电气工程及其自动化-岑溪某村低压台区供配电设计

绪论研究的背景和意义村镇电网是电力系统的组成部分，具有用电量大，负荷密度不均匀，安全可靠和供电质量要求高等特点。村镇电网的各项建设和改造项目必须与村镇发展规划相互配合，同步实施，并且与环境协调。但是目前村镇电网建设不能适应村镇经济社会发展的需要，其原因是村镇经济增长迅速，城市化建设步伐快；而村镇电网发展缓慢，主要表现在设备陈旧，供电容量不足，供电范围过广，电网结构不合理，可靠性差，电能质量低。国内外配电自动化研究现状国外配电自动化研究现状现如今在一些工业发达的国家中，配电自动化系统受到了广泛的重视，如今的他们经过漫长的努力发展，已经形成了集变电所自动化、馈线分段开关测控、电容器组调节控制、用户负荷控制和远方抄表等系统于一体的配电网管理系统（DMS），其功能已多达140余种。国外著名电力系统设备的制造厂家基本都涉足配电自动化领域，如美国COOPER公司、法国施耐德公司、摩托罗拉公司、英国ABB公司、德国西门子公司、日本东芝公司等，均推出了各具特色的配电网自动化产品。国内配电自动化现状在我国配电网自动化的发展是电力市场和经济建设的必然结果，以前国家对配网自动化缺少重视，缺少发展资金，设备技术科技落后，加上我国目前正处于经济和科技高速发展的阶段，人民生活水平提高，用电量增加，导致台区容量不足，出现重载甚至超载的情况，增加了事故发生的概率，对人民的日常生活安全和经济发展造成了极大的影响，因为这些因素的快速发展，配电网的薄弱环节显得越来越突出，形成了与电网建设冲突的局面。设计的基本内容与需解决的主要问题本设计是对某村的低压供配电设计，需要先现场考察原台区线路走向，原10kV走向，线路电杆设备老化程度，现场的地形地质，房屋类型，用户分布情况以及不同位置的负荷区别，这样才能决定之后的负荷分割，以及原设备能否利用。接着要收集台区的设备以及运营数据，包括整体指标计算及分析、台区供电设备的数量和使用年限的资料收集、变压器的负载率情况、台区单相电表和三相电表的数量以及位置，通过以上这些初步确定台区的供电半径是否超过规定范围，有没有负荷压力分配不均匀导致部分位置负荷压力过大，台区设备有无更换的必要性，从而决定优化方向方向和形成最初的改造思路。由于村镇发展与电力发展速度有较大差距，使得配电网出现一些问题。比如：由于村镇建设速度加快，变压器配电覆盖范围过大；由于配电网发展较慢，部分台区的变压器容量到现在来看已经过低，部分台区出现了重载甚至过载的情况，危险性极高；早期建设的线路导线太细且损耗严重高能耗设备增多导致事故频发；台区电网改造涉及范围广要求较高，停电难度大；做改造设计时出现走线困难的情况，比如高压跨山跨河这类对资金消耗较大的情况。对此我们需要对台区进行更新设备，优化线路走向，部分台区还需要进行负荷的合理分割以减轻原变压器负荷，消灭台区的供电问题和安全隐患。本设计研究的任务本次课题提出了岑溪某村低压台区供配电设计，通过现场考察原线路走向并用“奥维地图”记录下具体导线数据和电杆方位以及地形细节，并将记录的地图导入AutoCAD中，根据收集到的台区数据和记录的地图初步确定改造方向。依照地图和考察数据而确定的房屋类型，用户用电量大小和分布位置以及地形细节，完成图纸设计。对设计好方案的图纸进行电杆规格，导线金具等细节和说明的补充，完善图纸。对已完成的图纸中用到的材料数据进行整理，完成对应提资，设计说明和材料汇总的附件以确定最终台区的资金消耗和改造后的台区负荷以及用户用电质量。

方案选择台区改造前现状分析机经过与地区供电局了解情况后得知，该村庄由一个S13-200kVA的变压器供电168户用户，最大运行电流为255A，从这些数据可以得出台区的最大负载率为88.33%。属于重载状态。其次，通过实地测量考察发现该变压器的供电半径为990m，线路末端电压为189V，低于规程要求。村庄中所用的主干线线型为BLV-25，支线为BLV-10，现有低压线路线径小，已无法满足负荷增长需求，无法安全、稳定、可靠地供电给用户，已严重影响该片区电力市场的进一步开拓和当地经济的进一步发展。台区的设备残旧，电杆老化倾斜，存在安全隐患。按照用户提交（供电所了解到）的报装需求，2019年内需新接入用户8户，总装接容量16kVA,居民用电需求的负荷电量增长情况为年均增长5%。由此可知，此次村庄供配电设计需要解决的主要问题就是：1、通过增加变压器来分割村庄负荷和减小供电半径；2、扩大供电导线的线径以提高供电安全性；3、更换村庄中老旧的电杆以消除安全隐患。