终端中压延伸配电方案探讨__墨水学术,论文发表,发表论文,职称论

所属栏目：推荐论文发布时间：2011-02-25浏览量:131

副标题#e#摘要：本文阐述了在保证用电安全可靠情况下配电终端10kV中压线路延伸，利用小型集成变压器，减少低压线路以降低低压线路的线路损失，并举例证明了该方案的实用性和可行性，在保证安全的情况下实现节能的效果。
　　关键词：电气设计，10KV中压延伸，小型集成变压器，节能
　　引言
　　近年，我国每年损失在电网输电线路和低压线路的电能，是一个不小的数字。据中电联统计，2007年全国电网输电线路损失率为6.85%（10kV上端）。而在我们生活的身边10kV及以下的低压线路损失率据不完全统计达到了8%-10%。也就是说以2007年供电量为例，约有2837亿度电能被白白浪费在了多数不超过100到150米的低压线路中。在中国火力发电占82.86%的情况下，每发一度电需要原煤550克，向大气排放二氧化碳100克，二氧化硫10克。仅低压损耗掉的电能每年就会烧掉原煤12900万吨，向大气排放二氧化碳2350万吨，二氧化硫235万吨，而这些损耗的电能不但耗费了我国大量煤资源,同时更破坏了我们赖以生存的环境。
　　要保护环境、要减排，就要节能。电气方面的节能首先要减少线路损耗，终端配电的10KV中压延伸了，低压配电线路就缩短了，线路损耗就降低了。下面从民用建筑设计中的电气设计方面来解决如何实现节能效果。
　　一、终端配电的10KV中压延伸方案：
　　在我国，中压配电网基本以10kV为主。传统配电是10kV中压引到终端，终端变压后（10KV/0.4kV）在用户区域内用低压配电。特别某些大型小区、高层建筑，高压10kV配电到小区或高层建筑后，一般设计是集中设立10KV/0.4kV变电所，然后放射式低压配电到末端各用户。往往配电设计师们会为了节省初投资，不会用经济电流选择线路截面，更加重了线路损耗。从变电所到各末端用户这段低压线路，需要很多有色金属，同也是线路损耗的主要源头。同时，集中变电站的设置也要耗费一定的土地资源，建设一座集中变电站也花费一笔不小的费用。
　　目前，小型集成变压器典型为箱式变压器，在我国箱式变压器技术非常成熟，箱式变压器是一种把高压开关设备、配电变压器和低压配电装置按一定接线方案排成一体的工厂预制型户内、户外紧凑式配电设备。如果我们不选用用集中变电站形式，而是把集中变电站化整为零，采用箱式变压器，这就延伸了中压供电的距离而缩短了低压供电的距离。同时充分利用了箱式变压器的成套性强、体积小、占地少、能深入负荷中心、提高供电质量、减少损耗、送电周期短、选址灵活、对环境适应性强、安装使用方便、运行安全可靠及见效快等优点，达到节能减排效果。
　　二、终端配电10kＶ配电网与0.4kV配电网比较
　　10kＶ配电网与0.4kV配电网相比，10kＶ配电网电压不但可以增加供电能力，降低电力损耗，还会带来具有显著的环保效益。理论上：P∝UIc；P为输送的电功率，U为线电压，Ic为计算相电流。△P=3Ic2R*10-3kW；△P线路的有功损耗，R为每相线路电阻，Ic为计算相电流。R=ρL/S，ρ为电阻率，L为线路长度，S为导线截面。
　　输送同等功率，P∝UIc，即0.4Ic1(0.4kV情况下)=10Ic2(10kV情况下)，Ic2=0.04Ic1，也就是说P不变，U由0.４kV升到10kＶ，其电流只有原来0.04，在同等电流密度同种材质下，供电线路截面积可缩小到原来的0.04，有色金属耗量大大减少。
　　再看线路损耗：消耗在线路上有功功率△P∝Ic2R=Ic2ρL/S,在线路截面缩小到原来0.04的状态下，其线路的有功功率损耗只有原来的0.04。在传输P不变情况下，电压升高了，电流就降低了。线路损耗是按相电流平方的关系降低。即使导线截面变细了，同样的长度同样的电阻率，有功线路损耗会随着电压的升高而降低。
　　有色金属的节省会在初投资时见成效，而线路损耗的节省是随着时间的推移，用电量的消耗而日积月累的，节能效果会日见成效。
