住宅小區(qū)環(huán)網(wǎng)供電設(shè)計(jì)探討

摘要：結(jié)合攀枝花市鳳凰小區(qū)供電設(shè)計(jì)，對住宅小區(qū)環(huán)網(wǎng)供電的若干技術(shù)問題：環(huán)網(wǎng)柜中負(fù)荷開關(guān)、熔斷器的參數(shù)選擇；轉(zhuǎn)移電流、交接電流、開環(huán)點(diǎn)的概念及選��；箱式變電站的過壓保護(hù)、計(jì)量、無功補(bǔ)償及氣候?qū)ο渥兊奶厥庖�求；環(huán)網(wǎng)電纜的選擇等進(jìn)行了較深入地探討。并對小區(qū)負(fù)荷計(jì)算及環(huán)網(wǎng)供電的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了闡述。

　　關(guān)鍵詞： 環(huán)網(wǎng)供電 箱式變電站負(fù)荷計(jì)算 

　　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、桿上變壓器以及各種弱電線路，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，使供電可靠性降低，且有礙觀瞻。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)成環(huán)網(wǎng)供電，應(yīng)該是當(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，以一個(gè)建筑小品的形式屹立在樓群中。下面結(jié)合攀枝花市鳳凰小區(qū)供電設(shè)計(jì)，對住宅小區(qū)環(huán)網(wǎng)供電方式進(jìn)行探討。攀枝花市鳳凰小區(qū)總建筑面積24．8萬m 2 ，18層住宅11幢，25層商住樓3幢，其余多為7層商品住宅，另有寫字樓、綜合樓數(shù)幢。入住戶數(shù)為2182戶，約8637人。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21世紀(jì)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，值此世紀(jì)之交經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌之際要想按照一個(gè)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(shí)需要系數(shù)的選取有成倍的差距。本小區(qū)供電以5kW／戶為設(shè)計(jì)依據(jù)，同時(shí)需要系數(shù)參照全國各地之標(biāo)準(zhǔn)取平均值。對于公用建筑，按有中央空調(diào)統(tǒng)計(jì)其負(fù)荷密度為：商場80W／m 2 ；，寫字樓40W/m 2 ，設(shè)備用房20W／m 2 ，庫房（含汽車庫）10w／m 2 。
2　供電系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)供電能使配電網(wǎng)線路簡化，管理方便，能方便地為重要負(fù)荷提供兩個(gè)電源。并且，出現(xiàn)故障時(shí)易于查找，對于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)化管理具有重要的意義。同輻射形供電相比，投資省。因此。在國內(nèi)外獲得愈來愈廣泛的應(yīng)用。鳳凰小區(qū)在中心設(shè)一開關(guān)站，采用環(huán)形供電，東、西兩區(qū)自成一環(huán)。低壓供電半徑≤250m，整個(gè)小區(qū)設(shè)有17臺箱變和7個(gè)變電點(diǎn)。鳳凰小區(qū)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)，在低壓側(cè)進(jìn)行電能計(jì)量。對于大型公用商業(yè)建筑及地下車庫等不宜設(shè)置箱變的用戶，可設(shè)置變電點(diǎn)，配置環(huán)網(wǎng)柜作為整個(gè)小區(qū)環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)的一個(gè)單元。為了限制短路容量，簡化繼電保護(hù)，小區(qū)兩個(gè)環(huán)形供電系統(tǒng)采用開環(huán)運(yùn)行方式。
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。鳳凰小區(qū)是采用開關(guān)站加箱變的環(huán)網(wǎng)供電方式。開關(guān)站為雙電源單母線分段系統(tǒng)，兩個(gè)供電環(huán)網(wǎng)起止于兩段母線上。平時(shí)，聯(lián)絡(luò)開關(guān)斷開運(yùn)行，當(dāng)一個(gè)電源故障時(shí)，聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，另一電源帶全部負(fù)荷運(yùn)行。此種供電方式，兼有雙回路供電與環(huán)網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn)，大大提高了供電的可靠性，而投資卻低于雙回路幅射型供電。
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(shí)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：鳳凰小區(qū)箱變中變壓器容量為315kV·A—630kV·A，高壓額定電流為16A－33A，考慮過載因素SDLAT熔斷器電流定為4OA－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HXGN7-10G（F.R）型， I e =400A。進(jìn)出箱變的高壓線路選用MFF-10／400全絕緣負(fù)荷開關(guān)， I e =400A。高壓電纜為YJV 22 －8．7／103×240。
