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【關(guān)鍵詞】住宅小區(qū);用電負荷;供配電系統(tǒng)設(shè)計;
近年來,隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高,人們對居住環(huán)境的安全、舒適、實用、方便、環(huán)保等方面的要求日益提高。這就要求設(shè)計人員必須針對住宅小區(qū)的建設(shè)規(guī)模,結(jié)合小區(qū)的總體規(guī)劃及用電負荷特征,合理選擇住宅小區(qū)的供電方式,以保證供電系統(tǒng)的安全可靠運行
一、住宅小區(qū)用電的特點及負荷的確定
住宅小區(qū)用電的特點在于用戶的多樣性。小區(qū)內(nèi)除了住宅外,還包括很多的配套服務(wù)設(shè)施,如物業(yè)會所、水泵房、鍋爐房、商業(yè)服務(wù)設(shè)施、停車場、學(xué)校和幼兒園等。其用戶既有一般用戶,又有重點用戶;既有多層和高層住宅,又有小區(qū)級公共建筑和少數(shù)市級公共建筑。生活用電包括居民住宅用電、給排水用電、集中供熱用電等;公共建筑用電一般包括物業(yè)會所、水泵房、鍋爐房、學(xué)校、小區(qū)道路照明、樓道照明和景觀照明等。因此,在詳細規(guī)劃階段,應(yīng)針對不同的建筑采用不同的指標來進行用電負荷計算,通常采用單位建筑用地面積負荷指標法進行負荷預(yù)測。其計算公式為:
P=(P1S1+P2S2+…+PnSn)×Kx (1)
A=P×Tmax(2)
式中:P——最大用電負荷;
Pn——單位面積上的用電負荷,即負荷密度;
Sn——不同地塊的規(guī)劃用地面積;
A—年用電總量;
Tmax——最大負荷利用小時數(shù);
Kx——需用系數(shù)。
根據(jù)以上公式和《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》,可以估算出小區(qū)用電各指標值
二、小區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計
對住宅小區(qū)的供配電設(shè)計,應(yīng)本著超前規(guī)劃原則,為以后將增加的用電設(shè)備保留相應(yīng)的負荷容量,這樣可避免供電設(shè)備不間斷式的更新,降低重復(fù)投資帶來的浪費及給用戶帶來的用電不便。
1、 住戶線路系統(tǒng)
無專業(yè)電工維護的住宅電氣線路與有專業(yè)維修工的企事業(yè)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(chǎn)生電氣事故。所以,居住區(qū)電氣線路設(shè)計當(dāng)吸取以往經(jīng)驗,面對未來需求,達到安全性、可持續(xù)發(fā)展性,以達到住宅的功用性及舒適性需求。當(dāng)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(shè)計,應(yīng)由以往的溫飽型過渡至現(xiàn)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(yù)留充分的容量。由于住宅暗配的電氣線路難以更換與增加,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(shè)計要求中存在的問題與《住宅設(shè)計規(guī)范》(GB50096—2011)中的規(guī)定“電氣線路應(yīng)采用符合安全與防火需求的敷設(shè)方式配線,導(dǎo)線應(yīng)采用銅芯絕緣線,每套住宅進戶線截面不應(yīng)
2、住戶配電系統(tǒng)
以往我國每戶住宅里照明與插座分支的回路數(shù)過少,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(dǎo)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(dǎo)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(shù)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(shè)計足夠多的分支回路數(shù)量,便能夠有條件地把發(fā)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(chǎn)生的諧波電壓便不可能危及到另一回路上的敏感電器。由于分支回路數(shù)量的增多,當(dāng)其中的任一回路展開檢修或因故障跳閘之時,其停電范圍縮小,給家庭生活帶來的不便亦減少。