新建变压器选址由图2-1可以看出此村庄范围大且用户位置分散，因此考虑在原有变压器基础上增加两个变压器以保证供电半径小于500m，提高线路末端电压。图中1号位置为原变，新增的两个公变要保证合理分割台区则需要设置在左下和右下。而图中红色的折线则为高压路径走向，因此秉持新建变压器要与高压杆尽可能近又要出线到用户不能太远而且施工难度尽可能小的原则，将新建变压器建设在路边，即2、3号位置。图STYLEREF1\s2-SEQ图\*ARABIC\s11变压器选址新建变压器大小和负荷范围考虑该村庄用户数为168户，且原变为200容量的变压器。由卫星图和现场勘测可知该地区原变周围用户数较多而远处的用户数较散，因此如图2-2所示进行负荷分割，其中4号位置由于用户只有1户且位置交远，因此与供电局协商交由其他变压器供电，即改造后总供电用户为167户。决定负荷范围后经考证1号区域用户85户，2号区域40户，3号区域42户，因此决定为2、3号区域增加两个SBH15-100kVA的变压器。图STYLEREF1\s2-2区域分割负荷计算主要设备本工程新建了两个新变压器，两个变压器每个都要配备一个综合配电箱，一个跌落开关一个避雷器和一个隔离刀闸。以保证运作时的安全和必要时的断电。10kV避雷器采用Y5WS-17/50TLQ型，接地网采用人工接地体敷设而成，接地电阻不应大于4欧。本工程新建配变监测计量终端2套，安装于变压器台架三位一体综合配电箱内预留间隔。本工程建设露天台架变2座，台架基础4座基，操作平台2座，配置两台100kVA变压器。其中变压器为10kVSBH15油浸式变压器，100kVA如图3-1所示图STYLEREF1\s3-SEQ图\*ARABIC\s1110kVSBH15油浸式变压器，100kVA跌落式开关规格为HRW11-10/200A，如图3-2所示图STYLEREF1\s3-SEQ图\*ARABIC\s12跌落式开关避雷器是氧化锌避雷器，型号为10kV配电和线路型避雷器，瓷外套，Y5WS-17/50TLQ，IV级防污如图3-3所示图STYLEREF1\s3-SEQ图\*ARABIC\s13避雷器

3×220/380V配变监测计量终端如图3-4所示图STYLEREF1\s3-SEQ图\*ARABIC\s14配电计量终端背景技术随着生活水平的提高，居民家庭用电需求也开始增大，每年的负荷需求都会增加，加上部分极端天气和节日聚餐庆祝，负荷峰谷差很大，而当负荷过大时，部分地区变压器会出现重载过载的现象，对变压器造成极大的损伤，而居民也会因为跳闸、停电、限电等因素，导致无法正常用电。在新建时进行负荷计算能有效解决这些问题，通过对电力系统的负荷进行计算并作出足够的预留，从而避免台区出现重载、过载，以及停电、断电现象的出现。对台区的供电的质量，稳定性，安全性有着重要的作用。分割后台区负荷计算配变负荷计算原则：S′=（P户k1+P动k2）/cosφk3P户=用电负荷指标×（现有用电户数+5年冗余户数）P动=动力用户负荷式中：S′—变压器容量确定参考值，kVA;P户—居民最大用电负荷（即计算负荷），kW，其中用电负荷指标为县城区及乡（镇）D类供电区居民按6kW/户选取、农村E类供电区居民按4kW/户选取；P动—根据实际勘察确定cosφ—功率因数执行标准：变电站10kV侧不低于0.95，变压器容量为100kVA以上的电力用户不低于0.9，农村公用变压器不低于0.85；k1—户表负荷同时率宜取0.15～0.25（具体取值根据现场实际勘查确定）；k2—动力用户负荷同时率根据现场实际勘查确定；k3—所带配电变压器经济负载率宜取70%。目前通过与供电局取得资料已知，该台区为E类供电区，负荷同时率取0.25，且无动力户；一号区域负荷：S′=（85×4×0.25）÷（0.7×0.9）=134.92kVA；二号区域负荷：S′=（40×4×0.25）÷（0.7×0.9）=63.49kVA；三号区域负荷：S′=（42×4×0.25）÷（0.7×0.9）=66.67kVA。由于二三号区域的负荷都大于50kVA，小于100kVA，因此选择由两个SBH15-100kVA的变压器供电符合台区建设发展所需容量设计要求。

