中压终端配电解决方案的工程应用
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建 虢电乞。_-_lI_ 8 U1 L0I NG 2口 口8 年第日期 I嚣鼍 _ 藏e F I e 6 中压终端配电解决方案的工程应用 李英武(中国航 空工 业规 划 设 计研 究 院,北 京市1 0 0 0 1 1)李文东程辉(沈 阳昊诚 电气有限公 司,沈 阳市 1 1 0 0 2 7)En g i n e e r i ng Ap p l i c a t i o n o f M e d i u m-v o l t a g e Te r mi n a l Po we r Di s t r i b u t i o n S e t t l e me n t S c h e me L i Y i n g wu(C h i n a A e r o n a u t i c a l P r o j e c t a n d D e s i g n I n s i t u t u e,B e i j i n g 1 0 0 0 1 1,C h i n a)L i W e n d o n g C h e n g Hu i(S h e n y a n g Ha o c h e n g E l e c t r i c C o ,L t d ,S h e n y a n g 1 1 0 0 2 7,C h i n a)Ab s t r a c t T h e d e v e l o p me n t a n d o p e r a t i o n e f f e c t 0 t h e s e t t l e me n t s c h e me o f me d i u m-v o l t a g e t e r mi n a l p o we r d i s t r i b u t i o n a r e i n t r o d u c e d b r i e fl y S o me i s s u e s o f t h e s c h e me a p p l i e d i n i n d u s t r i a l a n d c i v i l b u i l d i n g s a r e a n a l y z e d S o me s u g g e s t i o n s a r e p u t f o r wa r d r e g a r d i n g t o t h e o p e r a t i o n mo d e s,r e l a y p r o t e c t i o n a n d s t a n d b y p o we r s u p p l y c h a n g e o v e r a s t he r e f e r e n c e f o r p r o d u c t d e v e l o p me n t a n d b u i l d i n g e l e c t r i c a l d e s i g n Ke y wo r ds Po we r s u p p l y i n l o o p -n e t wo r k Op e n-l o o p o p e r a t i o n Re l i a b i l i t y o f p o we r s u p p l y S t a n d b y p o we r s u p p l y c h a n g e-o v e r 摘 要 简要介绍 了中压 终端配电解决方案的开 发与运行效果。对其在 工业与 民用建 筑配电设 计 中的 一些问题进行 了分析。并对运行 方式、继电保护及备 用 电源互投等方 面 出现 的问题,提 出了一些看法,供 产品研发与 电气设计 工作 中参考。关 键 词 环 网式供 电 开环 运行 供 电可靠 性 备 用 电 源 互投 中压终端配 电解决方案是将工业 与民用建筑 配电 系统中的电缆、高压开关、断路器与变压器统一规划 后 开发 出一种 成套性更 强 的“一体划”(即对供 配 电系统 的设计进行统筹规划)集成变 电站,是具 有体 积小、重量轻、全绝缘、电缆为插拔式连接 等特点 的 新 型产 品。