園區(qū)高壓維護及雙電源保障設(shè)計

摘 要：園區(qū)現(xiàn)有的1～4#開閉所不能滿足新增負(fù)荷的供電需求，而且園區(qū)用戶處為單電源供電，供電可靠性較低，當(dāng)該線路檢修或發(fā)生永久性故障時，會導(dǎo)致開閉所失電。雙電源項目的建設(shè)保證了一級和二級負(fù)荷的供電需求，滿足了新增負(fù)荷的用電需求，提高了供電可靠性要求，優(yōu)化了10kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高了園區(qū)電網(wǎng)整體的供電能力，推動了園區(qū)經(jīng)濟發(fā)展。本文針對雙電源保障設(shè)計介紹了供配電勘查、供配電設(shè)計中的重要細節(jié)和做法，盡量避免或最大程度地降低中斷供電在政治、經(jīng)濟上造成的損失和影響程度。

關(guān)鍵詞：雙電源；供配電；園區(qū)

中圖分類號：TM 63" " 文獻標(biāo)志碼：A

全新的區(qū)域發(fā)展形勢下，園區(qū)規(guī)劃了未來發(fā)展藍圖，以適應(yīng)新的發(fā)展環(huán)境，因此對供電能力和供電可靠性提出了較高要求。為確保園區(qū)內(nèi)企業(yè)用戶新增負(fù)荷接入能力和供電可靠性，逐步將園區(qū)供電網(wǎng)建成網(wǎng)架堅強、結(jié)構(gòu)合理、安全可靠、運行靈活、技術(shù)先進且投資合理的配電網(wǎng)，提升配電網(wǎng)用戶供電可靠性和供電質(zhì)量。園區(qū)規(guī)劃產(chǎn)業(yè)主要包括進出口加工、交通運輸、物流、電商、制造業(yè)、貿(mào)易、信息傳輸和計算機服務(wù)。現(xiàn)約多家企業(yè)入住。目前企業(yè)用戶處為單電源供電，供電可靠性低。如果該線路檢修或發(fā)生永久性故障，就會導(dǎo)致開閉所失電，不能滿足一級和二級負(fù)荷供電要求。為了加快園區(qū)開發(fā)、建設(shè)進度，為入駐園區(qū)的企業(yè)提供基礎(chǔ)設(shè)施完善的生產(chǎn)經(jīng)營場所，需要重點加強園區(qū)內(nèi)電網(wǎng)網(wǎng)架優(yōu)化和新增負(fù)荷接入，提高電網(wǎng)整體供電能力，推動園區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展。針對園區(qū)配電網(wǎng)現(xiàn)狀，雙電源保障項目建設(shè)滿足了新增負(fù)荷的用電需求，也保證了園區(qū)雙電源供電，達到了供電可靠性要求，并優(yōu)化了10kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)[1]。

1 研究過程

專業(yè)技術(shù)人員在相關(guān)人員帶領(lǐng)下前往工程建設(shè)地點踏勘，擬確定工程建設(shè)范圍、建設(shè)內(nèi)容等，并擬選線路、收集相關(guān)資料，全面、細致地調(diào)查了項目區(qū)域的發(fā)展規(guī)劃、氣象和交通運輸現(xiàn)狀等方面的資料。在經(jīng)過充分調(diào)查研究、綜合分析和研究論證的基礎(chǔ)上，完成了園區(qū)高壓維護和雙電源保障設(shè)計報告。本項目主要研究過程如下。1）收集工程相關(guān)設(shè)計依據(jù)文件、建設(shè)單位設(shè)計任務(wù)書、政府相關(guān)部門對建設(shè)項目設(shè)計的要求和城市規(guī)劃限定的用地紅線、建筑紅線、地形測量圖、氣象、地形地貌、地下管線、地質(zhì)初（勘）察報告、外網(wǎng)條件等相關(guān)設(shè)計基礎(chǔ)資料。2）對項目發(fā)展規(guī)劃、建設(shè)年限和現(xiàn)狀園區(qū)建筑物設(shè)施情況等進行調(diào)查研究。3）合理確定建設(shè)項目的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)規(guī)模。4）確定工程的建設(shè)方案。5）計算工程量，估算工程投資，確定工程建設(shè)資金來源。6）對環(huán)境影響進行評估分析和社會影響分析，編制完成報告。

