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1 配電自動化
中國目前的配電網很薄弱,絕大多數為樹狀結構,且多為架空線,可靠性差,損耗高,電壓質量差,自動化程度低,因此加強配電網的建設是當務之急,近幾年大量進行的城網、農網改造提供了巨大的市場機遇。采用信息技術,對配電系統的安全可靠運行,提高管理水平,降低損耗具有重要意義。
目前,配電自動化還沒有一個明確的定義。在電力系統一般把這4個方面的內容統稱為配電管理系統。事實上,4個方面的內容相互獨立運行,它們之間的聯系十分密切,特別是信息的搜集、傳遞、存儲、利用是相互影響的。分步驟地從縱向和橫向兩個方向逐步實施和完善。在供電企業內,它屬于一個信息管理系統。
2 配電自動化的內容
2.1變電站自動化
發展變電站綜合自動化也是當前城網和農網建設和改造的基礎環節之一。變電站是電力系統中不可缺少的重要環節,它擔負著電能轉換和電能重新分配的繁重任務,對電網的安全和經濟運行起著舉足輕重的作用。尤其是現在大容量發電機組的不斷投運和超高壓遠距離輸電和大電網的出現,使電力系統的安全控制更加復雜,如果仍依靠原來的人工秒表、記錄、人工操作為主,依靠原來變電站的舊設備,而不進行技術改造的話,必然沒法滿足安全、穩定運行的需要,更談不上適應現代電力系統管理模式的需求。
2.2饋線自動化
饋線自動化是指配電線路的自動化。包括配電網的高壓、中壓和低壓3個電壓等級范圍內的線路自動化。它是指從變電站的變壓器二次測出線口到線路上的負荷之間的配電線路。等級饋線自動化有其自身的技術特點,從結構到一次、二次設備和功能,與高、中壓有很大的區別。
無論是城市配電網,還是農村配電網,配電網自動化應立足于在進行配電網改造,以真正解決配電網的實際問題,以符合供電可靠性及用戶供電的要求,不搞形式,將有限的資金投入到較為實際有效的電網改造中去,解決配電網較為突出的技術問題。確保電力用戶用電的時效性,滿足電力用戶的供電需求。從用戶用電的實際要求為出發點,做好用戶用電的服務工作,體現用戶是上帝的精神。
3 配電自動化管理
在綜合分析配電網供電可靠性、停電損失及供電成本基礎上,提出了以轄區指數代表供電可靠性,在使電力總成本最低,即社會總效益最大的前提下,設置了配電網中分段開關的數量和位置的一種新方法,并進行了實例論證,將為基于電力市場的配電自動化設計提供一種手段。在電網調度自動化系統中采用多媒體技術,采用觸摸屏,使人機交互對話具有良好的界面。按照屏幕提示的區域用手輕輕觸摸,即可得到想要知道的信息,這為只懂電力系統的工作方式、不懂計算機系統的人帶來極大方便。在配電自動化進程中,自動重合器、分段器及熔斷器等開關設備的應用將越來越廣泛,因此對開關設備的選擇和定位的研究具有重要意義。
3.1信息管理
信息管理是配電自動化系統的基本功能,信息被連續地采集更新。信息系統的基本構成是一個不斷更新、緊緊跟蹤配電系統狀態數據庫。必須是配電系統的一個完整而準確的記錄,配電調度員或任何一項自動化功能都能夠方便地存取數據;要隨著配電系統的擴充加以修改。信息管理是連續進行的動態過程,信息存入、檢索和處理隨時都在進行著。對用于控制的信息,其精度和實時性要求很高。用于保護的信息要求精度高并且實時性好,能使保護在毫秒級時間內動作。在無功控制等功能中數據的精度比實時『生更重要。數據采集時必須把由于順序地掃描遠方各點而造成的數據不同時性減至最小。采用分布式計算機系統對此是有利的,并能提供保護所必需的快速響應。信息記錄的內容包括系統各點的運行參數、事件和數值的時間標志的開關量變動等。反映系統結構變化,遠方抄表直接從用戶表計上自動記錄到電力和電量信息。精度不受損失,遠方抄表系統是比較復雜的。響應時間對這一功能并不重要。介時,可以遙控切換用戶表計中的機械記度器或固態記數器。
3.2安全管理
安全管理的目的是使配電系統發生故障后所造成的影響最小。當發生永久性故障時,首先要辨識并隔離故障線路段,重新構建配電系統,使非故障段能在最短時間內恢復供電。典型的運行方式是由變電站通過多條放射狀饋電線對用戶供電。當負荷密度很大時,大多數饋電線將互連起來,以使用戶有備用的供電途徑。對于這種配電系統,故障識別和恢復供電均可自動操作。當一條線路某段發生故障時,饋電線斷路器將自動跳閘并自動重合一定次數,如果故障消失則重合成功,如果是永久性故障,饋電線斷路器將再次跳開并鎖定在斷開位置。配電自動化系統通過對故障電流分布信息的分析,推求出故障位置,在電源已經切斷的條件下,自動地打開有關的分段刀閘將故障段隔離。自動化系統重新安排運行方式,控制操作適當的刀閘和斷路器,將所有非故障線路段重新接入到供電電源上去。
3.3加快電網改造
一、城市10kV配電網規劃和建設中存在的問題
1.城市10kV電源點布點方式不合理。由于對城市10kV配電網的建設缺乏整體的規劃設計,我國部分城市的10kV電源點布局不夠合理,再加上布點量不足,容易造成供電半徑過大,繼而使得線損過高、電壓偏低。此外,由于電源點的分布量不足以及分布方式的不合理,很多地區出現了負載不均的現象,影響當地供電系統的正常運行。
2.城市10kV 配電網絡結構不合理。在之前的城市發展規劃中,由于設計不夠合理使得我國的10kV配電網網絡架構不合理。這些日益沉積的不合理因素成為直接影響配電網檢修、故障排查等相關工作的一大障礙。
3.運行可靠性差。原來我國城區10kV配電網多為單輻射結線模式,隨著城區的擴展建設,新開發及舊城改造的電源均從原有線路引用,直接導致原有線路的負荷大大增加。這就使得配電網的供電可靠性變得更差。
二、10kV 配電網規劃與建設的思路
一般來說,考慮到城市電力規劃的復雜性,可將電力規劃分為5年、10年、20年三個規劃階段。應當針對城區配電網存在的主要問題,結合城市電網建設規劃進一步優化、簡化網絡結構,提高供電可靠性和經濟效益水平,保證供電的質量。在實施策略上,應遠近結合、分步實施。對于城市配電網的建設與規劃需要做到以下幾個方面:做好負荷預測工作;中壓變電站的結構是影響配電網供電質量和供電可靠性的主要因素,關系到整個電網的發展,因此應采用合理的接線模式,而且還要隨著負荷的增長逐步趨向于環網等接線方式;在網架結構方面,要增加配電網線路之間的聯絡,逐步形成結構清晰,供電范圍明確的骨干網架;增加供電電源點,合理減少供電半徑,合理分配負荷,同時增大中壓配電網的導線截面,改造舊線,更換高耗能變壓器,這些都將對降低配電網的電能損耗起到明顯作用。
1.基礎工作
10kV配電網的規劃與建設是以負荷預測基礎為的。負荷預測的正確性及預見性對城市電網規劃的影響極大,網架結構的設置、變電所的布點的選擇都由負荷水平決定。因此,我們要對負荷預測給予高度重視。負荷預測是指,根據自然條件、電力系統的運行特性、增容決策及產生的社會影響等情況,通過對歷史數據的分析和研究,探索事物之間的內在聯系和發展變化規律,做出預先估計和推測。為了與城市發展的要求相一致,負荷預測一般是以當地政府制定的城市發展計劃為依據。在相關部門的配合下,廣泛收集有關用戶的用電需求計劃,對市政生活用電的趨勢及需求有足夠的分析和預測,并總結城市歷年的用電發展情況,采用多種負荷預測方法,最后分析各種預測結果,選定規劃期末的總用電量和總負荷。負荷預測常用的方法包括外推法、單耗法、綜合用電水平法、負荷密度法和彈性系數法等。在進行負荷預測時,還應當考慮到各供電區域的功能分布、地理位置及特征、用電的性質和電壓的等級分層等綜合因素。為了使預測達到最大限度的準確,要求我們在實際工作中應當充分了解區域發展和用電情況,從而做出合理的且符合當地發展的負荷預測。例如,將城市中的大部分工業區轉移至郊區,城市中心成為居民生活與商業辦公的聚集地,這樣,城市用電高峰與天氣的變化情況就會有十分緊密的聯系;而工業用電雖然是郊區用電的大戶,但用電高峰與天氣的變化情況并沒有十分直接的聯系。因此,因地制宜,針對負荷性質的區別,選擇與之相適應的負荷預測方法,才能達到負荷預測的準確性。這樣做不僅能夠保證10kV 配電網規劃能夠順利開展,還能使得配電網的規劃建設更趨于合理。
2.技術措施
(1)網絡構架建設。實現電網安全、可靠的供電,需要一個強而有力的網架作支撐。10kV網架一般有聯絡線方式、“手拉手”環網方式、電纜雙環網方式。在城市的中心地段,電網的負荷密度較高。10kV環網能夠保障轉供用電負荷工作的正常進行;10kV輻射網
一般用在用戶專線的供電區域內。在進行10kV配電網的規劃時,需要注意以下幾方面的原則:
1)按照10kV環網的接線方式進行接線時,線路正常運行時的最大載流量要根據環網接線方式控制在一個安全范圍之內。如果載流量超出了規定的安全范圍,就需要及時采用轉移負荷措施來進行分流,以確保線路安全性。另外,對于有異常情況發生的線路,為確保安全,需要及時限制其載流量。
2)在10kV配電網規劃的初始階段,應充分考慮供電的可靠性問題。為了提高10kV配電網的供電可靠性,應在同一變電站的環網接線或者相鄰變電站之間推廣應用環網接線技術。為了防止出現電磁環網,在電網正常運行時需要考慮開環運行。10kV配網的建設不應操之過急,應遵循循序漸進的原則。建設之初,可首先將2個變電站之間的小部分10kV饋線聯絡起來;在中長期建設中則應實現一個變電站的所有10kV饋線(用戶專線除外)與周邊其他變電站聯絡在一起。在此同時,還需要考慮主環路成環的建設周期。應盡量減少主環路電纜遷移,節省主環路電纜遷移的開銷。在主環路中,通常不需要太多的節點,且節點一般為開閉所、環網節點配電所或具有開閉所和配電站功能的中心配電室。
3)在進行10kV配電網規劃時,應在保證實現控制環網和線路正常運行電流強度的前提下,在每一回10kV線路上設置多個分段開關,這樣能夠將電路維修、檢修以及故障排查時的范圍縮至最小。出于技術和經濟的多方面考慮,一般的線路段數設置在3到4段為最佳,且每一段的用戶數應當盡量均衡。
