吳成君

摘要：小區(qū)供電采用單回路放射式當(dāng)某一線路發(fā)生故障時不影響其它用戶，切換操作方便，繼電保護(hù)簡單，易于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動化管理。對二級負(fù)荷供電時，應(yīng)有備用電源。但投資較高，可靠性較差，相比較采用環(huán)網(wǎng)供電，可節(jié)省投資，同時也提高了供電的可靠性。

關(guān)鍵詞：小區(qū)供電單回路放射式環(huán)網(wǎng)

0引言

設(shè)施齊全、環(huán)境幽美、建筑物密集是住宅小區(qū)的建設(shè)特點(diǎn)。住宅小區(qū)傳統(tǒng)的供電方式是架空線路和臺上、桿上變壓器，致使小區(qū)空中如蛛網(wǎng)密布，再與綠化樹木混在一起，事故頻頻發(fā)生，致使供電可靠性降低，且影響視覺效果。在人們對生活質(zhì)量、生存環(huán)境要求越來越高的今天，采用箱式變電站(箱變)及埋設(shè)地下電纜構(gòu)成供電系統(tǒng)，是當(dāng)今住宅小區(qū)供電方案的理想選擇。根據(jù)不同的建筑環(huán)境，箱變可以選擇不同的造型和顏色，如有廠家就生產(chǎn)外表貼面磚的箱變。下面結(jié)合淮南市南山村小區(qū)供電設(shè)計(jì)，對住宅小區(qū)供電方式進(jìn)行探討。南山村小區(qū)總建筑面積21萬m²，3-6層住宅樓64幢，沿街為4-6層商住樓8幢，另有綜合樓數(shù)幢。入住戶數(shù)為1782戶。它是以商品住宅為主的居住生活小區(qū)，兼容適量的公共設(shè)施，計(jì)劃將該小區(qū)建設(shè)成為標(biāo)志性示范小區(qū)。

1負(fù)荷計(jì)算

用電負(fù)荷是確定供電等級、供電方式及選擇設(shè)備的依據(jù)。負(fù)荷計(jì)算事關(guān)供電全局。我國幅員遼闊，氣候差異甚大，按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算負(fù)荷是不現(xiàn)實(shí)的。戶平均負(fù)荷(kW／戶)及同時需要系數(shù)的選取有成倍的差距，本小區(qū)供電以6kW／戶為設(shè)計(jì)依據(jù)，同時需要系數(shù)參照全國各地之標(biāo)準(zhǔn)取平均值，公用建筑負(fù)荷密度為：會所70W／m²；幼兒園50W／m²；菜市場70w／m²；商鋪30W／m²；地下車庫30W／m²。

2供電系統(tǒng)

單回路放射式供電當(dāng)某一線路發(fā)生故障時不影響其它用戶，切換操作方便，繼電保護(hù)簡單，易于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動化管理。對二級負(fù)荷供電時，應(yīng)有備用電源。在小區(qū)中心設(shè)一地面開閉所，東、西兩區(qū)各設(shè)一臺環(huán)網(wǎng)柜，采用單回路放射式供電，分別接至各箱變。低壓供電半徑＜350m，整個小區(qū)設(shè)有12臺箱變。采用箱式變電站，一進(jìn)一變，在低壓側(cè)進(jìn)行電能計(jì)量。對于公用建筑及地下車庫，設(shè)置單獨(dú)箱變進(jìn)行供電，計(jì)量點(diǎn)設(shè)置在環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)進(jìn)行單獨(dú)計(jì)量。在地下車庫內(nèi)設(shè)置EPS電源，做為二類負(fù)荷消防系統(tǒng)的備用電源。

3箱式變電站的若干技術(shù)問題

箱式變電站供電可節(jié)省建筑面積、節(jié)約投資、安裝方便、無人值班。南山村小區(qū)是采用環(huán)網(wǎng)柜加箱變的供電方式，開閉所為單電源單母線。

