高山滑雪場電氣設計探討?

高學文, 王 旭, 張 輝

(中國建筑設計研究院有限公司,北京 100044)

0 引言

造雪設備是高山滑雪場的重要組成部分,被廣泛應用于各大雪場,高山雪場造雪系統的電氣設計值得研究和思考。 本文對造雪設備供電系統設計進行簡述分析,供相關類似項目借鑒參考。

1 造雪系統組成

1.1 系統組成

高山滑雪場造雪系統工藝部分由山下水庫、蓄水池、冷熱水池、冷卻塔、空壓機、1#主泵站、2#一級加壓泵站、3#二級加壓泵站、造雪機、室外供水管網等組成。 造雪用水由位于山下的水庫提供,經山下給水加壓泵站至蓄水池,由蓄水池經冷熱水池、冷卻塔處理后,再經1#、2#、3#泵站將水加壓至末端造雪設備。 造雪系統配電部分由110kV 總電站、各級10kV 變電室、高低壓配電柜、室外箱變、室外造雪配電箱、配電線纜等組成。 整個高山雪場具有水源距離遠、造雪設備多且比較分散等特點,需要經多級加壓泵站將水源經室外管網送至末端用水點。

1.2 造雪機分類及造雪設備參數

造雪機按外形分為槍式、炮式及車載式。 按原理分為風扇型、壓縮空氣型。 造雪泵房內設備及室外造雪機設備參數見表1～2。

雪場運營受天氣影響較大,設置冷卻塔可將較高水溫降低至可滿足造雪需要的水溫,從而在一定溫度條件下實現提前造雪,增加雪場運營時間。

2 造雪系統配電設計

2.1 負荷等級

根據國內相關規范和造雪工藝負責人提資,并經與造雪工藝進一步溝通,室外造雪設備主要是在滿足氣候要求前提下,提前把雪造好,平時只是在夜間適當修復,且造雪供水泵和室外造雪機用電量巨大,如果負荷等級定義過高,整個供電系統的壓力很大。 因此定義造雪設備為三級負荷,采用單電源供電方案。 造雪控制設備為整個造雪系統的控制中樞,定義為一級負荷,采用雙回路供電,設備自帶UPS 電源。

造雪泵站設備參數 表1

造雪機設備參數 表2

2.2 電源分界

經與造雪工藝方溝通,設計院和造雪工藝的電源分界點為室內泵站變頻器控制柜上口,設計院負責將電纜供至變頻器控制柜進線處,后端出線設計由造雪工藝完成。 室外箱變為箱變內低壓配電柜出線端,后端至造雪設備配電控制柜由造雪工藝完成。

2.3 相關要求及注意事項

經與造雪工藝方溝通,造雪泵站相關要求見表3。 變配電室與造雪泵站最好貼鄰設置,便于配電線路敷設,土建要求滿足國內相關規范即可。

造雪泵站相關要求 表3

由于高山雪場海拔較高,因此所選用的電氣設備參數要滿足海拔高度要求,并需要根據海拔高度修正設備參數。 另外為保障造雪供水系統在極端天氣不結凍,防止造雪供水管網爆裂,造雪泵房除了需要設置好土建密閉和內外保溫外,還需要考慮泵站內采暖問題,本工程采用電暖器方式采暖,室外埋深在凍土層以上的給水管線設置電伴熱。

2.4 造雪泵站設計

2.4.1 造雪系統供電方案

由園區110kV 高壓總站引來10kV 電源至各泵站變配電室和室外箱變,再由變配電室低壓柜和室外箱變低壓室引出0.4kV 配電線纜至水泵控制柜和造雪設備配電箱。 供電方案示意見圖1。

圖1 供電方案示意圖

2.4.2 1#泵站配電設計

1#泵站主要負責變頻主泵供電,內設4 ×2 500kVA+2×800kVA 共6 臺變壓器,變電室采用下進下出線方式。

2.4.3 2#泵站配電設計

2#泵站主要負責變頻主泵供電,另給2#泵站附近的造雪設備供電,低壓電纜穿出建筑物后沿室外雪道敷設至造雪設備配電箱。 內設2×2 500kVA+1×2 000kVA 共三臺變壓器,變電室采用下進下出線方式。

2.4.4 3#泵站配電設計

3#泵站主要負責變頻主泵供電,另給3#泵站附近的造雪設備供電,低壓電纜穿出建筑物后沿室外雪道敷設至造雪設備配電箱,再由造雪設備配電箱給每臺造雪機供電。 內設2×2 000kVA 共兩臺變壓器,變電室采用下進下出線配電方式。 大功率主泵采取變頻啟動方式,室外造雪機按照設備布置及供電半徑,每3～5 臺設備采用一條回路供電,供電電纜采用YJV32-3×185+2×95 鎧裝電纜。 以3#泵站為例,供電流程圖見圖2。 1#、2#泵站供電流程與3#泵站類似。

2.5 室外造雪設備布置

每臺造雪機的功率為28kW,造雪噴射半徑30～40m,一條供電回路可以給3 ～5 臺造雪機供電,可以參照此原則預估室外造雪機臺數。 室外造雪機設置位置還與海拔高度、溫度、濕度、坡度、風速等因素有關,最終布置應由造雪工藝確定。

圖2 3#泵站配電設計圖

2.6 電壓降復核計算

由于室外造雪空間巨大,每臺造雪設備相距60 ～80m,因此需要考慮電壓損失是否能滿足設備使用要求,在造雪工藝沒有特殊要求前提下,根據GB 50052-2009《供配電系統設計規范》要求,電動機允許電壓偏差±5%額定電壓。 每個供電回路所帶造雪設備≤5 臺,所有供室外造雪設備均采用YJV32-3×185+2×95 電纜,并控制供電半徑≤400m,經計算滿足電壓損失要求。 電壓降計算見表4(以其中一臺室外箱變一條供電回路為例)。

電壓降計算表 表4

3 結束語

造雪泵站的選址及設計需結合場地實際情況,并和建筑結構、造雪工藝等相關專業相結合,在滿足工藝需求的前提下,本著符合規范要求、技術成熟先進、系統安全穩定、造價經濟合理的原則,優化設計系統,滿足使用需求。