陳倫瓊，洪加俊

(常州工學(xué)院電氣信息工程學(xué)院，江蘇常州213032)

隨著社會的發(fā)展與進(jìn)步，人們消費(fèi)水平不斷提高，用電設(shè)備越來越普及，人們生活逐漸向自動化和高科技方向發(fā)展，對供電質(zhì)量的要求也越來越高，安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的供配電系統(tǒng)成為提升居民生活質(zhì)量的有力保證。設(shè)計(jì)人員既要按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，還要兼顧居民小區(qū)的規(guī)模和規(guī)劃要求。大型小區(qū)住宅建設(shè)規(guī)模大，容量大、可靠性要求較高，其供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模一般比中小型住宅小區(qū)要大，需要建立小區(qū)配電管理中心即10 kV開閉所，10 kV雙電源供電線路進(jìn)小區(qū)后，由開閉所分供小區(qū)多個變配電所。而中小型住宅小區(qū)容量相對小些，其供配電系統(tǒng)往往不需要配電管理中心[1]。這里，以一個中等城市的中小型住宅小區(qū)為例，對其供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和闡述。

1 供配電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

小區(qū)供配電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)包括負(fù)荷計(jì)算、無功補(bǔ)償、主接線設(shè)計(jì)等。方案設(shè)計(jì)要遵循安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的總體原則，同時符合小區(qū)的近期規(guī)劃和長遠(yuǎn)發(fā)展要求。一般按照負(fù)荷等級的不同，其主接線可以采用單母線或橋式接線方式。本小區(qū)由于采用雙電源進(jìn)線直配10 kV變電所的進(jìn)線方式，容量并不是特別大，考慮技術(shù)指標(biāo)的同時兼顧經(jīng)濟(jì)性能，以單母線接線為主，簡單經(jīng)濟(jì)，維護(hù)方便。

1.1 負(fù)荷分類

我國將電力負(fù)荷按供電可靠性要求及中斷供電對政治、經(jīng)濟(jì)造成的損失或影響程度劃分為3個等級。一般民用建筑的用電負(fù)荷屬于三級負(fù)荷[2]。一級負(fù)荷和二級負(fù)荷，應(yīng)有2個電源進(jìn)行供電，尤其針對一級負(fù)荷可能還需要采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，即應(yīng)設(shè)置應(yīng)急電源并嚴(yán)禁其他負(fù)荷的接入；目前對三級負(fù)荷還沒有這方面的明確規(guī)定。

本設(shè)計(jì)對象為江蘇省某城市的中小型住宅小區(qū)。本小區(qū)有2種戶型：戶型Ⅰ第一層均為商業(yè)店面，第二層為住宅，共有2棟，建筑總面積為6 000 m2；戶型Ⅱ?yàn)槁?lián)排別墅，共有3棟，建筑總面積為9 000 m2。這2種戶型住戶均為27戶。小區(qū)路燈設(shè)備總?cè)萘繛?0 kW，消防監(jiān)控設(shè)備總?cè)萘繛?0 kW。根據(jù)負(fù)荷分類原則，住宅用戶的用電設(shè)備均為三級負(fù)荷，小區(qū)路燈這樣的公用設(shè)施和消防監(jiān)控設(shè)備為二級負(fù)荷。

1.2 負(fù)荷計(jì)算

依據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和江蘇地區(qū)現(xiàn)行規(guī)范對住宅小區(qū)容量進(jìn)行配置和相應(yīng)的負(fù)荷計(jì)算[3]。根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合小區(qū)自身特點(diǎn)，并充分考慮用戶需求，戶型Ⅰ住宅按照平均每戶12 kW，別墅按照平均每戶18 kW，商業(yè)用電按照100 W/m2，公建按60 W/m2，進(jìn)行負(fù)荷估算。

負(fù)荷計(jì)算的方法有需要系數(shù)法、估算法及二項(xiàng)式法等。本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法對小區(qū)的負(fù)荷進(jìn)行規(guī)劃計(jì)算，表1中計(jì)算系數(shù)的Kd按照國家標(biāo)準(zhǔn)選取。

表1 小區(qū)規(guī)劃負(fù)荷計(jì)算

1.3 供電方案設(shè)計(jì)

