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10千瓦供配电技术在现代城市建设中的应用

时间:2012-01-31 11:27 来源:www.lunwen163.com 作者:163论文网 点击:
摘要:目前在电力系统应用中,直接与用户相连、并且向用户分配电能的环节称之为配电。配电系统是由高压配电线路(即1kv及以上电压)、配电变电所、低压配电线路(1kv以下电压)、配电变压器以及相应的控制保护设备组成。通常将由配电变电所到用户入户线以前的电力系统部分称之为配电系统。 关键字:城市、小区、供配电


配电系统中常用的供电方式有以下五种:三相三线制、带中性线的三相四线制、三相二线一地制、单相二线制、直流配电。
三相三线制分为三角形接线(用于高压配电 ,三相220v电动机和照明)和星形接线(用于高压配电 、三相380v电动机)。三相四线制用于380v/220v低压动力与照明混合配电 。三相二线一地制多用于农村配电。三相单线制常用于电气铁路牵引供电。单相二线制主要供应居民用电。
一次配电网络是指从配电变电所引出的电线到配电所(或配电变电所)入口之间的电力网络。在中国又称之为高压配电网络。电压一般为6至10kv。城市中多使用10kv配电系统,但随着电力负荷密度的增加以及配电容量的增长,配电电压有日渐提高的趋势。如日本巳经逐渐使用20kv作为配电电压。中国的部分地区也在试行20kv配电方案。
  由配电变电所引出的一次配电线路的主干部分称之为干线,由干线分出的部分称之为支线,支线上接有配电变压器。一次配电网络中普遍使用的接线方式有放射式和环式两种。前者指的是配电干线以及支线按照放射状向其所辖范围供电;后者则是两条配电线路在供电区域内构成环形。显而易见无备用的放射式接线投资少,但可靠性较低。为了减少故障停电范围,通常装设分段开关器将线路进行适当的分段。环式线路也装载联络开关,正常时是开环运行。
  二次配电网络是由配电变压器次级引出线直到用户入户线之间的线路、元件所组成的系统,又称之为低压配电网络。它的接线方式除了放射式与环式以外,在城市中的重要用户可以采用双回线接线,而用电负荷密度高的市区则往往采用网格式。这种网络是经由多条一次配电干线来供电,并通过配电变压器(又称网络变压器)降压之后,经低压熔断器与二次配电网相连接。由于二次系统中相邻的配电变压器初级接到不同的一次配电干线,因此可以有效地避免因一次配电线故障而导致城市中心区域的停电事故。
配电线路其按结构划分有两种:架空线路和地下电缆。中国现有的城市和农村的配电系统大多都是架空结构,采用钢筋混凝土杆和铝绞线或者钢心铝绞线;新建的旅游城市和大型城市中心区、新建的居民小区则广泛使用地下电缆。
  城市低压配电网络中,架空线路与沿街的树木因碰触而引发的停电、触电事故时有发生,为此可以将低压架空裸导线改为架空电缆或架空绝缘线。在住宅小区内,建筑物密集是它的建设特点,目前住宅小区传统的供电方式是由台上、杆上变压器,架空线路以及各种弱电线路组成,导致小区空中如蛛网密布,再与绿化树木混在一起,事故更是频频发生,供电可靠性低。在人们对于自身生活质量、生存环境的要求越来越高的今天,采取箱式变电站(箱变)及埋设地下电缆构成环网供电,是当今住宅小区供电方案的理想选择之一。根据不同的建筑环境,箱式变电站可以采用不同的造型以及色彩而屹立在楼群中,使其更加美观。箱式变电站供电可以节约建筑面积与投资、安装方便、无人值班,好处颇多。如何合理选配负荷开关、熔断器与变压器的参数,是涉及到能否发挥熔断器和负荷开关的使用,以及提高组合电器技术经济指标的重要问题之一。
