关于度假型别墅小区供电方案的探讨

word文档可自由复制编辑关于度假型别墅小区供电方案的探讨Discussiononpowersupplyschemeforresortvilla摘要：度假型别墅小区供电方案设计质量直接影响小区节能效果及供电的可靠性。文中对新建的度假型别墅小区供电方案进行分析研究，在常规方案基础上对其10kV配电网及低压配电网进行优化设计，降低了变压器的损耗，同时提高了供电的可靠性。关键词：度假型别墅小区变压器负载率供电方案优化设计AbstractThedesignqualityofpowersupplyschemeofresortvillaareahasgreatinfluenceonenergyconservationandpowersupplyreliability.Basedontheanalysisandresearchonthepowersupplyschemeofanewlybuiltresortvillaarea,optimizationon10KVdistributionnetworkandlowvoltagedistributionnetworkisconducted.Comparedwithnormalpowersupplyscheme,thetransformerenergylossisreducedandpowersupplyreliabilityisimproved.Keywordsresortvillaarea,loadratiooftransformer,powersupplyscheme,optimizeddesign0．引言随着生活水平的提高，人们对居住环境和居住品质提出越来越高的要求，度假型别墅应运而升。此类别墅通常位于远郊，单体面积大，能耗波动大且峰值很高。通常作为一个家庭的第二，甚至第三居所，人们通常只是在周末或节假日才去居住或度假。度假型别墅小区在供电方案设计时通常参照常规住宅小区的用电负荷情况进行计算和设计，造成设备容量选型偏大、设备运行损耗偏大、用电可靠性不高等问题。本文结合上海市崇明岛某低碳生态社区的度假型别墅小区的供电方案，从提高度假型别墅小区供电可靠性、降低配电变压器运行损耗、提高能效利用水平的思路出发，对该小区供电方案提出了一种技术可行、经济合理的优化设计方案。度假型别墅小区箱变容量、台数的选择上海市崇明岛某低碳生态社区的度假型别墅小区用地面积约16公顷，总建筑面积为68164.97m2，根据该小区修建性详细规划，远景最大用电负荷预测值为3377.62kW。为满足远景负荷的供电需求，小区需要配置8台500kVA的箱变，或者选用12台315kVA的小容量箱变（如表1所示）。 表1箱变容量和台数的选择方案箱变容量（kVA）箱变台数（台）500831512小区的配电变压器容量通常按远景最大负荷配置，但用电负荷受入住率影响很大，一般随着小区投运年份的增加会逐渐增大。小区投运初期的变压器容量很低，不利于配变经济运行。另一方面，该别墅小区未来主要以休闲度假为主，节假日与平时工作日的用电负荷水平也会有较大的差异。平时工作日负荷可能较低，此时变压器低负载率运行会造成高损耗。因此，应当特别考虑供电方式的优化，实现配电变压器的经济运行。鉴于此，提出能实现变压器经济运行的10kV接线方式。并将所提接线方式与传统单环网接线方式比较，从新增设备投资和节能减排效益两方面对新接线方式进行论证。度假型别墅小区10kV供电方案采用8台500kVA箱变与采用12台315kVA箱变两种情况，在10kV配网接线方式的原理上相同，但投资和节能效益不同。经测算后最终采用8台500kVA箱变的方案，可降低对景观的影响并节约投资。文中，以8台500KVA为例讨论供电方案优化。2.1传统“开关站+箱变组成单环网”的接线方案目前，对居民区供电的10kV配网通常采用“开关站+箱变组成单环网”的接线方式。对于该别墅小区，需要由本低碳生态社区的总开关站两段母线分别引出一条10kV出线、环接8台500kVA箱变组成单环网（如REF_Ref257165152\h图1）。这种接线方式下，无论社区入住率多少、无论总负荷水平高低，所有8台箱变都需要同时运行。整个单环网采用开式运行，且以负荷平均分配为原则选择开环点；N-1故障情况下，通过环网开关的闭合和故障侧进线开关的打开实现对侧电源供电，由此保证供电可靠性。进线来自两座高压变电站的进线来自两座高压变电站的10kV母线或同座高压变电站的不同10kV母线开关站WX1WX8WX3WX4WX5WX6WX2WX7图SEQ图\*ARABIC1传统“开关站+箱变组成单环网”方式下的10kV配网接线方案2.210kV配电系统接线方式优化方案为实现箱变经济运行，在箱变低压侧加联络。根据入住率和总负荷水平，以经济运行为原则逐步投入箱变，未投运箱变的低压侧负荷则由邻近投运的箱变通过低压联络供电。具体接线方式有“放射形”和“单环网形”两种：“开关站+箱变放射形带低压联络”接线方式此种接线方式下，由开关站的10kV出线采用放射形接线带多台箱变，并在相邻的、但由开关站不同10kV出线供电的箱变之间实施低压侧联络。REF_Ref257047711\h图2采用两回10kV出线、每回出线带4台箱变的做法。当入住率较低时，一路运行、另一路备用；入住率升高后，则根据需要逐步投入备用回路中的箱变，同时打开投入箱变的低压侧联络。此种接线方式的最小投运箱变比例是50%，适用于小区起始入住率较高（全年入住率大于等于30%）的情况。