楊躍

摘要：配電房的配電設(shè)計(jì)對(duì)用電質(zhì)量及供電可靠性具有直接影響，本文以某10kV 配電房工程為實(shí)例，針對(duì)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、負(fù)荷估算、電氣設(shè)備選型路進(jìn)行了大體分析，并圍繞電力主接線系統(tǒng)優(yōu)化、短路電流計(jì)算、變配電節(jié)能設(shè)計(jì)三個(gè)層面，探討了有關(guān)10kV 配電房設(shè)計(jì)的具體優(yōu)化措施，以期為供配電設(shè)計(jì)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：10kV 配電房;配電設(shè)計(jì);供配電系統(tǒng);變壓器

前言

10kV 配電房是電力供應(yīng)體系的關(guān)鍵構(gòu)成要素，在電力系統(tǒng)與用戶終端間承擔(dān)著連接結(jié)構(gòu)的作用。在實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，線路負(fù)荷條件、電纜電線使用環(huán)境、設(shè)備布局等較為復(fù)雜，配電設(shè)計(jì)的合理性將直接影響到電力系統(tǒng)的使用效果與節(jié)能狀態(tài)，因此需注重針對(duì)10kV 配電房配電設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，保障其功能的有效發(fā)揮。

1.????? 10kV配電房設(shè)計(jì)內(nèi)容分析

1.1?? 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1.1???????? 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于節(jié)能目標(biāo)進(jìn)行供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，首先應(yīng)盡量減少變配電級(jí)數(shù)，同一電壓下的變配電級(jí)數(shù)需控制在兩級(jí)以內(nèi)，并針對(duì)接線方式進(jìn)行簡(jiǎn)化設(shè)計(jì);其次應(yīng)結(jié)合用電負(fù)荷特點(diǎn)進(jìn)行變壓器選擇，合理調(diào)節(jié)變壓器容量，縮短其與負(fù)荷中心的距離，依托較短的供電半徑實(shí)現(xiàn)減小損耗的目標(biāo);再次應(yīng)結(jié)合系統(tǒng)負(fù)荷變化進(jìn)行變壓器數(shù)量的靈活調(diào)整，避免因輕載增加損耗;最后可依據(jù)系統(tǒng)情況適當(dāng)增大供電電壓，保障收獲良好的節(jié)能效益。

1.1.2???????? 供配電線路設(shè)計(jì)

為減少因線路電阻引發(fā)的功率消耗，需注重結(jié)合負(fù)荷特征進(jìn)行供電電壓設(shè)計(jì)，盡量縮短供電路徑、合理配置導(dǎo)線截面面積、選用銅材質(zhì)線纜;將配電房布設(shè)在靠近負(fù)荷中心位置，縮短配電箱與用電負(fù)荷間的距離，借此有效縮短供電線路半徑，減少功率消耗與運(yùn)行費(fèi)用。

1.2?? 負(fù)荷測(cè)算

以某10kV 配電房設(shè)計(jì)項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目為某醫(yī)院新建科研樓，建筑面積2.1萬平方米，結(jié)合筑面積、用電指標(biāo)、與用電需求等參數(shù)，總計(jì)容量同時(shí)最大負(fù)荷為945kW。在負(fù)荷估算環(huán)節(jié)，需綜合考慮負(fù)荷性質(zhì)與未來負(fù)荷增長(zhǎng)情況，確保選取的變壓器等設(shè)備容量能夠?yàn)槲磥?～10年的負(fù)荷增長(zhǎng)留足裕量，并且兼顧建筑物消防、照明等系統(tǒng)的負(fù)荷數(shù)量、開關(guān)數(shù)目，綜合圍繞設(shè)備容量、電流等因素做好計(jì)算容量、計(jì)算電流數(shù)值的標(biāo)注，便于為后續(xù)變壓器、開關(guān)、導(dǎo)線等設(shè)備的選擇提供參考信息。例如在該工程中已知本項(xiàng)目新裝負(fù)荷約945kW，依據(jù)北京市地方標(biāo)準(zhǔn)“DB11T1147-2015？10kV 及以下配電網(wǎng)建設(shè)技術(shù)規(guī)范”，本項(xiàng)目用電等級(jí)為二級(jí)重要用戶：