2 雙電源建設(shè)的必要性

根據(jù)對供電可靠性的要求以及中斷供電在政治、經(jīng)濟上造成的損失和影響程度，對電力負(fù)荷進行進行分級，分為一級負(fù)荷、二級負(fù)荷和三級負(fù)荷。一級負(fù)荷中斷供電時將造成人身傷亡、重大影響或重大損失，將破壞用電單位的正常工作，或造成公共場所秩序嚴(yán)重混亂。二級負(fù)荷中斷供電時將造成較大影響或較大損失，將影響重要用電單位的正常工作或造成公共場所秩序混亂。一級負(fù)荷用戶應(yīng)由雙重電源供電，當(dāng)一個電源故障時，另一個電源不應(yīng)同時受到損壞。二級負(fù)荷供電系統(tǒng)應(yīng)由2回線路供電[2]。

根據(jù)用戶負(fù)荷性質(zhì)、容量和路徑等情況，中壓電纜線路的接線方式一般為雙射接線、單環(huán)接線和雙環(huán)接線方式等。本文設(shè)計的2路供電線路電源來自不同電源點或同一變電站的不同母線，線路以電纜為主，主干線路結(jié)構(gòu)為環(huán)網(wǎng)供電模式。主分段設(shè)備由開閉所、環(huán)網(wǎng)柜和分支箱構(gòu)成，環(huán)網(wǎng)柜和分支箱出線的分支線路為用戶變配電室提供用戶電源，整體為樹干式供電模式。開閉所和環(huán)網(wǎng)箱應(yīng)遵循“密布點、短半徑”的原則和“戶外式、小型化、造價低、安全可靠、技術(shù)先進”的發(fā)展方向。本文設(shè)計最終目的是能實現(xiàn)雙環(huán)接線方式，接線方式如圖1所示。

3 項目概況

園區(qū)內(nèi)現(xiàn)約多家企業(yè)入住，經(jīng)調(diào)研，現(xiàn)有負(fù)荷為15MVA。同時根據(jù)園區(qū)用地性質(zhì)，預(yù)測該園區(qū)2025年用電負(fù)荷為27.07MW，2030年用電負(fù)荷為39.37MW，2035年用電負(fù)荷為55.04MW?，F(xiàn)有的1～4#開閉所不能滿足新增負(fù)荷的供電需求。另外目前用戶處為單電源供電，供電可靠性較低，為了保證一級和二級負(fù)荷供電，要求至用戶處必須提供2路10kV電源，用戶開閉所（配電室）處實現(xiàn)雙電源供電。為滿足新增負(fù)荷的用電需求和供電可靠性要求，優(yōu)化10kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，降低電網(wǎng)損耗，因此本期新建5#、6#、7#開閉所，以滿足園區(qū)遠景用電需求。

3.1 供電電源和電氣主接線

目前園區(qū)已建設(shè)4座10kV開閉所，16座10kV分支箱。1#～4#開閉所均為雙電源進線，1#開閉所為單母線分段接線，2#～4#開閉所為單母線接線，分支箱為單電源進線、單母線接線方式。1#開閉所由原有的110kV變電站10kV出線間隔引來2路10kV電源，分別為一回線和二回線（一回線和二回線均引自同一變電站的同一母線）。2#、3#、4#開閉所電源由1#開閉所不同段母線提供2路10kV電源。主接線示意圖如圖2所示。開閉所至分支箱、分支箱至用戶配電室均采用放射式接線。1#～4#開閉所為園區(qū)內(nèi)10kV分支箱供電，分支箱出線為地塊內(nèi)用戶提供1路10kV電源。現(xiàn)狀10kV配電形式為單側(cè)電源放射式配電。

