某重大工程供配電規(guī)劃設(shè)計(jì)介紹_黃棟

1、誖2012年第7BUILDING期ELECTRICITY某重大工程供配電規(guī)劃設(shè)計(jì)介紹黃棟阮國英徐力鈞李興林（中建國際（深圳）設(shè)計(jì)顧問有限公司，上海市200235）IntroductiontoPowerSupplyandDistributionPlanningandDesignforaSignificantProjectHuangDongRuanGuoyingXuLijunLiXinglin（ChinaConstructionDesignInternational，Shanghai200235，China）AbstractIncombinationwiththepowersupply電氣主接線1

2、0kV配電系統(tǒng)anddistributioncharacteristicsofthepowersupplyanddistributionplanninganddesignforasignificantproject，theselectionofvoltageclass，safetyanalysisofpowersupplyandsiteselectionof110kVgeneralstep-downtransformersubstationaswellasthemodeofsystemicdistributionandothersinthepowersupplyanddistributions

3、ystemareintroduced.Somethinkingdirectionsandmethodsduringtheplanninganddesigningstageofthepowersupplyanddistributionoftheprojectarepresented，anditisindicatedthattheclearandreasonableideasforplanninganddesignaresignificanttoprojectconstruction.KeywordsplanningsubstationMainPowersupplyanddistributione

4、lectricalwiring10kVpower110kVgeneralstep-downtransformer1項(xiàng)目概況某重大工程用地面積20.47公頃，凈用地面積16公頃。工業(yè)用地分為東、西兩個(gè)區(qū)：東區(qū)凈用地面積4.53公頃，擬建7棟汽車試驗(yàn)廠房；西區(qū)凈用地面積11.47公頃，擬建科研辦公樓1棟，汽車展庫1棟，汽車試驗(yàn)廠房8棟，綜合辦公樓2棟。住宅用地總用地面積6.67公頃，凈用地面積4.77公頃，地上容積率為2.4，包括住宅、會(huì)所，以及兩層地下停車庫。住宅以18層為主。本項(xiàng)目用地分兩期開發(fā)，一期開發(fā)內(nèi)容含科研辦公樓、汽車展庫和8棟汽車試驗(yàn)廠房；二期開發(fā)內(nèi)容為綜合辦公樓和7棟汽車試驗(yàn)廠房。

5、項(xiàng)目總體規(guī)劃見圖1。distributionsystem摘要結(jié)合某重大工程供配電規(guī)劃設(shè)計(jì)的供2電力負(fù)荷2.1負(fù)荷等級(jí)本工程管理用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、應(yīng)急照明、排污泵、主要客梯、生活水泵，以及重要辦公室等用電為一級(jí)負(fù)荷；中央空調(diào)、主要通道照明、扶梯為二級(jí)負(fù)荷；其余為三級(jí)負(fù)荷。配電特點(diǎn)，介紹其供配電系統(tǒng)中電壓等級(jí)選擇、供電安全性分析、110kV總降壓變電站站址選擇、系統(tǒng)配電模式等。闡述該工程供配電規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的一些思考方向和方法，指出合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)思路對工程建設(shè)具有的重要意義。關(guān)鍵詞供配電規(guī)劃2.2負(fù)荷計(jì)算本工程負(fù)荷計(jì)算電力部分采用需要系數(shù)法；照明110kV總降壓變電站部分采用單位容量

6、估算法；同時(shí)還考慮了各用電設(shè)備作者信息黃棟，男，中建國際（深圳）設(shè)計(jì)顧問有限公司，工程師，副主任設(shè)計(jì)師。阮國英，女，中建國際（深圳）設(shè)計(jì)顧問有限公司，工程師，設(shè)計(jì)副總監(jiān)。徐力鈞，男，中建國際（深圳）設(shè)計(jì)顧問有限公司，高級(jí)工程師，設(shè)計(jì)副總監(jiān)。李興林，男，中建國際（深圳）設(shè)計(jì)顧問有限公司，教授級(jí)高級(jí)工程師，設(shè)計(jì)副總裁。/供電與配電率達(dá)到43.6MVA。通常一路10kV電源所供負(fù)荷不超過8MVA，若采用10kV供電則本工程至少需要3組兩兩獨(dú)立的10kV電源，由于當(dāng)?shù)毓╇娋置鞔_表示附近沒有可提供電源的10kV開關(guān)站，故無法實(shí)現(xiàn)此方案。經(jīng)與業(yè)主及當(dāng)?shù)毓╇娋譁贤ㄗ罱K確定在本工程內(nèi)修建110kV總降壓變電站