图纸绘制注意要求合理分配线型，线径逐级递减；房屋间沿墙架空不得超过25m；电杆间低压架空不得超过55m，高压架空不得超过70m。图例要求如图3-1所示。图4-1图例绘图前先在CAD中创建图层如图3-2所示，方便之后的修改和整理，绘制设计方案前，先用多段线将房屋画出，用曲线将道路标出，山体与树木用修订云线表示，田地用多段线画出并将这些分类在地形图层中。之后再将设计思路绘制出来并分类好对应的图形图层图4-2分图层一号区域绘制如图3-3所示，一号区域为原变负荷区域，负荷用户数为85户，原变由两回120出线向后逐级递减，大转角电杆在地理条件不允许使用拉线的情况下，选择高强度电杆230x12x100kn.m。其中，左侧的120线由于现场房屋多为老旧房盲目沿墙会有安全隐患，因此由电杆架空绕过，再用较轻的70线进行供电覆盖。并且变压器出线上杆需要在杆上挂装验电接地环，但原变有一回出线为直接上墙，因此应装防倒供电装置。再在部分由0.4kv线路转0.2kv线路的位置设置重复接地，此区域设置重复接地2组图4-3一号区域绘制二号区域绘制如图3-4所示，新建二号公变由10kV黄沙1905线070号杆接入高压线路，在新接入的高压线路上装接新建隔离开关1组,故障指示器1组，验电接地挂环1组。2号区域上半部分用户数较少且多数为一层旧房，用电量较小，下半部分用户数多且多层新房占多。因此变压器出线为一回120线一回70线。其次由于道路与道路左侧的地形有较高的高低差，因此120线采用沿路架杆架空铺设。接着线型向后逐级递减覆盖所有用户，再在部分由0.4kv线路转0.2kv线路的位置设置重复接地，此区域设置重复接地3组.图4-4二号区域绘制三号区域绘制如图3-5所示新建三号公变由10kV黄沙1905线067号杆接入高压线路，在新接入的高压线路上装接新建隔离开关1组,故障指示器1组，验电接地挂环1组，过电压保护器1组。此区域也由上下两部分组成，上半部分用户数较少因此用70出线供电，下半部分用户数较多，因此用120线供电。其中，下半部分左侧的用户由于地势高于变压器的位置，120线经过那片区域再往下走的话施工难度和竣工后的安全隐患会比较大，所以采取120线直接往下架空，再在120线上出一回较轻的70线分支的方案为那片住户供电。接着线型向后逐级递减覆盖所有用户，再在部分由0.4kv线路转0.2kv线路的位置设置重复接地，此区域设置重复接地2组。图4-5三号区域绘制部分材料计算表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s11部分材料计算变台低压出线BLVV-1200.04×4=0.16kmBLVV-700.04×2=0.08km楔型耐张线夹NXL-34×4+8×3=40个C型线夹CT-842（120/120）7×8=56个CT-843（120/70）7×8=56个CT-844（120/50、120/35）1×8+4×4=24个CT-852（70/70）6×8=48个CT-853（70/50、70/35）2×8+4×24=112个CT-861（50/50、50/35、35/35）1×8+4×2=16个停电户时数18×4=72户·小时变台出线部分为每种线型每一段出线算0.04km；楔型耐张线夹为120架空线每基转角杆算8个，变台出线每回算4个；C型线夹分为0.4kV线路和0.22kV线路，0.4kV线路对应线型每个转角为8个，0.22kV线路对应线型每个转角为2个；停电户时数通过台区对应变电站的供电单线图中此变台线路前最近的刀闸开关关闭后影响的变台数量，每台算4户时。设计说明设计范围1、本工程为岑溪某村低压台区供配电设计；2、本工程将:保留原配变为S13-200kVA配变1台；新建2号公变为SBH15-100kVA配变1台；新建3号公变为SBH15-100kVA配变；新建190x12x68kn.m台变杆4根，新装综合配电箱2台，新装配套台架装置2套，安装台架接地装置2套，台架基础4座。供电户数167户，其中单相167户，动力0户。3、（一）10kV线路部分：保留原配变：保留原有10kV进线，起于10kV三益支线1号杆，止于保留三益原配变，全线为单回路架设；新建2号公变：电源进线采用JKLGYJ-70/10架空导线，起于10kV黄沙1905线070号杆，止于新建三益4号公变，全线为单回路架设；新建3号公变：电源进线采用JKLGYJ-70/10架空导线，起于10kV黄沙1905线067号杆，止于新建三益5号公变，全线为单回路架设；新建10kV架空线路3xJKLGYJ-70/10导线0.242km；新建190x12xl杆3根，新建高压拉线5组；（二）0.4kV及以下电压等级线路部分：新建和改造台区低压线路径长共3.833km；新建三相四线路径总长2.372km:4xBLVV-120导线0.875km(其中架空0.514km，沿墙0.351km）；4xBLVV-70导线1.347km(其中架空0.799km，沿墙0.548km）；4xBLVV-35导线0.15km(其中架空0.033km，沿墙0.117km）；新建单相两线路径总长1.461km：2xBLVV-35导线1.461km(其中架空0.283km，沿墙1.178km）；新建新增和更换低压电杆49基，其中新建190x12x68kn.m杆1根，190x10xL杆44根，230x12x100kn.m杆4根，JC-08基础4基，新建低压拉线14组，新建低压重复接地7组。