住宅小区供电设计探讨与改进

住宅小区供电设计探讨与改进

吴成君

吴成君（淮南矿业集团生态环境开发有限责任公司）

摘要：小区供电采用单回路放射式当某一线路发生故障时不影响其它用户，切换操作方便，继电保护简单，易于实现电网自动化管理。对二级负荷供电时，应有备用电源。但投资较高，可靠性较差，相比较采用环网供电，可节省投资，同时也提高了供电的可靠性。

关键词：小区供电单回路放射式环网

0引言

设施齐全、环境幽美、建筑物密集是住宅小区的建设特点。住宅小区传统的供电方式是架空线路和台上、杆上变压器，致使小区空中如蛛网密布，再与绿化树木混在一起，事故频频发生，致使供电可靠性降低，且影响视觉效果。在人们对生活质量、生存环境要求越来越高的今天，采用箱式变电站（箱变）及埋设地下电缆构成供电系统，是当今住宅小区供电方案的理想选择。根据不同的建筑环境，箱变可以选择不同的造型和颜色，如有厂家就生产外表贴面砖的箱变。下面结合淮南市南山村小区供电设计，对住宅小区供电方式进行探讨。南山村小区总建筑面积21万m2，3-6层住宅楼64幢，沿街为4-6层商住楼8幢，另有综合楼数幢。入住户数为1782户。它是以商品住宅为主的居住生活小区，兼容适量的公共设施，计划将该小区建设成为标志性示范小区。

1负荷计算

用电负荷是确定供电等级、供电方式及选择设备的依据。负荷计算事关供电全局。我国幅员辽阔，气候差异甚大，按照统一的标准计算负荷是不现实的。户平均负荷（kW/户）及同时需要系数的选取有成倍的差距，本小区供电以6kW/户为设计依据，同时需要系数参照全国各地之标准取平均值，公用建筑负荷密度为：会所70W/m2；幼儿园50W/m2；菜市场70W/m2；商铺30W/m2；地下车库30W/m2。

2供电系统

单回路放射式供电当某一线路发生故障时不影响其它用户，切换操作方便，继电保护简单，易于实现电网自动化管理。对二级负荷供电时，应有备用电源。在小区中心设一地面开闭所，东、西两区各设一台环网柜，采用单回路放射式供电，分别接至各箱变。低压供电半径≤350m，整个小区设有12台箱变。采用箱式变电站，一进一变，在低压侧进行电能计量。对于公用建筑及地下车库，设置单独箱变进行供电，计量点设置在环网柜内进行单独计量。在地下车库内设置EPS电源，做为二类负荷消防系统的备用电源。

3箱式变电站的若干技术问题

箱式变电站供电可节省建筑面积、节约投资、安装方便、无人值班。南山村小区是采用环网柜加箱变的供电方式，开闭所为单电源单母线。

3.1箱变高压受电设备采用高压负荷开关串接熔断器的环网柜。此种环网柜，用负荷开关投切电路和隔离故障点，用熔断器完成短路保护功能。此种环网柜能在10ms之内迅速切除故障，此时线路和设备所承受的故障电流远未达到故障电流峰值，故对于供电线路和设备无须进行短路电流校验。如何合理选配负荷开关、熔断器与变压器的参数，将是涉及到能否发挥熔断器和负荷开关的使用，以及提高组合电器技术经济指标的重要问题。

3.1.1额定电流：南山村小区箱变中变压器容量为315kVA-630kVA，高压额定电流为16A－33A，考虑过载因素SFLAJ熔断器电流定为4OA－80A。负荷开关额定电流没有制约因素，其额定电流由机械强度、开关能力、标准化因素决定，一般选择为400A－630A。本小区箱变变压器高压负荷开关选用FZN39-12-3型，Ie=630A。进出环网柜的高压线路选用FLRN46-12D/T100型SF6负荷开关，Ie=630A，高压电缆为YJV22－8.7/10-3×240。