3.1箱變高壓受電設(shè)備采用高壓負(fù)荷開關(guān)串接熔斷器的環(huán)網(wǎng)柜。此種環(huán)網(wǎng)柜，用負(fù)荷開關(guān)投切電路和隔離故障點(diǎn)，用熔斷器完成短路保護(hù)功能。此種環(huán)網(wǎng)柜能在10ms之內(nèi)迅速切除故障，此時線路和設(shè)備所承受的故障電流遠(yuǎn)未達(dá)到故障電流峰值，故對于供電線路和設(shè)備無須進(jìn)行短路電流校驗(yàn)。如何合理選配負(fù)荷開關(guān)、熔斷器與變壓器的參數(shù)，將是涉及到能否發(fā)揮熔斷器和負(fù)荷開關(guān)的使用，以及提高組合電器技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要問題。

3.1.1額定電流：南山村小區(qū)箱變中變壓器容量為315kVA-63OkVA，高壓額定電流為16A-33A，考慮過載因素SFLAJ熔斷器電流定為40A－80A。負(fù)荷開關(guān)額定電流沒有制約因素，其額定電流由機(jī)械強(qiáng)度、開關(guān)能力、標(biāo)準(zhǔn)化因素決定，一般選擇為400A－630A。本小區(qū)箱變變壓器高壓負(fù)荷開關(guān)選用FZN39-12-3型，t=630A。進(jìn)出環(huán)網(wǎng)柜的高壓線路選用FLRN46-12D／T100型SF6負(fù)荷開關(guān)，I_c=630A，高壓電纜為YuV_{22-8.7／10-3×240。}

3.1.2轉(zhuǎn)移電流是一種三相短路電流值，當(dāng)短路電流在轉(zhuǎn)移點(diǎn)附近時，首開相短路電流由熔斷器開斷，而后二相短路電流則由熔斷器轉(zhuǎn)移給負(fù)荷開關(guān)開斷。當(dāng)短路電流大于轉(zhuǎn)移電流時，三相短路電流全由熔斷器開斷。發(fā)生轉(zhuǎn)移電流的條件如下：發(fā)生三相短路時，最快的熔體熔化成為首開相，其撞擊器同時觸發(fā)負(fù)荷開關(guān)脫扣器。此時，若負(fù)荷開關(guān)的分閘時間T小于第一與后二相熔斷器開斷時間差A(yù)T(熔斷器熔斷時間有離散性)，則另二相短路電流由負(fù)荷開關(guān)斷開。反之，則由另二相熔斷器開斷。熔斷器的時間一電流特性離散性小，熔斷器動作快(弧前時間小)或延長負(fù)荷開關(guān)分閘時間，就可以降低或避開轉(zhuǎn)移電流。高壓熔斷器一般只保護(hù)變壓器低壓到端子內(nèi)的短路，因端子短路有嚴(yán)酷的瞬態(tài)恢復(fù)電壓(TRV)，其徒度大，負(fù)荷開關(guān)難以承受，必須由熔斷器斷開故障。因此，轉(zhuǎn)移電流應(yīng)選擇小于端子短路電流。綜上所述，轉(zhuǎn)移電流不僅與熔斷器的時間一電流特性有關(guān)，還與熔斷器撞擊器觸發(fā)負(fù)荷開關(guān)的分閘時間有關(guān)，0.9倍熔斷器觸發(fā)負(fù)荷開關(guān)分閘時間在熔斷器的“時間－電流”特性電流偏差為－6.5％的曲線所對應(yīng)的電流值就是三相轉(zhuǎn)移電流值。

3.1.3交接電流是一種過電流值，低于交接電流的過電流，由負(fù)荷開關(guān)負(fù)責(zé)開斷，高于交接電流的過電流是熔斷器的保護(hù)范圍。交接電流可以由負(fù)荷開關(guān)和熔斷器兩者的“時間-電流”特性曲線交點(diǎn)來確定。合理確定交接電流值，會減少限流熔斷器的動作次數(shù)，具有一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。特別是對真空和SR負(fù)荷開關(guān)，可以提高交接電流接近轉(zhuǎn)移電流以充分發(fā)揮這類負(fù)荷開關(guān)的開斷能力優(yōu)勢。