當(dāng)今通用設(shè)計,在住戶室內(nèi)設(shè)配電箱,并依照照明、空調(diào)、插座等,分回路設(shè)置。其中空調(diào)、照明回路采取空氣開關(guān),對于柜式空調(diào)、浴霸、插座應(yīng)采用漏電斷路器。其優(yōu)點為:照明不通過漏電開關(guān);空調(diào)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(wèi)生間,因環(huán)境潮濕,其漏電可能性比較大,若一旦發(fā)生漏電,開關(guān)便會脫扣,以保證用電安全。
3、 住宅小區(qū)配電外線設(shè)計
(1)變壓器容量確定:在建筑配電設(shè)計時,變壓器容量依照小區(qū)的范圍(建筑面積)進行確定。
變壓器的總?cè)萘?a+b+c。 式中,a 為居民總用量:按50W/m2計,此部分包含居民戶用電量、小區(qū)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(fēng)機等用電量)與居民區(qū)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電量:依照60~70W/m2計(比如多功能活動場所、商場等用電量);c 為住宅小區(qū)里的廣場、娛樂設(shè)施、噴泉、院區(qū)照明等用電量,依實際用電情形計算。
三、變電所的確定
住宅小區(qū)能否設(shè)置高壓開閉所以及設(shè)置多少變電所,應(yīng)依據(jù)當(dāng)?shù)氐墓╇姴块T供電方案要求、用電容量及負荷性質(zhì)以及所在環(huán)境與節(jié)能等因素進行設(shè)計。正常由變電所至用電負荷的低壓線路供電的半徑不應(yīng)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(yīng)增設(shè)變電所。
依據(jù)當(dāng)下我國大多供電部門的要求,居住用戶用電應(yīng)采取一戶一表計費方法,電源直接接進小區(qū)的變電所低壓配電系統(tǒng)。小區(qū)變電所高低壓配電房應(yīng)當(dāng)獨立設(shè)置并且由供電部門擔(dān)當(dāng)維護管理,小區(qū)變電所低壓系統(tǒng)可以提供一路三相400 A 與380 V/220 V的低壓電源,并且經(jīng)設(shè)于小區(qū)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 或有容量極大的商業(yè)用電(>100 kW)之時,應(yīng)當(dāng)設(shè)置帶商業(yè)或局部公共用電專用的變電所。專用變電所的高壓電源由小區(qū)高壓系統(tǒng)專用的回路提供,并且于小區(qū)變電所以外設(shè)置高壓配電間,采取高供高計方法。
小區(qū)變電所內(nèi)的變壓器容量與臺數(shù)須依據(jù)小區(qū)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(yīng)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(nèi)變壓器的容量與臺數(shù)應(yīng)當(dāng)依據(jù)商業(yè)用電及公建用電整體與消防用電計算的容量來確定。當(dāng)有一級與二級負荷之時,應(yīng)當(dāng)考慮用柴油發(fā)電機組作為備用電源,并且做好和市電高低開關(guān)連鎖的設(shè)計,禁止與市電并聯(lián)。由于專用變采取高供高計的方法,相對其低壓的配電系統(tǒng)中局部住宅的公共用電負荷,可采取專用回路,并且經(jīng)專用計量裝置進行“表下除度”的方式來區(qū)別非商業(yè)用的電量。一樣,對于不安置專用變時,住宅小區(qū)的變中少量商業(yè)用電(商鋪)經(jīng)過當(dāng)?shù)毓╇姴块T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(qū)的變配電系統(tǒng)既需達到建筑電氣的設(shè)計規(guī)范要求,又需達到當(dāng)?shù)毓╇姴块T對小區(qū)住戶用電管理中的特別要求。
關(guān)鍵詞 配電 自動化
1 配電自動化
中國目前的配電網(wǎng)很薄弱,絕大多數(shù)為樹狀結(jié)構(gòu),且多為架空線,可靠性差,損耗高,電壓質(zhì)量差,自動化程度低,因此加強配電網(wǎng)的建設(shè)是當(dāng)務(wù)之急,近幾年大量進行的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造提供了巨大的市場機遇。采用信息技術(shù),對配電系統(tǒng)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(tǒng)一般把這4個方面的內(nèi)容統(tǒng)稱為配電管理系統(tǒng)。事實上,4個方面的內(nèi)容相互獨立運行,它們之間的聯(lián)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(yè)內(nèi),它屬于一個信息管理系統(tǒng)。
