濟南奧體中心主場館供電可靠性分析

黃 偉 ，范憲銘 ，李向奎 ，李 寧

（1.華北電力大學，北京 102206；2.濟南供電公司，山東 濟南 250012）

0 引言

濟南奧體中心位于濟南東部新城區，占地面積81 hm2，總建筑面積約35萬m2。其中體育場60 000座席，建筑面積14.7萬m2；體育館10 000座席，建筑面積5.9萬m2；游泳館4 000座席，建筑面積4.7萬m2；網球館4 000座席，建筑面積3.1萬m2。結合地形地勢，在西場區布置體育場，東場區布置體育館、游泳館、網球館。東區的場館布局，以圓形的體育館為中心，游泳館、網球館以對稱的體型環抱體育館，從而與西場區的體育場實現了空間及體量上的雙軸對稱。西區的體育場，以濟南的“市樹”—柳樹為母題，東區的體育館，以濟南的“市花”—荷花為母題，形成了“東荷西柳”的建筑景觀。

濟南供電公司作為全運會電力保障主體，為確保電力保障萬無一失，先后投資建設五項配套輸變電工程，形成由三座220 kV變電站提供電源支撐，兩座110 kV變電站向奧體中心片區供電的供電網絡。在開幕式獨立電源系統建設中，根據組委會供電要求及負荷分布情況，新增容量18 800 kVA，新增變壓器12臺，電纜分支箱、低壓配電箱、低壓終端箱共計62臺。

結合奧體中心體育場開幕式期間供電需求，從輸電網、供電系統、配電網以及獨立供電系統、后備電源供電方式進行整體供電可靠性分析，從重要體育賽事主場館滿足“N-1”的安全供電要求角度，對奧體中心體育場全運會開幕式期間供電可靠性進行綜合分析研究。

1 奧體中心體育場開幕式負荷分類及可靠性要求

奧體中心體育場在開幕式期間，主要用電負荷為演出前觀眾入場負荷、演出負荷及演出結束后觀眾退場負荷三部分，其中觀眾入場、退場電力供應使用體育場原有供電系統，主要包括場地燈光、消防系統、通風系統、安保系統、監控系統等。在中央電視臺開幕式演出團隊提出的《第十一屆全國運動會（開幕式）電力說明及要求》中，對開幕式演出各類負荷及容量進行了具體說明，演出負荷主要包括燈光、視頻、舞美、威亞、音響共五類負荷，總負荷容量約為11 600 KW，為避免體育場原有供電系統故障影響演出效果，以及各類負荷之間形成干擾，需采用獨立變壓器雙電源供電。

在全運會電力保障過程中，濟南供電公司從諸多方案中統籌考慮成本及供電可靠性因素，采用了獨立供電系統為開幕式演出提供用電負荷、移動發電車提供備用負荷的供電方式。

第十一屆全運會組委會電力保障完全參照2008年北京奧運會電力保障要求執行。組委會對運行和場地管理、技術、廣播、新聞發布、觀眾服務、接待、典禮儀式的用電量、電能質量及供電可靠性均有明確的要求。現場供電的電能質量應100%滿足要求，須100%保證最重要用戶的供電可靠性，同時在合理成本下，充分保證其他電力用戶的電能質量；在電網供電可靠性方面要求從容量、系統安全角度充分保證全運會開幕式的供電可靠性。

2 奧體中心體育場全電壓等級供電可靠性分析

全運會開幕式供電電網可靠性采用全電壓等級供電可靠性分析原則，即全運場館供電可靠性不僅由10 kV、400 V配電網可靠性決定，而是需要由各電壓等級電網協調配合、各電壓等級運行方式變化相互影響、共同應對才能達到供電可靠性要求。全電壓等級供電可靠性分析原則以奧體中心體育場演出負荷為核心，各級電壓等級電網運行方式變化均不會對演出造成不可逆轉性影響。在全運會開幕式獨立供電系統設計、建設中，除保證10 kV終端變壓器實現獨立雙電源供電以外，其第三備用方式采用移動式發電車供電，保證了在電網多重故障情況下也不會對開幕式演出造成影響。

2.1 110 kV及以上電網供電可靠性分析

在正常運行方式下，全運會開幕式供電網絡中3座220 kV變電站位于濟南220～500 kV雙回路環網框架內。兩座110 kV變電站由以上3座220 kV變電站的3路出線提供電源支撐。各相關變電站的主變壓器、線路均無過載的情況。

在主變壓器、相關220 kV、110 kV線路因異常出現“N-1”情況下，全運會開幕式供電網不損失負荷，各正常運行的主變、線路無過載情況。

在220 kV及110 kV變電站因故全停的情況下，所帶的110 kV或10 kV開幕式用電負荷能夠通過運行方式的變化，在短時間內恢復正常供電，承擔轉移負荷的220 kV、110 kV變電站主變的負載率在允許范圍內，不會出現過載情況。