3.2箱變的過電壓保護(hù)做為變壓器和其它高壓受電設(shè)備的過電壓(雷電波或操作過電壓)保護(hù)，箱變內(nèi)應(yīng)設(shè)避雷器。因10kV閥型避雷器FZ、FS系列工頻放電電壓有效值為26kV-31kV。氧化鋅避雷器的標(biāo)稱電壓為19.5kV-21 kV，對于10kV油浸變壓器絕緣通常是按35kV工頻耐壓1min。因此，閥型避雷器和氧化鋅避雷器都能有效地進(jìn)行保護(hù)。南山村小區(qū)選用S11型D，yn11接線的油浸全密閉、防塵、防腐及與可爆性氣體隔離的變壓器。高壓側(cè)選用YH5WS-17／50氧化鋅避雷器，低壓側(cè)選用FS-0.22避雷器。

3.3計(jì)量與無功補(bǔ)償采用低壓總計(jì)量，設(shè)有電流表、電壓表、電能表。考慮到小區(qū)負(fù)荷的特點(diǎn)，并結(jié)合以往工程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，無功補(bǔ)償取變壓器容量的30％左右，即每一箱變補(bǔ)償容量為180kvar，采用自動投切方式。

4供電電纜的選擇

南山村小區(qū)供電線路全部選用YJV22-8.7／10-3×240鎧裝交聯(lián)聚乙烯電纜直接埋地敷設(shè)。電纜按長期允許載流量選擇，并進(jìn)行短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)。1 kv以下電纜當(dāng)采用低壓斷路器或熔斷器作網(wǎng)絡(luò)保護(hù)時，一般均能滿足穩(wěn)定性要求，不必進(jìn)行校驗(yàn)。

5供電系統(tǒng)的改進(jìn)

單回路放射式供電投資較高，可靠性較差，相比較采用環(huán)網(wǎng)供電，可節(jié)省投資，同時也提高了供電的可靠性。

采用環(huán)形供電，東西兩區(qū)自成一環(huán)。環(huán)網(wǎng)單元采用箱式變電站，一進(jìn)一出一變，單線單環(huán)。為了限制短路容量，簡化繼電保護(hù)，小區(qū)兩個環(huán)形供電系統(tǒng)采用開環(huán)運(yùn)行方式。環(huán)網(wǎng)柜為單電源單母線，供電環(huán)網(wǎng)起止于母線上。

環(huán)網(wǎng)在運(yùn)行中，通常在某點(diǎn)用負(fù)荷開關(guān)斷開網(wǎng)絡(luò)形成兩個獨(dú)立的鏈狀樹干式供電系統(tǒng)，此斷開點(diǎn)稱開環(huán)點(diǎn)。開環(huán)點(diǎn)分為正常開環(huán)點(diǎn)和故障開環(huán)點(diǎn)。開環(huán)點(diǎn)的設(shè)置能保證單電源網(wǎng)絡(luò)兩端斷路器不會同時斷開(提高供電的可靠性)。雙電源網(wǎng)絡(luò)，因兩路電源電壓的數(shù)值和相位不可能完全一致，閉環(huán)運(yùn)行將引起環(huán)流，增加供電線路能耗，故環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)一般都是開環(huán)運(yùn)行。選擇開環(huán)點(diǎn)應(yīng)使斷口兩端電壓的數(shù)值和相位相差最小。具體實(shí)現(xiàn)此原則最通常的方法是：首先假設(shè)環(huán)網(wǎng)為閉環(huán)運(yùn)行，通過計(jì)算找出由兩端電源供電的變電所，求出功率分界點(diǎn)的位置，此功率分界點(diǎn)即為環(huán)網(wǎng)的正常開環(huán)點(diǎn)。如果出現(xiàn)有功功率與無功功率分界點(diǎn)不一致時，多因在高壓線路中的電壓損耗主要是由無功功率所引起，故此時應(yīng)選擇無功功率分界點(diǎn)作為正常開環(huán)點(diǎn)。

6結(jié)論

小區(qū)采用環(huán)網(wǎng)供電方式，與單回路放射式相比可減少環(huán)網(wǎng)柜到箱變間的電纜投資，從而降低供電系統(tǒng)的總投資。當(dāng)環(huán)網(wǎng)間某一點(diǎn)發(fā)生故障，故障點(diǎn)另一側(cè)的用戶可由另一回路進(jìn)行供電，從而起到提高供電可靠性的作用。