高山滑雪场电气设计探讨∗

高学文, 王 旭, 张 辉

(中国建筑设计研究院有限公司,北京 100044)

0 引言

造雪设备是高山滑雪场的重要组成部分,被广泛应用于各大雪场,高山雪场造雪系统的电气设计值得研究和思考。 本文对造雪设备供电系统设计进行简述分析,供相关类似项目借鉴参考。

1 造雪系统组成

1.1 系统组成

高山滑雪场造雪系统工艺部分由山下水库、蓄水池、冷热水池、冷却塔、空压机、1#主泵站、2#一级加压泵站、3#二级加压泵站、造雪机、室外供水管网等组成。 造雪用水由位于山下的水库提供,经山下给水加压泵站至蓄水池,由蓄水池经冷热水池、冷却塔处理后,再经1#、2#、3#泵站将水加压至末端造雪设备。 造雪系统配电部分由110kV 总电站、各级10kV 变电室、高低压配电柜、室外箱变、室外造雪配电箱、配电线缆等组成。 整个高山雪场具有水源距离远、造雪设备多且比较分散等特点,需要经多级加压泵站将水源经室外管网送至末端用水点。

1.2 造雪机分类及造雪设备参数

造雪机按外形分为枪式、炮式及车载式。 按原理分为风扇型、压缩空气型。 造雪泵房内设备及室外造雪机设备参数见表1～2。

雪场运营受天气影响较大,设置冷却塔可将较高水温降低至可满足造雪需要的水温,从而在一定温度条件下实现提前造雪,增加雪场运营时间。

2 造雪系统配电设计

2.1 负荷等级

根据国内相关规范和造雪工艺负责人提资,并经与造雪工艺进一步沟通,室外造雪设备主要是在满足气候要求前提下,提前把雪造好,平时只是在夜间适当修复,且造雪供水泵和室外造雪机用电量巨大,如果负荷等级定义过高,整个供电系统的压力很大。 因此定义造雪设备为三级负荷,采用单电源供电方案。 造雪控制设备为整个造雪系统的控制中枢,定义为一级负荷,采用双回路供电,设备自带UPS 电源。

造雪泵站设备参数 表1

造雪机设备参数 表2

2.2 电源分界

经与造雪工艺方沟通,设计院和造雪工艺的电源分界点为室内泵站变频器控制柜上口,设计院负责将电缆供至变频器控制柜进线处,后端出线设计由造雪工艺完成。 室外箱变为箱变内低压配电柜出线端,后端至造雪设备配电控制柜由造雪工艺完成。

2.3 相关要求及注意事项

经与造雪工艺方沟通,造雪泵站相关要求见表3。 变配电室与造雪泵站最好贴邻设置,便于配电线路敷设,土建要求满足国内相关规范即可。

造雪泵站相关要求 表3

由于高山雪场海拔较高,因此所选用的电气设备参数要满足海拔高度要求,并需要根据海拔高度修正设备参数。 另外为保障造雪供水系统在极端天气不结冻,防止造雪供水管网爆裂,造雪泵房除了需要设置好土建密闭和内外保温外,还需要考虑泵站内采暖问题,本工程采用电暖器方式采暖,室外埋深在冻土层以上的给水管线设置电伴热。

2.4 造雪泵站设计

2.4.1 造雪系统供电方案

由园区110kV 高压总站引来10kV 电源至各泵站变配电室和室外箱变,再由变配电室低压柜和室外箱变低压室引出0.4kV 配电线缆至水泵控制柜和造雪设备配电箱。 供电方案示意见图1。

图1 供电方案示意图

2.4.2 1#泵站配电设计

1#泵站主要负责变频主泵供电,内设4 ×2 500kVA+2×800kVA 共6 台变压器,变电室采用下进下出线方式。

2.4.3 2#泵站配电设计

2#泵站主要负责变频主泵供电,另给2#泵站附近的造雪设备供电,低压电缆穿出建筑物后沿室外雪道敷设至造雪设备配电箱。 内设2×2 500kVA+1×2 000kVA 共三台变压器,变电室采用下进下出线方式。

2.4.4 3#泵站配电设计

3#泵站主要负责变频主泵供电,另给3#泵站附近的造雪设备供电,低压电缆穿出建筑物后沿室外雪道敷设至造雪设备配电箱,再由造雪设备配电箱给每台造雪机供电。 内设2×2 000kVA 共两台变压器,变电室采用下进下出线配电方式。 大功率主泵采取变频启动方式,室外造雪机按照设备布置及供电半径,每3～5 台设备采用一条回路供电,供电电缆采用YJV32-3×185+2×95 铠装电缆。 以3#泵站为例,供电流程图见图2。 1#、2#泵站供电流程与3#泵站类似。

2.5 室外造雪设备布置

每台造雪机的功率为28kW,造雪喷射半径30～40m,一条供电回路可以给3 ～5 台造雪机供电,可以参照此原则预估室外造雪机台数。 室外造雪机设置位置还与海拔高度、温度、湿度、坡度、风速等因素有关,最终布置应由造雪工艺确定。

图2 3#泵站配电设计图

2.6 电压降复核计算

由于室外造雪空间巨大,每台造雪设备相距60 ～80m,因此需要考虑电压损失是否能满足设备使用要求,在造雪工艺没有特殊要求前提下,根据GB 50052-2009《供配电系统设计规范》要求,电动机允许电压偏差±5%额定电压。 每个供电回路所带造雪设备≤5 台,所有供室外造雪设备均采用YJV32-3×185+2×95 电缆,并控制供电半径≤400m,经计算满足电压损失要求。 电压降计算见表4(以其中一台室外箱变一条供电回路为例)。

电压降计算表 表4

3 结束语

造雪泵站的选址及设计需结合场地实际情况,并和建筑结构、造雪工艺等相关专业相结合,在满足工艺需求的前提下,本着符合规范要求、技术成熟先进、系统安全稳定、造价经济合理的原则,优化设计系统,满足使用需求。