(2)配電臺區的建設。配電變壓器在建設之前應當考慮到密布點的原則問題,以便將低壓配電網的供電半徑控制在一定范圍之內。為遵循安全、可靠和簡單的原則,380/220V的低壓配電網的建設一般采用的是以配電變壓器作為中心的樹狀放射式的結構,實行分區供電。同一電房內的2臺配電變壓器的低壓母線之間應當設置聯絡開關以作突發事故的備用。低壓線路必須有明確的供電范圍,不能出現跨區供電的現象。
(3)對于導線截面的選擇。10kV配電網規劃應滿足供電區域負荷的需求。10kV配電網的主干線是閉環接線,是一種開環運行結構。10kV配電網線路的供電半徑應當不超過3km,低壓供電半徑應不超過250m(在繁華地區則不超過150m)。主干線的導線截面宜采用240mm2的絕緣導線或者400 mm2的銅芯電纜,并要把每路的出線負荷基本控制在500A內。
(4)環網結線方式可以大大提高配電網的供電可靠性,但其線路的設備利用率相對較低,一般單環網線路的設備利用率為50%,兩供一備線路的設備利用率為67%,三供一備線路的設備利用率為75%。對舊城區10kV配電網的可靠性改造,應當根據原有線路負荷率和線路走廊實際情況,合理選擇公用線路接線模式。當原有線路負荷率較低(≤50%)時,可采用單環網結線方式;當原有線路負荷率較高(>50%)時,則宜選擇兩供一備、三供一備等結線方式。
(5)“環網單元”的建設。電纜化開閉所規模大,占地面積大,因此在商業鬧市區、市中心或城市道路改造地區建設時難度很大。電纜“環網單元”占地面積小,在不同地區建設時應當因地制宜。環網供電方式是指在不同變電所或同一變電所的不同母線的兩回或多回出線,使這些線纜相互之間連接成一個環路,分為單獨網絡、雙環網和多環網等不同形式。環網供電有三個基本組成單元,即電纜進線單元、電纜出線單元、用戶支線單元。在任一線路出故障時,進出線單元能夠及時隔離,并轉由另一個單元保證用戶支線連續供電。用戶支線單元環網柜應有保護和隔離支線(或變壓器)的作用,以方便維護和檢修。環網柜可以根據用戶的需要由基本單元組合成多種方案。在配網設備的選用上,要堅持“免維護,長壽命,節能型”的原則,以適應電網快速發展的需要,為有效地實行狀態檢修打好基礎。在環網建設上,要盡量考慮不同變電所之間10kV電網運行的可靠性,即在一座10kV變電所全停的情況下也能保證大部分重要用戶的供電。
(6)配電地理信息系統的建設。建設10kV 配電地理信息系統,可以直觀地在地理圖上看到各種電力設施的分布。利用該系統對電網相關資料和設備進行管理,可以使配網資料管理的工作量大大減少。目前,我國的地理信息系統已趨于成熟,逐步在供電企業中推廣使用。
(7)開閉站的建設。開閉站也叫開關站,它是指建在城市主要道路的路口附近、負荷中心區和兩座高壓變電站之間,匯集若干條變電站10kV出線作為電源并且以相同的電壓等級向用戶供電的開關設備的集合。開閉站的主要功能是分配電力,同時具有出線保護的作用。其目的是:解決高壓變電站中壓出線間隔不足、出線通道受限制的矛盾;可以減少相同路徑的電纜條數;能夠加強電網聯絡,提高供電可靠性。
三、城市10kV配電網規劃與建設中應考慮的問題
現代化城市的發展過程中,10kV布點及走線的空間越來越小。由于城區的高速發展,大多數城市電源點的布點以及線路走廊變得相當有限。城市發展對10kV配電網規劃與建設的限制使得在城市中心不會再有新的電源點以及走廊出現的可能性。對此,當地政府部門以及有關的電力企業應當將眼光放得更高、更遠。任何一座城市在發展的初期,都需要提前考慮好有關配電網的建設與規劃設計。應當由當地的電力部門根據地區實際情況進行規劃設計,在有了詳細的發展計劃之后,將其遞交至當地政府,并正式納入規劃當中備案。
四、結語
總之,只有從滿足各個方面用電需求的角度來考慮10kV配電網的規劃問題,才能夠適應城市發展的需要。但是在目前建設當中仍然存在很多滯后問題,筆者針對此方面的問題,提出了相應的整改措施。然而,由于受到工作環境、研究場所等諸多方面因素的限制,在某些方面的分析說明還不夠完美,仍然需要對這些問題進行更深入的研究,實現進一步的完善和提高,為城市10kV配電網的規劃提供切實可行的參考依據。
參考文獻:
[1]蔣洪增,侯杰.配電網建設中的實用技術探討[J].科技創新導報,2011,(1).
中圖分類號: TM727 文獻標識碼: A 文章編號:
改革開放以來,我國電力工業得到了快速的發展,電網建設逐年加強,與此同時,對電網自動化和智能化的要求越來越高。如何提高自動化水平,如何擴展各種功能逐漸成為現在的發展方向。在我國近幾年配電系統的發展中,饋線自動化起著十分重要的作用。本文主要對饋線自動化系統結構進行詳細的研究和介紹。
配電線路(也稱饋電線路、饋線)是配電系統的重要組成部分,智能配電網的研究尚處于摸索階段[1-3],而目前的饋線自動化是智能配電網的關鍵和核心。饋線自動化主要指饋線發生故障后,自動地檢測并切除故障區段,進而恢復非故障區段正常供電的一種技術。長期以來,由于指導思想上的不重視和經濟條件制約,饋線自動化水平不高,對用戶供電的可靠性得不到保障。饋線自動化系統結構饋線自動化系統主要由一次設備、控制箱、通信、控制主站4部分組成。
1.一次設備
1.1開關。
實現饋線自動化首先要求配電網采用環網、分段供電結構。故障區段的隔離及恢復供電可分為按順序重合及SCADA監視系統配合遙控負荷開關、分段器兩種方式。采用的開關設備有自動重合器、負荷開關及分段器等。自動重合器是早期使用比較多的饋線自動化一次設備,應用V-T(電壓-時間)配合原理實現。在配電線路故障后逐個自動重合,若再次重合到永久性故障,便自動閉鎖,隔離故障點。自動重合器的優點是無需通信設備,這在早期電子、通信設備相對較貴的情況下有利于減少投資。但用它恢復供電需要較長的時間,對開關開斷能力要求較高,有可能多次重合到永久故障點,短路電流對系統沖擊較大,眾多開關反復動作及負荷冷啟動要從配電網上攝取大量功率,給配電網帶來了不利影響,現已逐漸被淘汰。饋線自動化所選用的負荷開關、分段器要具備電動操作功能。在電纜線路中采取臺式安裝方式,而在架空線路上采用柱上安裝方式。從實現故障區段的隔離及恢復供電的功能角度來說,線路開關是在變電站內斷路器切除故障后,線路處于停電狀態下操作的,因而可選用無電流開斷能力的“死”線分段開關,以減少開關的投資。
1.2電壓、電流互感(傳感)器。
傳統的電壓、電流互感器體積大、成本高,不適于在變電站外的線路上使用。饋電線路監控系統對電壓、電流變換器的負載能力及精度要求相對較低,一般使用電壓、電流傳感器裝置。這些傳感器體積小、造價低,它們內嵌在絕緣子內,配套安裝在柱上開關上或線路開關柜內。
2 控制箱
控制箱起到聯結開關和SCADA系統的橋梁作用,主要部件如下。
2.1開關操作控制電路。
該電路應具有防止操作安全閉鎖的功能,可遙控或就地手動操作,還應有AC電源或蓄電池電壓指示。
2.2不間斷供電電源。
不間斷供電電源為開關操作機構及二次電子設備提供電源,一般是采用2組12V直流可充電蓄電池串聯供電,可由電壓互感器的二次側100V交流電充電,也可由220V低壓電網充電。在交流電源停電時蓄電池應能維持一段時間的工作。
2.3控制箱體。
在使用臺式配電開關柜時,控制箱一般配套安裝在柜內或柜體的一邊;在使用柱上開關時,可安裝在電力線桿柱上。控制箱體一般是戶外安裝,需要有較強的防腐蝕、防寒、防塵、防潮能力,在氣候特別潮濕和寒冷的地區,建議在箱內裝一小功率電加熱器,以提高控制器內電子元器件運行的穩定性。
2.4遠方終端(FTU)。
饋線自動化遠方終端(FA-RTU),簡稱FTU,與傳統調度自動化用的RTU有所區別,對其有一些特殊要求。①能夠正確測量和自動記錄線路故障電流的幅值和方向,這是為了滿足對故障線路迅速定位和隔離故障區段的要求;當配電線路單線接地時,FTU必須測量該線路零序電流的幅值和大小,以便迅速判定接地線路和相別;線路故障時電流比正常工作時電流大得多,FTU必須適應大電流的動態變化范圍。②能夠對操作電源及開關狀態進行實時監視。對操作電源主要監視其電壓,包括備用電源的剩余容量;對開關主要監視其動作次數、動作時間、累計切斷電流能力等。③能適應戶外惡劣運行環境。除能防塵、防潮、防寒等外,還必須具有抗御大電流、高電壓、雷電等強烈干擾的能力。④體積小、重量輕、功耗小,便于安裝。⑤價格低廉。配電網自動化需要大量的FTU,比調度自動化系統所用RTU數量高一個數量級以上。如果價格昂貴、成本高,勢必大幅度提高配電網自動化系統投資,嚴重影響本項工作的開展。
2.5通信終端。
如無線電臺、擴頻電臺、光端機、載波機等。
3.控制主站
3.1控制主站的主要功能。
自動處理來自FTU的數據;實施對故障線路定位、隔離及恢復供電;提供人機接口;作為配電網自動化系統一個結點時,必須具備信息轉發功能,如與上一級SCADA系統或其他相關系統的通信。
3.2設置原則。
控制主站的設置應根據本地區配電網絡現狀、資金來源、數據流量等具本情況酌定。一般有以下幾種方式:①與相關變電站監控主站或主RTU綜合考慮。如果變電站監控主站容量允許,可與之共用,饋線自動化控制主站可作為變電站監控主站的一個工作站,只負責故障線路的定位、隔離和恢復供電工作,其余工作均由變電站監控主站完成。②設置區域性控制主站。根據區域特點,把控制主站設在附近變電所內或其他適宜的地方。它的功能就是配電網自動化系統必須完成的功能。這樣一來,可大量節約通道投資,減小整個系統風險。③與配電網自動化系統主站統一考慮。這種設置方式的優點是減少了投資,簡化了系統結構,但是帶來的缺點是饋線自動化功能擴展困難,有可能影響系統的總體性能。
4.0總結