本期新建3座10kV開閉所，16座10kV環(huán)網(wǎng)柜。5#、6#、7#開閉所均為雙電源進線，10kV母線均采用單母線分段接線，2路電源均主用且互為備用。環(huán)網(wǎng)柜采用單母線接線，不分段。新建7#開閉所擬從在建110kV變電站不同母線提供2路10kV供電電源，6#開閉所、5#開閉所電源由7#開閉所不同段母線提供2路10kV電源。主接線示意圖如圖3所示。新建開閉所至新建環(huán)網(wǎng)柜、環(huán)網(wǎng)柜至用戶配電室均采用放射式接線。新建5#～7#開閉所為新增環(huán)網(wǎng)柜供電，環(huán)網(wǎng)柜出線為地塊內(nèi)用戶提供第2路10kV電源。園區(qū)內(nèi)原有10kV配電和新建10kV配電形成雙側(cè)電源放射式接線。

3.2 高、低壓配電系統(tǒng)

從各開閉所至變環(huán)網(wǎng)柜10kV線路采用放射式配電，每個環(huán)網(wǎng)柜分別引入1路10kV供電線路，10kV配電級數(shù)為2級。

5#開閉所共設(shè)置10kV高壓柜24面：進線柜2面、計量柜2面、PT柜2面、母聯(lián)隔離柜2面、出線柜15面和站用變柜1面。6#開閉所共設(shè)置10kV高壓柜30面：進線柜2面、計量柜2面、PT柜2面、母聯(lián)隔離柜2面、出線柜21面和站用變柜1面。7#開閉所共設(shè)置10kV高壓柜30面：進線柜2面、計量柜2面、PT柜2面、母聯(lián)隔離柜2面、出線柜21面和站用變柜1面。每個環(huán)網(wǎng)柜共設(shè)置10kV高壓柜9面：進線柜2面、PT柜1面和出線柜6面。

10kV配電柜采用戶內(nèi)金屬鎧裝移開式標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)柜（KYN28抽屜柜），雙列面對面布置，電纜進出線。環(huán)網(wǎng)柜配電柜采用戶外固定柜，高、低壓開關(guān)柜中各組件及其支撐絕緣件的外絕緣爬電比距不應(yīng)﹤2.5cm/kV。高壓開關(guān)柜應(yīng)具有五防措施，即防止誤拉、合斷路器；防止帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān)；防止帶接地開關(guān)（或接地線）送電；防止帶電合接地開關(guān)（或掛接地線）；防止誤入帶電間隔。沿開關(guān)柜的整個長度延伸方向的專用接地導(dǎo)體所承受的動、熱穩(wěn)定電流不低于額定短路開斷電流的86.6%。高壓配電室內(nèi)成排布置的高壓配電裝置的各種通道最小寬度應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)定，見表1[1]。

3.3 電氣主要設(shè)備選擇的先進性和經(jīng)濟型

開閉所海拔高度1200m，站址所在區(qū)域抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計地震加速度值為0.20g，特征設(shè)計周期為0.40s（第二組）。地震校驗烈度按8度進行校驗。開閉所均采用單母線分段接線。10kV配電裝置選用KYN28型鎧裝交流金屬開關(guān)設(shè)備，配真空斷路器。進線開關(guān)柜短路開斷電流為31.5kA，額定電流為1250A；出線開關(guān)柜短路開斷電流為25kA，額定電流為630A。

3.4 主要高壓電器設(shè)備和導(dǎo)體選擇

高壓電器設(shè)備主要包括10kV斷路器、導(dǎo)體、電力電纜，本文將從技術(shù)參數(shù)、環(huán)境條件、敷設(shè)條件、熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定方面進行選擇和校驗，見表2。

3.5 10kV電氣設(shè)備的絕緣水平

10kV電氣設(shè)備的絕緣水平根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)選取，參數(shù)選擇見表3。

設(shè)備安裝海拔高于1000m時，要按照公式（1）進行海拔修正。本文開閉所海拔高度為1200m，海拔修正計算公式依據(jù)的是《電力工程設(shè)計手冊變電站設(shè)計》第七章第三節(jié)式（7-41）。

（1）

式中：K為海拔修正系數(shù)；H為設(shè)備安裝地點的海拔，單位m；q為系數(shù)，對空氣間隙或者清潔絕緣子的短時工頻耐受電壓取1.0，對雷電沖擊耐受電壓取1.0。

