吳　斌

(湖南省建筑設(shè)計(jì)院, 湖南 長(zhǎng)沙　410011)

?

住宅區(qū)小容量負(fù)荷供電距離的探討

吳斌

(湖南省建筑設(shè)計(jì)院, 湖南 長(zhǎng)沙410011)

摘要：結(jié)合工程案例,分析了住宅區(qū)小容量負(fù)荷供電距離。指出在盡量減少變配電所數(shù)量的基礎(chǔ)上,充分利用斷路器的短路短延時(shí)整定值可調(diào)的有利條件,盡量延伸小容量負(fù)荷低壓供電距離,并滿足電壓降、短路靈敏度的校驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：變配電所; 供電距離; 電壓降; 電壓偏差; 短路靈敏度

0引言

各種電壓等級(jí)下的供電距離都有一定范圍,例如380 V低壓供電距離一般不大于250 m(指電纜實(shí)際敷設(shè)距離)。在這些距離以內(nèi),線路上的電壓降、斷路器的短路靈敏度一般都可以滿足,無(wú)需進(jìn)行特別校驗(yàn)。但在某些特殊情況下,可能需要將供電距離延伸。在采取了一些技術(shù)措施后,可能會(huì)做到既延伸了供電距離,又能夠滿足線路上的電壓降、短路靈敏度校驗(yàn)。

1項(xiàng)目概況

某小區(qū)共有9棟高層住宅(共11個(gè)單元),均為33層,地下室面積為6萬(wàn)m2,地上住宅面積約為15萬(wàn)m2,1F商鋪面積約為4 200 m2。

根據(jù)項(xiàng)目要求,住宅小區(qū)采用公變、專變結(jié)合的供電方案,即住宅戶內(nèi)由公變供電,住宅戶內(nèi)以外的所有公共區(qū)用電由專變提供。公變由電力部門(mén)設(shè)計(jì)、安裝并維護(hù),專變由開(kāi)發(fā)商安裝、物業(yè)維護(hù)。該項(xiàng)目專變安裝容量設(shè)計(jì)為2×630 kVA。

原方案階段專變變配電所(簡(jiǎn)稱為變配電所)位于地下室中心位置。施工圖階段由于建設(shè)方調(diào)整售樓計(jì)劃,北邊兩棟樓為一期工程,須先開(kāi)盤(pán)并驗(yàn)收,故在該區(qū)域范圍內(nèi)必須設(shè)置一個(gè)變配電所。實(shí)施方案如下:

(1) 方案一。在南區(qū)、北區(qū)各設(shè)置一個(gè)變配電所;

(2) 方案二。在北區(qū)設(shè)置一個(gè)變配電所。

方案一的優(yōu)點(diǎn)是供電距離近,但要保證變壓器總安裝容量不變,需改為 4臺(tái)變壓器,此時(shí)單臺(tái)變壓器容量過(guò)小,對(duì)于消防泵等大容量電機(jī)的啟動(dòng)不利,且兩處變配電所需增加土建面積。

方案二的優(yōu)點(diǎn)是變壓器單臺(tái)容量不變,無(wú)需增加土建面積,但供電距離過(guò)遠(yuǎn),超過(guò)一般的設(shè)計(jì)原則。

方案二中變配電所的位置雖然不在地下室中心,但對(duì)于地下室來(lái)說(shuō)供電距離并不算太遠(yuǎn)(<290 m),主要是南區(qū)地上塔樓部分的供電距離超長(zhǎng)。對(duì)于該高層住宅小區(qū),地上塔樓公共區(qū)部分的用電負(fù)荷并不大,屬于遠(yuǎn)離變配電所的小容量負(fù)荷。這種情況下,在采取一定的技術(shù)措施后是有可能滿足供電質(zhì)量的要求的,故選擇對(duì)方案二進(jìn)行分析。

2設(shè)計(jì)條件

在南區(qū)設(shè)置兩個(gè)二次配電間,分別負(fù)責(zé)南區(qū)兩棟(三棟)的塔樓公共用電,每個(gè)二次配電間內(nèi)引入4條電纜,分別為照明主備電源、動(dòng)力主備電源 。設(shè)置二次配電間可達(dá)到以下目的:

