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[摘要]社會的快速發(fā)展使人民對居住條件的要求變得越來越高;而土地的稀缺性使住宅樓越建越高;安全事故的頻發(fā)使國家對供電和消防驗收要求越來越嚴(yán),因此,安全可靠、節(jié)能降耗、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、環(huán)境優(yōu)美的住宅小區(qū)配電系統(tǒng)更顯重要,同時電力設(shè)計還必須根據(jù)實際情況,結(jié)合建筑功能、用電性質(zhì)、計量方式、負荷等級、供電半徑、安全距離等來綜合考慮設(shè)計的方案。在滿足用戶近期用電需求后,還應(yīng)考慮遠期發(fā)展空間,使得近、遠期相結(jié)合,統(tǒng)籌規(guī)劃。
[關(guān)鍵詞]10kV電力設(shè)計;溝通;經(jīng)驗分享
1計算用電負荷、確定配電容量
用電負荷計算方法有:二項式系數(shù)法、利用系數(shù)法、需要系數(shù)法、單位面積功率計算法,單位產(chǎn)品功率計算法等。以上方法它們的應(yīng)用范圍各不一樣,而住宅小區(qū)類型、用途也是千差萬別的,所以不同的設(shè)計人用不同的方法進行負荷計算與實際就存在很大出入。目前有許許多多的住宅小區(qū)變壓器容量配置偏大,存在大馬拉小車的現(xiàn)象,就此增加了用戶投資和用地面積的浪費,造成變壓器空載損耗和國家能源損失。
2電氣主接線方式
主接線方式有:單母線、單母線分段行、單母線分段帶旁路停電、雙母線、雙母線帶旁路、雙母線分段帶旁路。以上主接線方式中,單母線、單母線分段使用的較多。小規(guī)模的住宅區(qū),因為配電容量小、設(shè)備數(shù)量少,電網(wǎng)單回路供電,且主接線比較簡單。中、大規(guī)模住宅區(qū)一般需要配置開關(guān)站,電網(wǎng)進線雙電源供電,配電層級多,必要時形成環(huán)形供電模式。多種電源切換需要電氣與機械防誤聯(lián)鎖,應(yīng)急負荷電源還具備配電房首端和用電現(xiàn)場末端切換。所以設(shè)計人員要對多個主接線方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較。選擇可靠性高、操作靈活、技術(shù)先進、檢修方便、容易擴建、經(jīng)濟性強的方案來實施。但是有很多工程存在過度設(shè)計,其中最典型的是回路配置過多,不必要用首端和末端切換的回路,均采用了首、末端切換回路,同時增加開關(guān)、電纜與電纜保護管等配套材料,造成殺雞用牛刀,重復(fù)投資。低壓配電線路可根據(jù)容量、配置、用途、距離分別選用放射式、樹干式、環(huán)式及鏈?zhǔn)浇泳€法。
3變電所的設(shè)計
電力工程設(shè)計屬于專項設(shè)計,建設(shè)單位委托工作往往滯后,因此很多大樓結(jié)頂后還未明確配電房的位置和尺寸,經(jīng)常造成返工或工期延誤。所以設(shè)計人除了有充分的基礎(chǔ)資料以外,還應(yīng)該及時與建設(shè)單位、建筑設(shè)計單位、建筑安裝單位進行有效的技術(shù)溝通和現(xiàn)場了解。特別要注重設(shè)備安裝空間、安全距離、電纜孔預(yù)留、設(shè)備運輸通道、接地網(wǎng)敷設(shè)等情況的檢查。變電所的選址和位置至關(guān)重要,應(yīng)盡量選擇靠近負荷中心的地方,以降低配電系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗,并能有效減少一次投入,提高電能質(zhì)量。住宅小區(qū)內(nèi)的變電所應(yīng)遵循小容量、密布點、進出線方便,考慮電源的進線方向,偏向電源側(cè),且變電所地面必須高出往年最高進水位。由于地價和房價的不斷攀升,許多建設(shè)單位要求把配電設(shè)施放在地下室,留出更多的銷售面積。我們南方雨水季節(jié)多,所以地下室配電設(shè)備進水經(jīng)常發(fā)生,造成長時間大面積停電。同時變電所靠居民墻設(shè)計,下半夜電磁聲干擾投訴的也不少。因此變電所選地址前,一方面要了解氣象部門的歷史最高水位,另一方面要保持居民的電磁干擾距離。盡可能設(shè)置戶外獨立變電所。同時不要片面聽取建設(shè)單位的不合理要求。
4主要設(shè)備選擇
4.1高壓開關(guān)柜的分類
