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【关键词】住宅小区;用电负荷;供配电系统设计;
近年来,随着现代科学技术的发展和人们生活水平的提高,人们对居住环境的安全、舒适、实用、方便、环保等方面的要求日益提高。这就要求设计人员必须针对住宅小区的建设规模,结合小区的总体规划及用电负荷特征,合理选择住宅小区的供电方式,以保证供电系统的安全可靠运行
一、住宅小区用电的特点及负荷的确定
住宅小区用电的特点在于用户的多样性。小区内除了住宅外,还包括很多的配套服务设施,如物业会所、水泵房、锅炉房、商业服务设施、停车场、学校和幼儿园等。其用户既有一般用户,又有重点用户;既有多层和高层住宅,又有小区级公共建筑和少数市级公共建筑。生活用电包括居民住宅用电、给排水用电、集中供热用电等;公共建筑用电一般包括物业会所、水泵房、锅炉房、学校、小区道路照明、楼道照明和景观照明等。因此,在详细规划阶段,应针对不同的建筑采用不同的指标来进行用电负荷计算,通常采用单位建筑用地面积负荷指标法进行负荷预测。其计算公式为:
P=(P1S1+P2S2+…+PnSn)×Kx (1)
A=P×Tmax(2)
式中:P——最大用电负荷;
Pn——单位面积上的用电负荷,即负荷密度;
Sn——不同地块的规划用地面积;
A—年用电总量;
Tmax——最大负荷利用小时数;
Kx——需用系数。
根据以上公式和《工业与民用配电设计手册》,可以估算出小区用电各指标值
二、小区供配电系统设计
对住宅小区的供配电设计,应本着超前规划原则,为以后将增加的用电设备保留相应的负荷容量,这样可避免供电设备不间断式的更新,降低重复投资带来的浪费及给用户带来的用电不便。
1、 住户线路系统
无专业电工维护的住宅电气线路与有专业维修工的企事业单位的电气线路不同,加上居民不懂电气维修的安全知识,极易产生电气事故。所以,居住区电气线路设计当吸取以往经验,面对未来需求,达到安全性、可持续发展性,以达到住宅的功用性及舒适性需求。当下居民对电的需要愈来愈高,高档大功率的电器逐步进入一般百姓家庭,对住宅的电气线路设计,应由以往的温饱型过渡至现今小康智能型,在重视电气线路安全性的同时,为长远负荷增长预留充分的容量。由于住宅暗配的电气线路难以更换与增加,故需一步到位,以满足长远负荷需求。所以针对昔日住宅电气设计要求中存在的问题与《住宅设计规范》(GB50096—2011)中的规定“电气线路应采用符合安全与防火需求的敷设方式配线,导线应采用铜芯绝缘线,每套住宅进户线截面不应
2、住户配电系统
以往我国每户住宅里照明与插座分支的回路数过少,并且有的甚至为照明与插座共用一个回路。因为分支回路少,导致每个回路所带负荷加大,事实上等于减少了线路与截面,因而致使电气线路的长期过载,导线绝缘下降,线路温升增大,造成电气线路的事故增多。
增加分支回路的数量,等于降低了回路阻抗,如此对于减少住宅的谐波电压,降低谐波危害非常有利。并且,住宅设计足够多的分支回路数量,便能够有条件地把发生谐波的、非线性负荷电器与对谐波的敏感电器分回路供电。这样,非线性的负荷谐波电流在其分支回路阻抗产生的谐波电压便不可能危及到另一回路上的敏感电器。由于分支回路数量的增多,当其中的任一回路展开检修或因故障跳闸之时,其停电范围缩小,给家庭生活带来的不便亦减少。
当今通用设计,在住户室内设配电箱,并依照照明、空调、插座等,分回路设置。其中空调、照明回路采取空气开关,对于柜式空调、浴霸、插座应采用漏电断路器。其优点为:照明不通过漏电开关;空调安装于2.4 m 之上,人体正常不接触,插座通过不同家用电器配电;浴霸安置于卫生间,因环境潮湿,其漏电可能性比较大,若一旦发生漏电,开关便会脱扣,以保证用电安全。
3、 住宅小区配电外线设计
(1)变压器容量确定:在建筑配电设计时,变压器容量依照小区的范围(建筑面积)进行确定。
变压器的总容量=a+b+c。 式中,a 为居民总用量:按50W/m2计,此部分包含居民户用电量、小区居住建筑中公共照明或建筑物里各类辅助的动力用电容量(比如小高层中的排烟机、电梯、污水泵、排风机等用电量)与居民区里必须的小型配套建筑(如居委会、商店、幼儿园、车库等用电量);b 为较大型公共建筑用电量:依照60~70W/m2计(比如多功能活动场所、商场等用电量);c 为住宅小区里的广场、娱乐设施、喷泉、院区照明等用电量,依实际用电情形计算。
