變電所供電主接線設計方案探討
2015-04-29 00:00:00吳群峰
【摘 要】變電所供電主接線的設計方案應該首先確定電荷等級來確保供電系統(tǒng)的合理和有效，然后就要考慮電荷容量、供電距離和地方發(fā)展情況等因素，最后通過技術經(jīng)濟比較后制定方案。本文結合實例，對供電主接線方式進行討論，介紹了設計方案的策劃、修改和最后實施的過程，說明了電氣工程師要多與供電公司溝通，為民用建筑提供安全可靠的供電系統(tǒng)。
【關鍵詞】民用建筑；變電所；市政供電；主接線方式；變壓器容量
0.引言
隨著我國社會經(jīng)濟的不斷增長，我國的電氣設計技術也在高速發(fā)展，對于不同建筑物來說，其供電安全性和可靠性有了更高的要求，進行不同建筑物的電氣設計前，相關的供電設計方案的合理性十分關鍵，供電主接線的方案設計在電氣設計中占據(jù)著重要的地位，如何做好此項工作是工作人員需要解決的問題。下面就這方面進行討論分析。
1.幾種常用供電主接線方式
大負荷容量用戶都使用高壓供電。高壓供電分別有兩種使用方式。一種是供電部門建造一座靠近使用者建筑的標準變電站，。另一種是在用戶的建筑物內(nèi)建造變電站并配置設備。
民用建筑變電所主要是用戶變電所，高壓側出線回路不多，母線很短，一般采用封閉式成套開關柜。實踐經(jīng)驗證明，當具有兩路10kV高壓電源供電時，根據(jù)用戶的負荷特點，經(jīng)技術經(jīng)濟比較，可以采用如下幾種主接線方式：
（1）兩路電源同時供電單母線分段，互為備用。
（2）兩路電源一路供電，一路備用，母線不分段。
（3）三路電源兩路供電兩用一備，或三路供電母線分段加聯(lián)絡開關的接線方式。
隨著對供電可靠性要求的提高，很多場合需用兩路電源來保證供電的可靠性。當一路電源發(fā)生停電或欠壓時，自動切換到另一路，以保證正常電源供電。常用的高壓雙電源自動轉(zhuǎn)換裝置由兩臺高壓真空斷路器和智能控制器兩部分組成。該裝置具有短路及過流等保護互鎖功能，有效避免了負載故障時不必要的再次供電沖擊。
2.10kV兩路電源供電主接線方式案例
2.1案例一
某研發(fā)大樓屬于某市科技園核心區(qū)配套一期項目，后期經(jīng)與當?shù)毓╇姴块T溝通，結合辦公大樓的負荷等級特點，對供電方案進行了優(yōu)化設計。
運行方式閉鎖要求：主供運行時，主供總柜4H、分段柜9H斷路器合上，備供總柜13H斷路器分開；備供運行時，主供總柜4H、分段柜9H斷路器分開，備供總柜13H斷路器合上。
后期實施方案中低壓配電系統(tǒng)采用二臺一組變壓器成組聯(lián)絡，并且是大小兩臺容量不相同的變壓器之間實施低壓聯(lián)絡，所以需考慮故障時的應急操作預案。QF1、QF11與QF6之間須加電氣閉鎖要求：平時QF1、QF11合閘，1#低壓排檢修時需卸載1#、3#低壓排上的三級負荷后再手動投入聯(lián)絡開關，嚴禁不卸載負荷直接投入聯(lián)絡開關，否則將導致QF11低壓總開關過載而跳閘。3#低壓排檢修時，需卸載1#、3#低壓排上的三級負荷后再手動投入聯(lián)絡開關。
2.2案例二
某建筑工程為社區(qū)公共建筑，其變電所位于-1F，供電負荷等級為二級負荷。其中消防用電設備為二級，普通用電設備為三級，總裝機容量為512kW，消防負荷裝機容量為110kW。該項目一路高壓和一路低壓市政電源，都以電纜直接埋地引入變配電所的進線柜。變電所內(nèi)設1臺干式變壓器，容量為400kVA。
該供電接線方式是在與供電部門多次溝通后才得以實現(xiàn)，難點就在于市政電源需要提供一路低壓用電。只有這樣，才能不采用常規(guī)兩路10kV高壓同時供電的方式。前期方案也考慮了設置自備柴油發(fā)電機組，作為第二路電源。但是，發(fā)電機組初期投資高，后期運行維護成本也大，業(yè)主堅持不設置油機。
3.10kV三路電源供電主接線方式案例
