浙江省氣象防災(zāi)減災(zāi)中心電力保障系統(tǒng)淺析

劉開巧 劉兆謙

(浙江省氣象局機(jī)關(guān)服務(wù)中心,浙江 杭州 310002)

0 引 言

浙江省氣象防災(zāi)減災(zāi)中心電力保障系統(tǒng)由供電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)和用戶設(shè)備組成,其主要作用是向氣象預(yù)報(bào)、服務(wù)、科研等氣象防災(zāi)減災(zāi)業(yè)務(wù)部門提供優(yōu)質(zhì)不間斷電能,保障全省氣象業(yè)務(wù)的正常開展。電力保障技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的建立和穩(wěn)定運(yùn)行,是確保浙江省氣象事業(yè)實(shí)現(xiàn)良好有序發(fā)展的基本條件。對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行影響最大的是臺風(fēng)、大風(fēng)、暴雨、暴雪、雷電等[1],這些惡劣天氣通常造成線路桿塔傾倒、電氣設(shè)備絕緣受損、回路接地、短路等，導(dǎo)致停電事故[2]。1988年8月8日,8807號臺風(fēng)正面襲擊杭州,造成杭州全面停電,浙江省氣象科技樓的氣象預(yù)報(bào)員借著手電筒,靠手寫來收集風(fēng)雨災(zāi)情信息。此外,在2019年超強(qiáng)臺風(fēng)“利奇馬”登陸期間,華東電網(wǎng)公布共計(jì)72座35 kV以上變電站、4649條10 kV及以上線路停電，浙江停電427.03萬戶,臺州、溫州電網(wǎng)受損嚴(yán)重[3]。

在這些災(zāi)害性天氣到來前做好防災(zāi)減災(zāi)準(zhǔn)備工作尤為重要。趙偉等[4]基于災(zāi)害學(xué)理論,利用層次分析法提出一種浙江電網(wǎng)的雷害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警方法;張怡[3]針對超強(qiáng)臺風(fēng)對浙江電網(wǎng)的影響及防范提出建議,在臺風(fēng)10級風(fēng)圈內(nèi)安排人員外出搶修時需做到“保人身、保電網(wǎng)、保供電”。上述工作主要是針對在災(zāi)害性天氣條件下供電的保障進(jìn)行研究,然而對在自然災(zāi)害條件下氣象用電單位的電力保障研究工作鮮見報(bào)道。

本文對浙江省氣象防災(zāi)減災(zāi)中心的全部負(fù)載進(jìn)行負(fù)荷分級,對分級后不同的用電負(fù)荷給出不同的保障方案,對一些影響人身安全、影響浙江省氣象防災(zāi)減災(zāi)中心正常工作等情況給出了柴油機(jī)供電方案。

1 概況

浙江省氣象防災(zāi)減災(zāi)中心的建筑由地上和地下兩部分構(gòu)成,-1樓、-2樓為設(shè)備用房、汽車庫,其中-2樓設(shè)平戰(zhàn)結(jié)合6級人民防空工程。在-1樓設(shè)置1座10/0.4 kV變電所,變電所內(nèi)設(shè)置2臺1000 kVA變壓器和2臺2000 kVA變壓器。1000 kVA變壓器主要用于空調(diào),2000 kVA變壓器用于除空調(diào)外的其他設(shè)備。地上部分由23層主樓和4層裙樓組成,主樓含辦公用房、會議室,裙樓含辦公用房、會議室、氣象業(yè)務(wù)用房。

2 負(fù)荷分級

浙江省氣象防災(zāi)減災(zāi)中心根據(jù)對供電可靠性的要求以及中斷供電對人身安全、氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)等造成的影響，將設(shè)備用電負(fù)荷劃分為一級負(fù)荷、二級負(fù)荷、三級負(fù)荷。

2.1 一級負(fù)荷

一級負(fù)荷是指中斷供電將造成人身傷害、造成重大經(jīng)濟(jì)損失、影響重要工作正常進(jìn)行、造成重大政治影響和公共秩序嚴(yán)重混亂的用電。

所有的消防設(shè)備用電(消防水泵、消防電梯、排煙機(jī)、正壓風(fēng)機(jī)、消防監(jiān)控等)為一級負(fù)荷?？紤]到所有消防設(shè)備用電,在沒有火災(zāi)的情況下,中斷供電不會產(chǎn)生重大影響,但是,萬一此時有火災(zāi)發(fā)生,消防設(shè)備必須啟動運(yùn)行,若此時無電力供應(yīng),這些設(shè)備將無法正常啟動,將會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果,故將這些設(shè)備用電設(shè)為一級負(fù)荷。

弱電機(jī)房、各層公用走道照明、生活水泵、排水泵、普通電梯等用電為一級負(fù)荷。弱電機(jī)房裝有安全監(jiān)控等設(shè)備,如停電將無法防止非法入侵;如公用走道照明中斷供電，職工行走容易發(fā)生摔倒事故;如生活水泵停電,職工無法正常飲水;如排水泵停電,無法排出集水井污水，將會造成地下室積水;如普通電梯突然停電，可能會導(dǎo)致電梯關(guān)人或無法正常運(yùn)行。這些設(shè)備停電將會影響單位的正常工作,故將其用電設(shè)為一級負(fù)荷。