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　　另一方面，随着电压等级的提高，中压配电网的容量也提高(S=31/2UI),在电流同等线径不变情况下，其负荷能力可提高25倍（S10=31/2U10I/S0.4=31/2U0.4I＝25）；在同等负荷情况下10kV与0.4kV电压损失百分比为
　　△u%=1/10Un2(cosφ+X0sinφ)Pl，负荷和线径不变时，电压损失与电压的平方成反比，△u10%/△u0.4%＝（0.4/10）2=0.0016；由此可见，电压提高，电能质量可以得到了更可靠的保证。
　　注：S10为10kV时电网输送容量S0.4为0.4kV时电网输送容量R0X0为三相单位长度的电阻和电抗，单位Ω/km，cosφ为功率因素，P为有功负荷，单位kW，l为线路长度单位km，Un为标称线电压单位kV。
　　三、变压器深入各负荷中心，集中无功功率补偿改成分散补偿带来一定的节能效果。
　　无功功率补偿由集中补偿改为就地补偿会带来更高的节能效应。无功补偿的“就地补偿”原则的有很高的优越性。
　　S2=P2+Q2其中S为视在功率P为有功功率，Ｑ为无功功率，无功功率补偿了，Q值降低了，则S就降低了，线路电流跟着降低，线路损耗也就降低了，这是一系列的节能效应。当然无功补偿在选取上还应注意投切方式，因为负荷总是在变化的。当负荷减小，如果无功补偿容量不变，则有可能过补偿，这对线路的安全运行是不利的，同时由于无功倒送也增加了系统的损耗。解决办法是采用多级投切的柱上无功补偿，将容量至少分到两组电容器，如200kvar可分为100kvar与50kvar，可实现100、50、50kvar三种补偿容量，减少了过补的可能性，从而使电容器的利用率大为增加。
　　四、终端配电的中压延伸方案举例。
　　按住宅小区举例，如果小区内配电不用低压配电而用中压配电，在小区内设10kV开闭所，开闭所设环网供电至各座楼，而不用放射式供电。用电缆穿管埋地敷设各座楼，在各座楼内或外设小容量箱式变压器，箱变压器应保证其供电安全性，做好外壳防护、电磁屏蔽，做好接地。高层建筑可以分楼层小容量箱式变压器，当然也要做好安全防范。经变压器变压后输送到各末端用户。供电原理如图示:
　　
　　
　　
　　本例中：传统型变配电用干式1600KVA变压器2台,而改进型用箱式250KVA变压器12台。
　　1、线路上初投资：
　　传统型用YJV22-0.6/1KV-3x240+1x120共12根放射供电,平均每根100m，共用线1200m，按2002年福建省安装定额套费，其线路初投资约为569862元。
　　改进型YJV22－8.7/15KV-3x70，线路较短，即使按同样长度1200m套定额费用,费用大约为205002元。在工程直接费用可省364860元。
　　如下表所示:
　　分部分项定额计价表
　　电气工程
　　工程名称：    第1页共1页
　　序号    项目编码    项目名称    计量单位    工程数量    金额(元)
　　                    综合单价    合价
　　1    2-656T    铜芯电力电缆敷设电缆(截面240mm2以下)    100m    12.000    47440.50    569286
　　2    2-655T    铜芯电力电缆敷设电缆(截面120mm2以下)    100m    12.000    17083.51    205002
　　2、设备初投资上：
　　传统变电所和开闭所均有高压进线柜、计量柜、ＰＴ避雷柜，接下来设备就不同了，传统型按常规配置设备有:2个高压出线柜#p#副标题#e#、2台变压器、2个低压进线柜、约4个低压出线柜、1个联络柜，2个电容补偿柜及一些母线等等的。改进型按常规配置:两个高压出线柜、12台箱式变压器。再下端设备大致相同。各设备品牌不一样设备初投资不一样，在相同档次基础上，改进型设备在设备初投资多投资398500元
　　设备比较如下表所示:
　　工程名称：传统型    第1页共1页