(1) 減少變配電所內(nèi)的出線回路。

(2) 利用不同設(shè)備之間不同時(shí)使用的特性,適當(dāng)共用電纜,節(jié)約用銅。

(3) 使負(fù)荷集中,盡量加大變配電所與二次配電間之間的線路截面,減少段線路上的壓降及阻抗。

按照J(rèn)GJ 16—2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》表7.4.4,多回路電纜成束敷設(shè)的校正系數(shù)按在有孔托盤(pán)式橋架上敷設(shè)(同路徑回路數(shù)>9時(shí),電纜相互接觸)選取,取0.72。設(shè)計(jì)中采用YJV-0.6/1 kV電纜,橋架成束敷設(shè)電纜截面選擇如表1所示,敷設(shè)在空氣中的環(huán)境溫度為30 ℃。

表1　橋架成束敷設(shè)電纜截面選擇

長(zhǎng)距離配電線路的短路故障保護(hù)采用前端斷路器的短路短延時(shí)保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。短路短延時(shí)調(diào)整倍數(shù)為3~5,故選用電子脫扣器。變配電所內(nèi)饋線回路斷路器的短路短延時(shí)整定倍數(shù)為5,二次配電間內(nèi)饋線斷路器的短路短延時(shí)整定倍數(shù)為3。

本文電纜載流量取自04DX101-1《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》。地下室變配電所設(shè)置方案如圖1所示。

3電壓損失校驗(yàn)

斷路器及電纜配置如圖2所示。

3.1變配電所至K1點(diǎn)的電壓降

動(dòng)力總箱安裝負(fù)荷情況為:6臺(tái)電梯,每單元2臺(tái),單臺(tái)負(fù)荷為18.5 kW,校正系數(shù)KX=0.65,cosφ1=0.6,機(jī)房附屬用電為1.5 kW;6臺(tái)正壓風(fēng)機(jī),單臺(tái)負(fù)荷為18.5 kW,每單元2臺(tái),cosφ2=0.8;6臺(tái)潛水泵,單臺(tái)負(fù)荷為2.2 kW,每單元2臺(tái),KX=0.6,cosφ3=0.8。

假設(shè)所有單元電梯均運(yùn)行,單元的消防風(fēng)機(jī)均起動(dòng)的最不利情況的電壓降(平時(shí)負(fù)載應(yīng)比該情況低)為

圖1　地下室變配電所設(shè)置方案

圖2　斷路器及電纜配置

Pjs=Pjs1+Pjs2+Pjs3=20×6×0.65+

18.5×2+2.2×6×0.6=123kW

Qjs=Pjs1tanφ1+Pjs2tanφ2+Pjs3tanφ3=

20×6×0.65×1.33+18.5×2×0.75+

2.2×6×0.6×0.75=137.4kvar

電纜型號(hào)為YJV-0.6/1 kV-3×185+2×95,故折算后動(dòng)力總箱的計(jì)算負(fù)荷Pjs=123 kW,cosφ=0.67,Ijs=278 A。

三相平衡負(fù)載線路的電壓損失公式為

其中,電纜長(zhǎng)度L1=200m,R0′=0.118Ω/km,X0′=0.078Ω/km。因此,Δu1%=3.47%。

3.2K1點(diǎn)至K2點(diǎn)電壓降

K1至K2點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷Pjs=20 kW,cosφ=0.6,Ijs=50.5 A。

電纜型號(hào)為YJV-0.6/1 kV-3×25+2×16,電纜長(zhǎng)度L2=190 m,R0′=0.87 Ω/km,X0′=0.082 Ω/km。因此,Δu2%=2.57%。

3.3變配電所至K2點(diǎn)電壓降

根據(jù)以上計(jì)算的兩段壓降,得到總壓降為

Δu%=1-(1-Δu1%)·(1-Δu2%)=5.95%

3.4電壓降校驗(yàn)

GB 50052—2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.0.4條規(guī)定:用電設(shè)備端子處電壓偏差允許值(電動(dòng)機(jī))為±5%。