环网在运行时,通常在某点用负荷开关断开网络以形成两个独立的链状树干式供电系统,此断开点被称之为开环点。开环点分正常开环点和故障开环点。开环点的设置能保证单电源网络两端断路器不会同时断开,可提高供电的可靠性。双电源网络,因两路电源电压的数值和相位不可能完全一致,闭环运行将引起环流,增加供电线路的能耗,故环网供电系统一般都是开环运行的。选择开环点应注意使断口两端电压的数值和相位相差最小,具体实现此原则最通常的方法是:首先假设环网为闭环运行,通过计算找出由两端电源供电的变电所,求出功率分界点的位置,此功率分界点即为环网的正常开环点。如果出现有功功率与无功功率分界点不一致的情况时,多是因为在高压线路中的电压损耗导致,这主要是由无功功率所引起的,此时应该选择无功功率分界点作为正常开环点。一般功率分界点不会恰好落在某两个变电所之间。因此,只能通过计算,选择两端累计功率差值较小的点作为正常开环点。当然,在实际运行中,若发现实际运行功率与设备功率之间有差异,就应将正常开环点的位置加以调整,使环网运行于最佳状态。为了防止误操作形成闭环,应该在环网柜中设有闭锁装置,由物业管理人员负责控制,严禁其它人员随意操作,对于站内变压器和其它高压受电设备的过电压(雷电波或操作过电压)保护,箱变内应该设置避雷器。因10kv的阀型避雷器(FZ、FS系列)工频放电电压有效值为26kv至31kv。氧化锌避雷器(MOA)的标称电压为19.5kv至21kv,对于10kv油浸变压器绝缘通常是按35kv工频耐压。因此,阀型避雷器和MOA都能有效地进行保护。若是采用了环氧树脂干式变压器,由于它的绝缘是按28kv工频耐压,显然选用MOA作为过电压保护才是比较合理的。
从居民小区供配电设计的总体上看,大致可以分为两部分:一部分为不能更换部分:如各住户的室内配电方式,暗埋管线的导线截面、各房间的插座等。配电方式就是配电系统,一旦确定就不能再变动了,暗埋管线的导线截面也是如此,应按最终用电负荷容量选择。否则,再次更换暗埋导线是十分困难的,不仅费工、费时、费用高,而且影响美观和安全。对于插座的数量问题,过去由于某些条条框框的限制,几乎所有的房间都只有一个插座或一个组合插座,这显然是很不合理的,在现实生活也说明了这一事实。由于房间之内德插座过少,住户不得不临时地加装多用插座和临时线,这样做既不安全也不美观。有的国家的电气法规值得借鉴,如美国规定两插座间的距离不得超过3.66米。香港的卧室和房分别为4个、4个,北京(96)首规办规字第206号文规定则为3个、3个,该做法还是比较可行的,保证了每个房间至少三面墙有插座。居民小区供配电设计的另一部分为能更换部分,例如供电变压器的台数(或容量) 、进户线和电源干线。因为这三者都可以根据用电负荷的增长情况进行分期的投入与更换。
那么如何来根据用电负荷的增长情况去选择供电变压器的容量及台数?众所周知,供配电设计的第一项任务是分清用电负荷的类别以及用电负荷的统计,然后在进行负荷计算。根据各种资料表明,一个中等城市的每户家庭的近期用电量可按1.5kw,远期/最终用电量按4kw来考虑是比较合适的。每个住户的管线即按配电系统所规定的导线截面(按远期负荷)一次敷设完,每个房间的插座位置及数量也一次敷设完。在能更换部分中,最难处理的是变压器容量及台数的确定。现在以一个居民小区为例:该小区共拥有36幢6层楼房,每幢楼均为三个单元,每单元每层为两住户,经统计该小区总共有1296 个住户。(远期)每户的用电负荷按照4kW计算,此小区总用电量为1296户×(4kW/户)=5184kW。1、负荷计算需表示出两种情况: 1.1 夏季夜间(有空调负荷)用电量为5184kW×0.6(用时系数)=3110.4kW,其它三个季度的用电量为5184kW×0.45(同时系数)=2332.6kW。1.2 夏季昼间(有空调、无照明负荷)用电量为5184×0.20(同时系数)=1036.8kW。2、如近期每户用电负荷按1.5KW计算,则此小区用电量为1296户×1.5kW/户=1944kW。2.1 夏季夜间(有空调负荷)用电量为1944×0.6(同时系数)=1166.4kW,其它三个季度的用电量为1944×0.45=874.8kW。2.2 夏季昼间(有空调、无照明负荷)用电量为1944×0.20=388.8kW。由计算可见,近期可选用一台1250kVA变压器,最终(远期)可再投运两台1250kVA变压器即可满足本居民小区的用电。至于需要选用何种供电方式,必须结合当地的电业部门供电系统规划进行处理。