采用 后 1 0 k V 中压可 以直 接 深入 负荷 中 心,不仅可 以降低 电缆 的电能损耗 与运行 费用,为达 到“节能减排”创造条件:而且 可以简化工 业与民用 建筑 的配 电设计 减少设计 与施 工工作量。采用变电 站综合 自动化系统(微 机保 护)后,继 电保 护与备用 电源互投 功能增 强,供 电可靠性得到 提高,运 行方式 更加 灵活 全满足相关规范对各级负荷供 电措施 的要求。比赛 场地 照 明供 电方 案:大运 会 比赛 时,临 时 柴 油发 电机组 作为 工作 电源 与市 电各 负 责一半 的场 地 照 明 灯 具 供 电,其 中 一 路 电源 断 电 的 时候,尚 能保 证场 地一 半 的照度,满 足继 续 比赛 的应急 照度 要 求,同时 也 满 足 应 急 转 播 要 求。临 时 柴 油 发 电 机 组 同时作 为计 时计 分用 计算 机 系统、电视 转播 系 统等与比赛相关的特别重要负荷的第三电源。赛后 一般 的 比赛,无需 临时 柴 油 发 电机 作 备用 电源 时,全部 的比赛 场地 照明及 与 比赛相 关 的负 荷均 由市 电 供 电。本方案 的优点是:场地照 明无需 电源切换,也 避 免 了为使 电 源切换 时气 体放 电灯 不 断电 而设置 快 速 E P S;既满足相关 规范对继 续 比赛及应 急转播照 明的 要求,也 节省 了大量投 资,临 时柴油发 电机组 可以通 过租赁方式解决,本方案是 目前欧美 大型体 育场馆 常 用 的供电方案。9 总结 该体 育场为举 办 2 0 1 1年世界 大学生 运动会 的主 体育场,属于特级体育建筑,特别重要的负荷量大,对供配电可靠性提 出很高 的要 求。体育场 的市 电为 4 回路 1 0 k V 电源,由属 于两个 不 同 5 0 0 k V分区 电网 的变 电站供 电,除 了设置 固定式柴油发 电机组外,还 设置大量 的供 比赛时用 的临时柴 油发 电机组,属 比较 经济的技术方案,满足供配电可靠性高的要求。维普资讯 http:/ 1 “一体划”供 电方案 的工程应 用情况 2 “一体 划”供 电方案的设计与运行方式 方 案一:某住宅 小 区分为 D、E二 区,D区为 4 栋 1 1 层 住宅,E区为 4栋 1 8 层 住 宅,小 区 内共计 7 1 2户,区 内设有 地 下 车库 和会 所。最 高用 电级别 为 二 级,原 设 计 在 地 下 车 库 内集 中 设 置 变 配 电 所 采 用 低 压 电缆 供 电 至 各栋 楼。变 压 器 容量 为 2台 1 0 0 0 k V A干式变压器。改进方 案:在小 区内采 用一路 1 0 k V 电源供 电,每栋住宅 内设一小 容量变 电装 置,将 1 0 k V电源直接 深入到终端 负荷处,取代 了传统 的低压 电缆供 电,满 足二级负荷用 电。改进效果:一次投入 中的设备 主材 费仅 为原方案 的 7 4,其设 备及 电缆年 损耗 费用大 幅度下 降,仅 为常 规方案 的 4 0 左右,综合能 效经济 指标均 有大 幅下 降,按 5 1 0年寿命期综合效能评 价,改进 方案 冈一 次 投 资 和损 耗 费 用 的下 降,仅 为 常 规 方 案 的 5 4 6 0 左 右,5 年 和 1 0年 可 分 别 节 省 费 用 为 l 5 5 7 0 0 0元 和 2 5 0 3 0 0 0元(按 1 元 k W h计算)。方 案二:一座 4 3层商住 楼,高 1 4 5 m,分 为 A、B、C三个 塔楼,原配 电系统设 计在 B栋地下一 层建 一个 内有 1 0 k V、2台容量 为 1 2 5 0 k V A干式 变压器 的变 电所,并设 多路 2 2 0 3 8 0 V低压线路 向本 楼与另 外 A、C两栋塔 楼供 电。B栋塔 楼与 A、C两栋塔 楼 之问 的距离为 4 0 m左右。2 2 0 3 8 0 V低压线路 的电压 降 电能损耗都很 大。改进方案:采用“一体划”供电方案后。按照供电半 径为 l 2 层布置一台“一体划”集成变电站。采用 1 0 k V 中压线路输送,减少 了 2 2 0 3 8 0 V低压 电缆的使用和 低压线路的供 电距离,电压降与 电能损耗大大减少。改进效果:一次投入的设备主材费 比原方案 降低 1 8 左右,年运行费用下降达 2 3,按 5 l 0年寿命 期综 合效能评价,改进方案因损耗和总投资下 降 5 年 和 1 0年可分别节省费用 1 0 0 1 0 0 0元和 1 3 3 3 0 0 0元。