經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長 住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)方案的探討

隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長以及居民生活水平的提高，城市住宅建設(shè)由原來的分散建設(shè)發(fā)展到集中規(guī)劃的住宅小區(qū)。對于住宅小區(qū)的高壓供電，應(yīng)結(jié)合小區(qū)綜合開發(fā)建設(shè)小區(qū)供配電管理中心即10kV開閉站,由開閉站分供各小區(qū)配電室。以僅解決變電站10kV出線開關(guān)的不足，增加變電站的供電能力。供配電形式一般采用10kV雙電源的雙射或單環(huán)網(wǎng)的形式。對于干線10kV電纜線路的帶負(fù)荷能力應(yīng)考慮當(dāng)一路電源出口段短路故障跳閘，另一路電源要承擔(dān)非正常運(yùn)行狀況下所有負(fù)荷。以交聯(lián)聚乙烯銅芯YJV22-8.7/10kV300m2電纜考慮，其載流量為600A計(jì)，其正常情況下的容量裕度為50％，即正常負(fù)荷電流為300A。依據(jù)《城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》變壓器選擇應(yīng)按Se=Sje/1.3x0.5=Sje/0.65。變壓器的負(fù)載率按0.65,最大負(fù)荷同時(shí)系數(shù)按0.8考慮。折算總?cè)萘考s為SMAX=√3×U×I/0.65/0.8=10000kVA,滿容量計(jì)算約合500kVA變壓器20臺即10個(gè)小區(qū)配電室。

一、10kV供配電形式的比較

10kV供配電一般由開閉站的10kV不同母線引出雙回路干線電纜，引入小區(qū)距開閉站最近的小區(qū)配電室的不同高壓母線，再經(jīng)高壓負(fù)荷環(huán)網(wǎng)柜引至下一個(gè)小區(qū)配電室，行成雙射線供電方式。配電變壓器分母線運(yùn)行分別由不同的電源電纜供電，高壓無聯(lián)絡(luò)，低壓設(shè)聯(lián)絡(luò)當(dāng)一路電源或變壓器故障時(shí)，低壓母聯(lián)投入，一臺變壓器帶全部負(fù)荷。

這種接線形式其優(yōu)點(diǎn)是：接線簡單，便于接入新的用電負(fù)荷，雙路電纜同路由敷設(shè)便于施工，由于變壓器分母線運(yùn)行所以先天的具有較好的供電可靠性。由此可見雙射線供電方式適用于住宅建設(shè)逐步開發(fā)的小區(qū)，因?yàn)檫@樣便于配電設(shè)施隨著小區(qū)的開發(fā)而逐步建設(shè)。所以雙射線供電的方式被廣泛的采用。但雙射線供電的方式也存在著一些不足，由于接線形式的限制，每個(gè)配電室10kV高壓配電間隔較多，浪費(fèi)了資源。由于高壓不設(shè)聯(lián)絡(luò)，在不具備配網(wǎng)自動(dòng)化的小區(qū)即使是高壓電源電纜故障也只能靠低壓母聯(lián)投入，由一臺變壓器帶出全部負(fù)荷。而且由于10kV電源電纜同路由敷設(shè),如果遭到外力破壞，有可能造成干線兩路電纜同時(shí)故障，造成小區(qū)配電室全停的惡性事故。

由開閉站的10kV一段母線引出一路干線電纜，引入第一個(gè)小區(qū)配電室的高壓母線，再經(jīng)高壓負(fù)荷環(huán)網(wǎng)柜引至下一個(gè)小區(qū)配電室，最后引到開閉站的10kV另一段母線，行成單環(huán)網(wǎng)供電。正常運(yùn)行時(shí)依據(jù)均分負(fù)荷的原則開環(huán)運(yùn)行。小區(qū)配電室接線為單母線接線方式，一段母線帶2臺變壓器，低壓為單母線分段，帶聯(lián)絡(luò)。當(dāng)變壓器故障時(shí)，投入低壓母聯(lián)，帶出全部負(fù)荷。而當(dāng)一路電源故障時(shí)，需要另路電源投入支援。

