住宅小區(qū)箱式變電站供電幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行一些探討。
1 箱式變電站型式的選擇
1.1 歐式箱變特點(diǎn)
根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同及采用元器件的不同,箱變分為歐式箱變和美式箱變兩種典型形式。
歐式箱變是將變壓器及普通的高壓電器設(shè)備裝于同一個(gè)金屬外殼箱體中,從結(jié)構(gòu)上采用高、低壓開(kāi)關(guān)柜,變壓器組成方式,這種箱變稱(chēng)為歐式箱變,形象比喻為給高、低壓開(kāi)關(guān)柜、變壓器蓋了房子。由于變壓器室溫很高,引起散熱困難,影響出力;另一方面在箱體中采用普通的高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)和熔斷器、低壓開(kāi)關(guān)柜,所以箱式 變體積較大。
1.2美式箱變特點(diǎn)
在結(jié)構(gòu)上將負(fù)荷開(kāi)關(guān)、環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)和熔斷器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化放入變壓器油箱浸在油中。避雷 器也采用油浸式氧化鋅避雷器。變壓器取消油枕,油箱及散熱器暴露在空氣中,這種箱變稱(chēng)為美式箱變,形象比喻為變壓器旁邊掛個(gè)箱子。美式箱變從布置上看,其低壓室、變壓器室、高壓室不是目字型布置,而是品字型布置。從結(jié)構(gòu)上看,這種箱式變分為前、后兩部分:前面為高、低壓操作間隔,操作間隔內(nèi)包括高低壓接線 端子,負(fù)荷開(kāi)關(guān)操作把手,無(wú)載調(diào)壓分節(jié)開(kāi)關(guān),插入式熔斷器,油位計(jì)等;后部為注油箱及散熱片。將變壓器繞組、鐵心、高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)和熔斷器放入變壓器油箱中。避雷器也采用油浸式金屬氧化物避雷器。變壓器取消油枕,采取油加氣隙體積恒定原則設(shè)計(jì)密封式油箱,油箱及散熱器暴露在空氣中,散熱優(yōu)于歐式箱變。低壓 斷路器采用塑殼斷路器作為主斷路器及出線斷路器。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,這種箱式變電站的占地面積和體積大大減小,由于其體積很小再加上只是一側(cè)開(kāi)門(mén),其所需占地面積僅是歐式箱變的1/4,體積僅為同容量歐式箱變的1/5-1/3。
1.3兩類(lèi)箱變的比較
從保護(hù)方面,歐式箱變高壓側(cè)采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)加限流熔斷器保護(hù)。發(fā)生一相熔斷器熔斷時(shí),用熔斷器的撞針使負(fù)荷開(kāi)關(guān)三相同時(shí)分閘,避免缺相運(yùn)行,要求負(fù)荷開(kāi)關(guān)具有切斷轉(zhuǎn)移電流能力。低壓側(cè)采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)加限流熔斷器保護(hù),美式箱變高壓側(cè)采用熔斷器保護(hù),而負(fù)荷開(kāi)關(guān)只起投切轉(zhuǎn)換和切斷高壓負(fù)荷電流的功能,容量較 小。當(dāng)高壓側(cè)出現(xiàn)一相熔絲熔斷,低壓側(cè)的電壓就降低,塑殼自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)欠電壓保護(hù)或過(guò)電流保護(hù)就會(huì)動(dòng)作,低壓運(yùn)行不會(huì)發(fā)生。從產(chǎn)品成本看,歐式箱變成本高。從產(chǎn)品降價(jià)空間看,美式箱變還存在較大降價(jià)空間,一方面美式箱變?nèi)辔逯F心可改為三相三柱鐵心,另一方面,美式箱變的高壓部分可以改型后從變壓器油 箱內(nèi)挪到油箱外,占用高壓室空間。