7、為本工程供電，雖然初期投入成本會(huì)比較高，但基本電價(jià)和運(yùn)行成本較低，并且能保證供電電源的可靠性。110kV總降壓變電站設(shè)置110kV總降壓變電站選址靠近負(fù)荷中心。節(jié)約用地，不占經(jīng)濟(jì)效益高的土地。與今后規(guī)劃相協(xié)調(diào)，便于電纜線路的引入和交通運(yùn)輸方便。周圍環(huán)境宜無明顯污穢。考慮變電站與周圍環(huán)境、鄰近設(shè)施的相互110kV總降壓變電站選址綜合考慮以下因素：圖1項(xiàng)目總體規(guī)劃影響。最終決定將110kV總降壓變電站設(shè)置在二期廠房西北側(cè)空地上。Fig.1Overallplanoftheproject的同時(shí)系數(shù)。變配電所內(nèi)設(shè)低壓集中無功補(bǔ)償，使功率因數(shù)達(dá)到0.95以上，以滿足國家規(guī)范要求。負(fù)荷計(jì)算見表1。表1負(fù)荷計(jì)

8、算根據(jù)國家電網(wǎng)公司Q/GDW1562006城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則，城市電力網(wǎng)的安全供電通常采用N-1準(zhǔn)則，即電力系統(tǒng)的N個(gè)元件中的任一獨(dú)立元件（發(fā)電機(jī)、輸電線路、變壓器等）發(fā)生故障而被切除后，電力系統(tǒng)應(yīng)能保持穩(wěn)定運(yùn)行和正常供電，不應(yīng)造成其他線路過負(fù)荷跳閘而導(dǎo)致用戶停電；不出現(xiàn)電壓崩潰等事故。本工程采用二路獨(dú)立的110kV電源進(jìn)線。通過對負(fù)荷資料的分析，考慮到安全、經(jīng)濟(jì)及可靠性，確定110kV總降壓變電站主接線采用內(nèi)橋接線方式。其優(yōu)點(diǎn)在于高壓斷路器數(shù)量少，占地少，適用于電源線路較長，變壓器不經(jīng)常投切的變電站。中性點(diǎn)接地方式。110kV系統(tǒng)為有效接地系統(tǒng)，主變壓器110kV中性點(diǎn)采用隔離開關(guān)接地方

9、式，變壓器中性點(diǎn)為直接接地。Tab.1Loadcalculation計(jì)算負(fù)荷負(fù)荷計(jì)算分項(xiàng)用電設(shè)備總安裝容量/kW計(jì)算有功功率/kW計(jì)算無功功率/kvar同時(shí)系數(shù)K計(jì)算視在功率/kVA7646344510191880.943623本工程總計(jì)算有功功率為44510kW，總計(jì)算視在功率為43623kVA（不包括住宅部分，住宅用電由當(dāng)?shù)毓╇娋蛛姌I(yè)直供），一、二級(jí)負(fù)荷總計(jì)算容量為11650kW。3供電方案3.1概述考慮到本工程用電負(fù)荷總量較大，總計(jì)算視在功110kV主要設(shè)備選擇110kV主要設(shè)備選擇遵循以下原則：某重大工程供配電規(guī)劃設(shè)計(jì)介紹（黃棟阮國英徐力鈞李興林）447誖2012年第7BUILDING

10、期ELECTRICITY110kV主接線Fig.2110kVmainwiring供電與配電a.考慮。變壓器的臺(tái)數(shù)和容量選擇根據(jù)當(dāng)?shù)氐墓╇?10kV總降壓變電站平面布置見圖3。條件、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量及運(yùn)行方式等因素綜合410kV變電所設(shè)置4.110kV變電所選址及裝機(jī)容量10kV變電所選址主要原則：接近負(fù)荷中心；進(jìn)出線方便；設(shè)備運(yùn)輸方便。變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)、低壓供電半徑進(jìn)行選擇，并考慮經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。10kV變電所中單臺(tái)變壓器的容量不宜大于2000kVA。高壓電器及開關(guān)柜除應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。修、短路和過電壓的要求外，還應(yīng)考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。根據(jù)上述原則11