氣象業(yè)務(wù)用房、氣象專業(yè)機(jī)房、恒溫恒濕空調(diào)等用電負(fù)荷為一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷。氣象業(yè)務(wù)用房包含氣象業(yè)務(wù)運(yùn)行監(jiān)控區(qū)、公共氣象服務(wù)區(qū)、新聞發(fā)布廳等;氣象專業(yè)機(jī)房保障氣象數(shù)據(jù)采集、分析、處理、統(tǒng)計(jì)、發(fā)布等一系列工作正常運(yùn)行;恒溫恒濕空調(diào)要為氣象大數(shù)據(jù)服務(wù)器的正常工作提供恒溫恒濕環(huán)境。

2.2 二級負(fù)荷

二級負(fù)荷是指地下車庫、辦公室及會議室用電。如中斷供電,會給職工地下車庫停車帶來不便，辦公室里無法正常辦公，會議室里無法正常召開會議,故將這些用電設(shè)為二級負(fù)荷。

2.3 三級負(fù)荷

除一級、二級負(fù)荷以外的負(fù)荷為三級負(fù)荷。屋頂宣傳大屏用電、食堂用電、室外籃球場照明等,如中斷供電,會影響宣傳大屏的視覺效果、職工就餐和業(yè)余活動,但是不會影響氣象業(yè)務(wù)的正常開展。

3 供電方式

浙江省氣象防災(zāi)減災(zāi)中心引入雙電源供電。雙電源是指來自不同變電所(站)的兩個電源之間相互獨(dú)立,當(dāng)一個電源因意外斷電后,另一個電源仍有電。負(fù)荷供電方式如圖1所示,從不同變電所(站)引入的10 kV等級的Ⅰ號母線和Ⅱ號母線,各自通過變壓器變?yōu)?80 V等級的Ⅲ號母線和Ⅳ號母線。Ⅴ號母線可以由雙電源選擇開關(guān)選擇Ⅲ號380 V母線或Ⅳ號380 V母線供電。設(shè)置以Ⅲ號母線為主供電,若Ⅲ號母線有電,則優(yōu)先選擇Ⅲ號母線供電。對于一級負(fù)荷和二級負(fù)荷,當(dāng)Ⅲ號母線失電時,雙電源開關(guān)自動切換到Ⅳ號母線供電;反之當(dāng)Ⅲ號母線通電時,不管Ⅳ號母線有沒有電,雙電源開關(guān)自動切換到Ⅲ號母線供電。Ⅵ母線可以由雙電源選擇開關(guān)選擇由Ⅳ號母線或柴油發(fā)電機(jī)供電,對于一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷,除了可以實(shí)現(xiàn)來自兩個不同變電站(所)的電源相互切換供電外,當(dāng)兩路母線都停電時,還可以啟動柴油發(fā)電機(jī)供電。設(shè)定市電優(yōu)先原則,若市電有電，則優(yōu)先選擇由市電供電。此外，部分一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷要求不間斷供電,而柴油發(fā)電機(jī)只能保障在市電停電15 min后發(fā)電送電,對于一些機(jī)房設(shè)備用電，需引入U(xiǎn)PS，且必須保障0.5 h以上的用電時間。對于連接在Ⅲ號母線或Ⅳ號母線上的三級負(fù)荷,當(dāng)任何一路停電時,可以通過Ⅲ號母線和Ⅳ號母線的聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合供電。

圖1 浙江省氣象防災(zāi)減災(zāi)中心負(fù)荷供電方式

4 應(yīng)用實(shí)例

為了在不影響業(yè)務(wù)工作正常進(jìn)行的情況下測試系統(tǒng)的穩(wěn)定性,做了兩個驗(yàn)證性試驗(yàn):對15樓公用走道照明主動停電一路試驗(yàn)和在市電正常時柴油發(fā)電機(jī)供電試驗(yàn)。

4.1 對15樓公用走道照明主動停電一路試驗(yàn)

在人員較少的周末,將15樓公用走道照明主供電電源關(guān)閉,雙電源選擇開關(guān)選擇由副電源供電,可見15樓公用走道照明燈光短暫熄滅后,馬上亮起。

4.2 在市電正常時柴油發(fā)電機(jī)供電試驗(yàn)

在市電正常時,啟動柴油發(fā)電機(jī),并送電到市電與柴油發(fā)電機(jī)雙電源柜,此時可見雙電源柜中柴油機(jī)端指示燈已經(jīng)亮起,但是由于市電優(yōu)先,雙電源柜無切換動作,負(fù)載仍然由市電供電。

以上兩個驗(yàn)證性試驗(yàn)的結(jié)果符合預(yù)期,該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

5 結(jié) 論

本文對浙江省氣象防災(zāi)減災(zāi)中心設(shè)備用電負(fù)荷進(jìn)行分級,消防設(shè)備、弱電機(jī)房、各層公用走道照明、生活水泵、排水泵、普通電梯等用電為一級負(fù)荷。氣象業(yè)務(wù)用房、氣象專業(yè)機(jī)房、恒溫恒濕空調(diào)等用電負(fù)荷為一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷。地下車庫、辦公室及會議室用電為二級負(fù)荷。屋頂宣傳大屏、食堂、室外照明等用電為三級負(fù)荷。對于不同的負(fù)荷等級采用不同的供電方式,一級負(fù)荷和二級負(fù)荷采用雙電源切換開關(guān)在兩個獨(dú)立的電源之間實(shí)現(xiàn)切換供電,對于一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷，除采用雙電源切換供電外,還采用柴油發(fā)電機(jī)和UPS保障供電。三級負(fù)荷直接連接在一個供電電源上,當(dāng)一路市電停電時,可以通過閉合聯(lián)絡(luò)開關(guān)保障供電。