S=P/COSΦ/K2

S-- 變壓器總?cè)萘看_定參考，kVA; P-- 用戶預(yù)計(jì)最大負(fù)荷，kW;

COSΦ-- 功率因數(shù)，取0.95; K2—變壓器負(fù)債率，按50%計(jì)算;

得出變壓器總?cè)萘繛?989kVA， 因此計(jì)劃采用新增2臺(tái)容量為1000kVA 的變壓器。

1.3?? 電氣設(shè)備設(shè)計(jì)

1.3.1???????? 變壓器選取

在電氣設(shè)備選取環(huán)節(jié)，需綜合考慮用電環(huán)境、電壓等級(jí)等因素確定變壓器的容量與類型，在該項(xiàng)目中計(jì)劃新增2臺(tái)1000kVA 變壓器，結(jié)合原配變形式選取干式變壓器，為未來階段用電設(shè)備的新增留足裕度，并且易于維護(hù)檢修。

1.3.2???????? 高低壓開關(guān)選擇

在高壓開關(guān)的選擇上，該項(xiàng)目選取的新增變壓器為干式變壓器、容量為1000kVA，因此宜選用負(fù)荷開關(guān)柜進(jìn)行配電房進(jìn)出線的控制，選取組合柜進(jìn)行變壓器的保護(hù)，可在變壓器短路時(shí)自動(dòng)隔離故障點(diǎn)、起到延時(shí)保護(hù)作用。

低壓開關(guān)通常包含 A、B 類斷路器兩種類型：①A 類斷路器，此類斷路器無短路延時(shí)保護(hù)，僅為瞬動(dòng)短路、過載長(zhǎng)延時(shí);②B 類斷路器，此類斷路器可采用人為設(shè)計(jì)的方式實(shí)現(xiàn)延時(shí)保護(hù)，在上級(jí)斷路設(shè)備短路時(shí)自動(dòng)跳閘，提供0.1s 的短路延時(shí)，便于實(shí)現(xiàn)設(shè)備分離、保障上級(jí)斷路器保持不變。在低壓開關(guān)的選擇上，當(dāng)變壓器高壓開關(guān)采用斷路器柜或組合柜時(shí)，宜選取B 類斷路器作為低壓總開關(guān)，起到全額保護(hù)配合作用。

1.3.3???????? 高低壓開關(guān)設(shè)計(jì)

在本工程項(xiàng)目中，高壓部分采用雙電源進(jìn)線，同時(shí)運(yùn)行。低壓母線為單母線分段供電，將新裝2臺(tái)1000kVA 變壓器分列運(yùn)行，設(shè)置母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)。結(jié)合該建筑物的整體用電特征，將變壓器采用3段母排進(jìn)行連接，如圖1所示，其中 K1、K21、L2開關(guān)為機(jī)電連鎖，三合二，保證在任何情況下只同時(shí)合其中的兩個(gè)開關(guān);Z1、Z2開關(guān)為機(jī)電連鎖，二合一，保證當(dāng)雙路市電同時(shí)失電時(shí)，才啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，保證重要負(fù)荷、消防負(fù)荷供電可靠性。

通過針對(duì)接線方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷的可靠供電，并且易于后期進(jìn)行維修，滿足建筑物負(fù)荷需求。

