一步,将运行的控制、动力电缆移出电缆支架,平放在电缆沟底,并用沙袋平铺在运行电缆上方,保证运行电缆在改造期间不受外力的影响,如图2所示。第二步,更换电缆支架,拆除原电缆支架更换为镀锌钢制平头支架,并在电缆支架上安装了等电位接地铜排,增加了智能化二次设备抗干扰能力。第三步,开挖新沟。为了避免新敷设的电缆光缆与老电缆交叉,在主控楼电缆入口处新开一条约40多米的电缆沟与220kV电缆主沟连接,大大减轻了原有电缆沟新敷电缆的压力。第四步,电缆、光缆敷设。电缆、光缆采用共沟分层敷设,为了有效保护光缆,规范了光缆走线工艺,在电缆支架第一层安装了光缆槽盒,大大降低了光缆内的纤芯受外力损坏的几率,且达到了光缆走线整齐、美观的效果。第五步,粉刷沟壁,增加沟檐压顶,新建电缆沟防火墙,更换单边子扣电缆盖板,使整个电缆沟焕然一新。这种方案有效地缩短了施工工期,节省了工程成本,并达到了新建变电站二次施工标准。
三、改造步骤及停电方案
智能化改造过程周期较长,采用合理的施工步骤和停电方案可以减少对重要用户的停电时间、保证供电的可靠性、转移负荷保证变压器不过载运行。220kV枣山变智能化改造共分六个阶段。第一阶段为土建施工及准备阶段;第二阶段为直流系统改造阶段;第三阶段为35kV智能化改造阶段;第四阶段为220kV智能化改造阶段;第五阶段为110kV智能化改造阶段;第六阶段为组织验收,协助运行人员编写运行规程。在六个阶段中,仅在第四和第五阶段有申请停电的需求,其余部分均可在不停电或线路带路运行下工作。
35kV智能化改造阶段,改造间隔采用旁路带路线路运行、逐个间隔停电的方法进行改造。改造的设备不影响正常运行设备的安全。220kV智能化改造阶段,在停电过程中把握两个原则:一是不出现“一线两变”的运行方式,二是不出现无母差保护运行方式。按照以上原则,拟订了三套停电方案,经省公司生技部门、安监部门等综合考虑,选用了操作简单、负荷转移容易、安全风险小的方案作为220kV智能化改造的停电方案。为减少220kV线路停电时间,停电工作安排在系统设备集成、组态配置完成、系统平台建立、工程调试完毕之后,停电后仅完成智能组件柜与一次设备机构控制箱内的连线、继电保护及自动装置的传动试验。110kV智能化改造阶段,因涉及到一次设备更换(110kV设备更换为HGIS,母设间隔母线隔离开关更换),采用旁路带单线单变、转移环网变的停电方案,有效地保证了改造阶段的供电可靠性。
在整个改造过程中,改造后的设备在新系统中运行,未改造的设备在原系统中运行。为了保证远动数据的实时性、正确性,改造期间在远动主站增加一个通道,改造后的间隔数据通过新通道报送调度,未改造的间隔数据通过旧通道报送调度,这种方式既不影响已运行设备的远动操作又可保证安全性。
四、二次系统过渡方案
常规变电站智能化改造因一次接线、设计方案、改造步骤不同而不同。如不采用全停改造的方式,无论怎样优化方案,总会面临新老设备过渡问题。过渡设备一般有下列几类:一是为常规变保护及自动装置提供电压的互感器设备;二是实现母线元件保护的母差保护装置;三是被主变、备自投等装置联跳的母联(分段)开关。二次系统能否安全过渡对于整个智能化改造风险管控有着重要的意义。220kV枣山变智能化改造分别按下列方案实现二次系统过渡。
1.电压互感器二次回路过渡
220kV枣山变电站智能化改造没有更换现有常规互感器。在改造期间既要为原保护及自动装置提供二次电压,又要为智能化母线MU提供二次电压。为了实现电压互感器二次回路过渡,采用的方法是:先将原二次回路并列运行,再申请停I段TV,在TV停电过程中拆除原TV到端子箱的二次线并改接到#1母线智能组件柜中,然后再从#1母线智能组件柜敷设电缆连接原端子箱。I段TV送电后,再按同样方法改造II段TV,从而实现了对母线MU、原设备提供二次电压。在该电压等级智能化改造完毕后,断开原TV端子箱二次电压空开,拆除母线智能组件柜与原端子箱二次电缆即可。枣山变电站智能化改造期间,220kV二次电压连接线图如图3所示。
2.母差保护过渡方案
枣山变电站220kV原母差配置为单母差、单失灵,智能化改造后配置为双母差、双失灵(母差和失灵共用一套装置)。110kV原母差配置为单母差,智能化改造后配置为单母差。220kV一次接线方式为双母带旁路(母联兼旁路),110kV一次接线方式为双母带旁路(母联与旁路分开),35kV一次接线为单母分段(无母差保护)。以220kV智能化改造为例进行说明。220kV智能化改造阶段共分三步:第一步,完成所有间隔智能化设备调试;第二步,申请江枣线、枣林线、荆枣II回、#1主变等间隔停电,进行智能化改造;第三步,申请荆枣II回、#2主变、母兼旁等间隔停电,进行智能化改造。在第二步时,未停电的间隔倒到II母上运行,老母差保护仍可正常运行并实现对II母的保护。停电间隔改造完毕后在I母上送电、运行,用新母差实现对I母的保护,I母与II母不合环运行(如图4所示,220kV母差过渡期间一次接线图)。第三步改造开始就可退出原母差和失灵保护,所有间隔改造完毕送电后仅投入新母差。通过此方案可实现母差保护有效的过渡,运行方式简单,安全风险较小。
3.联跳母联(分段)开关过渡方案
枣山变电站智能化改造按电压等级分阶段进行。220kV智能化改造阶段,因主变间隔与220kV母联间隔同时进行,不用考虑过渡方案,而35kV、110kV改造阶段与220kV改造阶段不同步,需要考虑过滤方案。以联跳35kV母联开关为例,35kV母联开关智能化改造完毕后,220kV智能化改造工作还未开始,因此#1、#2主变无法联跳35kV母联开关。改造期间,共拟订了两套方案。方案一是分别从#1、#2主变保护装置敷设电缆,实现联跳35kV母联开关;方案二,用一台主变和35kV母联带35kV母线负荷,用充电保护的过流保护(过流值可与主变低后备取相同值,时间上缩短Δt)实现串接母线保护并作为串接母线馈线的后备保护。考虑到方案二实施较为容易,且便于220kV阶段智能化改造,所以选用方案二作为过渡方案。在#1、#2主变智能化改造完毕后,联接主变跳35kV母联网跳光纤,实现主变联跳母联开关。
五、结束语
智能变电站是智能电网的重要组成部分,随着智能变电站建设和推广应用的逐步深入,迫切需要对智能变电站的工程应用进行阶段性总结。[7]针对220kV枣山变电站智能化改造过程中遇到的相关问题,提出了解决方案,为将来更多的变电站智能化改造工程建设提供了一定的实践依据和工程经验。
参考文献:
[1][2][3]变电站智能化改造技术规范(Q/GDW Z414)[S].国家电网公司指导性技术文件,2010.