3.6 10kV配電裝置避雷器配置

本文工程開閉所和環(huán)網(wǎng)柜10kV進出線處配置氧化鋅避雷器，用于限制系統(tǒng)正常運行過電壓、工頻過電壓、操作過電壓和雷電過電壓。10kV設(shè)備的絕緣水平由雷電沖擊耐壓決定。根據(jù)Q/GDW13001—2014《高海拔外絕緣配置規(guī)范》，10kV設(shè)備的雷電沖擊耐受電壓（峰值）最小為76.5kV。10kV避雷器選用5kA標(biāo)稱放電電流，主要參數(shù)見表4。

3.7 電纜線路

園區(qū)主要干道的10kV網(wǎng)絡(luò)采用電纜線路。7#開閉所至6#開閉所、5#開閉所10kV電力電纜選用三芯交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套鎧裝護套電纜，根據(jù)載流量、熱穩(wěn)定、絕緣水平、敷設(shè)條件和環(huán)境溫度確定電纜型號為YJLV22-8.7/15kV-3×400。

電纜線路通道應(yīng)根據(jù)園區(qū)現(xiàn)有的地下管溝統(tǒng)籌規(guī)劃，主要電纜通道應(yīng)預(yù)留管道或支架，環(huán)網(wǎng)柜處應(yīng)預(yù)留管道。穿越道路時，應(yīng)采用抗壓力保護管，或采取保護措施。電纜敷設(shè)采用排管方式。本次開閉所至環(huán)網(wǎng)柜10kV電力電纜利用電力排管敷設(shè)，新建12回電力排管和20回電力排管，電力排管采用PE175材質(zhì)，位于園區(qū)內(nèi)部道路下方。12回電力排管管道中心埋深-1.2m，20回電力排管管道頂部埋深-1.0m，沿線修建電纜井，環(huán)網(wǎng)柜處修建電纜井。12回電力排管、20回電力排管大樣圖分別如圖4、圖5所示[3]。

3.8 接地

采用TN-S接地系統(tǒng)形式，工作接地、防雷接地、保護接地和弱電系統(tǒng)接地共用接地裝置，設(shè)置總等定位聯(lián)結(jié)（MEB）。將建筑物基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋網(wǎng)作為自然接地體，將基礎(chǔ)地梁、樁基內(nèi)主筋焊接連通成基礎(chǔ)接地網(wǎng)格，要求總接地電阻R≤1Ω。如果實測結(jié)果不能滿足要求時，應(yīng)在室外增設(shè)人工接地極。在電源入戶處設(shè)置MEB總等電位接地箱，MEB箱與建筑物接地干線和接地網(wǎng)可靠連通?；A(chǔ)接地干線網(wǎng)、入戶金屬管道（水、暖、電等入戶金屬管）、總下水管、金屬橋架、配電箱PE母排、電纜金屬護套、戶外人工接地極均需要與接地網(wǎng)可靠連接。接地裝置為人工接地極，采用∠50×50×5的鍍鋅角鋼，長2.5m，間距≥5m，接地連接線采用-50×5熱鍍鋅扁鋼，焊接連接，頂部埋深-1.1m，焊接處做防腐，設(shè)置2處接地測試點。所有正常不帶電金屬構(gòu)件均應(yīng)可靠接地[4]。

4 結(jié)論

本項目積極響應(yīng)了國家加強方針政策，對推進園區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有十分重要的作用，對完善項目范圍內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)具有不可或缺的作用。本項目的建設(shè)在技術(shù)經(jīng)濟、環(huán)保節(jié)能實施方面是可行的，工程規(guī)模和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是適宜的，建設(shè)條件也已具備，工程建成后不僅可以帶來較好的經(jīng)濟效益，還會產(chǎn)生巨大的社會效益，建議各相關(guān)部門加強合作，密切配合，協(xié)調(diào)好建設(shè)前期的各項準(zhǔn)備工作。嚴(yán)格遵循基本建設(shè)程序，選擇信譽好、資金足且設(shè)備技術(shù)力量雄厚的隊伍實施。

參考文獻

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