　　序号    项目编码    项目名称    计量单位    工程数量    金额(元)
　　                    综合单价    合价
　　1    030201002001    干式变压器    台    2.000    230000    460000
　　2    030202017001    高压成套配电柜    台    2.000    25000    50000
　　3    030204004001    低压配电柜    台    7.000    9500    66500
　　        小计                576500
　　
　　工程名称：改进型    第1页共1页
　　序号    项目编码    项目名称    计量单位    工程数量    金额(元)
　　                    综合单价    合价
　　1    030201002001    箱式干式变压器    台    12.000    75000    900000
　　2    030202017001    高压成套配电柜    台    3.000    25000    75000
　　                        975000
　　3、线路节能上：
　　在cosφ＝0.9条件下,传统线路240mm2铜芯线单位线阻为0.091Ω/km，负荷按200kW，Ijs=304A。线路总长1.2km，而线路负荷每天在各时段不断在变化，等效一下大约线路每天满负荷工作为7小时，大约有功损耗为
　　△W＝3Ic2Rx10-3xT＝3x304x304x0.091x1.2x10-3x7＝212kWh
　　△W为传统线路每天有功线路损耗，T为每天折算后满负荷工作时间。
　　高压线路损耗分两边各供6台箱式变压器，设一高压联络柜，共12台箱式变压器，线路为环形互为备用有长有短，按中间距离折中算每单位200kW负荷，其线路长按300米计算，cosφ＝0.9条件下,70mm2铜芯线线阻为0.31Ω/km，Ijs=11.5A。同样按等效满负荷工作时长7小时，则改进型每天有功线路损耗为：
　　△Wg＝3Ic2Rx10-3xTx12＝3x11.5x11.5x0.31x0.3x10-3x7x12＝3kWh
　　△Wg为改#p#副标题#e#进线路每天有功线路损耗，T为每天折算后满负荷工作时间。
　　电度按0.58元/户计算，每年能省的电费＝（212-3）x365x0.58=44245元,如果再计无功损耗，节约的电费更多，如果用户耗电量大的更容易回收初投资成本。
　　4、土地使用节约上：
　　传统型要给个变配电场所（10KV/0.4kV），约用100m2建筑面积。改进型可利用架空层、其他角落地方或户外空地，合起来使用建筑面积约60m2。
　　在土地使用上面能节约建筑面积约40m2，各位置房地产价格不同其价值也不同。但对投资方却是一笔可观的费用。
　　综合以上，线路节省344860元，设备多投398500元，每年电费节省44245元，还有土地使用上的节省，升压无疑是一种非常有效的节能手段。对于12座多层建筑，每幢建筑面积为4000平方米的小区在民用建筑中只是小型小区,如果在大型小区推广这种配电方式，带来的经济效应是非常可观的，不必说成本回收，节省的有色金属材料和土地使用面积上就是一笔非常可观的数目，还有电容的就地补偿也是另一种节能的有效措施。
　　五、结束语
　　目前国家日益注重节能减排，照明的节能已在2004年提到强制性条文的程度，不能让损耗大户浪费在短短的100-150m线路上，减少低压配电线路损耗也应推行有效的强制措施。积少成多，为保护环境、节约能源、减少排放、造福子孙做点贡献。目前有许多文章也提到了终端高压线路的10kV改为20kV，这要下大力气，中国民用建筑传统设备大多10kV/0.4KV设备，要做到20kV供电的各种技术的完备，还需要一定的经济和时间。而10kV高压线路延伸，箱式变压器的推行时机比较成熟，完全可以用国内现有的成熟技术,在全国范围内推行，是一种强有力的节能减排措施。