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10kV 配电房配电设计研究

作者:杨跃 来源:科学与财富 202020期 时间:2020-11-19

摘要:配电房的配电设计对用电质量及供电可靠性具有直接影响,本文以某10kV 配电房工程为实例,针对供配电系统设计、负荷估算、电气设备选型路进行了大体分析,并围绕电力...

  摘要:配电房的配电设计对用电质量及供电可靠性具有直接影响,本文以某10kV 配电房工程为实例,针对供配电系统设计、负荷估算、电气设备选型路进行了大体分析,并围绕电力主接线系统优化、短路电流计算、变配电节能设计三个层面,探讨了有关10kV 配电房设计的具体优化措施,以期为供配电设计工作提供参考。

  关键词:10kV 配电房;配电设计;供配电系统;变压器

  前言

  10kV 配电房是电力供应体系的关键构成要素,在电力系统与用户终端间承担着连接结构的作用。在实际设计环节,线路负荷条件、电缆电线使用环境、设备布局等较为复杂,配电设计的合理性将直接影响到电力系统的使用效果与节能状态,因此需注重针对10kV 配电房配电设计进行优化,保障其功能的有效发挥。

  1.????? 10kV配电房设计内容分析

  1.1?? 供配电系统设计

  1.1.1???????? 供配电系统设计

  基于节能目标进行供配电系统设计,首先应尽量减少变配电级数,同一电压下的变配电级数需控制在两级以内,并针对接线方式进行简化设计;其次应结合用电负荷特点进行变压器选择,合理调节变压器容量,缩短其与负荷中心的距离,依托较短的供电半径实现减小损耗的目标;再次应结合系统负荷变化进行变压器数量的灵活调整,避免因轻载增加损耗;最后可依据系统情况适当增大供电电压,保障收获良好的节能效益。

  1.1.2???????? 供配电线路设计

  为减少因线路电阻引发的功率消耗,需注重结合负荷特征进行供电电压设计,尽量缩短供电路径、合理配置导线截面面积、选用铜材质线缆;将配电房布设在靠近负荷中心位置,缩短配电箱与用电负荷间的距离,借此有效缩短供电线路半径,减少功率消耗与运行费用。

  1.2?? 负荷测算

  以某10kV 配电房设计项目为例,该项目为某医院新建科研楼,建筑面积2.1万平方米,结合筑面积、用电指标、与用电需求等参数,总计容量同时最大负荷为945kW。在负荷估算环节,需综合考虑负荷性质与未来负荷增长情况,确保选取的变压器等设备容量能够为未来5~10年的负荷增长留足裕量,并且兼顾建筑物消防、照明等系统的负荷数量、开关数目,综合围绕设备容量、电流等因素做好计算容量、计算电流数值的标注,便于为后续变压器、开关、导线等设备的选择提供参考信息。例如在该工程中已知本项目新装负荷约945kW,依据北京市地方标准“DB11T1147-2015?10kV 及以下配电网建设技术规范”,本项目用电等级为二级重要用户:

  S=P/COSΦ/K2

  S-- 变压器总容量确定参考,kVA; P-- 用户预计最大负荷,kW;

  COSΦ-- 功率因数,取0.95; K2—变压器负债率,按50%计算;

  得出变压器总容量为1989kVA, 因此计划采用新增2台容量为1000kVA 的變压器。

  1.3?? 电气设备设计

  1.3.1???????? 变压器选取

  在电气设备选取环节,需综合考虑用电环境、电压等级等因素确定变压器的容量与类型,在该项目中计划新增2台1000kVA 变压器,结合原配变形式选取干式变压器,为未来阶段用电设备的新增留足裕度,并且易于维护检修。

  1.3.2???????? 高低压开关选择

  在高压开关的选择上,该项目选取的新增变压器为干式变压器、容量为1000kVA,因此宜选用负荷开关柜进行配电房进出线的控制,选取组合柜进行变压器的保护,可在变压器短路时自动隔离故障点、起到延时保护作用。