饋線自動化在運行的過程中存在著一定的缺陷,一般地,除過饋線出口斷路器之外,饋線其他位置安裝的都是沒有切斷短路電流能力的負荷開關,因此非故障饋線段被切斷是不可避免的。另外僅在饋線出口配置電流速斷保護,必然盲目地動作并切斷整條饋線,致使在切斷的過程中沒有選擇性。
在以后的發展過程中,更應該創新地開發更高效益的饋線自動化系統,為配電系統的能力提高起到很大的作用。
中圖分類號:F407文獻標識碼: A
引 言
現如今,隨著社會的發展和進步,對用電量的需求也越來越大,用電安全性是否可以得到充分保障,對于人們的日常生活而言顯得尤為重要。 對于我國而言,土地資源短缺,再加上征地費用極高,這對我國變電站電網的設計以及規劃都提出了更加嚴格的要求。 怎樣才能夠在變電站內建立一套科學、合理的電網結構,確保城市規劃能與電網設計相互適應,并從根本上實現城市電網的安全可靠運行,成為了電力工作者們共同探討的問題之一。對于城市中的電網建設而言,要圍繞協調發展、標準統一、安全、超前發展等原則執行。 這些原則的根本含義,就是讓城市電網在與城市相互結合、促進城市發展的前提下,為電網的后續發展留有足夠空間,保證了城市電網的安全,減低電網建設的造價。
1、電力設計確保電網安全的原則
1.1 合理選擇電壓等級
在整個電網規劃過程中, 最為重要的是電壓等級的選擇,這會直接影響電網的整體規劃。 以某座城市為例,規劃取消該城市中 35kV 的電壓,但城市周邊的郊區,為了預防線路過長而造成的種種問題,可以繼續使用 35kV 的電壓。 當電壓等級在不斷簡化的同時,還應當逐漸減少變壓層次。 為了防止重復降壓的情況出現,只選取高電壓或低電壓中的一級,在 220kV的變電站中,選擇 110kV、220kV 或者35kV電壓,如果在 110kV的變電站中, 則應當選擇 110kV 或者 10kV 電壓。 為了可以更加良好的減少變壓層次,優化電壓等級。
1.2 確保電網供電可靠性
在城市電網供電中,必須要滿足兩個基本原則―――供電可靠性和安全性。對于城市供電來說,必須要根據相應的變電容載比對其進行嚴格配置,不同級別的變電容載比必須滿足當前《電網規劃設計準則》的相關內容。 而在這套《電網規劃設計準則》中,包含了 N-1 準則以及 N-2 準則。 對于城市配電網而言,通常情況下都要求使用 N-1 準則,但是在那些較為重要的地方,也會使用N-2 準則。只有當城市供電真正滿足了 N-2 原則,才可以確保電網在進行供電過程中更加安全和可靠。在供電可靠性方面,一般城網供電可靠性的目標制定為99.99%,變壓器是不允許過載的。對于中壓配網來說,其負荷轉移需要一定的安全前提,如果變電站失去任一回進線或主變壓器,供電能力會有所下降,這時就具備轉移負荷的能力。如果在變電站中,一段母線因為發生故障而停止傳輸,那么配電網就具備轉移負荷的能力。如果在10千伏的配電線路中,有任一段發生故障,配電網就具備轉移負荷的能力。在配電網發生故障時,可能會造成停電的現象在兩回路供電的用戶,失去一個回路時不需要限電。在三回路供電的用戶,如果失去一條回路時,不需要限電,失去兩條回路時,需要滿足供電容量50%的用電。
1.3 電網負荷轉移能力
變電站的電網負荷轉移應當具備以下幾個最基本的能力:
(1)保證中壓配電網的供電能力。 在電網整體結構中,中壓配電網起到一個至關重要的主體作用,因為它可以使負荷進行轉移。 假設變電站中的變壓器以及回線路無法得到聯系時,中壓配就會發揮其應有的作用,為繼續供電提供保障。對于中壓配網來說,其負荷轉移需要一定的安全前提,如果變電站失去任一回進線或主變壓器,供電能力會有所下降,這時就具備轉移負荷的能力。
(2)中壓配電網可以修復出現的問題。 假設在用電過程中,中壓配出現了技術故障,即便在這種情況下依舊能夠對負荷進行轉移。 比如,如果在變電站中,一段母線因為發生故障而停止傳輸,那么配電網就具備轉移負荷的能力。如果在10千伏的配電線路中,有任一段發生故障,配電網就具備轉移負荷的能力。在配電網發生故障時,可能會造成停電的現象在兩回路供電的用戶,失去一個回路時不需要限電。在進行修復時應當滿足以下基本條件:①在三回路供電的用戶,如果失去一條回路時,不需要限電,失去兩條回路時,需要滿足供電容量50%的用電。 ②當變電站多回路或單個回路的電源全部停掉時,恢復電量的時間應當等于故障處理恢復時間。 ③當電網處于環網方式時,對于那些開環網絡里的用戶,在恢復時的最低供電要求應當是恢復供電的時間; 將配網自動化限制在 2min 以內對供電進行完全恢復,確保用戶能夠及時用電。
(3)中壓配電網擁有備用容量。 在正常情況下,中壓配電網自身擁有 50%的裕度。 假設電網中的某個元件發生了故障,或正在進行搶修無法正常供電時,使用道閘操作,可以確保能為用戶繼續供電,不會出現停電情況。
2、110 kV和 220 kV變電站電力設計的區別
2.1 110kV變電站
未來城市電網對 110kv 變電站的設計規劃主要為接線簡單化、多層化、室內化發展。一般 110kv 變電站的主接線形式決定電網的安全可靠性。因為是終端變電站,110kv 變電站均采用雙電源路線到內橋接線,再到使用備投電源作為高壓側主線的形式。在內橋段進行接線時,選擇 2 線 2 變時;若需擴充內橋段的接線時,則改為 2線 3 變時。若 110kv 變電站的測壓小于 10kv,并且接入 2 臺變壓器時,應選擇單母分段的接線方式。一般而言,110kv 變電站主要與變壓器以及變壓器的容量相關。正常情況下,按照 2×50 兆伏安的變電站規模,10kv 出線,21~25 回。
110kv 變電站技術準則要點,現以某市的城網為例:某市的110kv 變電站規范大約為 2×31 兆伏安,因為 110kv 變電站需進一步深入城市,而城市的用地緊缺現象嚴重。因此,變電站的占地面積以及線路應經過充分的科學論證后方可施行。一般情況下,110kv變電站可提供 3 臺變電器規劃和設計。如果按照 2 臺計算,但可能增加為第 3 臺,應采用雙繞組變壓器。使用雙繞組變壓器應為110kv/10kv,三級電壓。
2.2 220kV變電站
眾所周知,在城市電力傳輸過程中,一般采用220千伏的變電站220千伏也是國內常用的電壓標準。220千伏變電站在市區傳輸過程中起著重要的作用我們必須保證電網的安全性按照下列設計要求來進行電力設計我國對 220kV 變電站有著極為嚴格的要求,因為這種變電站對城市供電起著至關重要的作用。 在對 220kV 變電站電網進行規劃中,應當將以下幾方面考慮在內:
(1)對 220kV 變電站的規模進行重點考慮。 在對變電站規模進行規劃時,應當首先使用 180MVA 或 150MVA 作為主要變容量。
(2)要對電源供應進行充分考慮:對于 220kV 的變電站而言,其電源供應應當有兩回或者兩回以上。 在這些電源回路上,要滿足變電站規定的額定功率以及穿越功率。
(3)對于單個變電所而言,在其內部應當裝有 2 個或 2 個以上的變壓器。 當變電所當中的任何一臺變壓器出現故障之后,其負荷會自動轉向可以正常工作的變壓器上。 與此同時,能夠確保變壓器短時間過載容量大于變壓器的負荷。 電網可以幫助變壓器轉移負荷的過載容量。 通常情況下,變電站的變壓器過載率可以達到 15,過載時間長達 4h。 假設變電站中的變電器超過 2 臺,那么運行率可以取 70%,超過 4 臺時運行率可以取 90%。
(4)諧波問題
電容器具備一定的抗諧波能力,但諧波含量過大時會對電容器的壽命產生影響,甚至造成電容器的過早損壞;并且由于電容器對諧波有放大作用,因而使系統的諧波干擾更嚴重。另外,動態無功補償柜的控制環節,容易受諧波干擾影響,造成控制失靈。因而在有較大諧波干擾,又需補償無功的地點,應考慮添加濾波裝置。這一問題普遍被忽視,致使一些補償設備莫名其妙地損壞。因而做無功補償設計時必須考慮諧波治理。
(5)無功倒送問題
無功倒送是電力系統所不允許的,因為它會增加線路和變壓器損耗,加重線路負擔。無功補償設備的生產廠家,雖然都強調自己的設備不會造成無功倒送,但是實際情況并非如此。對于接觸器控制的補償柜,補償量是三相同調的;對于晶閘管控制的補償柜,雖然三相的補償量可以分調,但是很多廠家為了節約資金,只選擇一相做采樣和無功分析。于是在三相負荷不對稱的情況下,就可能造成無功倒送。至于采用固定電容器補償方式的用戶,在負荷低谷時,也可能造成無功倒送。選擇補償方式時,應充分考慮這一點。
(6)電壓調節方式的補償設備帶來的問題
有些無功補償設備是依據電壓來確定無功投切量的,這有助于保證用戶的電能質量,但對電力系統而言卻并不可取。因為雖然線路電壓的波動主要由無功量變化引起,但線路的電壓水平是由系統情況決定的。當線路電壓基準偏高或偏低時,無功的投切量可能與實際需求相去甚遠,出現無功過補或欠補。
3、結束語
關鍵詞:住宅小區;用電負荷;供配電系統設計;變電所
隨著我國經濟的快速發展,人民生活水平也得到逐步提高,各種住宅小區被開發建造。人們對住宅小區供電的可靠性、安全性的要求也越來越高,因此,研究住宅小區供配電設計問題,以最經濟、安全、可靠的方式向住戶提供電能,確保住宅小區設備正常運轉,是很有必要的。
1 住宅小區用電負荷計算
住宅小區的用電負荷計算涉及的方面非常廣,主要包括:商業用電、住戶用電、消防用電、居住公共用電(包括樓梯間、門廳、住宅樓電梯、架空層照明、地下車庫用電、生活水泵以及居住區配套居委會和物業管理、老人活動室等)、整體用電等。
1.1 住宅用電
居民住宅用電負荷為建設住宅小區供電網的根本依據。住宅的用電負荷預測點在于居民投入家電種類與數量的不確定,用電設施投入的時間不確定性。直接影響著這2個不確定性因素包含:國家經濟的發展水平與社會的文明程度,居民人均收入,地域及文化生活、習慣與消費理念,所處地域的氣候環境因素,電力給予情況與能源策略等。
1.2 住宅小區公共用電