2 配電自動化的內(nèi)容
2.1變電站自動化
發(fā)展變電站綜合自動化也是當(dāng)前城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)和改造的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一。變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié),它擔(dān)負著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的繁重任務(wù),對電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟運行起著舉足輕重的作用。尤其是現(xiàn)在大容量發(fā)電機組的不斷投運和超高壓遠距離輸電和大電網(wǎng)的出現(xiàn),使電力系統(tǒng)的安全控制更加復(fù)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(shè)備,而不進行技術(shù)改造的話,必然沒法滿足安全、穩(wěn)定運行的需要,更談不上適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)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(wǎng)的高壓、中壓和低壓3個電壓等級范圍內(nèi)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(shù)特點,從結(jié)構(gòu)到一次、二次設(shè)備和功能,與高、中壓有很大的區(qū)別。
無論是城市配電網(wǎng),還是農(nóng)村配電網(wǎng),配電網(wǎng)自動化應(yīng)立足于在進行配電網(wǎng)改造,以真正解決配電網(wǎng)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(wǎng)改造中去,解決配電網(wǎng)較為突出的技術(shù)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(fā)點,做好用戶用電的服務(wù)工作,體現(xiàn)用戶是上帝的精神。
3 配電自動化管理
在綜合分析配電網(wǎng)供電可靠性、停電損失及供電成本基礎(chǔ)上,提出了以轄區(qū)指數(shù)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(shè)置了配電網(wǎng)中分段開關(guān)的數(shù)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(shè)計提供一種手段。在電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中采用多媒體技術(shù),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(qū)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(tǒng)的工作方式、不懂計算機系統(tǒng)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(guān)設(shè)備的應(yīng)用將越來越廣泛,因此對開關(guān)設(shè)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(tǒng)的基本功能,信息被連續(xù)地采集更新。信息系統(tǒng)的基本構(gòu)成是一個不斷更新、緊緊跟蹤配電系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。必須是配電系統(tǒng)的一個完整而準確的記錄,配電調(diào)度員或任何一項自動化功能都能夠方便地存取數(shù)據(jù);要隨著配電系統(tǒng)的擴充加以修改。信息管理是連續(xù)進行的動態(tài)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(nèi)動作。在無功控制等功能中數(shù)據(jù)的精度比實時『生更重要。數(shù)據(jù)采集時必須把由于順序地掃描遠方各點而造成的數(shù)據(jù)不同時性減至最小。采用分布式計算機系統(tǒng)對此是有利的,并能提供保護所必需的快速響應(yīng)。信息記錄的內(nèi)容包括系統(tǒng)各點的運行參數(shù)、事件和數(shù)值的時間標志的開關(guān)量變動等。反映系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(tǒng)是比較復(fù)雜的。響應(yīng)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(tài)記數(shù)器。