JGJ 16—2008第3.4.5條規(guī)定:正常運(yùn)行情況下,用電設(shè)備端子處的電壓偏差允許值(以標(biāo)稱系統(tǒng)電壓的百分?jǐn)?shù)表示)符合下列要求:一般用途電動(dòng)機(jī)宜為±5%;電梯電動(dòng)機(jī)宜為±7%。

綜上,規(guī)范并未對(duì)線路上電壓降規(guī)定一個(gè)允許值,給出的僅是設(shè)備端子處相對(duì)于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的偏差允許范圍。由于變壓器出口處的電壓實(shí)際上是400 V,相對(duì)于380 V已提高5%,即便在本方案中電梯機(jī)房處存在5.95%電壓損失,但相對(duì)于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓380 V,端子處的電壓偏差還在±5%以內(nèi)(處于規(guī)范允許范圍之內(nèi)),故電壓降校驗(yàn)通過(guò)。

4短路靈敏度校驗(yàn)

照明回路第一段電纜截面僅為70 mm2,導(dǎo)致K2短路點(diǎn)的短路靈敏度校驗(yàn)不能通過(guò),需要將第二段電纜截面由25 mm2放大為35 mm2。

4.1系統(tǒng)阻抗

計(jì)算單相短路電流時(shí)電壓系數(shù)c=1,變壓器低壓側(cè)標(biāo)稱電壓UC=0.38 kV。

假定系統(tǒng)短路容量Sn=200 MVA,阻抗為

RS=0.1XS=0.07mΩ

故系統(tǒng)側(cè)相保阻抗為

4.2變壓器阻抗

變壓器電抗電壓百分比Uk=4%,額定容量St=630 MVA。查表,得變壓器的相保阻抗為Xphp-t=9.92 mΩ,Rphp-t=2.18 mΩ。

4.3低壓配電柜銅母排阻抗

銅母排尺寸為4×TMY(80×8),母線長(zhǎng)度Lp=8 m。查表,得銅母排的每米相保阻抗為XLP′=0.364 mΩ,RLP′=0.1 mΩ。故銅母排的相保阻抗為

XLP+XLP′LP=2.912 mΩ

RLP=RLP′LP=0.8mΩ

4.4低壓母線側(cè)總阻抗

低壓母線側(cè)總相保阻抗為

XS=Xphp-s+Xphp-t+XLP=13.362mΩ

RS=Rphp-s+Rphp-t+RLP=3.03mΩ

4.5K1短路點(diǎn)的單相接地短路電流

K1短路點(diǎn)電纜型號(hào)為YJV-0.6/1 kV-3×185+2×95,長(zhǎng)度LL1=200 m,前端斷路器整定值:長(zhǎng)延時(shí)Ir1=320 A,短延時(shí)Isd1=5Ir1=1 600 A。查表,得電纜的相保阻抗為XL1′=0.179 mΩ/m,RL1′=0.42 mΩ/m。故電纜的相保阻抗為XL1=35.8 mΩ,RL1=84 mΩ。

因此,系統(tǒng)至K2點(diǎn)的總相保阻抗為

K2點(diǎn)單相短路電流為

前端斷路器的單相短路動(dòng)作靈敏度為

因1.372>1.3,故滿足設(shè)計(jì)要求。

4.6K2短路點(diǎn)的單相接地短路電流

K2短路點(diǎn)電纜型號(hào)為YJV-0.6/1 kV-3×25+2×16,長(zhǎng)度LL2=190 m,前端斷路器整定值:長(zhǎng)延時(shí)Ir2=80 A,短延時(shí)Isd2=3Ir2。查表,得電纜的相保阻抗XL2′=0.192 mΩ/m,RL2′=2.699 mΩ/m。故電纜的相保阻抗為XL2=36.48 mΩ,RL2=512.81 mΩ。

因此,系統(tǒng)至K2點(diǎn)的總相保阻抗為

605.9mΩ

K2點(diǎn)單相短路電流為

前端斷路器的單相短路動(dòng)作靈敏度為

因1.51>1.3,故滿足設(shè)計(jì)要求。

5結(jié)語(yǔ)