3.1.2转移电流是一种三相短路电流值，当短路电流在转移点附近时，首开相短路电流由熔断器开断，而后二相短路电流则由熔断器转移给负荷开关开断。当短路电流大于转移电流时，三相短路电流全由熔断器开断。发生转移电流的条件如下：发生三相短路时，最快的熔体熔化成为首开相，其撞击器同时触发负荷开关脱扣器。此时，若负荷开关的分闸时间T小于第一与后二相熔断器开断时间差△T（熔断器熔断时间有离散性），则另二相短路电流由负荷开关断开。反之，则由另二相熔断器开断。熔断器的时间-电流特性离散性小，熔断器动作快（弧前时间小）或延长负荷开关分闸时间，就可以降低或避开转移电流。高压熔断器一般只保护变压器低压到端子内的短路，因端子短路有严酷的瞬态恢复电压（TRV），其徒度大，负荷开关难以承受，必须由熔断器断开故障。因此，转移电流应选择小于端子短路电流。综上所述，转移电流不仅与熔断器的时间-电流特性有关，还与熔断器撞击器触发负荷开关的分闸时间有关，0.9倍熔断器触发负荷开关分闸时间在熔断器的“时间-电流”特性电流偏差为—6.5％的曲线所对应的电流值就是三相转移电流值。

3.1.3交接电流是一种过电流值，低于交接电流的过电流，由负荷开关负责开断，高于交接电流的过电流是熔断器的保护范围。交接电流可以由负荷开关和熔断器两者的“时间-电流”特性曲线交点来确定。合理确定交接电流值，会减少限流熔断器的动作次数，具有一定的技术经济意义。特别是对真空和SF6负荷开关，可以提高交接电流接近转移电流以充分发挥这类负荷开关的开断能力优势。

3.2箱变的过电压保护做为变压器和其它高压受电设备的过电压（雷电波或操作过电压）保护，箱变内应设避雷器。因10kV阀型避雷器FZ、FS系列工频放电电压有效值为26kV－31kV。氧化锌避雷器的标称电压为19.5kV－21kV，对于10kV油浸变压器绝缘通常是按35kV工频耐压1min。因此，阀型避雷器和氧化锌避雷器都能有效地进行保护。南山村小区选用S11型D，yn11接线的油浸全密闭、防尘、防腐及与可爆性气体隔离的变压器。高压侧选用YH5WS－17／50氧化锌避雷器，低压侧选用FS－0.22避雷器。

3.3计量与无功补偿采用低压总计量，设有电流表、电压表、电能表。考虑到小区负荷的特点，并结合以往工程设计的经验，无功补偿取变压器容量的30%左右，即每一箱变补偿容量为180kvar，采用自动投切方式。

4供电电缆的选择

南山村小区供电线路全部选用YJV22－8.7/10-3×240铠装交联聚乙烯电缆直接埋地敷设。电缆按长期允许载流量选择，并进行短路热稳定校验。1kV以下电缆当采用低压断路器或熔断器作网络保护时，一般均能满足稳定性要求，不必进行校验。

5供电系统的改进

单回路放射式供电投资较高，可靠性较差，相比较采用环网供电，可节省投资，同时也提高了供电的可靠性。

采用环形供电，东西两区自成一环。环网单元采用箱式变电站，一进一出一变，单线单环。为了限制短路容量，简化继电保护，小区两个环形供电系统采用开环运行方式。环网柜为单电源单母线，供电环网起止于母线上。

环网在运行中，通常在某点用负荷开关断开网络形成两个独立的链状树干式供电系统，此断开点称开环点。开环点分为正常开环点和故障开环点。开环点的设置能保证单电源网络两端断路器不会同时断开（提高供电的可靠性）。双电源网络，因两路电源电压的数值和相位不可能完全一致，闭环运行将引起环流，增加供电线路能耗，故环网供电系统一般都是开环运行。选择开环点应使断口两端电压的数值和相位相差最小。具体实现此原则最通常的方法是：首先假设环网为闭环运行，通过计算找出由两端电源供电的变电所，求出功率分界点的位置，此功率分界点即为环网的正常开环点。如果出现有功功率与无功功率分界点不一致时，多因在高压线路中的电压损耗主要是由无功功率所引起，故此时应选择无功功率分界点作为正常开环点。

6结论

小区采用环网供电方式，与单回路放射式相比可减少环网柜到箱变间的电缆投资，从而降低供电系统的总投资。当环网间某一点发生故障，故障点另一侧的用户可由另一回路进行供电，从而起到提高供电可靠性的作用。