在110 kV變電站的各分段母線之間，均設置備自投裝置，在某段母線供電電源失電情況下可以實現自動切換。

2.2 10 kV電網供電可靠性分析

正常運行方式下，全運會開幕式供電的10 kV線路來自110 kV兩座變電站的4段不同母線，分別向奧體中心體育場中心開關站四段不同10 kV母線供電。所有相關線路無過載情況。

在因線路異常發生“N-1”運行情況下，體育場中心開關站備自投裝置動作，母聯開關閉合，保證10 kV變壓器受電電源不間斷供應。承擔轉移負荷的110 KV主變壓器、10 kV母線、10 kV線路及中心開關站10 kV母線不會出現過載現象。

在10kV線路、設備雙重故障情況下，通過10kV變壓器出線備投，僅會使演出現場1/8～1/4負荷供電中斷，在體育場演出負荷分散交叉接線運行方式下，均勻分布的1/4負荷不會對演出效果造成任何影響。

在10 kV配電網多重故障乃至配電網癱瘓情況下，通過對移動發電車接口斷路器進行倒閘操作，現場演出負荷由14部移動發電車持續供電，移動發電車油料可支撐持續供電4 h以上，足以確保演出繼續進行。

向奧體中心體育場供電的4回10 kV線路均為專用線路，線路上未連接任何其他用戶及設備，避免了公用線路上其他用戶設備異常干擾場館正常用電的情況，提高了供電可靠性。

2.3 400 V電網供電可靠性分析

2009年全運會開幕式電力保障，供電部門與演出創作團隊的責任分界點位于400 V低壓電源箱出線壓接處，因此同2008年北京奧運會電力保障相比，全運會開幕式電力保障范圍更大，除10 kV及以上電網及設備外，還要包括400 V低壓線路及部分低壓設備。

正常運行方式下，每兩臺10 kV變壓器構成一個箱變組，提供一個10 kV供電電源點。每個箱變組的兩段低壓母線之間設有備投及母聯斷路器，在變壓器及前段失電情況下可以實現自動投切。在負荷轉移情況下，任何一臺變壓器不會出現過載現象。400 V母線另設聯絡斷路器，上端與移動發電車出線相連，發電車斷路器僅允許手動操作。

全運會開幕式燈光類負荷約為7 700 kW，由均勻分布于體育場各區域的34個低壓電源箱的66個回路提供，燈光類負荷低壓電源箱為單電源供電；視頻、音響、威亞、舞美類負荷約為3 900 kW，由按需求分布于體育場各區域的23個帶有ATS自動切換開關的低壓電源箱提供，此類負荷的ATS開關可以實現瞬時自動切換。

在低壓線路發生異常“N-1”情況下，燈光類負荷均勻熄滅相應負荷，亮度均勻減弱。根據場地燈光亮度設計規范，在燈光均勻熄滅0～1/4范圍內，不會對場地演出、比賽造成任何影響，也不會影響電視轉播效果。音響、視頻、威亞、舞美類負荷通過ATS開關動作，實現自動切換后正常運行。

在音響、視頻控制系統以及視頻發射控制、威亞同步控制、舞美效果控制系統中，任何設備投切均會對演出效果控制造成影響，在全運會開幕式演出期間采用了接入UPS不間斷電源的方式，確保控制系統不會因為電力供應產生任何形式的影響。

3 主配網一體化供電可靠性分析方法的研究與應用

為實現濟南奧體中心全運會主場館全電壓等級供電可靠性分析，本文使用了主配網一體化供電可靠性分析方法，把與該場館有關的高壓輸電網、高壓配電網、低壓配電網及鏈接設備按接線關系繪制在一張電網接線圖上，根據電網可能出現的異常情況逐一對供電可靠性進行分析，通過后備措施的完善確保全運會開幕式電力保障的萬無一失。

重要用戶供電可靠性主要體現在受電用戶的安全與否、以及主電網運行的可靠性上，但是由于主電網與受電用戶不會直接相連接，雙回或多回供電電源的分析往往局限于高壓配電電壓等級。主配網一體化供電可靠性分析方法建立了主、配網及對應設備的連線關系，將開幕式主場館這一特別重要用戶電源與各級電網的主接線和系統接線組織在一起，清晰直觀的反映各電壓等級的開幕式供電電網情況，通過從電網到供電線路、再到主場館，多電壓等級全方位地對2009年全運會開幕式供電可靠性進行分析，分析準確性高，分析全面。

4 結語

全運會場館，特別是開幕式場館這類特別重要用戶對電網的供電可靠性要求很高，采用主配網一體化供電可靠性分析方法，對供電可靠性的統籌分析，從而有針對性的提出改進建議及措施，為全運會開幕式的可靠供電提供了決策依據和技術保障。另外，電力保障是一項系統工程，定值大小、動作時間、運行方式等需要通過不斷的運行、測試進行調整、完善，同時需要供用電雙方通力協作、相互協調。第十一屆全運會開幕式供電方式研究及其供電可靠性分析，為各類重大活動、賽事的供電保障工作提供了參考和借鑒。