三、变电所的确定
住宅小区能否设置高压开闭所以及设置多少变电所,应依据当地的供电部门供电方案要求、用电容量及负荷性质以及所在环境与节能等因素进行设计。正常由变电所至用电负荷的低压线路供电的半径不应超出250 m。在供电的计算容量超出500 kW、供电的距离超出250 m时,应增设变电所。
依据当下我国大多供电部门的要求,居住用户用电应采取一户一表计费方法,电源直接接进小区的变电所低压配电系统。小区变电所高低压配电房应当独立设置并且由供电部门担当维护管理,小区变电所低压系统可以提供一路三相400 A 与380 V/220 V的低压电源,并且经设于小区变电所以外专用的低压计量箱后提供住宅公共用电。在住宅公共的用电容量超出400 A 或有容量极大的商业用电(>100 kW)之时,应当设置带商业或局部公共用电专用的变电所。专用变电所的高压电源由小区高压系统专用的回路提供,并且于小区变电所以外设置高压配电间,采取高供高计方法。
小区变电所内的变压器容量与台数须依据小区住户用电与住宅公共的用电计算容量来确定,正常计算容量超出630 kVA,应采取2台变压器。单台变压器容量不宜超出1 600 kVA。专用的变内变压器的容量与台数应当依据商业用电及公建用电整体与消防用电计算的容量来确定。当有一级与二级负荷之时,应当考虑用柴油发电机组作为备用电源,并且做好和市电高低开关连锁的设计,禁止与市电并联。由于专用变采取高供高计的方法,相对其低压的配电系统中局部住宅的公共用电负荷,可采取专用回路,并且经专用计量装置进行“表下除度”的方式来区别非商业用的电量。一样,对于不安置专用变时,住宅小区的变中少量商业用电(商铺)经过当地供电部门的同意亦可采取“表下除度”与一户一表方法,分别计费。总之,住宅小区的变配电系统既需达到建筑电气的设计规范要求,又需达到当地供电部门对小区住户用电管理中的特别要求。
关键词 配电 自动化
1 配电自动化
中国目前的配电网很薄弱,绝大多数为树状结构,且多为架空线,可靠性差,损耗高,电压质量差,自动化程度低,因此加强配电网的建设是当务之急,近几年大量进行的城网、农网改造提供了巨大的市场机遇。采用信息技术,对配电系统的安全可靠运行,提高管理水平,降低损耗具有重要意义。
目前,配电自动化还没有一个明确的定义。在电力系统一般把这4个方面的内容统称为配电管理系统。事实上,4个方面的内容相互独立运行,它们之间的联系十分密切,特别是信息的搜集、传递、存储、利用是相互影响的。分步骤地从纵向和横向两个方向逐步实施和完善。在供电企业内,它属于一个信息管理系统。
2 配电自动化的内容
2.1变电站自动化
发展变电站综合自动化也是当前城网和农网建设和改造的基础环节之一。变电站是电力系统中不可缺少的重要环节,它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务,对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。尤其是现在大容量发电机组的不断投运和超高压远距离输电和大电网的出现,使电力系统的安全控制更加复杂,如果仍依靠原来的人工秒表、记录、人工操作为主,依靠原来变电站的旧设备,而不进行技术改造的话,必然没法满足安全、稳定运行的需要,更谈不上适应现代电力系统管理模式的需求。
2.2馈线自动化
馈线自动化是指配电线路的自动化。包括配电网的高压、中压和低压3个电压等级范围内的线路自动化。它是指从变电站的变压器二次测出线口到线路上的负荷之间的配电线路。等级馈线自动化有其自身的技术特点,从结构到一次、二次设备和功能,与高、中压有很大的区别。
无论是城市配电网,还是农村配电网,配电网自动化应立足于在进行配电网改造,以真正解决配电网的实际问题,以符合供电可靠性及用户供电的要求,不搞形式,将有限的资金投入到较为实际有效的电网改造中去,解决配电网较为突出的技术问题。确保电力用户用电的时效性,满足电力用户的供电需求。从用户用电的实际要求为出发点,做好用户用电的服务工作,体现用户是上帝的精神。
3 配电自动化管理