美式箱變體積比較小,布置緊湊,,高低壓室內(nèi)為開(kāi)關(guān),一股容量為800kVA以下;歐式箱變體積大,南高壓室、變壓器和低壓室組成,高低壓室配置開(kāi)關(guān)柜,容量可以做到20000kVA。
因此可以說(shuō)同容量的兩種箱變相比較,美式箱變的結(jié)構(gòu)更為合理。在住宅小區(qū)中,容量較小時(shí)選擇美式箱變,容量較大時(shí)選擇歐式箱變。
2箱變布點(diǎn);方案探討
在傳統(tǒng)的城鎮(zhèn)雙桿式公用變布置中,由于住戶(hù)用電容 量偏小,住宅層數(shù)較低,一直采用小容量、多布點(diǎn)的原則。配變?nèi)萘扛鶕?jù)住戶(hù)數(shù)而定,初裝容量一般100-250kVA,最終容量400kVA以下。住宅小區(qū)的箱變布置是否也采用同樣的原則呢?經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析,我們認(rèn)為箱式小區(qū)變以規(guī)劃布點(diǎn)為主,以大容量為優(yōu)化方案,確定最終容量、一步到位。這是基于以下幾點(diǎn)考慮:
2.1 為美化環(huán)境、少占綠地
由于雙桿式配變臺(tái)區(qū)的10kV線路、低壓線路是架空的,因此即便少放一臺(tái)配 變,由于電源必須供人每戶(hù)居民,其架空線路并不會(huì)減少,況且多放一臺(tái)配變也不占地面綠地,也就是說(shuō),對(duì)于雙桿式配變臺(tái)區(qū)而言,臺(tái)區(qū)的多少對(duì)環(huán)境的總體影響基本不變,因此其比較適用多布點(diǎn)的原則。而對(duì)于箱變而言,其進(jìn)出線均為電纜,唯一露出地面的電力設(shè)備是箱式變壓器,因此箱變數(shù)量當(dāng)然是越少越好。由于客戶(hù) 的供電容量是確定的,因此,箱變數(shù)量減少,就意味著單臺(tái)箱變的容量就要增大。
2.2箱變多少,對(duì)線損影響不大
雙桿臺(tái)區(qū)小容量、多布點(diǎn)的一大優(yōu)點(diǎn)是減少低壓線路的供電半徑、減少導(dǎo)線電流,從而達(dá)到減少低壓線路線損的目的。對(duì)于箱變,根據(jù)合理布點(diǎn)的原則,其一般放置在二幢或幾幢房子的中間的綠地上,供電半徑不過(guò)幾十米,由于可供布置的環(huán)境的限制,供電半徑幾乎與箱變數(shù)量無(wú)關(guān)。每個(gè)箱變低壓出線3-6回,通過(guò)電纜排管 供至每幢樓旁的電纜分支箱,每個(gè)分支箱再出4-8回供電至每一梯戶(hù)的電能表箱處,每一電能表再供電至每一用戶(hù)。對(duì)于雙桿變而言,其低壓出線一般為左右二回 出線,因此,當(dāng)線路上的用戶(hù)數(shù)增加時(shí),其線路上流過(guò)的電流同時(shí)增大,而對(duì)于箱變而言,隨著供電用戶(hù)數(shù)的增加,箱變出線回路數(shù)也同時(shí)增加,但每一回出線的供電負(fù)荷基本不變。所以,無(wú)論箱變數(shù)量多少,低壓線路的損耗基本保持不變。相反,由于配變數(shù)量減少,在可比的情況下,鐵損反而下降。
2.3 由小區(qū)特點(diǎn)決定