“一体划”供 电方案与“一体划”集成变 电站 已 在沈 阳某 大学 投入 运行,起 到重 要 的节约 电能 的作 用。如何进 一步提高“一体划”供电方案 中供 电系统 的可靠性,使其 能够在工业与重要的 民用建筑配 电系 统 中推广应 用,需要在继电保护与备用 电源互投等方 面应进行新 的研究与开发,并得到供 电、设计、施工 与使用等单位 的支持。目前我 国工业与 民用建筑配 电设计仍然采用 总变 配 电站与车 间变 电站相结合,以树干式或放射式供 电 为主。环 网式供 电系统 由于受到继 电保护与备 用电源:互投的限制 只能用 于二三级负荷,采用得还 比较少。采用“一体划”供 电方案与“一体划”集 成变电 站后,1 0 k V中压可 以直 接深入 负荷 中心,工业 与民 用建筑配 电设计会发生较 大的变 化,环 网式供 电系统 也会逐 步得 到推广。有一 大型 引进 工程项 目有 4 0多个车 间变 电站,按 照我 国 目前 的设计 规定 需要 设计 一个 总变 配 电站 与多 个 车间变 电站。此工 程 项 目供 电系统设 计 了一 座 1 1 0 1 0 k V总变 配 电站,然 后从 两段 1 0 k V母 线 上 引出 4个环 网,每 个环 网上各有 1 0个左右 车问变 电站。运行 方式 上采用 闭环 运行,供 电可靠 性得 到 保证。此供电方案无论在投资、设计、施工、运行等方 面都有一定 的优越性。“一体 划”供 电 方 案 与“一体划”集成 变 电 站 用 于 环 网式 供 电 系 统 后,其 优 越 性 得 到发挥。根据 供 电 系 统 规 模 与 负 荷 等 级 的 不 同有多种环 网式 供 电方案,如图 1 图 3 所 示。图 1用 于 无 重 要 负 荷 的 一般 性 工 业 与 民 用 建 筑 供 电。如 果 采 用 一路 电缆 带 多 个“一 体 划”集 成 变 电 站,以树 干 式 供 电 进线隔离 计量 出线 图1 环 网式供 电方案 I F i g 1 P o w e r s u p p l y s c h e me I i n l o o p n e t w o r k 中压终端配 电解决方案的工程应用(李英武李文东 程辉)7 维普资讯 http:/ 建 筑电乞。_l_BUl L DI G z r l r l 8年第8期I E L E C 鬻R I C!鬻 8 使 1 0 k V中压深 入负荷 中心,一旦 有一段 电缆 发生 事 故,事故点 离 电源越 近,停 电范 围越 大,电缆 检修 好 之 后 才能 够恢 复供 电。现 在采 用 两路 电缆并 列运 行,成 本会增 加而 电缆 电能损耗 会 降低。万一有 一段 电缆 发生事故 需要检 修,停 电后 将 发生事 故 的电缆从“一 体 划”集 成变 电站 电缆插拔 式连 接处拔 出,然 后恢 复 供 电。在 电缆 检修期 间就 可 以恢 复供 电,可缩短事 故 停电时间。但发现与查找事故仍然需要一定的时间。图 2用 于有重要 负荷 的 中小 型工 业 与民用建 筑供 电。它 采用两路 电缆 组成 环 网式 供 电。外部 有两 路 电 源供 电,运行 方式 为母联 常合,一路 电源 运行,另外 一路 电源备用;或 者为母联 常开,两路 电源 同时运行。环 网式 供 电分别 引 自此 两段 1 0 k V母 线上。根 据继 电 保护 与备用 电源互 投情 况,可 以开环运行,也 可 以闭 环运 行。当某 一段 电缆 发生事 故,保 护 动作后 就可将 其切 除。闭环运行 不 出现停 电,开 环运行 通过 备用 电 源互投,也可 以在非常短 的时间内恢复供 电。图 3用于 有重要负荷 的 大 中型工业 与 民用建筑供 电 案与“一体 划”集 成变 电站后,可 以简化变 电站设 计。加快施工进度,降低线路 的电能损耗。3 环 网式供 电的运行方式 环网式供 电系统有 开环或 闭环 两种运 行方 式。我 国 目前环网式供 电普遍采 用开环式运行。中间某 一段线路发生事故后,靠 近 电源端 的断路 器保护动 作 后事故 跳 闸,线路 另外一 端 的环 网室全部停 电。因此必须解决备用电源互投 问题。开环运行 的环 网式供 电系统 的断开点,即备用 电源 互投 点。