2.????? 10kV配電房設(shè)計(jì)的具體優(yōu)化措施探討

2.1?? 電力主線系統(tǒng)優(yōu)化

基于《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行10kV 配電房主線系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，需結(jié)合用電規(guī)模、負(fù)荷環(huán)境等因素進(jìn)行公變變壓器、專變變壓設(shè)備的合理區(qū)分。例如針對(duì)以住宅建筑為代表的公變用戶，其變壓器單臺(tái)容量往往不大于1000kVA，對(duì)此可選取負(fù)荷開關(guān)柜結(jié)構(gòu)進(jìn)行接線設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)接線系統(tǒng)的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。對(duì)于個(gè)體用戶用電量大于100kVA 的情況，可結(jié)合實(shí)際用電量數(shù)值進(jìn)行管理模式的設(shè)計(jì)，例如針對(duì)用電量小于315kVA 時(shí)，可選用“高供低計(jì)”管理模式，以負(fù)荷開關(guān)柜作為開關(guān);針對(duì)雙電源線路的情況，需設(shè)置2臺(tái)及以上的專變變壓器，當(dāng)單臺(tái)變壓器容量大于或等于1250kVA 時(shí)，高壓柜需選取斷路器柜，反之也可選取負(fù)荷開關(guān)柜，完成配電設(shè)計(jì)。

2.2?? 短路電流計(jì)算

針對(duì)不同容量的變壓器，根據(jù)變壓器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行組別、短路阻抗的調(diào)整，控制好變壓器與配電房的距離，優(yōu)化電纜型號(hào)的選取，并合理調(diào)節(jié)末端變壓器的容量。在實(shí)際計(jì)算過程中，還應(yīng)關(guān)注終端電容量與電源點(diǎn)距離間存在的關(guān)系，在電源點(diǎn)距離增大時(shí)將短路電流減小，優(yōu)化配電設(shè)計(jì)效果。

2.3?? 變配電節(jié)能設(shè)計(jì)

2.3.1???????? 導(dǎo)線節(jié)能設(shè)計(jì)

在配電線路設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，通常針對(duì)一類負(fù)荷、二類負(fù)荷的情況宜選用銅材質(zhì)導(dǎo)線，而針對(duì)三類負(fù)荷等其他條件下則選取鋁芯導(dǎo)線，并采用縮短導(dǎo)線長(zhǎng)度、增大導(dǎo)線截面等方式，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

2.3.2???????? 變壓器節(jié)能設(shè)計(jì)

在變壓器設(shè)備的選取上，通常可選用 SCB10、SCB11等節(jié)能型變壓器，基于供電可靠性、經(jīng)濟(jì)負(fù)載率指標(biāo)進(jìn)行變壓器容量的合理設(shè)計(jì)，確保結(jié)合不同電力負(fù)荷進(jìn)行容量的恰當(dāng)分配，保障變壓器在運(yùn)行過程中可達(dá)到70%～80%的最佳負(fù)荷率。

2.3.3???????? 電纜線節(jié)能設(shè)計(jì)

在電纜線設(shè)計(jì)上，需結(jié)合10kV 配電房結(jié)構(gòu)、距離等因素進(jìn)行電纜線型號(hào)的合理設(shè)計(jì)，當(dāng)前普遍采用 YJY22高壓電纜、VV、YJV 低壓電纜，配合PVC 材料管提升線路的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性能與載流量水平，有效保障電纜線路的安全運(yùn)行。

2.3.4???????? 提高功率因數(shù)

為有效降低線路損耗，可選用有補(bǔ)償電容器提高用電設(shè)備的功率因數(shù)，調(diào)節(jié)電機(jī)的空載運(yùn)轉(zhuǎn)，并采用就地補(bǔ)償、集中補(bǔ)償?shù)确绞竭M(jìn)行補(bǔ)償裝置的配置，達(dá)成降低線損的目標(biāo)。

結(jié)束語(yǔ)：

為保障電力設(shè)計(jì)的合理性，需嚴(yán)格基于設(shè)計(jì)規(guī)范與供配電需求進(jìn)行用電環(huán)境分析，做好負(fù)荷估算與變壓器、高低壓開關(guān)等設(shè)備的選型，保障電力設(shè)計(jì)與配網(wǎng)系統(tǒng)間達(dá)成匹配關(guān)系、優(yōu)化設(shè)備布局，并且運(yùn)用技術(shù)管理手段實(shí)現(xiàn)電力線路與設(shè)備的技能設(shè)計(jì)，借此提高電力設(shè)計(jì)水平，保障配電房投入使用后的綜合效益。

參考文獻(xiàn)：

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