住宅小區公共的用電負荷包含架空層、門廳及樓梯間等公用照明;供居住樓使用的生活水泵、電梯以及供居住樓地下車庫的用電。公用照明可依據照度需求采取單位面積的安裝功率法展開設計。正常狀況下可依照度30~75 lx,即依4.0~10W/m(2 熒光燈)來計算。其計算總容量要依需求系數法計算,在照明面積<500m2需要系數取1.0~0.9;面積在500~3 000 m2時,取0.9~0.7;面積>3 000 m2時,取0.7~0.5。供居住樓使用的電梯分直流電梯與交流電梯2種,其中單臺電梯的設備容量應為電動機額定功率加上別的附屬電器之和(比如轎廂照明、排氣扇等),當其為直流電梯時,設備容量應依拖動直流發電機的交流電動機限定功率計算。在向多臺電梯供電之時,其計算總容量應當算進同時工作系數。
1.3 商業用電
住宅小區廣泛設置有商場、店鋪、俱樂部及學校與診所等公共建設,其用電容量應當依實際安裝設備的容量計算并且計入同時工作系數。在方案及擴初階段可以采納單位指標法計算。正常情形下店鋪依60~80 W/m2,診所依60~80 W/m2,學校依40~60 W/m2,娛樂場所依80~100 W/m2,商場依80~120 W/m2。以上均包含動力、照明、空調綜合的用電指標。
1.4 消防用電
住宅小區依據其建筑范圍、高低以及建筑物內的功能與設置有相應的消防用電設備。它的用電容量需依有關專業給予的設備容量展開計算。尤其為高層住宅樓的電梯正常兼作消防電梯。所以其用電除計入住宅用電負荷外,還應計入消防用電負荷。
1.5 整體用電
住宅小區整體用電包含道路照明、景觀與廣告照明,還有動力設備用電。其用電容量和小區的范圍及景觀照明與動力設置的要求相關。施工圖設計需依實際設備容量來計算,并考慮恰當的需要系數。方案與擴初設計時于正常情形下(不包含別墅型小區)可依建筑面積衡量,建筑面積在2 萬m2以下,為20~30 kW;于2~6 萬m2,為30~60 kW;于6~10萬m2,為60~100 kW。
2 小區供配電系統設計
對住宅小區的供配電設計,應本著超前規劃原則,為以后將增加的用電設備保留相應的負荷容量,這樣可避免供電設備不間斷式的更新,降低重復投資帶來的浪費及給用戶帶來的用電不便。
2.1 住戶線路系統
無專業電工維護的住宅電氣線路與有專業維修工的企事業單位的電氣線路不同,加上居民不懂電氣維修的安全知識,極易產生電氣事故。所以,居住區電氣線路設計當吸取以往經驗,面對未來需求,達到安全性、可持續發展性,以達到住宅的功用性及舒適性需求。當下居民對電的需要愈來愈高,高檔大功率的電器逐步進入一般百姓家庭,對住宅的電氣線路設計,當由以往的溫飽型過渡至現今小康智能型,在重視電氣線路安全性的同時,為長遠負荷增長預留充分的容量。由于住宅暗配的電氣線路為難以更換與增加的,故需一步到位,以滿足長遠負荷需求。所以針對昔日住宅電氣設計要求中存在的問題與《住宅設計規范》(GB0096—1999)中的規定“電氣線路當采納符合安全與防火需求的敷設形式配線,導線當采取銅芯線,每套的住宅進戶導線截面不應<10 mm2,分支的回路截面亦不應<2.5 mm2。”依據以上基準的最低需求,在進行住宅小區設計時,應依照戶型面積大小,對于用電負荷是單相8 kW 的,那么住宅入戶的線徑,不應<16 mm2的銅芯導線;對于用電負荷為單相6 kW的,那么住宅入戶的線徑為≮10 mm2的銅芯導線;其分支回路采取2.5~4 mm2的銅芯導線。
2.2 住戶配電系統
以往我國每戶住宅里照明與插座分支的回路數過小,并且有的甚至為照明與插座共用一個回路。因為分支回路少,導致每個回路所帶負荷加大,事實上等于減少了線路與截面,因而致使電氣線路的長期過載,導線絕緣下降,線路溫升增大,造成電氣線路的事故增多。
增加分支回路的數量,等于降低了回路阻抗,如此對于減少住宅的諧波電壓,降低諧波危害非常有利。并且,住宅設計足夠多的分支回路數量,便能夠有條件地把發生諧波的、非線性負荷電器與對諧波的敏感電器分回路供電。這樣,非線性的負荷諧波電流在其分支回路阻抗產生的諧波電壓便不可能危及到另一回路上的敏感電器。分支回路的數量增多,當一路線展開檢修與因故障跳閘之時,其停電范圍縮小,給家庭生活帶來的不便亦減少。
當今通用設計,在住戶室內設配電箱,并依照照明、空調、插座等,分回路設置。其中空調、照明回路采取空氣開關,對于柜式空調、浴霸、插座應采用漏電斷路器。其優點為:照明不通過漏電開關,其空調安裝于2.4 m 之上,人體正常不接觸,插座通過不同家用電器配電,浴霸安置于衛生間,因環境潮濕,其漏電可能性比較大,若一旦發生漏電,開關便會脫扣,以保證用電安全。
2.3 住宅小區配電外線設計
(1)變壓器容量確定:在建筑配電設計時,變壓器容量依照小區的范圍(建筑面積)進行確定。
變壓器的總容量=a+b+c。
式中,a 為居民總用量:按50 VA/m2計,此部分包含居民戶用電量、小區居住建筑中公共照明或建筑物里各類輔助的動力用電容量(比如小高層中的排煙機、電梯、污水泵、排風機等用電量)與居民區里必須的小型配套建筑(如居委會、商店、幼兒園、車庫等用電量);b 為較大型公共建筑用量:依照60~70 VA/m2計(比如多功能活動場所、商場等用電量);c 為住宅小區里的廣場、娛樂設施、噴泉、院區照明等用電量,依實際用電情形計算。例如:小區居住與配套建筑面積為12 萬m2,公建面積為1.68 萬m2,小區里設有一個較大型的廣場,廣場里有噴泉、院區照明等等。
上述3項計算:a=50VA×120000=6000kVA;b=65VA×16800=1092 kVA;c估算為300 kVA。
整個小區變壓器的總容量=6 000+1 092+300=7 392 kVA,加上預留10%的容量,實際上整個小區變壓器的總容量為7 392×1.1=8 130 kVA。
3 變電所的確定
住宅小區能否設置高壓開閉所以及設置多少變電所,應依據當地的供電部門供電方案要求,與用電容量及負荷性質以及所在環境與節能等因素進行設計。正常由變電所至用電負荷的低壓線路供電的半徑不應超出250 m。在供電的計算容量超出500 kW、供電的距離超出250 m時,應增設變電所。
依據當下我國大多供電部門的要求,居住用戶用電應采取一戶一表計費方法,電源直接接進小區的變電所低壓配電系統。小區變電所高低壓配電房應當獨立設置并且由供電部門擔當維護管理,小區變電所低壓系統可以提供一路三相400 A 與380 V/220 V的低壓電源,并且經設于小區變電所以外專用的低壓計量箱后提供住宅公共用電。在住宅公共的用電容量超出400 A 與有容量極大的商業用電(>100 kW)之時,應當設置帶商業或局部公共用電專用的變電所。專用變電所的高壓電源從小區變高壓系統專用的回路提供,并且于小區變電所以外設置高壓配電間,采取高供高計方法。
小區變電所內的變壓器容量與臺數須依據小區住戶用電與住宅公共的用電計算容量來確定,正常計算容量超出630 kVA,應采取2臺變壓器。單臺變壓器容量不宜超出1 600 kVA。專用的變內變壓器的容量與臺數應當依據商業用電及公建用電整體與消防用電計算的容量來確定。當有一級與二級負荷之時,應當考慮用柴油發電機組作為備用電源,并且做好和市電高低開關連鎖的設計,禁止與市電并聯。由于專用變采取高供高計的方法,相對其低壓的配電系統中局部住宅的公共用電負荷,可采取專用回路,并且經專用計量裝置進行“表下除度”的方式來區別非商業用的電量。一樣,對于不安置專用變時,住宅小區的變中少量商業用電(商鋪)經過當地供電部門的同意亦可采取“表下除度”與一戶一表方法,分別計費。總之,住宅小區的變配電系統既需達到建筑電氣的設計規范要求,又需達到當地供電部門對小區住戶用電管理中的特別要求。
4 變電所的選址
配電室與變壓器室組成配電房。高、低壓進出統一規劃均采取電纜并且敷設于電纜溝與電纜保護管里。配電房適宜靠近用電負荷中心設置。從小區物業管理角度來考慮,住宅小區變配電所應當設置于小區會所及專門管理用房內。從小區的建筑特征方面考慮,也就是住宅群、樓棟間的間距比較大且分布分散。可在小區中心會所內設置高壓總配電房,來分區、分片設置低壓配電房。在條件不允許時,也可設戶外箱式變電站,但應當注意對住宅小區總體環境的影響以及電力變壓器噪音對住宅小區用戶的影響。
4 結束語
總之,住宅小區的供配電系統設計設計過程是比較復雜的,我們只有不斷探討和總結經驗,才能為居民提供更安全、更經濟、更可靠地供配電系統以及優質合格的供電質量,同時對住宅小區的用電負荷的確定機配電系統的安全設施配置應具有超前意識,這樣才能為住宅小區的可持續發展提供更好的保證。
中圖分類號:TM421 文獻標識碼:A
Discussion on the Power Supply and Distribution Design of Urban Underground Space in City
ZHENG Xinyang (CCCC-FHDI Engineering Co.,Ltd.Guangzhou 510230 ,China)
Abstract : In according of the electrical demands for an urban underground space in Guangzhou city, the power supply and distribution design scheme ,which include the grading of power load ,power source ,the allocations of the substations and the own diesel generator rooms,MV distribution system, LV distribution system, etc., is introduced in this paper.