這種接線形式其優(yōu)點(diǎn)是：與雙射供電相比節(jié)省了2個(gè)高壓出線間隔，同時(shí)電纜的敷設(shè)長度也較短，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。干線電纜不同路由敷設(shè)，電源具有良好的供電可靠性。但由于網(wǎng)絡(luò)型式為單環(huán)，而且兩臺變壓器在同一條母線運(yùn)行，所以整個(gè)單環(huán)需要一次建成，對住宅小區(qū)的整體規(guī)劃和供配電網(wǎng)規(guī)劃有較高的要求。而且在當(dāng)一路電源故障，將造成串帶的所有小區(qū)配電室全停。所以要求配網(wǎng)自動(dòng)化與小區(qū)配電室同期建設(shè)，當(dāng)配電室的一路電源故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將另一方向的電源投入，將其余負(fù)荷轉(zhuǎn)到另一半環(huán)供電。當(dāng)變壓器故障時(shí)低壓主進(jìn)跳開，低壓母聯(lián)投入，另一臺變壓器帶起全配電室負(fù)荷。但由于每個(gè)配電室能節(jié)省2個(gè)高壓間隔，約10萬元投資，如前所述開閉站雙路約帶5～10個(gè)配電室，整個(gè)單環(huán)可節(jié)省投資50～100萬元，這筆資金足已建設(shè)小區(qū)的配電自動(dòng)化，在投入相同的資金情況下單環(huán)網(wǎng)加配電自動(dòng)化有著明顯的優(yōu)越性。配電自動(dòng)化的建成將大大的提高供電可靠性。隨著大型住宅區(qū)成為城市的重要組成部分，規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建設(shè)管理與整個(gè)城市有機(jī)結(jié)合，科學(xué)合理地規(guī)劃設(shè)計(jì)日益在小區(qū)建設(shè)中起到?jīng)Q定性作用。隨著住宅小區(qū)供配電規(guī)劃與小區(qū)整體規(guī)劃設(shè)計(jì)同步考慮，單環(huán)網(wǎng)的接線型式及配電自動(dòng)化將被更廣泛的采用。.

二、10kV配電自動(dòng)化

目前，隨著自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)及變配電智能裝置制造技術(shù)的迅猛發(fā)展，配電自動(dòng)化技術(shù)越來越引起人們的廣泛注意。配網(wǎng)改造工作僅僅依靠一次系統(tǒng)的投入是難以適應(yīng)高供電可靠性、高質(zhì)量服務(wù)水平、高效率系統(tǒng)管理的需求，只有在城市配網(wǎng)建設(shè)、改造的同時(shí)，進(jìn)行配電自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)，才能滿足現(xiàn)代化電網(wǎng)的發(fā)展要求。

在小區(qū)建設(shè)供配電管理中心，管理中心設(shè)置配電自動(dòng)化系統(tǒng)，監(jiān)控開閉站及所有小區(qū)配電室。住宅區(qū)配電自動(dòng)化系統(tǒng)基本功能為：滿足無人值班、集中值班的要求；運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集與遠(yuǎn)傳；負(fù)荷監(jiān)控管理；自動(dòng)無功補(bǔ)償功能；故障隔離與恢復(fù)供電；住宅電度表的遠(yuǎn)方傳輸。開閉站高壓裝設(shè)10kV中置式開關(guān)柜，配置微機(jī)綜合保護(hù)，配電室設(shè)置SF6環(huán)網(wǎng)柜，不設(shè)保護(hù)，依靠故障隔離與恢復(fù)供電程序完成配網(wǎng)的保護(hù)功能，即自動(dòng)識別故障并發(fā)出隔離故障的操作指令。在確認(rèn)故障隔離之后，自動(dòng)發(fā)出供電恢復(fù)的操作指令，縮短停電時(shí)間。在故障識別、隔離和供電恢復(fù)的全過程中向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號。

以圖2為例，簡介配電自動(dòng)化的自動(dòng)隔離功能：自動(dòng)隔離即能快速判斷故障點(diǎn)，切除故障段，恢復(fù)非故障段供電，可大大縮短因電纜接地或短路故障引起的停電時(shí)間。

正常運(yùn)行時(shí)電源I帶1＃，2＃配電室，電源II帶3＃，4＃配電室，其中2＃配電室的2FL做為單環(huán)的開環(huán)點(diǎn)。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，跳開故障點(diǎn)兩側(cè)開關(guān)，將負(fù)荷倒入另一半環(huán)。①當(dāng)在K-1處發(fā)生故障時(shí),3＃，4＃配電室的1FL,2FL的電纜故障指示儀均動(dòng)作，信號通過配電室內(nèi)的數(shù)據(jù)采集裝置送到小區(qū)供配電管理中心，同時(shí)開閉站內(nèi)的2DL保護(hù)動(dòng)作跳開2DL斷路器。依據(jù)故障發(fā)生在最遠(yuǎn)離電源點(diǎn)動(dòng)作的故障指