11、0kV主要設(shè)備選擇見表2。110kV總降壓變電站主要設(shè)備Mainequipmentsof110kVgeneralstep-downtransformersubstation表2Tab.210kV變電所的位置及裝機(jī)容量見表3。4.210kV電氣主接線10kV主接線采用單母線分段接線。10kV采用低電阻接地方式，以限制過電壓水平，提高運(yùn)行可靠性。由于本工程配電線路較多且較長，對地電容電流大于10A，不能自熄，所以10kV系統(tǒng)采用低電阻接地方式。4.310kV電氣設(shè)備選擇10kV開關(guān)柜選用中置式開關(guān)柜，10kV斷路器采用真空斷路器，短路分?jǐn)嗄芰?5kA，在10kV出線柜內(nèi)裝設(shè)氧化鋅避雷器作為真空斷

12、路器的操作過電壓保護(hù)。真空斷路器選用彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)，采用直流220V/65Ah鉛酸免維護(hù)電池柜作為操作、繼電保護(hù)及信號(hào)的電源。4.4繼電保護(hù)及信號(hào)裝置繼電保護(hù)方式及信號(hào)裝置的設(shè)置，10kV進(jìn)、出（限時(shí)）方向速斷、零線有測功機(jī)回路設(shè)方向過流、序速斷、零序過流保護(hù)；無測功機(jī)回路設(shè)電流速斷、過流、零序速斷、零序過流保護(hù)；分段開關(guān)設(shè)過流、速斷保護(hù)；變壓器回路設(shè)高溫報(bào)警、超溫跳閘保護(hù)。本工程占地面積較大，10kV分變電所數(shù)量比較多，位置比較分散，從110kV總降壓變電站至各110kV總降壓變電站根據(jù)建筑形式可分為獨(dú)立式變電站和附設(shè)式變電站；根據(jù)主變壓器布置可分為主變戶內(nèi)和主變戶外兩種形式。本工程110

13、kV總降壓變電站為獨(dú)立式變電站，采用全戶內(nèi)布置形式。10kV分變電所的配電方案有一次配電和二次配電兩個(gè)方案，現(xiàn)對這兩個(gè)方案進(jìn)行比較。方案為一次配電方式（見圖4），方案為二次配電方式（見圖5）。110kV總降壓變電站主體3層。地下層為電纜夾層；一層為10kV配電室、電容器室、接地變壓器室等；二層為GIS室、繼保室、蓄電池室及通信機(jī)房等，主變壓器室內(nèi)布置。本工程110kV總降壓變電站占地面積約為1000m2，建筑面積約為1500m2。電壓等級(jí)：110/10變壓器：2×31.5MVA。/0.4kV三級(jí)。進(jìn)、出線回路數(shù)：110kV進(jìn)線，一期2回，二期2回；10kV出線，一期24回，二期36回

14、。某重大工程供配電規(guī)劃設(shè)計(jì)介紹（黃棟阮國英徐力鈞李興林）449誖2012年第7BUILDING期ELECTRICITY110kV總降壓變電站平面布置Fig.3Planelayoutof110kVgeneralstep-downtransformersubstation10kV變電所的位置及裝機(jī)容量Positionandinstalledcapacityof10kVtransformersubstation供電對象強(qiáng)度試驗(yàn)車間#圖3表3Tab.3分期編號(hào)10kV變電所位置計(jì)算負(fù)荷/kW變壓器配置試制車間強(qiáng)度試驗(yàn)車間地下油庫材料電器試驗(yàn)車間130062×2000kVA2#一期整車試驗(yàn)車間

15、發(fā)動(dòng)機(jī)排放試驗(yàn)車間零部件試驗(yàn)車間整車試驗(yàn)車間發(fā)動(dòng)機(jī)排放試驗(yàn)車間零部件試驗(yàn)車間發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)車間2×1600kVA4×1250kVA2×2000kVA4×2000kVA3#4#5#發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)車間造型車間6#科研辦公樓科研辦公樓汽車展庫科研辦公樓綜合辦公樓A綜合辦公樓B二期汽車試驗(yàn)廠房換熱站7015IT中心綜合辦公樓A綜合辦公樓B二期汽車試驗(yàn)廠房6×1600kVA4×1250kVA4×1250kVA4×1250kVA4×1600kVA7#8#二期36003838383851203009#10#/供電與配電

