隨著城市規模的不斷擴大,國民經濟的持續增長以及居民生活水平的提高,城市住宅建設由原來的分散建設發展到集中規劃的住宅小區。對于住宅小區的高壓供電,應結合小區綜合開發建設小區供配電管理中心即10kV開閉站,由開閉站分供各小區配電室。以僅解決變電站10kV出線開關的不足,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網的形式。對于干線10kV電纜線路的帶負荷能力應考慮當一路電源出口段短路故障跳閘,另一路電源要承擔非正常運行狀況下所有負荷。以交聯聚乙烯銅芯YJV22-8.7/10kV300m2電纜考慮,其載流量為600A計,其正常情況下的容量裕度為50%,即正常負荷電流為300A。依據《城市電網規劃設計導則》變壓器選擇應按Se=Sje/1.3x0.5=Sje/0.65。變壓器的負載率按0.65,最大負荷同時系數按0.8考慮。折算總容量約為SMAX=√3×U×I/0.65/0.8=10000kVA,滿容量計算約合500kVA變壓器20臺即10個小區配電室。
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,引入小區距開閉站最近的小區配電室的不同高壓母線,再經高壓負荷環網柜引至下一個小區配電室,行成雙射線供電方式。配電變壓器分母線運行分別由不同的電源電纜供電,高壓無聯絡,低壓設聯絡當一路電源或變壓器故障時,低壓母聯投入,一臺變壓器帶全部負荷。
這種接線形式其優點是:接線簡單,便于接入新的用電負荷,雙路電纜同路由敷設便于施工,由于變壓器分母線運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逐步開發的小區,因為這樣便于配電設施隨著小區的開發而逐步建設。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,每個配電室10kV高壓配電間隔較多,浪費了資源。由于高壓不設聯絡,在不具備配網自動化的小區即使是高壓電源電纜故障也只能靠低壓母聯投入,由一臺變壓器帶出全部負荷。而且由于10kV電源電纜同路由敷設,如果遭到外力破壞,有可能造成干線兩路電纜同時故障,造成小區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,引入第一個小區配電室的高壓母線,再經高壓負荷環網柜引至下一個小區配電室,最后引到開閉站的10kV另一段母線,行成單環網供電。正常運行時依據均分負荷的原則開環運行。小區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,帶聯絡。當變壓器故障時,投入低壓母聯,帶出全部負荷。而當一路電源故障時,需要另路電源投入支援。
這種接線形式其優點是:與雙射供電相比節省了2個高壓出線間隔,同時電纜的敷設長度也較短,具有較好的經濟性。干線電纜不同路由敷設,電源具有良好的供電可靠性。但由于網絡型式為單環,而且兩臺變壓器在同一條母線運行,所以整個單環需要一次建成,對住宅小區的整體規劃和供配電網規劃有較高的要求。而且在當一路電源故障,將造成串帶的所有小區配電室全停。所以要求配網自動化與小區配電室同期建設,當配電室的一路電源故障時,系統自動將另一方向的電源投入,將其余負荷轉到另一半環供電。當變壓器故障時低壓主進跳開,低壓母聯投入,另一臺變壓器帶起全配電室負荷。但由于每個配電室能節省2個高壓間隔,約10萬元投資,如前所述開閉站雙路約帶5~10個配電室,整個單環可節省投資50~100萬元,這筆資金足已建設小區的配電自動化,在投入相同的資金情況下單環網加配電自動化有著明顯的優越性。配電自動化的建成將大大的提高供電可靠性。隨著大型住宅區成為城市的重要組成部分,規劃、設計和建設管理與整個城市有機結合,科學合理地規劃設計日益在小區建設中起到決定性作用。隨著住宅小區供配電規劃與小區整體規劃設計同步考慮,單環網的接線型式及配電自動化將被更廣泛的采用。.
二、10kV配電自動化
目前,隨著自動化技術、計算機技術、網絡技術、通訊技術及變配電智能裝置制造技術的迅猛發展,配電自動化技術越來越引起人們的廣泛注意。配網改造工作僅僅依靠一次系統的投入是難以適應高供電可靠性、高質量服務水平、高效率系統管理的需求,只有在城市配網建設、改造的同時,進行配電自動化系統的建設,才能滿足現代化電網的發展要求。
在小區建設供配電管理中心,管理中心設置配電自動化系統,監控開閉站及所有小區配電室。住宅區配電自動化系統基本功能為:滿足無人值班、集中值班的要求;運行相關數據的采集與遠傳;負荷監控管理;自動無功補償功能;故障隔離與恢復供電;住宅電度表的遠方傳輸。開閉站高壓裝設10kV中置式開關柜,配置微機綜合保護,配電室設置SF6環網柜,不設保護,依靠故障隔離與恢復供電程序完成配網的保護功能,即自動識別故障并發出隔離故障的操作指令。在確認故障隔離之后,自動發出供電恢復的操作指令,縮短停電時間。在故障識別、隔離和供電恢復的全過程中向實時數據庫發出相應的報警信號。
以圖2為例,簡介配電自動化的自動隔離功能:自動隔離即能快速判斷故障點,切除故障段,恢復非故障段供電,可大大縮短因電纜接地或短路故障引起的停電時間。
正常運行時電源I帶1#,2#配電室,電源II帶3#,4#配電室,其中2#配電室的2FL做為單環的開環點。當故障發生時,跳開故障點兩側開關,將負荷倒入另一半環。①當在K-1處發生故障時,3#,4#配電室的1FL,2FL的電纜故障指示儀均動作,信號通過配電室內的數據采集裝置送到小區供配電管理中心,同時開閉站內的2DL保護動作跳開2DL斷路器。依據故障發生在最遠離電源點動作的故障指