但是，开关站一回出线故障时需要投运备用箱变来保持供电可靠性，对变压器日常维护要求高。此种接线方式的优点是低压侧联络少、增加投资较小。进线来自两座高压变电站的进线来自两座高压变电站的10kV母线或同座高压变电站的不同10kV母线开关站WX1WX8WX3WX4WX5WX6WX2WX7图SEQ图\*ARABIC2“开关站+箱变放射形带低压联络”方式下的10kV配网接线方案（图中为投入4台箱变的情况）“开关站+箱变组成单环网、带低压联络”的接线方式“开关站+箱变组成单环网、带低压联络”的接线方式如REF_Ref257048036\h图3，此种接线方式与传统单环网的区别只是在箱变之间增加了低压联络。当入住率很低时，可仅投入两台箱变WX1和WX8，环网开关均断开，低压联络开关均闭合。此时，WX1负责向其自己以及WX2~WX4的负荷供电，WX8负责向其自己以及WX5~WX7的负荷供电。当负荷逐步增长，可按负荷平均分配的原则确定投入的箱变号，闭合该箱变进线回路上的各环网开关和该箱变的变压器负荷开关，同时断开被投入箱变低压侧一个联络开关。这种接线方式更为灵活，即便负荷率不足10%，也能通过只投运1~2台箱变实现经济运行。并且，10kV线路故障时可通过环网开关的开、闭起到隔离故障点和切换电源的作用。该接线方式的缺点是需要低压联络的投资较多。进线来自两座高压变电站的进线来自两座高压变电站的10kV母线或同座高压变电站的不同10kV母线开关站WX1WX8WX3WX4WX5WX6WX2WX7图SEQ图\*ARABIC3“开关站+箱变环网方式带低压联络”方式下的10kV配网接线方案（图中为投入2台箱变的情况）三种接线下的变压器负载率分析 REF_Ref257192946\h表2给出了上述三种接线方式下、社区在不同入住率水平时需投运的箱变数、投运箱变的均方根负载率和低压电缆上的最大负载电流。可见：当入住率≥50%时三种接线的运行方式相同，都为8台箱变运行；但当入住率较低、不足50%时，两类带低压联络的接线方式可以通过减少箱变投入数量而显著提升投运箱变的负载率、从而减少箱变低负荷运行时的损耗。表2三种接线方式在不同入住率情况时需投入的箱变台数、投运箱变的均方根负载率及其低压联络线最大负载电流入住率传统单环网放射形带低压联络单环网带低压联络投入箱变台数投运箱变均方根负载率投入箱变台数投运箱变均方根负载率低压联络线最大负载电流（A）投入箱变台数投运箱变均方根负载率低压联络线最大负载电流（A）10%86.31%412.63%46.91316.84%83.4020%812.63%425.25%93.82425.25%93.8230%818.94%530.30%112.59530.30%112.5940%825.25%633.67%125.10633.67%125.1050%831.57%831.57%0.00831.57%0.0060%837.88%837.88%0.00837.88%0.0070%844.19%844.19%0.00844.19%0.0080%850.51%850.51%0.00850.51%0.0090%856.82%856.82%0.00856.82%0.00100%863.13%863.13%0.00863.13%0.00投资分析与传统单环网接线相比，两种带低压联络的接线方式在投资方面的主要差别仅仅在于增加了低压联络所需的低压负荷开关和低压电缆投资。据此，对三种接线方式10kV配网所需投资做出初略估计，如REF_Ref257061582\h表3所示。可见：第二、第三种接线方式分别比传统单环网接线分别增加投资40万元和64.4万元。表3三种接线方式下10kV配网投资分析（此表单价只是粗略估计价格）设备/电缆方案I方案II方案IIIK型站（二进十出）单价（万元/座）400400400数量（座）111投资（万元400400400箱变单台容量（kVA）500500500单价（万元/台）404040台数（台）888投资（万元）32032032010kV电缆及其排管单价（万元/km）250250250长度（km）投资（万元）4504504500.4kV电缆及其排管单价（万元/km)808080长度（km）00.350.58投资（万元）02846.4低压负荷开关单价（万/台）333台数（台）046投资（万元）01218总投资（万元）117012101234.4增加投资（万元）/4064.4新型接线方式的节能效益分析REF_Ref257402209\h表4中列出了两类带低压联络的接线方式在不同低入住率情况下、相对于传统单环网接线的节电量及相应的节电率。表4两种低压带联络方式的年节电量及节能率全年平均入住率放射形带低压联络单环网带低压联络年节电量（kWh）节能率年节电量（kWh）节能率10%3364347.07%4147258.02%20%2945438.93%2945438.93%30%1873922.67%1873922.67%40%1007210.90%1007210.90%50%0.000.00%00.00%由表4可知，单环网带低压联络方式能获得更高的节能效益，但投资也较多。值得注意的是，REF_Ref257402209\h表4中的入住率是指全年平均入住率、不是最高入住率。对于度假型别墅小区，比较可能的情况是节假日入住率较高、而平时入住率较低，全年平均入住率在较长一段时间里会较低。结论将以休闲度假为主要目的度假型别墅小区的供电方案由传统的“开关站+箱变组成单环网不带低压联络”的接线方式优化为“开关站+箱变放射形带低压联络”的接线方式或“开关