16、度約14.5km；方案，在110kV總降壓變電站內(nèi)10kV出線回路達(dá)到10回，10kV電纜總長度約6.5km。b.10kV開關(guān)柜。方案，10kV開關(guān)柜數(shù)量為72臺(tái)；方案，10kV開關(guān)柜數(shù)量為94臺(tái)。10kV開關(guān)柜數(shù)量對比、10kV電纜及開關(guān)柜相關(guān)估價(jià)見表4圖4方案供電系統(tǒng)Fig.4PowersupplysystemschemeI占地面積方案在10kV分變電所內(nèi)每臺(tái)變壓器前僅需設(shè)置一臺(tái)10kV開關(guān)柜即可，方案在1#，5#，7#，8#，10#分變電所處需設(shè)置若干臺(tái)10kV開關(guān)柜進(jìn)行二次配電。方案10kV分變電所占地面積要比方案增加約300m2。圖5方案供電系統(tǒng)電能損耗變配電系統(tǒng)的電能Fig.5Po

17、wersupplysystemschemeII損耗主要包括變壓器損耗及線路損耗，對于本工程方案和方案變壓器損耗是一樣的，主要是線路損耗不同，見表7。供電線路年有功電能損耗按下式計(jì)算：主變壓器：2×31.5MVA。電壓等級(jí)：110/10/0.4kV三級(jí)。進(jìn)、出線回路數(shù)：一期2回，二期2回；二期10回。110kV進(jìn)線，10kV出線，一期6回，WLPL式中：WL供電線路年有功電能損耗，kWh；三相線路中有功功率損耗，kW；PL最大負(fù)荷年利用小時(shí)數(shù)，查曲線取兩種方案變壓器及低壓柜均相同，這里主要比較兩種方案不同之處：1440h。結(jié)論a.10kV電纜。方案，在110kV總降壓變a.主要設(shè)備（1

18、0kV開關(guān)柜、10kV電纜、鋼管等）投資，方案為1641.7萬元，方案為1476.35萬某重大工程供配電規(guī)劃設(shè)計(jì)介紹（黃棟阮國英徐力鈞李興林）電站內(nèi)10kV出線回路達(dá)到36回，10kV電纜總長451誖2012年第BUILDING期ELECTRICITY10kV開關(guān)柜數(shù)量對比Tab.4Contrastofthenumberof10kVswitchcabinets110kV總降壓方案分項(xiàng)變電站10kV出線柜表4綜上所述，在距離110kV總降壓變電站較遠(yuǎn)且配電變壓器比較集中的10kV變電所可采用方案，在距110kV總降壓變電站比較近或孤立用電點(diǎn)的10kV變電所可采用方案?？紤]長期運(yùn)行安全、可靠性及經(jīng)

19、濟(jì)性等因素，本工程采用方案。10kV一級(jí)變電所10kV進(jìn)線柜10kVPT柜無10kV分段柜無10kV出線柜無10kV二級(jí)變電所10kV進(jìn)線柜無方案方案36臺(tái)10臺(tái)36臺(tái)10臺(tái)10臺(tái)10臺(tái)36臺(tái)18臺(tái)表5方案10kV電纜及開關(guān)柜相關(guān)估價(jià)Tab.5Valuationfor10kVcablesandswitchcabinetsofschemeI數(shù)量單價(jià)合計(jì)5結(jié)語在進(jìn)行大型工程的供電規(guī)劃時(shí)應(yīng)根據(jù)用戶的負(fù)荷性質(zhì)和分級(jí)，用名稱鋼管DN10013500m14500m72臺(tái)53元/m487元/m120000元/臺(tái)YJV-10kV-3×120mm210kV開關(guān)柜總計(jì)科學(xué)的負(fù)荷預(yù)測方法，對用戶的近期和遠(yuǎn)期（規(guī)劃）的負(fù)荷進(jìn)行合理、科學(xué)的預(yù)測分析。并應(yīng)進(jìn)行多方案設(shè)計(jì)比較，在符合電網(wǎng)和各地表6方案10kV電纜及開關(guān)柜相關(guān)估價(jià)Tab.6Valuationfor10kVcablesandswitchcabinetsofschemeII名稱數(shù)量單價(jià)合計(jì)發(fā)展規(guī)劃的前提下，對配電級(jí)數(shù)、電纜路徑、10kV變電所的設(shè)置進(jìn)行分析和選擇，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，提出安全、經(jīng)濟(jì)、合理、可靠的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。鋼管DN1006