4.1.1按照絕緣形式分四種類型第一種采用空氣絕緣的高壓開關(guān)柜,這種高壓開關(guān)柜母線裸露在空氣中,斷路器通常選用瓷柱式或罐式,其特點是外絕緣距離大,占地面積大,造價成本低,安裝簡單,可以看到明顯斷口,目前大多數(shù)電力用戶均采用這種類型的高壓開關(guān)柜。第二種是混合式高壓開關(guān)柜,也稱為半絕緣開關(guān)柜,這種10kV高壓開關(guān)柜母線裸露在空氣中,開關(guān)選用SF6氣體絕緣介質(zhì)絕緣,因此稱為半絕緣開關(guān)柜。其占地面積較小,運行穩(wěn)定可靠。第三種是全絕緣全封閉的10kV高壓開關(guān)柜,簡稱GIS柜。這種高壓開關(guān)柜母線、開關(guān)等高壓帶電部分全部密封在SF6絕緣介質(zhì)中,進出線電纜接口采用T型電纜頭連接,真正做到全絕緣全封閉。優(yōu)點是占地面積小、可靠性高、安全性強、終身免維護。第四種是新研發(fā)的新一代固體絕緣環(huán)網(wǎng)。該柜主開關(guān)將用環(huán)氧樹脂固體絕緣包覆封裝,開關(guān)一回或者多個回路組合在柜體內(nèi),可以選配隔離開關(guān)、接地開關(guān)等配套元器件。該產(chǎn)品國外有35kV和10kV電壓等級,而我國目前開發(fā)的電壓等級在10kV。本產(chǎn)品與氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜相比較,還是有許多優(yōu)點:無氣體泄漏及溫室效應(yīng)風(fēng)險;對配電室空氣無污染;絕緣性能可靠;免維護;適應(yīng)地下室較為潮濕的工作環(huán)境;模塊化設(shè)計占地面積??;產(chǎn)品的組合靈活性強更加有利于拼裝、擴展、運輸;安裝方式多樣化。
4.1.2按照結(jié)構(gòu)形式分兩種類型固定式和移開式。兩者在柜體結(jié)構(gòu)、使用性質(zhì)、應(yīng)用范圍上均不同。固定式是柜內(nèi)所有的電器元件(如:斷路器或負荷開關(guān)等)均為固定式安裝的。該柜型較為簡單經(jīng)濟,柜內(nèi)設(shè)“五防”聯(lián)鎖,檢修時需要停電,主要用于電源分配。移開式或手車式是柜內(nèi)的主要電器元件(如:斷路器)是安裝在可抽出的手車上的,由于手車柜有很好的互換性,因此可以大大提高供電的可靠性。常用的手車類型有:斷路器手車、計量手車、隔離手車、PT手車、電容器手車和所用變手車等。主要用于線路、負載的保護。供電可靠性要求高的開關(guān)站、大容量電機、大容量變壓器控制選移開式柜,而住小宅區(qū)配電一般選用固定柜環(huán)網(wǎng)柜配負荷開關(guān),但每個地方性規(guī)定有差異,設(shè)計時必須參照當(dāng)?shù)毓╇姴块T的要求。
4.2高壓開關(guān)柜選擇考慮的因素
考慮的使用條件:周圍空氣的溫度;環(huán)境的相對濕度;海拔;地震烈度。選擇的要求:通用技術(shù)要求;對地接地要求;對斷路器要求;對殼體的要求;對“五防”的要求;對限制內(nèi)部電弧故障的要求;二次元器件配置的要求。
4.3變壓器的選擇
變壓器按照冷卻方式分三種,即:油浸變壓器、干式變壓器、充氣變壓器。新建的住宅小區(qū)一般選用干式變壓器。主要優(yōu)點是占地面積小,可與高壓柜、低壓柜相鄰安裝在同一個房間內(nèi)。但是變壓器超負荷能力低、造價比油浸變壓器高。容量的確定:變壓器計算用電負荷方法參照本文第3點描述。變壓器的最高運行效率為63%-67%,對于住宅區(qū)的平穩(wěn)負荷,變壓器單臺供電負荷宜選擇85%。為提高供電可靠性,住宅區(qū)一般設(shè)兩臺變壓器,低壓側(cè)手拉手通過母聯(lián)開關(guān)聯(lián)通,平時分列運行,每臺變壓器容量的設(shè)置應(yīng)該要考慮另一臺停運后,能保證一級負荷正常供電。低壓0.4kV變電室中單臺容量不宜大于1600kVA,個別地方供電部門規(guī)定不得大于1000kVA,同一個變電室不得設(shè)計2臺以上的變壓器,但有人設(shè)計一間安裝4臺變壓器,空間狹小夏季室內(nèi)溫度極高。干式變壓器常見型號:從絕緣介質(zhì)可分為SCB系列環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器,絕緣材料為環(huán)氧樹脂。SGB系列H級絕緣非包封干式變壓器,絕緣材料為諾麥克紙杜邦漆。從鐵芯材質(zhì)分有硅鋼片鐵芯干式變壓器SCB,SGB系列。非晶合金鐵芯系列干式變壓器有SCBH、SGB系列。而SCB系列環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器是住宅區(qū)電力工程最常用最適用的選型。