[4]智能变电站设计规范(Q/GDW393 110(66)kV—220kV)[S].国家电网公司企业标准,2009.
[5]智能变电站继电保护技术规范(Q/GDW441)[S].国家电网公司企业标准,2010.
【关键词】认识;需求定位;优化的设计;规范的实施
“正确的认识、合理的需求定位、优化的设计、规范的实施”是成功地建设一个智能化项目的四大要素。
在目前智能化项目的建设中,普遍存在片面追求技术先进而忽视产品的成熟可靠,对智能化功能贪多求全的现象。在决定智能化系统的方案时,并没有从用户的实际需要出发,而是将智能化作为卖点,进行炒作。这在一定程度上具有以技术为本的倾向,严重违背了智能化建设应以人为本的基本原则。因此,应该根据各个具体工程的特点,兼顾经济发展水平、地区差异等,在满足建筑安全、节能、环保等基本要求的前提下,给用户以更大的选择空间。
一、正确认识
智能化项目的实施首先要有一个正确的认识,智能化不是智能化系统的简单堆砌,更不是最新、最先进系统及产品的试验场。因此,对智能化项目的建设,不应盲目追求高标准、提出不切实际的要求,要有一个理性正确的认识。具体地说智能化系统体现在以下几个方面:
1.能提供便于管理、控制、运行、维护的手段。
2.能提供一个有利于提高工作效率、激发人的创造性的环境。
3.能以较低的费用及时与外界取得联系(例如上级单位、相关单位、下属单位、消防队、医院、安全保卫机关、新闻单位以及各种信息库等)。
4.能提供高度共享并安全可靠的信息资源。
5.高效节能,节约管理费用,减少物业管理人员。
6.适应管理工作的发展需要,具有可扩展性、可变性、能适应环境的变化和工作性质的多样化。
7.各种系统设备使用管理方便、安全可靠。
8.投资合理,符合区域发展的需求,达到短期投资长期受益的目的。
二、合理的需求定位
了解使用方的使用及管理需求是有效进行智能化项目建设的首要前提。
根据项目的特定条件,包括建设规模和档次、配套设施、建筑布局、用户对象和投资情况等因素综合考虑,从实际出发,适度超前,以实用为目的,确定实际需要的系统和功能,即“量体裁衣”。
国内智能化项目建设过程中,许多智能化项目的承建方总是在等业主提供项目建设任务书,希望按照业主任务书的指定范围进行智能化设计。这种做法是符合国内现行的工程程序的,但其缺陷也很明显,结果往往是业主难以准确的提供相应的资料从而造成工作的无法进行。而操作性很强的方法应是,设计院根据建筑物的性质、规模、定位和客户的财力等因素,结合自己的工程经验,为业主提供相应的建筑智能化需求方案。方案提交给业主后,由业主组织专家,并结合自身的使用及管理要求进行需求方案的评审,评审通过后的方案就可以成为设计的依据,也就是业主的设计需求书。
三、优化的设计
在合理的需求分析的基础上,对智能化系统进行方案设计、初步设计及施工图设计和统筹考虑,寻找最经济可行的实现途径,以最少的投资换取最大的功效。智能化系统的方案设计、初步设计及施工图设计一般由项目的主体设计单位负责完成。
方案设计必须以需求分析为首要依据,作出符合使用及管理要求的设计方案,设计应多元化和个性化。初步设计和施工图设计是方案设计的进一步优化和深化的过程。施工图应完成各种系统的主要技术指标、系统解决方案、管线路由、电源供应、系统接地等的设计,也必须完成与建筑主体专业和其他设备专业的配合工作。完整的、全面的智能化设计图作为实施工程中的预算、招标、施工等工作的指导文件。
四、规范的实施
规范的实施包括确定合适的集成商及供货商,制定分步实施步骤,规范的施工组织计划和安装、调试、试运行、测试、培训、验收等。
规范的安装调试是智能建筑建设的有力保障。智能建筑的施工过程必须遵守现行的规范和规定,并且必须有有效的监管