在住宅小區(qū)箱變布點(diǎn)時(shí),我們并非為了大容量而使用大變壓器,就如上述所言,采用合理布點(diǎn)的原則,即先確定一個(gè)合理的供電范圍,再根據(jù)供電范圍內(nèi)的用電負(fù)荷情況計(jì)算配變?nèi)萘浚⒏鶕?jù)此容量一步到位。
2.4 節(jié)約投資
一臺(tái)630kVA箱變需資金約為21萬(wàn)元,即333元/kVA:而一臺(tái)315kVA的箱變也需18萬(wàn)元,即571元/kVA。這是由于,箱變內(nèi)的負(fù)荷開(kāi)關(guān)等設(shè)備成本所占比例較高,因此,單臺(tái)箱變的容量越大,其每一千伏安的成本就越低。
2.5可靠性分析
箱變采用環(huán)網(wǎng)供電,可靠性較高,無(wú)論是使用二臺(tái)小容量的箱變,還是采用一臺(tái)大容量的箱變,其對(duì)用戶(hù)的供電可靠率基本一致。如低壓有特別重要的用戶(hù),可通過(guò)電纜分支箱切換。
2.6 電壓分析
以S9型配變?yōu)槔?00-500kVA配變的阻抗電壓均為4%,630-1600kVA配變的阻抗電壓也僅為4.5%。也就是說(shuō),當(dāng)小容量的配變和大 容量的配變均處于同等負(fù)荷率的情況下,其在配變上的電壓損失是一致的。事實(shí)上,如果采用二臺(tái)250kVA配變替代一臺(tái)500kVA,由于500kVA所帶 用戶(hù)數(shù)是每臺(tái)250kVA配變所帶用戶(hù)數(shù)的一倍,因此,500kVA用戶(hù)用電的同時(shí)率要低于250kVA用戶(hù)用電的同時(shí)率,即當(dāng)出現(xiàn)最高負(fù)荷時(shí),500kVA配變的負(fù)荷率要小于每臺(tái)250kVA配變負(fù)荷率,因此,當(dāng)出現(xiàn)最高負(fù)荷時(shí),500kVA配變上的電壓損耗要比每臺(tái)250kVA配變都小。 由于每回低壓出線的負(fù)荷基本上都是一樣的,則電壓在低壓線路上的損耗是一樣的,因此,采用大容量的箱變,其電壓要優(yōu)于小容量配變。
3箱式變電站容量的確定
箱式變電站容量的確定應(yīng)根據(jù)實(shí)際負(fù)荷的大小來(lái)確定,一般采用需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算。比如一,幢25層一梯六戶(hù)的高層住宅,在戶(hù)外設(shè)置一臺(tái)箱變。每戶(hù)的負(fù)荷按 7kW考慮,住宅小區(qū)內(nèi)居民由于作息時(shí)間不同,同時(shí)系數(shù)小些。取同時(shí)系數(shù)一般為:50戶(hù)以下0.55,50~100戶(hù)0.45,100戶(hù)~200戶(hù) 0.40,200戶(hù)以上0.35。
此次供電每臺(tái)箱變供電用戶(hù)150戶(hù),據(jù)此,每臺(tái)配變的負(fù)荷為7kW×150×0.33=346.5kW,以功率因數(shù)補(bǔ)償至0.9計(jì),則配變?nèi)萘繛?85kVA,取整為400kVA。
4使用中需注意的其他幾個(gè)問(wèn)題
(1)由于箱變是免維護(hù)設(shè)計(jì),在維護(hù)上不是很方便,因此在開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇上我們應(yīng)優(yōu)先選擇性能比較優(yōu)良的,變壓器選用性能好、低損型的,如現(xiàn)在推薦使用的卷鐵心S11型。
(2)無(wú)論美式還是歐式箱變散熱都不是盡善盡美的,尤其是在太陽(yáng)直曬比較嚴(yán)重的地區(qū),溫度升高,影響塑殼斷路器分?jǐn)啵沟脭嗦菲鞑荒苷i_(kāi)斷負(fù)載及短路電流,易引發(fā)故障,因此散熱裝置是必要的,尤其要在箱式變基礎(chǔ)中做成散熱池,以增加對(duì)流。