Key : Urban Underground SpacePower Supply and Distribution Design Scheme
0前言
工程設計必須面向具體項目,不同的需求有相對應的設計方案。隨著社會的進步和科技的發展,城市地下空間的開發利用的技術越來越復雜,機電設備也不例外,特別在防災方面,對供配電的安全性、可靠性提出較高要求,本文以廣州某地下空間為例,對城市地下空間的供配電系統的設計進行初步探討。
1項目簡介
地下空間工程項目(以下簡稱:本項目)位于廣州市,是一涵蓋各種交通接口的多種用途的地下公共建筑工程項目。本項目為地下民用建筑,地下共三層,建筑面積約27萬平方米,長度最大處1200m,寬度最大處120米,周邊呈現不規則折線。地面上為綠化廣場、城市道路、人行天橋、防洪渠。地下功能主要為換乘交通通道、交通配套設施、公共服務設施、集中供冷設施、文化設施、停車庫、人防工程等。其中集中供冷設施是為本項目周邊的建筑提供冷源,擬采用冰蓄冷技術,初步預留滿足54000kW冷量的設備空間。
2電力負荷等級
電力負荷分級的意義在于正確地反映它對供電可靠性要求的界限,以便根據負荷等級采取相應的供電方式,提高投資的經濟效益和社會效益。《供配電系統設計規范》3.0.1條款中對電力負荷的劃分給出原則性規定。在《建筑設計防火規范 》、《民用建筑電氣設計規范》、《人民防空工程設計防火規范》、《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范》、《城市地下空間開發利用規劃與設計技術規程》中對于電力負荷等級的劃分也基本遵循上述規定,這些規范中也給出比較詳細或明確的規定。綜合考慮,對本項目的電力負荷劃分表2-1。
表2-1電力負荷分級表
序號 負荷分級 用電設備
1 一級 應急照明、疏散指示標志燈、導向標志照明(事故時仍需點亮)、公共照明(事故時仍需點亮)、消防水泵、消防與平時合用風機、消防風機及風閥、事故風機及風閥、排水泵、排污泵、氣體滅火設備、所用電、消防設備房用電、通信系統、安防系統、環境及設備監控系統、防災報警系統、電機械停車設備、救助中心、其它事故仍需工作的用電設備。
2 二級 設備區照明、管理區照明、導向標志照明、污水泵、電梯和扶梯(消防時無需運行)、各類弱電機房照明和空調、生活水泵、維修電源、其它為一級負荷服務的用電設施。
3 三級 一般照明、景觀照明、廣告照明、一般空調系統、集中供冷系統、清潔工具、一般服務設施、其它與事故無關(可以斷電)的用電設備。
考慮到本項目的作為地下人行和車行的交通重要通道的因素,為避免在照明斷電后引起的公眾的恐慌,造成秩序的混亂,公共場所的照明,公共照明的供電系統應采取必要的措施,保證在事故時具備正常照度,其電源的轉換時間應提高標準。如果將火災自動報警系統、安防系統、計算機系統用電列入一級負荷中的特別重要負荷,提高負荷等級,這將增加工程的造價。
3電源
《供配電系統設計規范》第3.0.2款規定一級負荷的供電要求“一級負荷應由雙重電源供電,當一電源發生故障時,另一電源不應同時受到損壞”;目前,城市的電力網中,很難有完全獨立的兩路市電提供給一級負荷,通常把不同區域變電站(110kV或35kV)或同一區域變電站的不同10kV母線引出的兩條10kV饋線看作兩路獨立電源。
然而,在電力部門的《供電營業規則》第十一條規定中可以了解到,供電部門的高可靠性電源(備用、保安電源)也可能出現中斷電源的情況,因此,一級負荷除了兩路市電外,將采用備用柴油發電機組作為備用電源,保證供電的可靠性。備用柴油發電機組的容量,除了保證一級負荷外,在投資變化不大的情況下,同時考慮對二級負荷進行供電,進一步項目滿足功能需求。
在雙重電源供電的系統中,必須考慮雙重電源的切換時間和維持設備正常運行允許切換時間。根據用電設備的性質、用途和有關規定,第二電源投入時間有不同的要求,應急照明的投入時間在1.5s~5s之間,電子計算機設備供電電源的轉換時間為0~4ms,市電及自備發電機電源不能滿足這種要求,必須使用UPS、蓄電池(或干電池)或其它專用的電源裝置作為補充,來滿足雙電源切換時設備連續運行的使用要求,這些電源裝置通常有EPS,UPS,直流備用電源等。
本項目考慮采用UPS來保證計算機系統、安防系統、設備監控系統的安全、可靠運行;采用EPS電源來滿足集中供電的消防用電設備的連續工作,如應急照明、疏散指示標志燈、公共照明(事故仍需工作)、指示燈箱等;采用干電池作為消防主機的備用電源、應急照明及疏散指示標志燈的內置備用電源。UPS的持續供電時間,由于有備用柴油發電機組,在滿足電源切換所需的時間同時留一定的余地,通常選用0.5h。
由于本項目內設置了集中冷站,故不考慮空調冷源部分的用電負荷,預估總負荷為10800kW;一級負荷按30%計,為3240kW;二級負荷按20%計,為2160kW。通過調查本項目所在區域的電源現狀和電力規劃的情況,附近有3個規劃的110kV區域變電站,可以提供多路10kV電源。集中冷站負荷較大,可采用引入多路10kV市電直接引入的方案,其它變電所由市電引入兩路10kV市電,經分配后,可滿足一級負荷對電源的要求。
目前,在建筑工程中大都采用高速柴油發電機組作為自備電源,發電機組輸出電壓等級較多采用低壓400V,少量采用10kV;多臺機組時按變電所分布布置,或集中布置方式;機組的冷卻方式基本采用風冷方式。如果采用低壓400V輸出機組,由于需要備用柴油發電機組供電的用電設備分布較廣,每個變電所都需要設置發電機組,發電機組利用率會較低、總容量會較大,而且機房占據的總空間較大,環保處理的代價較高,低壓結線比較復雜,建成后運行和維護也比較麻煩。
在本項目中,采用低壓10kV輸出機組, 備用柴油發電機房可與集中冷站專用的變電所比鄰設置,可以最大限度優化建筑空間的使用功能,節省設備用房的面積,同時方便管理,有利于防災,環保工程集中處理較好;但是10kV配電系統比較復雜、10kV電纜用量稍多、機組的價格較高。集中或分散,從技術方面來講,可靠性、安全性沒有特別明顯的區別,從使用、管理方面來講,集中布置的方案對供電系統的可靠性、安全性將有明顯的優點。
綜合考慮,備用柴油發電機組集中設置,輸出電壓采用交流10kV,低壓配電系統簡單,可保證電源的質量,提高可靠性,綜合效益較高。
4供配電系統
本項目建筑占地范圍較大,在考慮了負荷分布、低壓供電半徑、防澇防災、建筑空間使用功能等方面因素后,在負2層設置3個變電所,在集中冷站設備區設1個集中冷站專用的變電所。備用柴油發電機房與集中冷站專用的變電所比鄰設置。開閉所的布置需要進一步與供電部門溝通落實,比較好的方案是設置2個開閉所,并靠近市電電纜進線位置,其中1個開閉所的鄰近集中冷站。在建筑平面上需要設置若干配電間,滿足分區控制的需要,配電間上下位置對齊 ,同時在配電間內設置電纜垂直通道(電纜豎井)。
按照上述負荷預測和電源的情況,結合規范對一級負荷供電要求,每個變電所設置2臺變壓器,采用2路10kV市電進線,市政10kV電源向每個變電所分別提供2路10kV電源,在10kV配電中心,系統采用單母線結線,獨立運行方式, 兩路電源分別接至不同的母線段,正常情況下母聯開關斷開,兩路電源同時供電,當其中一路電源故障時,通過母聯開關手動/自動閉合,由另一路高壓電源向全部負荷供電。所有高壓配出線回路均采用放射式供電方式。其結線見圖4-1。
圖4-1 10kV市電配電系統
備用柴油發電機組采用集中設置,考慮分段并列,以提高其可靠性。如采用多臺并列運行,可減少總安裝容量。出線電壓采用10kV,為每個變電所提供2路備用電源,其結線見圖4-2。目前10kV輸出電壓水平的單臺民用柴油發電機組容量可達2500kVA,具體機組的數量和單臺容量需要根據具體的用電設備參數和使用的要求來確定。機組的選型必須考慮可單臺機組低負荷(20%~30%)安全運行,機組的自啟動的信號來自2個10kV進線總開關或其兩段母線,只有在2路市電電源均失電時,才執行自啟動程序。
圖4-2發電機分段并列
考慮到日常操作以低壓為主,且備用發電機組采用集中和中壓供電方式,及本文有別于常規做法,兩臺變壓器的10kV供電母線在變電所內是獨立的,在中壓配電系統中加強變電站自動化的可靠性、安全性措施和自動化程度來滿足日益復雜的供配電系統。變電所的10kV配電采用圖4-3結線,每臺變壓器的進線均采用2路10kV電源,1路來自市電,1路來自發電機組,兩路電源自動切換。
圖4-3 變電所10kV配電系統