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(shí)，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(shí)，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(shí)，最快的熔體熔化成為首開相，其撞擊器同時(shí)觸發(fā)負(fù)荷開關(guān)脫扣器。此時(shí)，若負(fù)荷開關(guān)的分閘時(shí)間T小于第一與后二相熔斷器館斷時(shí)間差△T（熔斷器熔斷時(shí)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(shí)間——電流特性離散性小，熔斷器動(dòng)作快（弧前時(shí)間�。┗蜓娱L負(fù)荷開關(guān)分閘時(shí)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)變壓器低壓倒端子內(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(shí)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(shí)間有關(guān)，0．9倍熔斷器觸發(fā)負(fù)荷開關(guān)分閘時(shí)間在熔斷器的“時(shí)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(shí)間——電流”特性曲線交點(diǎn)來確定。合理確定交接電流值，會(huì)減少限流熔斷器的動(dòng)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SF 6 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)的開斷能力之優(yōu)勢。故障電流高于轉(zhuǎn)移電流是熔斷器的保護(hù)范圍，低于交接電流是負(fù)荷開關(guān)的保護(hù)范圍，交接電流和轉(zhuǎn)移電流之間是負(fù)荷開關(guān)和熔斷器共同保護(hù)工作范圍。組合電器與單獨(dú)熔斷器、負(fù)荷開關(guān)額定參數(shù)不一樣。一般熔斷器額定電流略高于組合電器額定電流，以確保組合電器的工作可靠性。額定電流、交接電流、轉(zhuǎn)移電流都應(yīng)按配合要求核定。
3．2　箱變的過電壓保護(hù)作為站內(nèi)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MOA的標(biāo)稱電壓為19．5kV－21kV，對于10kV油浸變壓器絕緣通常是按35kV工頻耐壓Imin。因此，閥型避雷器和MOA都能有效地進(jìn)行保護(hù)。若采用環(huán)氧樹脂干式變壓器時(shí)，由于其絕緣是按28kV工頻耐壓1min，顯然只有選用MOA作為過電壓保護(hù)才是合理的。鳳凰小區(qū)為從經(jīng)濟(jì)角度考慮，選用BS9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，其抗震性較好，當(dāng)?shù)卣鹆叶冗_(dá)9度時(shí)，而無破壞。高壓側(cè)配套選用HY5W5－17／50避雷器（另外一種氧化鋅避雷器），低壓側(cè)選用Y3W－O．38避雷器。
3．3　計(jì)量與無功補(bǔ)償高壓計(jì)量，還是低壓計(jì)量，各地要求不一。鳳凰小區(qū)采用低壓計(jì)量，沒有電流表、電壓表、電能表，關(guān)于變壓器本身損耗問題，將其折合成電費(fèi)一起由用戶承擔(dān)�？紤]到小區(qū)負(fù)荷的特點(diǎn)，并結(jié)合以往設(shè)計(jì)的工程實(shí)踐，無功補(bǔ)償取變壓器容量的1／6左右，即每一箱變補(bǔ)償容量為90kvar。采用自動(dòng)投切方式。
3．4　開環(huán)點(diǎn)的選擇環(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(gè)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(huì)同時(shí)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(shí)，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(shí)應(yīng)選擇無功功率分界點(diǎn)作為正常開環(huán)點(diǎn)。
一般功率分界點(diǎn)不會(huì)恰好落在某兩個(gè)變電所之間。因此，只能通過計(jì)算，選擇兩端累計(jì)功率差值較小的點(diǎn)作為正常開環(huán)點(diǎn)。當(dāng)然，在實(shí)際運(yùn)行中，若發(fā)現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行功率與設(shè)備功率之間有差異，就應(yīng)將正常開環(huán)點(diǎn)的位置加以調(diào)整，使環(huán)網(wǎng)運(yùn)行于最佳狀態(tài)。
為了防止誤操作形成閉環(huán)，在環(huán)網(wǎng)柜中設(shè)有閉鎖裝置。由物業(yè)管理人員負(fù)責(zé)控制，禁止其它人員隨意操作。

　　4　環(huán)網(wǎng)電纜的選擇鳳凰小區(qū)環(huán)網(wǎng)線路全部選用YJV 22 －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)。1kV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(shí)，一般均能滿足穩(wěn)定性要求，不必進(jìn)行校驗(yàn)。
5　針對氣候特點(diǎn)對箱交提出特殊要求攀枝花市夏有酷署，冬無嚴(yán)寒，是一座四季常青的亞熱帶山城。它又是一座鋼鐵之城，污染較大，置于室外的箱變須考慮防曬、通風(fēng)、散熱、防污染措施、箱體采用雙面通風(fēng)窗，上蓋及周邊有百葉通風(fēng)孔，為防止小動(dòng)物侵入和防塵，通風(fēng)孔采用鋼板網(wǎng)加阻燃防塵濾布，防護(hù)等級應(yīng)達(dá)IP44，頂蓋應(yīng)設(shè)置隔熱層，四周設(shè)置活動(dòng)遮陽板�；蛑苯影惭b一套智能化恒溫控制裝置。