4.4低壓開關(guān)柜的選擇
目前低壓開關(guān)柜常用的為兩種形式,即:固定柜和抽屜柜。固定柜(常用GGD型)比較經(jīng)濟,結(jié)構(gòu)簡單、改造方便,但檢修時容易碰觸周圍帶電設(shè)備,且出線回路少。抽出式開關(guān)柜(常用GCS和MNS型)出線回路多、占用空間少、檢修和替換方便、供電可靠性高、可提供二次接口實現(xiàn)遠程控制、有獨立操作和顯示面板、造價相對也高,但應(yīng)用廣泛。對于臨時配電或供電可靠性要求不高的場所,可以選用固定柜。對于高層建筑、多回路輸出、遠程控制需要或配電室建筑面積有限制的,建議選用抽屜式柜。
5低壓無功功率補償
無功功率補償能提高供電效率,改善供電環(huán)境,降低變壓器及線路的損耗,在電網(wǎng)系統(tǒng)中無功功率補償裝置是一個非常重要的設(shè)備,所以要合理選用,盡可能做到性能可靠、經(jīng)濟可行。反之,可能造成無功功率過補或欠補、電壓波動或諧波增大等諸多不利因素。無功補償分類:分傳統(tǒng)型和智能型。傳統(tǒng)型是由控制器、保險器、電容切換繼電器、熱繼電器、電容器組合在一起,根據(jù)補償容量分多支路安裝到成套柜子內(nèi),根據(jù)投運的容量不同又分為等容補償和階梯補償。傳統(tǒng)型造價較低、維修簡單。但由于投切速度比較慢、切換造成電流沖擊和噪聲、電容器壽命短等缺點所以逐漸被市場淘汰。智能型屬于模塊化,控制元件、保護元件與電容器融為一體。主要特點是占用空間少、沒有觸點、零電流投切、響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)平滑、電容器使用壽命長。智能型又可分普通型和抗諧型。普通型適用無諧波干擾的場所,組合簡單??怪C型是以△型或Y型低壓電力電容器及串聯(lián)電抗器為主體,配備智能開關(guān),以簡單開放的結(jié)構(gòu)設(shè)計,實現(xiàn)智能化低壓無功補償功能,它具備過零投切、保護、測量、信號指示、聯(lián)機等系列功能,主要應(yīng)用于有諧波場合的無功補償,能夠可靠運行,不會產(chǎn)生諧振,對諧波無放大作用,并在一定程度上有吸收消除諧波的功能。其中串接7%電抗器的產(chǎn)品使用于主要諧波為5次及以上的電氣環(huán)境;串接14%電抗器的產(chǎn)品使用于主要諧波為3次的電氣環(huán)境。而隨著變頻器、感應(yīng)爐等電子設(shè)備的普及,諧波的干擾給電網(wǎng)和用電設(shè)備帶來一定影響,同時小區(qū)居民用電為單相負荷,三相功率不平衡為常態(tài),在經(jīng)濟條件允許情況下智能抗諧型,應(yīng)該更適合住宅小區(qū)配電系統(tǒng)。
6電能計量方式
公變電能計量一般設(shè)在配電房變壓器出口端。各住戶計量分別在單元口或樓層強電井內(nèi),實現(xiàn)一戶一表。公共用電采取出線柜集中計量,用戶按建筑使用面積分?jǐn)傠娰M。商業(yè)用電根據(jù)容量確定,由供電部門審批是否設(shè)獨立專變和電能計量表。計量互感器與表計均有供電部門提供,設(shè)計人必須預(yù)留表計和計量終端安裝位置。隨著智能小區(qū)的普及,目前大部分新老配電工程均未設(shè)計智能電能表計的遠程抄表數(shù)據(jù)線預(yù)埋和汽車充電樁計量電路的預(yù)埋。所以只能采取明設(shè)線路來補救,就此線路的交叉布置不利于安全運行,也影響住宅小區(qū)的整體環(huán)境。
7結(jié)論
作為設(shè)計工作者要努力學(xué)習(xí),善于總結(jié)經(jīng)驗,不斷提高設(shè)計的技術(shù)水平和綜合素質(zhì)。作為設(shè)計企業(yè)要完善制度建設(shè)。在如何提高施工圖設(shè)計質(zhì)量上進行管理,制定不同的地區(qū)設(shè)計指導(dǎo)書;規(guī)范和匯總通用設(shè)計圖集;促進各專業(yè)間的工作配合和資料互享;完善設(shè)計成品校審制度和本職實名審簽制度、建立質(zhì)量終身責(zé)任制。同時應(yīng)加強設(shè)計人員的上崗和在崗技術(shù)培訓(xùn),以及對新技術(shù)、新材料、新工藝、新規(guī)范的了解把握。只有在設(shè)計者和設(shè)計公司的共同努力下,才能設(shè)計出更好的、更完美的作品,來服務(wù)用戶、回饋社會。
參考文獻
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作者:周忠敏 單位:湖州正輝電力建設(shè)有限公司