建筑內的低壓配電的接地保護采用TN-S系統,低壓配電采用三相五線220V/380V系統。變電所變壓器低壓側采用單母線分段,正常時分列運行,某一變壓器失電時,由另一母排通過母聯開關供電,變壓器的出線開關與母聯開關設置電氣連鎖功能,每臺變壓器的容量均能保證100%該變電所供電范圍內的一、二級負荷的正常運行需求,見圖4-3。
圖4-3 各變電所配電系統
三級負荷的饋線開關設置失電脫扣裝置及電操機構,電源恢復后,可遠程恢復供電,方便實現自動化管理。一、二級負荷采用放射供電方式,三級負荷采用混合供電方式,在滿足供電可靠性、安全性的情況下,降低工程造價。消防負荷及其它一、二級負荷設置雙電源供電回路,在供電末端設置EATS或ATS裝置,滿足高可靠性要求。對于非常重要的計算機系統,斷電引起的損失遠大于設備投入時,采用雙UPS電源供電。
對于復雜的供配電系統,人工的監控、操作已經不適應現代化大型建筑的各種功能及供配電系統管理的需求。實現電站的無人化,通過計算機系統和自動化裝置進行各種運行作業,提高運行和管理水平,在項目設計中必須給予充分考慮。
本項目屬于地下建筑,為減少、消除火災時電線電纜受熱發出大量有毒煙氣,同時消防及一級負荷的供電導線應具有較強的抗沖擊能力,又能在高溫下可靠地運行,因此,本項目的導線的選擇按以下原則:
(1)、消防負荷的低壓配電系統干線,由10kV配電室和發電機房引出的中壓饋線電纜采用礦物絕緣電纜。
(2)、一級負荷(非消防負荷)的低壓配電系統采用無煙、無鹵、阻燃、耐火類型的無鎧裝電力電纜;
(3)、二、三級負荷的低壓配電系統采用無煙、無鹵、阻燃類型的無鎧裝導線;
(4)、采用低毒特性的電力電纜。
一級負荷(含消防負荷)的兩回供電線路,為提高可靠性,其路由應相距較遠。如,一路走地下一層,另一路走地下二層或走地面管溝。
5節能和環保
環保和節能是當今電氣設計必須考慮的環節,主要遵循以下原則:
(1)、變電所靠近負荷中心。合理選擇電纜截面,減少正常運行時的線路損耗,降低配電系統自身的能耗。
(2)、采用節能產品。變配電系統設備采用節能、高效型技術參數,實現變配電系統的經濟運行;空調器、水泵等采用節能型電動機,提高電動機的能效。
(3)、采用合適的經濟運行方式。低壓配電系統采用單母線分段運行方式,系統接線適應負荷變化時,靈活投切變壓器。
(4)、動態無功補償。在低壓配電系統設功率因數自動補償裝置,補償后的功率因數大于0.95,減少無功損耗。
(5)、對于動態變化頻繁的負荷,采用變頻器控制,根據負荷大小實時調節電能供應。
此外,按廣州市綠色建筑設計指南的要求,冷熱源、輸配電系統、照明需要分項獨立計量,新建的超過5萬m2的公共建筑,有條件時與城市能耗統計數據檢測中心聯網,供配電系統的設計應滿足在電能管理設計方面,預留必要的信息和通信接口。
6結語
地下空間的供配電設計涉及內容多,本文未能全面詳述,不足之處請同行們批評指正。
參考文獻
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中圖分類號:F407.61 文獻標識碼:A 文章編號:
概述
隨著社會的發展以及進步,電力系統的配電網自動化已然成為了當下電網建設、改造的熱點,每一個城市都積極的將電力系統配電自動化建設、改造當成發展的重點項目,并且相應的為這個項目投入大量的物力、財力以及人力,其目的就是為了能夠實現電力系統配電的自動化模式,以提高自身城市供電的可靠性、強化自身城市供電的能力以及擴大自身城市供電的范圍,從而真正的實現優化電力,做好電力服務工作。然而,就我國電力系統目前的發展狀態來說,電力系統配電自動化當中的一些內容仍然處于研究、開發或者是試用的階段,還不能夠全面的投入以及使用。正是因為這樣,城市在進行自身電力系統配電自動化建設以及改革的時候,必須嚴格的根據自身實際條件著手,科學的進行統籌安排工作,并且以循序漸進為基本原則,做好相關的項目規劃,這樣才能夠確保項目開展的科學性、有序性以及適應性,才能夠真正的賦予電力系統配電自動化意義,最終也才能夠建設出適合自身城市發展的配電自動化系統,真正的起到對城市的促進作用。
1、配電自動化概念
配電自動化是20世紀80年代末,美國等幾個工業發達國家發展起來的,中國目前的配電網很薄弱,絕大多數為樹狀結構,且多為架空線,可靠性差,損耗高,電壓質量差,自動化程度低,因此加強配電網的建設是當務之急,近幾年大量進行的城網、農網改造提供了巨大的市場機遇。采用信息技術,對配電系統的安全可靠運行,提高管理水平,降低損耗具有重要意義。目前,配電自動化還沒有一個明確的定義。在電力系統一般把這4個方面的內容統稱為配電管理系統。事實上,4個方面的內容相互獨立運行,它們之間的聯系十分密切,特別是信息的搜集、傳遞、存儲、利用是相互影響的。分步驟地從縱向和橫向兩個方向逐步實施和完善。在供電企業內,它屬于一個信息管理系統。
2、電力系統配電自動化
經濟的發展對配電網自動化提出了更高的要求,配電網自動化也是電力系統現代化發展的必然趨勢。技術在發展,需求也在提高,應參照發達國家和地區的經驗。最終目的都是為了擴大供電能力,提高供電可靠性,優化電力服務。從目前的應用情況,有些內容只限于開發、研制和試用階段,因此,應本著從實際出發,統籌安排,循序漸進的原則,綜合考慮近期與遠期、全局與局部、主要與次要的關系,進一步設計開發出先進、通用、標準的配電網自動化系統,對電力市場的發展具有重要意義。
①、實施配網自動化的目標
實施配網自動化的首要目標是提高配電網的供電可靠性,實現高度可靠的配網自動化系統要遵循原則:(1)具有可靠的電源點;(2)具有可靠的配電網網架(規劃、布局、線路); (3)具有可靠的設備(一次智能化開關、二次戶外FTU、TTU等);(4)具有可靠的通信系統(通信介質、設備);(5)具有可靠的主站、子站系統(計算機硬件、軟件、網絡)。
②、配電自動化發展過程
20世紀50年代以前,電力系統容量在幾百萬千瓦左右,單機容量不超過10萬千瓦,電力系統自動化多限于單項自動裝置,且以安全保護和過程自動調節為主。例如:電網和發電機的各種繼電保護、汽輪機的危急保安器、鍋爐的安全閥、汽輪機轉速和發電機電壓的自動調節、并網的自動同期裝置等。50~60年代,電力系統規模發展到上千萬千瓦,單機容量超過20萬千瓦,并形成區域聯網,在系統穩定、經濟調度和綜合自動化方面提出了新的要求。廠內自動化方面開始采用機、爐、電單元式集中控制。系統開始裝設模擬式調頻裝置和以離線計算為基礎的經濟功率分配裝置,并廣泛采用遠動通信技術。各種新型自動裝置如晶體管保護裝置、可控硅勵磁調節器、電氣液壓式調速器等得到推廣使用。70~80年代,以計算機為主體配有功能齊全的整套軟硬件的電網實時監控系統 (SCADA)開始出現。20萬千瓦以上大型火力發電機組開始采用實時安全監控和閉環自動啟停全過程控制。水力發電站的水庫調度、大壩監測和電廠綜合自動化的計算機監控開始得到推廣。各種自動調節裝置和繼電保護裝置中廣泛采用微型計算機。
③、電力系統及其自動化研究方向
⑴智能保護與變電站綜合自動化 ;⑵電力市場理論與技術;⑶電力系統實時仿真系統 ;⑷電力系統運行人員培訓仿真系統;⑸配電網自動化 ;⑹電力系統分析與控制;⑺人工智能在電力系統中的應用 ;⑻現代電力電子技術在電力系統中的應用;⑼電氣設備狀態監測與故障診斷技術 。
3、配電自動化的內容
3.1、變電站自動化
發展變電站綜合自動化也是當前城網和農網建設和改造的基礎環節之一。變電站是電力系統中不可缺少的重要環節,它擔負著電能轉換和電能重新分配的繁重任務,對電網的安全和經濟運行起著舉足輕重的作用。尤其是現在大容量發電機組的不斷投運和超高壓遠距離輸電和大電網的出現,使電力系統的安全控制更加復雜,如果仍依靠原來的人工秒表、記錄、人工操作為主,依靠原來變電站的舊設備,而不進行技術改造的話,必然沒法滿足安全、穩定運行的需要,更談不上適應現代電力系統管理模式的需求。
3.2、饋線自動化
饋線自動化是指配電線路的自動化。包括配電網的高壓、中壓和低壓3個電壓等級范圍內的線路自動化。它是指從變電站的變壓器二次測出線口到線路上的負荷之間的配電線路。等級饋線自動化有其自身的技術特點,從結構到一次、二次設備和功能,與高、中壓有很大的區別。
4、配電自動化的立足點
中圖分類號:TM715 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2016)11(a)-0016-02