某茶亭綜合體項目主要由位于基地北部的超高層酒店、辦公、公寓的1號塔樓和位于基地南部的商業(yè)、娛樂的2號裙樓組成，早期供電方案是兩路電源同時供電單母線分段，中間不設高壓聯(lián)絡開關。該供電形式主要是為了滿足業(yè)主早期開發(fā)、方案征詢需要，盡量節(jié)省初期投資造價。整個地區(qū)供電緊張，單回路供電容量不到10000kVA，只能控制在8000kVA。供電部門還要求，該項目屬于當?shù)氐臉酥拘越ㄖ?，供電可靠性必須得到保證，需要有一定的備供容量。
結合該項目屬于地標性建筑，并且設有五星級酒店、甲級CBD地區(qū)辦公和豪華全裝修公寓，所以改進方案是引入第三路市政電源作為其他兩路常用電源故障時的熱備用。
三路電源兩路供電，兩用一備， C進線作為一路10kV高壓備用電源。主供為19660kVA，備供為9830kVA。不考慮兩段母線同時失電，高壓母線聯(lián)絡采用手動方式。主備供高壓進線運行及故障情況，具體體現(xiàn)在高壓斷路器分/合閘的狀態(tài)。
茶亭綜合體項目改進型高壓斷路器分/合閘狀態(tài)如表1所示，“0”表示處于分閘狀態(tài)，“1”表示處于合閘狀態(tài)。
表1 茶亭綜合體項目改進型高壓斷路器分/合閘狀態(tài)
改進后的供電方案備供與主供容量占比為50%，未達到當?shù)毓╇姴块T對重要標志性建筑物75%的要求。另外，供電部門認為在正常運行時，常用電始終、經(jīng)常大于8000kVA也不是很合理。因此，需要進一步修改供電接線方案。
在1號樓-1F設10kV專用開關站，采用三路專用饋線供電。電源在正常運行方式下，三路專用饋線同時供電，分列運行，互為備用。在某路饋線失電情況下，采取兩組“三取二”方式保證供電。具體來說，I段進線失電，Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)接通；Ⅲ段進線失電，Ⅱ、Ⅲ段母聯(lián)接通；Ⅱ段進線失電，要保證Ⅱ、Ⅲ段母聯(lián)接通，而Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)不接通。
由于Ⅰ段母線所帶負荷為7600kVA，Ⅱ段所帶負荷為6960kVA，Ⅲ段所帶負荷為5100kVA；在Ⅰ段進線失電時，Ⅱ段所帶負荷為14560kVA；若Ⅱ段或Ⅲ段進線失電，Ⅲ段或Ⅱ段所帶負荷為12060kVA。所以，理論上Ⅰ段申報容量為7600kVA（Ⅰ段不帶Ⅱ段），Ⅱ段申報容量為14560kVA，Ⅲ段申報容量為12060kVA。鑒于每路總的申請容量太大，考慮在低壓側采用自動失壓脫扣，切除非重要負荷，三路申報容量按其實際所載負荷量。電業(yè)局另需收高可靠費用，其標準是扣除其中最大一路容量7600kVA后，按容量12060kVA計算，單位費用為155元/kVA。進線全采用300mm2電纜，電流互感器電流分別為500、500、400A。
如果一組二臺變壓器帶在同一高壓母線上，將導致該段母線短路故障時，因為故障沒有排除，其相應的高壓聯(lián)絡開關不能合閘，導致擴大了事故。所以，為了保證一級負荷供電，在Ⅰ段進線上接入該項目所有兩臺一組中的一臺變壓器。Ⅱ、Ⅲ段母線上的變壓器與Ⅰ段的對應，也就是說Ⅰ段所帶負荷為該項目總容量的一半，這樣將導致Ⅰ段所接容量偏大。為保證供電可靠性，同時使Ⅰ段母線容量減少，裙樓高壓采用兩路自切供電。
4.結語
由上文可見，變電站的供電主接線設計是變電站設計的重要步驟，也是組成電力系統(tǒng)的關鍵步驟。主接線方案的設計決定著電力系統(tǒng)和變電所的安全性、可靠性和經(jīng)濟性，同時也對電氣設備的配置、繼電保護和控制方式方面有著重要的影響。所以我們要處理好各方面的關系，全面分析技術經(jīng)濟性，制定出最佳的設計方案。 [科]
【參考文獻】
[1]劉欣.民用建筑負荷分級及供電系統(tǒng)配電主接線設計探討[J].現(xiàn)代建筑電氣，2013（S1）.
[2]黃華生.3條進線3臺變壓器的110kV變電站主接線方式選擇[J].供用電，2012（5）.
