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【關鍵詞】住宅小區;用電負荷;供配電系統設計;
近年來,隨著現代科學技術的發展和人們生活水平的提高,人們對居住環境的安全、舒適、實用、方便、環保等方面的要求日益提高。這就要求設計人員必須針對住宅小區的建設規模,結合小區的總體規劃及用電負荷特征,合理選擇住宅小區的供電方式,以保證供電系統的安全可靠運行
一、住宅小區用電的特點及負荷的確定
住宅小區用電的特點在于用戶的多樣性。小區內除了住宅外,還包括很多的配套服務設施,如物業會所、水泵房、鍋爐房、商業服務設施、停車場、學校和幼兒園等。其用戶既有一般用戶,又有重點用戶;既有多層和高層住宅,又有小區級公共建筑和少數市級公共建筑。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會所、水泵房、鍋爐房、學校、小區道路照明、樓道照明和景觀照明等。因此,在詳細規劃階段,應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——不同地塊的規劃用地面積;
A—年用電總量;
Tmax——最大負荷利用小時數;
Kx——需用系數。
根據以上公式和《工業與民用配電設計手冊》,可以估算出小區用電各指標值
二、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。
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,應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計要求中存在的問題與《住宅設計規范》(GB50096—2011)中的規定“電氣線路應采用符合安全與防火需求的敷設方式配線,導線應采用銅芯絕緣線,每套住宅進戶線截面不應
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。由于分支回路數量的增多,當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;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。
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50W/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。
三、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、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 或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由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。
關鍵詞 配電 自動化
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
按照電網的規劃,優先安排增加電網傳輸容量、提高電網安全和供電質量的項目,優化電網結構,滿足合理的變壓器容載比的要求。城市配電網要實現環網結構,提高互供能力。積極采用配電自動化技術。實施環網供電,饋線自動化,縮短故障隔離時間,縮小停電范圍。對已經形成的配電網絡應積極合理的裝設線路分段設備、重合設備。推廣在線路上裝設有效的故障指示儀,變電所內裝設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配電網帶電作業。帶電接引,處理和更換跌落開關、帶電立桿緊線等作業項目推行帶電作業方法,同時加強帶電作業人員培訓,配置工器具、帶電作業車等,不斷擴大帶電作業項目范圍。實行帶電作業時,應嚴格執行有關規章制度,確保安全。
[關鍵詞]農村變電所 建設 配電裝置 繼電保護 二次接線 無功補償
一、引言
我國農村電網目前仍以35、66kV電壓等級的變電所為主,對于110kV電壓等級的農村小型化變電所,除廣東、湖南等地有少量建成外,其他地區尚未出現。因此,本文所說的農村小型化變電所是指戶外敞開式布置,接線簡單、保護簡化、設備自動化程度高、單臺主變容量在6300kVA及以下的35kV、66kV縣及縣級市以下地區變電所。
二、小型化變電所與常規變電所的區別
小型化變電所的建設方案,是在總結國內外變電所設計運行經驗的基礎上提出的,與過去建設的常規變電所和簡陋變電所有明顯的區別。無論是主接線形式、設備配置及選型、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1~2臺主變壓器,在負荷變化比較大的地區,為降低,空載損耗,宜配置不同容量的變壓器,如采用并聯運行,為減小兩變壓器內的環流,這兩臺主變容量比不宜超過3:1。
由于農村電網線損大,季節負荷差別大,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備的良好運行,如果采用有載調壓變壓器,可改善電壓質量、減少電壓波動。因此,經計算用戶端電壓不能滿足用戶對電壓質量的要求時,應采用有載調壓變壓器。有載調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負荷性質、用電容量、設備特點、出線回路數和變電所在電網中的地位等條件確定的,應滿足供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、維護簡單、節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側應采用熔斷器和隔離負荷開關配合作保護。這是農村小型化變電所區別于常規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,而目前國內已研制出35kV戶外隔離負荷開關,它能開斷和關合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體、電器、架構的選擇應滿足正常運行、安裝檢修、短路和過電壓狀態的要求,不得危及人身安全和影響周圍設備,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,應保證運行安全、檢修方便,并考慮節約占地。
近年來,高壓配電裝置發展較快,新型設備的涌現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、新產品,提高農網裝備水平,農村小型化變電所的主開關設備應采用真空斷路器、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備,不得采用以油為滅弧介質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配合作保護,主變壓器35kV側采用熔斷器作保護,主變壓器10kV側采用斷路器作保護。農村電網主變壓器容量較小,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側保護,加強10kV側保護,以節約投資。此外,隨著新型負荷開關的不斷改進,其開斷的負荷電流越來越大,保護范圍越來越寬,同時,熔斷器質量不斷提高,應用其優良的速斷保護性能與負荷開關配合使用,保護變壓器最為理想。
對10kV出線開關,若是戶內裝置,其控制和保護應采用分布式單元保護或綜合集控裝置;若是戶外裝置,應采用自動重合器。為充分發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。
隔離開關與相應回路的斷路器、自動重合器、接地開關之間應裝設可靠的防誤操作閉鎖裝置。當采用自動重合器時,其本身必須具有閉鎖回路和合、分位置的信號接點。變電所應配置遠動裝置和可靠的通信設施。
五、無功補償
10kV母線宜根據主變壓器的容量和臺數裝設密集型補償電容器,補償電容器的總容量按滿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。電容器組的開關設備和導體的長期允許電流不應小于電容器組額定電流的1.35倍。電容器組應裝設單獨的控制和保護設備,并應直接與放電裝置連接。
根據農村變電所建設原則和發展方向,國電公司農電發展部提出了兩個農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,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出線保護控制設備,35kV側主變壓器保護選用新型熔斷器,主變壓器出口處裝設自動電壓調整器,采用全戶外式。
隨著小型化變電所數量的增加,運行時間的延長,以及與縣調通信、自動化的密切結合,無人值班變電所的建設已逐步推行。
參考文獻:
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