電網是我國基礎設施建設的重要內容,配網工程作為電力工程的關鍵組成部分承擔著分配電力能源的責任,配網工程的科學性、合理性、安全性直接關系著整個電力工程的建設質量及電力能源的分配,下文主要就居民小區10 kV配網規劃工作開展中相關的問題進行簡單的歸納總結。
1 小區10 kV配電網規劃的具體流程
1.1 規劃前的準備工作
小區配電網規劃之前的準備工作十分重要,配網組織人員首先需要對小區所在區域電網的實際運行情況進行詳細的調查分析,10 kV配電網屬于中壓配電網,具體的規劃過程中要協調好該配電網與高壓配電網及低壓配電網之間的關系,設計規劃工作中必須嚴格按照國家城市電力網規劃設計相關標準執行。
1.2 數據調查
數據調查是10 kV中壓配電網設計規劃的另一個重要步驟,電網規劃中涉及到許多變化性較大的數據問題,規劃人員必須要做好規劃說明書等相關資料的搜集整理整理工作,以免實際的工作過程中遇到一些突發的問題影響配網工程的質量。
1.3 小區類別劃分
根據小區的功能、居民的生活方式等等不同,可以將其劃分為高檔居民住宅區、普通居民住宅區、純商貿區、純工業區等等幾類,小區內又可以劃分為綠地、公園、住宅等等幾個組成部分,不同區域對于電力能源的要求可能存在一定的區別比如綠地區的電力能源需求相對較低,住宅區則相對較高,因此,配單網規劃工作中首先需要根據小區的不同情況,對其進行分類。
1.4 負荷預測
小區電網的負荷預測對于配電網的設計規劃十分重要,目前來說,我國配電網負荷預測工作主要通過功能小區負荷密度指標法進行,通過該種方法預測小區的電力負荷準確度較高。
1.5 變電站選址和定容
變電站是配電網的重要組成部分,它的工作安全性、穩定性直接決定了末端電力傳輸情況的好壞,設計人員在變電站選址過程中要對小區周圍的地形、建筑物情況進行詳細勘察分析,綜合考慮整個電力系統中高壓變電站及低壓變電站容量問題,最終確定10 kV中壓變電站設備的容量。
2 現階段我國小區10 kV中壓配電網規劃工作中存在的問題
就目前來說,我國住宅小區10 kV配網規劃工作之中還存在著許多問題,管理方面,工詢方案制定劉華才能不完整,項目立項、評估等等體制不完善,整個工程規劃過程比較混亂,為配網工程埋下安全隱患;規劃過程中沒有考慮到變電層運行等等問題,沒有形成配網的主推接線方式;工作人員事前沒有指定統一完善的配網規劃及負荷預測方案,施工人員在配網建設過程中只是按照自身的經驗進行,不夠科學合理。網架方面,存在著嚴重的分段裝接容量過大、用戶數量過多、架空線聯絡不足等問題,一旦出現電路故障很有可能會導致大面積集中停電,影響了居民的正常工作及生活。基于此,配網組織人員在實際的配電網規劃過程中必須要注意以下幾方面問題。
3 優化小區10 kV中壓配電網規劃工作的策略
3.1 小區負荷指標確定
小區負荷指標確定時,可以首先劃分小區配電區域,然后結合總的電力負荷指標標準劃定不同區域的電力負荷指標,總體的負荷指標則主要根據小區住戶的電力需求及經濟情況進行確定。工業用地居民用地的負荷指標存在著很大的區別,就工業用地來說,規劃人員需要對區域的工業發展情況及實際的盈利情況、電力資源使用情況等等確定負荷密度指標。居民用地負荷指標確定時則需要重點關注負荷指標和最大負荷同時系數的選取問題,規劃人員首先需要對小區內部居民的生活水平進行分析調查,以此為基礎分析各戶居民空調、照明、冰箱等用電設備的電力資源使用情況,并結合具體的建筑面積確定居民負荷密度。
3.2 變電站選址定容問題
10 kV中壓配電變壓器選址時必須嚴格遵守國家城市電網規劃設計到則以及各個城市特殊的電網規劃規范進行,同時還要綜合考慮小區的實際情況進行,小區的負荷密度較低時,最好使用容量較小的配電變壓器,密度負荷較高時可以選用容量在800 kVA的配電變電站。隨著電力行業的不斷發展,未來變壓器必然會朝著可靠性高、占地面積小、維修率低、自動化、標準化等等方向發展。電網規劃過程中選用小容量的變壓器能夠縮短低壓線路的長度,減少線路損耗,相對于大容量的變壓器而言更加的經濟;小容量變壓器發生故障之后影響的供電范圍較好,因此受到了電力規劃人員的青睞。
為了保證電網供配電的科學性、合理性,高壓配電變壓器選址時必須要注意以下問題:首先電力負荷預測本身就具備很強的不確定性,高壓配電變壓器選址及定容時必須要考慮到這一問題,電網的規劃要能夠適應負荷的變化;為了盡可能減少線路損耗,變電站站址與負荷中心的位置應盡量的小,建設過程中要避免破壞周圍的自然環境,站址選定之后必須經過市政規劃部門的審核批準之后才能夠進行建設施工;站址選擇需要考慮區域一級電源及自然環境、社會環境情況,保證其與高壓配電網、周邊環境的協調性。
3.3 網絡接線模式選擇
小區10 kV配電網的接線模式選擇時需要綜合考慮小區的用點情況、區域分布情況,必須保證整個網絡結構的合理性,接線模式選擇時必須要滿足配電網供電安全性、運行經濟性、可拓展性等等要求,要方便配電自動化共組的開展,平衡網絡的可靠性、投資的經濟性、運行靈活性等等之間的關系。
3.4 開關站選擇
開關站可以有效地解決高壓配電變壓器線路出現走廊不足、出線開關柜緊張等等問題,增加接線的靈活性,因此開關站的選擇時電網規劃的重要內容,城市電網開關站因該盡可能靠近負荷中心進行設置,方便電力企業線路敷設及維護管理的同時,可以有效地減少電纜的長度,這對于降低投資管理成本十分有利;此外,為了方便施工,實際的規劃過程中應盡可能簡化接線方式;為了便于后期的維護管理工作,開關站接線應留有一定的發展余地。
4 結語
該文主要就小區10KV配電網規劃的步驟,存在的問題進行了簡單的分析,實際的配電網規劃工作中,設計人員必須要重點關注小區負荷指標、變電站選址定容、開關站選擇、網絡接線模式選擇等等問題,嚴格遵守相關的建設標準,盡可能提高配電網建設的質量,保證小區供電的安全性、穩定性。
參考文獻
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一、我國配電網建設的現狀
當前,我國有意識地改變原先的“重發電、輕輸送配電”的現狀,而且取得了一定的成果。使得整體上配電網的沒置都趨向了正規、合理。但是,由于我國在配電網規劃上發展較晚,依舊存在一些不合理的因素。
1、電路結構不合理,轉換不靈活。
我國存電網建設中呈現出電路復雜、互相交錯、難以移動等現象。近電遠送、電網接線復雜、迂回供電、專用線路占有主線路過多等不當理的安排也為之后重新建設新電路結構帶來了極大的不便,也增大了電路維修的困難。
2、基礎建設差。
在過去的電網建支中,由于缺乏早期的勘測、考察和規劃,導致當前我國配電網的設置分布不合理,供電線路較長,損壞較嚴重。一些城市出現了市中心電源豐富,周邊村落電源稀少的現狀,這種情況致使一些周邊農村長期處于沒有電用的狀態。
3、供電質量下降,容易出現故障。
由于基礎差、底子薄,加上線路設置的不合理,就必然會影響供電的質量和效率,降低了供電的可靠性。直到現在還有很多地區都在采用架空線輸送電能的方式,這也直接影響著供電的可靠性。
二、10kv配電網規劃和建設中存在的問題
1、運行可靠性差,線路負荷率偏大
隨著城區的擴展建設,新開發區的電源均從原有線路引用,這就造成了供電可靠性變差,直接導致原有線路的負荷大大增加。以某地區為例,通過對該地區供電線路的審核,我們發現,在線路負荷方面大部分線路的負荷率超過了70%,正常運行時負荷率偏高,負荷發展適應性差;而小部分線路負荷率低于20%,這就會使得資源得不到充分利用。
2、城市10kv電源點布點方式不合理
由于對城市10kv配電網的建設缺乏整體的規劃設計,我國部分城市的10kv電源點布局不夠合理,再加上布點量不足,容易造成供電半徑過大,繼而使得線損過高、電壓偏低。
3、城市10kV配電網絡結構不合理
在之前的城市發展規劃中,由于設計不夠合理使得我國的10kv配電網網絡架構不合理。這些日益沉積的不合理因素成為直接影響配電網檢修、故障排查等相關工作的一大障礙。
三、10kv配電網規劃與建設的思路
對于城市配電網的建設與規劃需要做到以下幾個方面:做好負荷預測工作;中壓配電站的結構是影響配電網供電質量和供電可靠性的主要因素,關系到整個電網的發展,因此應采用合理的接線模式,而且還要隨著負荷的增長逐步趨向于環網等接線方式;在網架結構方面,要增加配電網線路之間的聯絡,逐步形成結構清晰,供電范圍明確的骨干網架;增加供電電源點,合理減少供電半徑,合理分配負荷,同時增大中壓配電網的導線截面,改造舊線,更換高耗能變壓器.這些都將對降低配電網的電能損耗起到明顯作用。
l、基礎工作