該小區(qū)負(fù)荷中有部分二級負(fù)荷，按照國家規(guī)范，向供電公司申請了2路10 kV電源進(jìn)線。在上述負(fù)荷計(jì)算中，其低壓負(fù)荷總的視在負(fù)荷容量不會超過1 000 kV·A，故設(shè)置1個變電所即可，由于雙電源進(jìn)線，該變電所使用2臺變壓器。變壓器高壓側(cè)(10 kV側(cè))采用單母線分段接線，不母聯(lián)。高壓側(cè)兩路電源同時供電。10 kV電氣主接線圖如圖1所示。

低壓側(cè)也使用單母線分段接線的形式，設(shè)有母聯(lián)。2臺變壓器正常的時候分列運(yùn)行，低壓母聯(lián)開關(guān)斷開，低壓總開關(guān)和低壓母聯(lián)開關(guān)進(jìn)行電氣和鑰匙聯(lián)鎖(三合二)，母聯(lián)開關(guān)只有在其中1臺變壓器退出運(yùn)行后才能合上，此時只能運(yùn)行部分重要負(fù)荷，以防止變壓器過負(fù)荷跳閘。低壓側(cè)電氣主接線如圖2所示。

2 設(shè)備選型

2.1 變壓器選型

該小區(qū)變電所裝有2臺主變壓器，每臺變壓器的容量應(yīng)該同時滿足以下條件：每臺變壓器獨(dú)立運(yùn)行時，變壓器容量應(yīng)當(dāng)不小于總計(jì)算負(fù)荷的60%～70%，且能夠承擔(dān)全部的一級和二級負(fù)荷[3]。

本小區(qū)沒有一級負(fù)荷，只有少量二級負(fù)荷，其容量不超過200 kV·A，該所總?cè)萘考s為1 000 kV·A，可以使用2臺容量為630 kV·A的變壓器進(jìn)行供電。此外，民用建筑中變壓器聯(lián)結(jié)常采用Dyn11方式?？紤]到該小區(qū)含別墅住宅，變電所未依附任何建筑物所建，為獨(dú)立變電所，可以選用油浸式變壓器?？紤]國家目前提倡節(jié)能減排，所以變壓器選用低功耗節(jié)能型的新產(chǎn)品SBH15-M-630/10型三相非晶合金全密封油浸式變壓器。

圖1 高壓側(cè)(10 kV)電氣主接線圖

圖2 低壓側(cè)(0.4 kV)電氣主接線圖

2.2 高壓設(shè)備選型

10 kV 高壓設(shè)備選型要根據(jù)小區(qū)的負(fù)荷計(jì)算容量、負(fù)荷性質(zhì)、負(fù)荷分配并結(jié)合設(shè)備安置的地理環(huán)境進(jìn)行科學(xué)、合理的選擇[4]。高壓開關(guān)柜選擇10 kV的SM6環(huán)網(wǎng)柜，開關(guān)操作便捷，維護(hù)方便，穩(wěn)定性較高，如圖1所示，2個進(jìn)線柜型號為SM6-IMP， 2個計(jì)量柜型號為SM6-GBC-B，2個出線柜型號為SM6-QM。

柜內(nèi)設(shè)備的選型主要是開關(guān)的選擇，10 kV的開關(guān)一般可以用斷路器配合繼電保護(hù)裝置，也可以用帶熔斷器的負(fù)荷開關(guān)，從技術(shù)指標(biāo)上來說，前者性能更好，但是從經(jīng)濟(jì)而言，后者更為物美價廉。由于該小區(qū)變電所為終端變電所，容量不大，且上一級變電所出口配有帶繼電保護(hù)的斷路器可作為該變電所的后備，選用帶熔斷器的負(fù)荷開關(guān)更為合適，系統(tǒng)正常工作時可以通斷負(fù)荷電流，短路故障時也可以斷開短路電流，而且經(jīng)濟(jì)性更好，能夠減少該小區(qū)供配電系統(tǒng)的投入成本。另外，考慮到變壓器10 kV側(cè)的額定電流不到40 A，最終選用的負(fù)荷開關(guān)型號為SF6-12/3P 630A-20 kV，熔斷器為RN2-10/0.563 A型，配套的電流互感器為LQJ-10-500/5型，電壓互感器為JDZJ-10型。高壓進(jìn)出電纜型號為YJV-22-8.7/15 kV、其截面為3×150 mm2，高壓母線型號為TMY-3(40×4)。