3.2安全管理
安全管理的目的是使配電系統(tǒng)發(fā)生故障后所造成的影響最小。當(dāng)發(fā)生永久性故障時,首先要辨識并隔離故障線路段,重新構(gòu)建配電系統(tǒng),使非故障段能在最短時間內(nèi)恢復(fù)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(dāng)負荷密度很大時,大多數(shù)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(tǒng),故障識別和恢復(fù)供電均可自動操作。當(dāng)一條線路某段發(fā)生故障時,饋電線斷路器將自動跳閘并自動重合一定次數(shù),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(tǒng)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(jīng)切斷的條件下,自動地打開有關(guān)的分段刀閘將故障段隔離。自動化系統(tǒng)重新安排運行方式,控制操作適當(dāng)?shù)牡堕l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(wǎng)改造
按照電網(wǎng)的規(guī)劃,優(yōu)先安排增加電網(wǎng)傳輸容量、提高電網(wǎng)安全和供電質(zhì)量的項目,優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu),滿足合理的變壓器容載比的要求。城市配電網(wǎng)要實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu),提高互供能力。積極采用配電自動化技術(shù)。實施環(huán)網(wǎng)供電,饋線自動化,縮短故障隔離時間,縮小停電范圍。對已經(jīng)形成的配電網(wǎng)絡(luò)應(yīng)積極合理的裝設(shè)線路分段設(shè)備、重合設(shè)備。推廣在線路上裝設(shè)有效的故障指示儀,變電所內(nèi)裝設(shè)小電流接地選線裝置,采用電纜故障尋址器等分散、智能型就地故障檢測裝置,準確并縮短查找故障點的時間。使用較好的105CV接地故障查找儀器,盡快確定故障點。大力開展10kV配電網(wǎng)帶電作業(yè)。帶電接引,處理和更換跌落開關(guān)、帶電立桿緊線等作業(yè)項目推行帶電作業(yè)方法,同時加強帶電作業(yè)人員培訓(xùn),配置工器具、帶電作業(yè)車等,不斷擴大帶電作業(yè)項目范圍。實行帶電作業(yè)時,應(yīng)嚴格執(zhí)行有關(guān)規(guī)章制度,確保安全。
[關(guān)鍵詞]農(nóng)村變電所 建設(shè) 配電裝置 繼電保護 二次接線 無功補償
一、引言
我國農(nóng)村電網(wǎng)目前仍以35、66kV電壓等級的變電所為主,對于110kV電壓等級的農(nóng)村小型化變電所,除廣東、湖南等地有少量建成外,其他地區(qū)尚未出現(xiàn)。因此,本文所說的農(nóng)村小型化變電所是指戶外敞開式布置,接線簡單、保護簡化、設(shè)備自動化程度高、單臺主變?nèi)萘吭?300kVA及以下的35kV、66kV縣及縣級市以下地區(qū)變電所。
二、小型化變電所與常規(guī)變電所的區(qū)別
小型化變電所的建設(shè)方案,是在總結(jié)國內(nèi)外變電所設(shè)計運行經(jīng)驗的基礎(chǔ)上提出的,與過去建設(shè)的常規(guī)變電所和簡陋變電所有明顯的區(qū)別。無論是主接線形式、設(shè)備配置及選型、總體布置還是保護方式,都形成了一種新的格局。
1.主變壓器
變電所可裝設(shè)1~2臺主變壓器,在負荷變化比較大的地區(qū),為降低,空載損耗,宜配置不同容量的變壓器,如采用并聯(lián)運行,為減小兩變壓器內(nèi)的環(huán)流,這兩臺主變?nèi)萘勘炔灰顺^3:1。
由于農(nóng)村電網(wǎng)線損大,季節(jié)負荷差別大,無功補償率低,用戶端電壓難以滿足電壓允許偏差值的要求,不能保證用戶用電設(shè)備的良好運行,如果采用有載調(diào)壓變壓器,可改善電壓質(zhì)量、減少電壓波動。因此,經(jīng)計算用戶端電壓不能滿足用戶對電壓質(zhì)量的要求時,應(yīng)采用有載調(diào)壓變壓器。有載調(diào)壓變壓器的缺點是價格高于普通變壓器,其檢修工作量也較大。