  低压开关通常包含 A、B 类断路器两种类型:①A 类断路器,此类断路器无短路延时保护,仅为瞬动短路、过载长延时;②B 类断路器,此类断路器可采用人为设计的方式实现延时保护,在上级断路设备短路时自动跳闸,提供0.1s 的短路延时,便于实现设备分离、保障上级断路器保持不变。在低压开关的选择上,当变压器高压开关采用断路器柜或组合柜时,宜选取B 类断路器作为低压总开关,起到全额保护配合作用。

  1.3.3???????? 高低压开关设计

  在本工程项目中,高压部分采用双电源进线,同时运行。低压母线为单母线分段供电,将新装2台1000kVA 变压器分列运行,设置母线联络开关。结合该建筑物的整体用电特征,将变压器采用3段母排进行连接,如图1所示,其中 K1、K21、L2开关为机电连锁,三合二,保证在任何情况下只同时合其中的两个开关;Z1、Z2开关为机电连锁,二合一,保证当双路市电同时失电时,才启动柴油发电机,保证重要负荷、消防负荷供电可靠性。

  通过针对接线方式进行优化设计,实现对负荷的可靠供电,并且易于后期进行维修,满足建筑物负荷需求。

  2.????? 10kV配电房设计的具体优化措施探讨

  2.1?? 电力主线系统优化

  基于《供配电系统设计规范》进行10kV 配电房主线系统的优化设计,需结合用电规模、负荷环境等因素进行公变变压器、专变变压设备的合理区分。例如针对以住宅建筑为代表的公变用户,其变压器单台容量往往不大于1000kVA,对此可选取负荷开关柜结构进行接线设计,实现接线系统的简化设计。对于个体用户用电量大于100kVA 的情况,可结合实际用电量数值进行管理模式的设计,例如针对用电量小于315kVA 时,可选用“高供低计”管理模式,以负荷开关柜作为开关;针对双电源线路的情况,需设置2台及以上的专变变压器,当单台变压器容量大于或等于1250kVA 时,高压柜需选取断路器柜,反之也可选取负荷开关柜,完成配电设计。

  2.2?? 短路电流计算

  针对不同容量的变压器,根据变压器结构特点进行组别、短路阻抗的调整,控制好变压器与配电房的距离,优化电缆型号的选取,并合理调节末端变压器的容量。在实际计算过程中,还应关注终端电容量与电源点距离间存在的关系,在电源点距离增大时将短路电流减小,优化配电设计效果。

  2.3?? 变配电节能设计

  2.3.1???????? 导线节能设计

  在配电线路设计环节,通常针对一类负荷、二类负荷的情况宜选用铜材质导线,而针对三类负荷等其他条件下则选取铝芯导线,并采用缩短导线长度、增大导线截面等方式,实现节能目标。

  2.3.2???????? 变压器节能设计

  在变压器设备的选取上,通常可选用 SCB10、SCB11等节能型变压器,基于供电可靠性、经济负载率指标进行变压器容量的合理设计,确保结合不同电力负荷进行容量的恰当分配,保障变压器在运行过程中可达到70%~80%的最佳负荷率。

  2.3.3???????? 电缆线节能设计

  在电缆线设计上,需结合10kV 配电房结构、距离等因素进行电缆线型号的合理设计,当前普遍采用 YJY22高压电缆、VV、YJV 低压电缆,配合PVC 材料管提升线路的机械强度、耐磨性能与载流量水平,有效保障电缆线路的安全运行。

  2.3.4???????? 提高功率因数

  为有效降低线路损耗,可选用有补偿电容器提高用电设备的功率因数,调节电机的空载运转,并采用就地补偿、集中补偿等方式进行补偿装置的配置,达成降低线损的目标。

  结束语:

  为保障电力设计的合理性,需严格基于设计规范与供配电需求进行用电环境分析,做好负荷估算与变压器、高低压开关等设备的选型,保障电力设计与配网系统间达成匹配关系、优化设备布局,并且运用技术管理手段实现电力线路与设备的技能设计,借此提高电力设计水平,保障配电房投入使用后的综合效益。

  参考文献:

  [1]??? 丁雄.10kV 配电网电气设计与施工管理[J].工程技术研究,2019(14):212-213.

  [2]??? 何欣欣,徐寧,赵文博,等.智能配电房信息监测模型与融合业务研究[J].电力系统装备,2019(4):157-159.

  [3]??? DB11T1147-2015?10kV 及以下配电网建设技术规范.

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