2.3 低壓設(shè)備選擇

低壓電氣設(shè)備的選擇根據(jù)圖2所示，低壓開關(guān)柜包括ZBN2-10型變壓器柜，4個MNS型低壓出線柜，1個MNS型母聯(lián)柜，2個SVC型電容補(bǔ)償柜，電容補(bǔ)償柜的容量按變壓器容量的30%選取，采用復(fù)合開關(guān)自動投切方式[5]。考慮到變壓器低壓側(cè)的額定電流不到1 000 A，低壓母線為TMY型，相線截面為80 mm×8 mm，其允許載流量為1 690 A，N線和PE線截面為60 mm×6.3 mm。低壓變壓器柜和母聯(lián)柜內(nèi)的開關(guān)，選用引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的框架式斷路器ME-2000型，極限分段能力為180 kA，電流互感器型號為H-0.66-1500/5 A。低壓出線柜內(nèi)選擇塑殼斷路器，其承載電流為63 A至400 A。

低壓配電線路選用交聯(lián)聚乙烯絕緣阻燃、縱向阻水的銅芯電纜，相線、中性線等芯結(jié)構(gòu)型號為YJV- 0.6/1 kV，其相線截面面積按承擔(dān)的電流大小從16 mm2至120 mm2不等。

3 防雷與接地

變電所級別為10 kV，不需要安裝避雷針，變電所的防雷設(shè)計(jì)是在2個10 kV進(jìn)線柜里都安裝HY5WS-17/50型高壓避雷器，額定電壓為17 kV，標(biāo)稱放電電流下最大殘壓為50 kV。在2個電容補(bǔ)償柜里都安裝Y3W-0.28/1.3型避雷器，以保證不受雷擊威脅。

本次變電所低壓配電系統(tǒng)的接地采用TN-S系統(tǒng)。在2個變壓器柜設(shè)置中心點(diǎn)接地，并且變壓器柜柜體設(shè)置保護(hù)接地，高壓進(jìn)線柜、高壓出線柜、低壓出線柜、電容補(bǔ)償柜、母聯(lián)柜均設(shè)置保護(hù)接地。工作接地帶、接地干線、電纜溝接地扁鋼用50 mm×6 mm鍍鋅扁鋼。垂直接地極用50 mm×5 mm角鋼制成。主接地網(wǎng)引上線采用50 mm×6 mm扁鋼。室內(nèi)沿墻一圈明敷接地采用50 mm×6 mm鍍鋅扁鋼，敷設(shè)高度離室內(nèi)地坪+300 mm，離墻間隙20 mm，過門入地暗敷兩頭，上蹺與沿墻明接地連接。接地極、接地網(wǎng)、接地引上線應(yīng)按規(guī)范可靠焊接。接地網(wǎng)、電纜溝格架預(yù)埋鋼管等鐵件均需作鍍鋅處理[6]。

4 結(jié)語

結(jié)合江蘇省住宅供配電設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和某住宅小區(qū)供配電設(shè)計(jì)實(shí)例，對中小型住宅供配電設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。該系統(tǒng)考慮技術(shù)指標(biāo)的同時，兼顧經(jīng)濟(jì)性，主接線簡單清晰，便于維護(hù)檢修，變壓器選型低功耗、節(jié)能環(huán)保，高壓開關(guān)成本低、可靠性高，低壓斷路器采用我國引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)改進(jìn)的框架式ME型號，分?jǐn)嗄芰?qiáng)。該住宅小區(qū)目前已經(jīng)完成實(shí)際設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)符合小區(qū)居民生活、工作、學(xué)習(xí)的電能需求，能充分保障居民的用電質(zhì)量。在住宅電氣設(shè)計(jì)過程中做到了安全、可靠，滿足技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)適用性，為小區(qū)居民的高質(zhì)量生活提供了安全、舒適、便捷的用電環(huán)境[7]。因此，對于中小型住宅小區(qū)來說，該供配電系統(tǒng)具有良好的應(yīng)用推廣價值。