10kv配電網的規劃與建設是以為負荷預測基礎的。負荷預測的正確性及預見性對城市電網規劃的影響極大,網架結構的設置、變電所的布點和電壓等級的選擇都由負荷水平決定。因此,我們要對負荷預測給予高度重視。負荷預測是指,根據自然條件、電力系統的運行特性、增容決策及產生的社會影響等情況,通過對歷史數據的分析和研究,探索事物之間的內在聯系和發展變化規律,做出預先估計和推測。為了與城市發展的要求相一致,負荷預測一般是以當地政府制定的城市發展計劃為依據。因此,因地制宜,針對負荷性質的區別,選擇與之相適應的負荷預測方法,才能達到負荷預測的準確性。
2、技術措施
2.1網絡構架建設。
實現電網安全、可靠的供電,需要一個強而有力的網架作支撐。10kv網架一般有聯絡線方式、“手拉手”環網方式、電纜雙環網方式。在城市的中心地段,電網的負荷密度較高。10kv環網能夠保障轉供用電負荷工作的正常進行;10kv輻射網一般用在用戶專線的供電區域內。在進行10kv配電網的規劃時,需要注意以下幾方面的原則:
1)按照10kv環網的接線方式進行接線時,線路正常運行時的最大載流量需要控制在一個安全范圍之內,即安全電流的1/2-3/4內。如果載流量超出了規定的安全范罔,就需要及時采用轉帶負荷措施來進行分流,以確保其安全性。
2)在進行10kv配電網規劃時,應在保證實現控制環網和線路正常運行電流強度的前提下,在每一回10kv線路上設置多個分段開關,這樣能夠將電路維修、檢修以及故障排查時的范圍縮至最小。出于技術和經濟的多方面考慮,一般的線路段數設置在3到4段為最佳,而每一段的用戶應當控制在8到10戶以內。
中圖分類號: S611 文獻標識碼: A
一、居民小區供電特點分析
隨著社會的不斷發展,近代小區普遍存在著樓房密集、樓與樓之間的距離小、居民供電需求較大等問題,加之供電箱的供電范圍及供電能力有限,因此需要多個供電箱才能完成整個小區的供電任務。為避免會在高峰時期電量超負荷,在用電回路方面也不應采用單一回路。此外要注意根據不同的小區建筑而積和布局方式,采用與之相應的供電方式,取點方式的選擇要以小區內每棟樓層的居民數量為綜合考量依據。一般情況下小區的供電方式有兩種,一種是單相電源供電,適用于聯體樓住宅小區,另一種是三相電源供電方式,適用于復式樓住宅小區。小區一般設有相應的供配電中心,分電到小區的各個配電箱。供配電形式一般采用單環網或是雙射的形式,可以達到一條電路發生故障另一條電路承擔所有電路負荷的作用。進行小區配電設計工作之前,詳細合理的分析居民小區的供電特點可以為設計工作提供準確的操作依據。
二、居民小區配電問題的解決方案
(一)斷路器的選用方面
居民小區的配電設計時,斷路器的錯誤選擇是是普遍存在的設計不合理因素,有些設計人員設計時常常選擇高級非選擇性斷路器,認為越是高級的斷路器越是安全,越能起到維護小區供電穩定的需要。其實高級非選擇性短路器存在一定的缺陷,當末端發生較大的故障電流時,高級非選擇性斷路器可能會導致一級或多級斷路器非選擇性切斷;此外在斷路器選擇方面存在的另一問題是,過多地選用選擇性斷路器,對于供電需求相對較小的居民小區,電路上可能只有幾十或百多安培的電流,因此在這樣的小區內過多的使用選擇性斷路器,就顯得多此一舉,造成資源的浪費。
其次就是斷路器的參數設定不準確或是與供電線路的參數不匹配。一般容易發生的現象是上級短延時過電流脫扣器額定電流太小,甚至小于下級斷路器之瞬時過電流脫扣器額定電流,或上級瞬時過電流脫扣器額定電流太小,這些問題的產生都會破壞選擇性斷路器的選擇動作,一旦發生電路故障,斷路器失去應有的作用就可能造成不可挽回的損失。
(二)回路設計方面
近年來居民小區的的配電設計方面,往往忽略回路設計。一些設計師為圖一時之便,在照明和其他電器插座之間設計較少的回路,有些設計師甚至跳過設計回路這一步驟,根本不設置回路,造成實際線路的橫截面減少的問題,實際線路橫截面減少可能會導致超負荷斷電,一旦電氣線路在短時間之內超負荷,線路的絕緣能力會大大降低,造成線路升溫,住戶大部分電器會因此受到不同程度的損壞,甚至造成不可挽回的事故,嚴重危害著小區居民的生命和財產安全。因此在居民小區配電設計時,對于各住戶的室內配電方式的設計,要切實做好回路的設計工作,避免安全隱患的產生。值得注意的是,有些工作人員會在設計電路時隨意更改線路,隨意更改各個地下墻面上暗埋的管線的導線截面以及各房間的插座等這些不應更改的線路的位置,這些不當的做法為以后的安全運行留下了諸多隱患。
解決方案分析
居民小區配電設計時,對于電流較大的饋線首端應選用選擇型斷路器,短延時過電流脫扣器電流Iset2 不應小于下級最大的斷路器的短延時或瞬時過電流脫扣器電流之1.2~1.3 倍,其延時時間不宜小于0.3~0.4s。瞬時過電流脫扣器電流宜盡量選大。中間級保護電器宜采用使用安全、分斷能力高、選擇性好和維護簡單方便的斷路器或熔斷器,上下級的額定電流比不小于其過電流選擇比1.6∶1。末端回路的保護電器沒有選擇性要求,可采用非選擇型斷路器或熔斷器,但應滿足接地故障能按規定時間內切斷之要求,在戶內安裝配電箱,一般位置選在靠近入口的承重墻位置,在配電箱內裝設支路斷路器。對于戶內僅有一路插座回路的情況,需要裝設漏電斷路器。對于插座回路多于兩路的情況,可安裝漏電保護器,在各插座回路分設單極斷路器,同時在大型電器上使用單獨的回路;對于居民樓室內的回路設計,應以照明,空調以及其他電器用插座分三個回路為基本設計回路,且在回路設計時對一些大型電器進行用電負荷計算,并參照計算結果進行回路設計,同時要為大型電器設置單獨回路,切不可想當然。
四、變電所的確定
居住小區能否設置高壓開閉所以及設置多少變電所,應依據當地的供電部門供電方案要求,小區用電容量及負荷性質,結合所在地區環境與節能等進行設計。正常由變電所至用電負荷的低壓線路供電的半徑不應超出250 m。在供電的計算容量超出500 kW、供電的距離超出250 m時,應增設變電所。依據當下我國大多供電部門的要求,居住用戶用電應采取一戶一表計費方法,電源直接接進小區的變電所低壓配電系統。小區變電所高低壓配電房應當獨立設置并且由供電部門擔當維護管理,小區變電所低壓系統可以提供一路三相400A的380V/220V的低壓電源,并且經設于小區變電所以外專用的低壓計量箱后提供住宅公共用電。在住宅公共的用電容量超出400A或有容量極大的商業用電(>100kW)之時,應當設置帶商業或局部公共用電專用的變電所。專用變電所的高壓電源從小區高壓系統專用的回路提供,并且于小區變電所以外設置單獨變電所,采取高供高計方法。
小區變電所內的變壓器容量與臺數須依據小區住戶用電與住宅公共的用電計算容量來確定,正常計算容量超出630kVA,為了保證用電可靠性應采取2臺變壓器。小區變電所單臺變壓器容量最大不宜超出1000kVA。專用變內的變壓器的容量與臺數應當依據商業用電及公建用電整體與消防用電計算的容量來確定。當有一級與二級負荷之時,應當考慮用柴油發電機組作為備用電源,并且做好和市電高低開關連鎖的設計,禁止與市電并聯。由于專用變采取高供高計的方法,相對其低壓的配電系統中局部住宅的公共用電負荷,可采取專用回路,并且經專用計量裝置進行“表下除度”的方式來區別非商業用的電量。一樣,對于不安置專用變時,居住小區的公變中少量商業用電(商鋪)經過當地供電部門的同意亦可采取“表下除度”與一戶一表方法,分別計費。總之,居住小區的變配電系統既需達到建筑電氣的設計規范要求,又需達到當地供電部門對小區住戶用電管理中的特別要求。
五、 變電所的選址
變電所的選址應在滿足供電半徑要求的前提下根據周邊環境合理布置,而且變電所的高、低壓進出線敷設需與小區內其他配套設施,如通訊、有線電視等的纜線敷設進行統一規劃,電力線路采取電纜并且敷設于電纜溝與電纜保護管里。變電所適宜靠近用電負荷中心設置。從小區物業管理角度來考慮,居住小區變配電所應當設置于專門管理用房內。目前江蘇地區居住區變電所按照典型設計必須獨立建設。從小區的建筑特征方面考慮,也就是在小區樓棟之間中心位置處設置變電所,對于大型小區在滿足供電半徑要求下可多處設置變電所來分區、分片供電。在條件不允許時,也可設戶外箱式變電站,但應當注意對居住小區總體環境的影響以及電力變壓器噪音對居住小區用戶的影響。
六、結語
居民小區配電設計關乎整個小區居民的生命財產安全,因此在配電設計時要嚴格按照國家有關規定,合理選用斷路器,有效防止電路故障,保證電力安全。此外對于小區配電設計時切不可投機取巧,要加大人員和硬件設施的管理力度,謹慎操作,消除安全隱患,打造宜居小區。
[參考文獻]