不 应简 单 地设 在 某一 端 电 源 的 出线 处。而应通过负荷距 计算,设在两边 负荷距 比较 接 近的某一环 网室。这样 可 以减小 电缆电压损失 与电 能损耗。如果有计算 机系统,根据 负荷距变化及 时 调整断开点,即备用电源互投点,就更为理想。闭 环运 行 的环 网式供 电系 统,中间 某一 段 线 路发生事故后,发生事故 的线路两 端断路器保 护动 作后事故跳 闸。只要 不发生越级跳 闸,各环 网室就 不会停 电。此 时应解决好发生越级 跳闸后 的后加 速 自动重 合 闸 问题。因 为两路 电源 同 时运 行,无 备 用 电源 互投 问题。但 两路 电源 同时 运行,母 线 上 系统。运行方 的 短路 电流 由两 路 电源提 供,出线 断路 器 的遮 断 式可根据供 电 谷量 就 需要 损 照 网跆 电源 提供 的短跆 电流 部 门的规定或 校验。用户的需要采 4 环 网式 供 电 系统 的继 电器保 护 与 一仨 蓑 呈 电 源 互 投 靠 性 得 到 保 开 环 运 行 的 环 网 式 供 电 系 统,继 电 保 护 _荆 证。采用“一 单 一些。采 用微 机 保护 后,微 机 保护 的 功 饿 一 体划”供 电方 强,电流速断 与过 电流保护可 以满 足要求。I 1。k v母线 I 段 1。k v母线 段、Q F 2 l l Q F 1 f Q F 1 、,田 、擎 ;:茹 l 厂 广 守 空 空 1#进 线隔 离 进线 出 线 计量 母联 隔 离 计量 出线 进线 2 进 线隔离 图2环网式供电方案 F i g 2 P o we r s u p p l y s c h e me I I i n l o o p n e t wo r k 维普资讯 http:/ l O k V 母线 I段l O k V 母 线 l I 段 拈 QF12 QF3、QF22 Q z Fz,J 由、1 广 空 空 空 圆 圆 空 空 1 电源 隔离 进 线 计量 出线 母 联 隔离 出线 计量 进线 2 电源 隔离 l l I 同 下 l 、【一 时的 电流速断仍然按照短路电流大小来进行整定 和保 护选 择性 配 合。也 可 以再增 加一 级带 延 时 的电流 速 断,按照时间阶梯保护选择性配合,作为不带延 时的 电流速断 的后备。在正常运行时只有一路电源供 电,备用 电源投入 后,短路电流就要发生变化,电流速断与过 电流保 护 的整定值必须根据主供与备用 电源运行方式 的改变 及 时进行调整,否则在发生短路事故与过 电流 时继 电保 护就容易发生误动。采用微机保护后,保护整定值 的 调整 比较 方便 可 以 由人工根 据运行 方式进 行调 整,也可以 由微机保护装置 自动进行调整。闭环 运行 的环 网式 供 电 系统 继 电保 护 比较 复 杂。随着短路点 的变化,短路 电流也要发生变化 由 于两路电源 同时运行 电流速断保护 与过 电流保 护的 整定值无法随之改变。因此必须采用带方向的线路纵 差联保护。当两路 电源引至 同一个变 电站 的两段母 线 上,短路事故点发生在闭环 中间时 带方 向的线路 纵 网 _ i 芝 薹薰喜 蓦嚣 i 一羞0 j l l|差联保护也会 出现死 区。如何解决这一 问题,需要 进 行深入 的研究。闭 环运行 的环 网式 供 电 系统,由于两 路 电源 同 时 并列 运行,无备 用 电源互 投 问题。开环 运行 的环 网式 供 电系 统,备用 电源互 投 与现有 的备 用 电源互 投 动作 过 程 基本 相 同,只是 当 断开 点 发 生变 化 时,备 用 电源 互投 点 也发 生变化。微 机保 护 可 以通 过 人 为设 置来解决。5 结束 语 随着变 电站继 电保护技术 的不断发展,供配 电设 备与继 电保护技术也一定会不 断提高。“一体划”供 电方案与“一体划”集成变电站 出现之后,环 网式 供 电的可 靠性 就有 了保 证,可以促 进 环 网式供 电 的推 广。环网式供电在节省电缆长度与减少开关柜数量方 面有一定优势,这一点 在城市与大 中型企业供 电系统 中尤为重要。www;j z 由压终端配 电解决方案的工程应用(车英武车文末 程辉 9 维普资讯 http:/
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