住宅區(qū)的專變變配電所主要負(fù)荷集中在地下室,塔樓及屋頂部分負(fù)荷容量較小?？梢钥紤]適當(dāng)延長(zhǎng)供電距離以減少專變變配電所的數(shù)量,增加單臺(tái)變壓器的容量,這對(duì)于開(kāi)發(fā)商節(jié)約投資以及大容量電機(jī)的起動(dòng)都有重要的意義。由專變變配電所至最遠(yuǎn)處塔樓的屋頂電梯機(jī)房的供電距離已遠(yuǎn)超250 m,但設(shè)備端子處的電壓偏差以及每段線路的短路靈敏度校驗(yàn)都可以滿足需求。

通過(guò)上述的計(jì)算分析,可以得出以下結(jié)論:

(1) 按照橋架成束敷設(shè)的情況來(lái)選擇電纜截面,由于載流量校正系數(shù)較低,選擇的電纜截面較大。在這個(gè)前提下,電壓降的校驗(yàn)一般都沒(méi)有問(wèn)題。

(2) 需要注意規(guī)范規(guī)定的是設(shè)備端子處電壓偏差允許范圍,而不是線路上的電壓降允許范圍。

(3) 短路靈敏度的校驗(yàn)相比電壓降來(lái)說(shuō)較難通過(guò),如果一條線路通過(guò)了短路靈敏度校驗(yàn),則電壓降校驗(yàn)一般都不存在問(wèn)題。

(4) 靈活選用斷路器的各種保護(hù)設(shè)定。如果一條線路供電距離較長(zhǎng),則可采用短路短延時(shí)保護(hù),適當(dāng)調(diào)低短路短延時(shí)保護(hù)的倍數(shù),可以明顯加長(zhǎng)線路的供電距離。

(5) 長(zhǎng)距離供電線路建議采用二次配電的方法,由變配電所至二次配電間盡量采用大截面電纜,以減少第一段的壓降及阻抗。

(6) 對(duì)于高度100 m以下的住宅小區(qū)項(xiàng)目,在某些極限情況下專變變配電所可不在中心位置設(shè)置,塔樓屋頂小容量負(fù)荷在采取一些技術(shù)措施后可以滿足電壓降及靈敏度的校驗(yàn)。

(7) 對(duì)于住宅的公變(戶內(nèi)供電部分),由于塔樓部分的負(fù)荷很大,不屬于遠(yuǎn)離變配電所的小容量負(fù)荷范圍,延長(zhǎng)供電距離的方法需慎用。

參考文獻(xiàn)

[1]JGJ 16—2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]GB 50054—2011低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]GB 50052—2009供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].3版.北京:中國(guó)電力出版社,2005.

【辦刊宗旨】

以現(xiàn)代信息技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)和智能建筑技術(shù)為引導(dǎo)，引領(lǐng)建筑電氣技術(shù)不斷開(kāi)拓自主知識(shí)創(chuàng)新，向著高效、節(jié)能和綠色的目標(biāo)和方向發(fā)展。及時(shí)、全面地報(bào)道國(guó)內(nèi)外建筑電氣最新研究成果和行業(yè)信息，為建筑電氣的研究與開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品制造與應(yīng)用、工程設(shè)計(jì)等領(lǐng)域打造一流的技術(shù)交流和信息傳遞平臺(tái)。

白永生(1978—),男,高級(jí)工程師,從事供配電方面的工作。

Discussion about Supply Power Distance of Small Capacity Load in Residential DistrictWUBin

(Hunan Provincal Architectural Institute, Changsha 410011, China)

Abstract：An example of project, this paper analyzed the supply power distance of small capacity load in residential district.Based on minimizing the quantity of substation and distribution station, the short-circuit and short-time delay setting values of of breaker was used fully to extend the low voltage supply power distance of small capacity load. It meets the validation of voltage drop and of short-circuit sensitivity.

Key words:substation and distribution station; supply power distance; voltage drop; voltage deviation; short-circuit sensitivity

收稿日期：2015-01-20

中圖分類號(hào)：TU 852

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1674-8417(2015)06-0016-05