在综合分析配电网供电可靠性、停电损失及供电成本基础上,提出了以辖区指数代表供电可靠性,在使电力总成本最低,即社会总效益最大的前提下,设置了配电网中分段开关的数量和位置的一种新方法,并进行了实例论证,将为基于电力市场的配电自动化设计提供一种手段。在电网调度自动化系统中采用多媒体技术,采用触摸屏,使人机交互对话具有良好的界面。按照屏幕提示的区域用手轻轻触摸,即可得到想要知道的信息,这为只懂电力系统的工作方式、不懂计算机系统的人带来极大方便。在配电自动化进程中,自动重合器、分段器及熔断器等开关设备的应用将越来越广泛,因此对开关设备的选择和定位的研究具有重要意义。
3.1信息管理
信息管理是配电自动化系统的基本功能,信息被连续地采集更新。信息系统的基本构成是一个不断更新、紧紧跟踪配电系统状态数据库。必须是配电系统的一个完整而准确的记录,配电调度员或任何一项自动化功能都能够方便地存取数据;要随着配电系统的扩充加以修改。信息管理是连续进行的动态过程,信息存入、检索和处理随时都在进行着。对用于控制的信息,其精度和实时性要求很高。用于保护的信息要求精度高并且实时性好,能使保护在毫秒级时间内动作。在无功控制等功能中数据的精度比实时『生更重要。数据采集时必须把由于顺序地扫描远方各点而造成的数据不同时性减至最小。采用分布式计算机系统对此是有利的,并能提供保护所必需的快速响应。信息记录的内容包括系统各点的运行参数、事件和数值的时间标志的开关量变动等。反映系统结构变化,远方抄表直接从用户表计上自动记录到电力和电量信息。精度不受损失,远方抄表系统是比较复杂的。响应时间对这一功能并不重要。介时,可以遥控切换用户表计中的机械记度器或固态记数器。
3.2安全管理
安全管理的目的是使配电系统发生故障后所造成的影响最小。当发生永久性故障时,首先要辨识并隔离故障线路段,重新构建配电系统,使非故障段能在最短时间内恢复供电。典型的运行方式是由变电站通过多条放射状馈电线对用户供电。当负荷密度很大时,大多数馈电线将互连起来,以使用户有备用的供电途径。对于这种配电系统,故障识别和恢复供电均可自动操作。当一条线路某段发生故障时,馈电线断路器将自动跳闸并自动重合一定次数,如果故障消失则重合成功,如果是永久性故障,馈电线断路器将再次跳开并锁定在断开位置。配电自动化系统通过对故障电流分布信息的分析,推求出故障位置,在电源已经切断的条件下,自动地打开有关的分段刀闸将故障段隔离。自动化系统重新安排运行方式,控制操作适当的刀闸和断路器,将所有非故障线路段重新接入到供电电源上去。
3.3加快电网改造
按照电网的规划,优先安排增加电网传输容量、提高电网安全和供电质量的项目,优化电网结构,满足合理的变压器容载比的要求。城市配电网要实现环网结构,提高互供能力。积极采用配电自动化技术。实施环网供电,馈线自动化,缩短故障隔离时间,缩小停电范围。对已经形成的配电网络应积极合理的装设线路分段设备、重合设备。推广在线路上装设有效的故障指示仪,变电所内装设小电流接地选线装置,采用电缆故障寻址器等分散、智能型就地故障检测装置,准确并缩短查找故障点的时间。使用较好的105CV接地故障查找仪器,尽快确定故障点。大力开展10kV配电网带电作业。带电接引,处理和更换跌落开关、带电立杆紧线等作业项目推行带电作业方法,同时加强带电作业人员培训,配置工器具、带电作业车等,不断扩大带电作业项目范围。实行带电作业时,应严格执行有关规章制度,确保安全。
[关键词]农村变电所 建设 配电装置 继电保护 二次接线 无功补偿
一、引言
我国农村电网目前仍以35、66kV电压等级的变电所为主,对于110kV电压等级的农村小型化变电所,除广东、湖南等地有少量建成外,其他地区尚未出现。因此,本文所说的农村小型化变电所是指户外敞开式布置,接线简单、保护简化、设备自动化程度高、单台主变容量在6300kVA及以下的35kV、66kV县及县级市以下地区变电所。
二、小型化变电所与常规变电所的区别
小型化变电所的建设方案,是在总结国内外变电所设计运行经验的基础上提出的,与过去建设的常规变电所和简陋变电所有明显的区别。无论是主接线形式、设备配置及选型、总体布置还是保护方式,都形成了一种新的格局。
1.主变压器
变电所可装设1~2台主变压器,在负荷变化比较大的地区,为降低,空载损耗,宜配置不同容量的变压器,如采用并联运行,为减小两变压器内的环流,这两台主变容量比不宜超过3:1。