2.電氣主接線
變電所的主接線是根據(jù)負荷性質(zhì)、用電容量、設(shè)備特點、出線回路數(shù)和變電所在電網(wǎng)中的地位等條件確定的,應(yīng)滿足供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、維護簡單、節(jié)約投資和便于擴建等要求。
35kV、66kV進線為2回及以下時,宜采用橋形接線、線路變壓器組或線路分支(即T形)接線。10kV出線少于6回時,可以采用單母線接線;當(dāng)出線為6回及以上并有兩臺主變壓器時,宜采用分段單母線或簡易分段單母線接線。
T接在線路中的分支變電所或終端變電所,主變壓器容量在6300kVA及以下時,35kV、66kV側(cè)應(yīng)采用熔斷器和隔離負荷開關(guān)配合作保護。這是農(nóng)村小型化變電所區(qū)別于常規(guī)變電所的特有的一種保護方式。T接在線路中的分支變電所或終端變電所的重要性遠比樞紐變電所小,而目前國內(nèi)已研制出35kV戶外隔離負荷開關(guān),它能開斷和關(guān)合200A以下的負荷電流,與熔斷器配合代替斷路器,能有效地保護主變壓器和變電所35kV進出線。
三、配電裝置
配電裝置的布置和導(dǎo)體、電器、架構(gòu)的選擇應(yīng)滿足正常運行、安裝檢修、短路和過電壓狀態(tài)的要求,不得危及人身安全和影響周圍設(shè)備,這是確定配電裝置的基本原則。小型化變電所的配電裝置為戶外敞開式,宜采用半高型布置;若采用其他布置,應(yīng)保證運行安全、檢修方便,并考慮節(jié)約占地。
近年來,高壓配電裝置發(fā)展較快,新型設(shè)備的涌現(xiàn)大大提高了供電的可靠性,減少了維護工作量。為推廣新技術(shù)、新產(chǎn)品,提高農(nóng)網(wǎng)裝備水平,農(nóng)村小型化變電所的主開關(guān)設(shè)備應(yīng)采用真空斷路器、六氟化硫斷路器、真空自動重合器或六氟化硫重合器作開斷設(shè)備,不得采用以油為滅弧介質(zhì)的斷路器和自動重合器。
四、繼電保護和二次接線
在小型化變電所中,主變壓器保護采用熔斷器與隔離負荷開關(guān)配合作保護,主變壓器35kV側(cè)采用熔斷器作保護,主變壓器10kV側(cè)采用斷路器作保護。農(nóng)村電網(wǎng)主變壓器容量較小,尤其是對T接在線路中的分支變電所,在一定程度上簡化35kV側(cè)保護,加強10kV側(cè)保護,以節(jié)約投資。此外,隨著新型負荷開關(guān)的不斷改進,其開斷的負荷電流越來越大,保護范圍越來越寬,同時,熔斷器質(zhì)量不斷提高,應(yīng)用其優(yōu)良的速斷保護性能與負荷開關(guān)配合使用,保護變壓器最為理想。
對10kV出線開關(guān),若是戶內(nèi)裝置,其控制和保護應(yīng)采用分布式單元保護或綜合集控裝置;若是戶外裝置,應(yīng)采用自動重合器。為充分發(fā)揮自動重合器的作用,10kV線路上采用自動分段器與自動重合器或帶自動重合閘的斷路器配合使用。
隔離開關(guān)與相應(yīng)回路的斷路器、自動重合器、接地開關(guān)之間應(yīng)裝設(shè)可靠的防誤操作閉鎖裝置。當(dāng)采用自動重合器時,其本身必須具有閉鎖回路和合、分位置的信號接點。變電所應(yīng)配置遠動裝置和可靠的通信設(shè)施。
五、無功補償
10kV母線宜根據(jù)主變壓器的容量和臺數(shù)裝設(shè)密集型補償電容器,補償電容器的總?cè)萘堪礉M足主變壓器所需的無功功率補償值,一般按主變壓器容量的10%~15%確定。
電容器組容量小于300kvar時,接線方式亦列成三角形;容量大于等于300kvar時,采用中性點不接地的星形或雙星形接線方式。電容器組的開關(guān)設(shè)備和導(dǎo)體的長期允許電流不應(yīng)小于電容器組額定電流的1.35倍。電容器組應(yīng)裝設(shè)單獨的控制和保護設(shè)備,并應(yīng)直接與放電裝置連接。
根據(jù)農(nóng)村變電所建設(shè)原則和發(fā)展方向,國電公司農(nóng)電發(fā)展部提出了兩個農(nóng)村小型化變電所模式方案,即第一方案(近期方案)和第二方案(遠期方案)。第一方案選用SF6(或真空)斷路器作為10kV出線開關(guān),控制和保護選用微機(或集成電路)綜合集控臺(屏),采用半戶外式;第二方案所用SF6(或真空)自動重合器作為10kV出線保護控制設(shè)備,35kV側(cè)主變壓器保護選用新型熔斷器,主變壓器出口處裝設(shè)自動電壓調(diào)整器,采用全戶外式。
隨著小型化變電所數(shù)量的增加,運行時間的延長,以及與縣調(diào)通信、自動化的密切結(jié)合,無人值班變電所的建設(shè)已逐步推行。
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