由于农村电网线损大,季节负荷差别大,无功补偿率低,用户端电压难以满足电压允许偏差值的要求,不能保证用户用电设备的良好运行,如果采用有载调压变压器,可改善电压质量、减少电压波动。因此,经计算用户端电压不能满足用户对电压质量的要求时,应采用有载调压变压器。有载调压变压器的缺点是价格高于普通变压器,其检修工作量也较大。
2.电气主接线
变电所的主接线是根据负荷性质、用电容量、设备特点、出线回路数和变电所在电网中的地位等条件确定的,应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、维护简单、节约投资和便于扩建等要求。
35kV、66kV进线为2回及以下时,宜采用桥形接线、线路变压器组或线路分支(即T形)接线。10kV出线少于6回时,可以采用单母线接线;当出线为6回及以上并有两台主变压器时,宜采用分段单母线或简易分段单母线接线。
T接在线路中的分支变电所或终端变电所,主变压器容量在6300kVA及以下时,35kV、66kV侧应采用熔断器和隔离负荷开关配合作保护。这是农村小型化变电所区别于常规变电所的特有的一种保护方式。T接在线路中的分支变电所或终端变电所的重要性远比枢纽变电所小,而目前国内已研制出35kV户外隔离负荷开关,它能开断和关合200A以下的负荷电流,与熔断器配合代替断路器,能有效地保护主变压器和变电所35kV进出线。
三、配电装置
配电装置的布置和导体、电器、架构的选择应满足正常运行、安装检修、短路和过电压状态的要求,不得危及人身安全和影响周围设备,这是确定配电装置的基本原则。小型化变电所的配电装置为户外敞开式,宜采用半高型布置;若采用其他布置,应保证运行安全、检修方便,并考虑节约占地。
近年来,高压配电装置发展较快,新型设备的涌现大大提高了供电的可靠性,减少了维护工作量。为推广新技术、新产品,提高农网装备水平,农村小型化变电所的主开关设备应采用真空断路器、六氟化硫断路器、真空自动重合器或六氟化硫重合器作开断设备,不得采用以油为灭弧介质的断路器和自动重合器。
四、继电保护和二次接线
在小型化变电所中,主变压器保护采用熔断器与隔离负荷开关配合作保护,主变压器35kV侧采用熔断器作保护,主变压器10kV侧采用断路器作保护。农村电网主变压器容量较小,尤其是对T接在线路中的分支变电所,在一定程度上简化35kV侧保护,加强10kV侧保护,以节约投资。此外,随着新型负荷开关的不断改进,其开断的负荷电流越来越大,保护范围越来越宽,同时,熔断器质量不断提高,应用其优良的速断保护性能与负荷开关配合使用,保护变压器最为理想。
对10kV出线开关,若是户内装置,其控制和保护应采用分布式单元保护或综合集控装置;若是户外装置,应采用自动重合器。为充分发挥自动重合器的作用,10kV线路上采用自动分段器与自动重合器或带自动重合闸的断路器配合使用。
隔离开关与相应回路的断路器、自动重合器、接地开关之间应装设可靠的防误操作闭锁装置。当采用自动重合器时,其本身必须具有闭锁回路和合、分位置的信号接点。变电所应配置远动装置和可靠的通信设施。
五、无功补偿
10kV母线宜根据主变压器的容量和台数装设密集型补偿电容器,补偿电容器的总容量按满足主变压器所需的无功功率补偿值,一般按主变压器容量的10%~15%确定。
电容器组容量小于300kvar时,接线方式亦列成三角形;容量大于等于300kvar时,采用中性点不接地的星形或双星形接线方式。电容器组的开关设备和导体的长期允许电流不应小于电容器组额定电流的1.35倍。电容器组应装设单独的控制和保护设备,并应直接与放电装置连接。
根据农村变电所建设原则和发展方向,国电公司农电发展部提出了两个农村小型化变电所模式方案,即第一方案(近期方案)和第二方案(远期方案)。第一方案选用SF6(或真空)断路器作为10kV出线开关,控制和保护选用微机(或集成电路)综合集控台(屏),采用半户外式;第二方案所用SF6(或真空)自动重合器作为10kV出线保护控制设备,35kV侧主变压器保护选用新型熔断器,主变压器出口处装设自动电压调整器,采用全户外式。
随着小型化变电所数量的增加,运行时间的延长,以及与县调通信、自动化的密切结合,无人值班变电所的建设已逐步推行。
参考文献:
[1]丘立宇.谈农村小型化变电所设计.企业科技与发展,2010
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[3]陈枫,张宏伟.35kV无人值班变电所的建设与运行管理.农村电工,2006