交通情况表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s12交通情况工地汽车运输（km)人力平均运距（km)船舶运距（km)40.20

沿线地形分布情况表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s13沿线地形分布情况平地(%)丘陵(%)河网(%)山地(%)高山(%)城市(%)综合地形系数（%)50507.5沿线地质分布情况表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s14沿线地质分布情况普通土(%)坚土(%)松砂石(%)701020变配电设施部分本工程新建露天台架变两座，新建2号公变配置1×100kVA变压器。在原村路边旁边新建台架，变压器容量100kVA（其中SBH15系列1台，容量100kVA）新建3号公变配置1×100kVA变压器。在原村路边旁边新建台架，变压器容量100kVA（其中SBH15系列1台，容量100kVA）该露天台架变采用单电源供电方式，新建2号公变电源进线采用JKLGYJ-70/10型号架空线，由10kV黄沙1905线070号杆供给。该露天台架变采用单电源供电方式，新建3号号公变电源进线采用JKLGYJ-70/10型号架空线，由10kV黄沙1905线067杆供给。其中10kV采用单母线，1回进线；0.4kV侧采用单母线，配置2回低压出线。

主要设备选型表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s15主要设备选型设备名称规格型号数量(新增/沿用)变压器SBH15-100kVA2新增综合配电箱(2回出线)2新增跌落式熔断器HRW11-10F(W)/2002新增10kV避雷器Y5WS-17/50TLQ型，IV级防污2新增10kV隔离刀闸12/630A2新增10kV避雷器采用Y5WS-17/50TLQ型，接地网采用人工接地体敷设而成，接地电阻不应大于4欧。本工程新建配变监测计量终端2套。本工程新建配变监测计量终端2套，安装于变压器台架三位一体综合配电箱内预留间隔。本工程建设露天台架变2座，台架基础4座基，操作平台2座，配置两台100kVA变压器。线路路径走向10kV部分：10kV部分：保留三益原配变：保留原有10kV进线，起于10kV三益支线1号杆，止于保留三益原配变，全线为单回路架设；新建2号公变：电源进线采用JKLGYJ-70/10架空导线，起于10kV黄沙1905线070号杆，止于新建2号公变，全线为单回路架设；新建3号公变：电源进线采用JKLGYJ-70/10架空导线，起于10kV黄沙1905线067号杆，止于新建3号公变，全线为单回路架设；新建10kV架空线路3xJKLGYJ-70/10导线0.242km；0.4kV部分：起于原公变，新建一回低压出线，先后沿村内道路架空，上墙再采用沿墙街码方式敷设，止于居民用户。起于新建2号公变，新建两回低压出线，先后沿村内道路架空，上墙再采用沿墙街码方式敷设，止于居民用户，起于新建3号公变，新建两回低压出线，先后沿村内道路架空，上墙再采用沿墙街码方式敷设，止于居民用户，低压路径长3.833km。导线选型表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s16导线选型项目导线规格型号(多种规格型号用“,”连接)10kV架空线JKLGYJ-70/10，JKLYJ-700.4kV架空线BLVV-120，BLVV-70，BLVV-350.22kVBLVV-35防雷接地（1）10kV线路采用防雷间隙装置（XHQ5-12.7/36型）防雷措施，10kV线路设备采用避雷器（HY5WS-17/50TLQ型）防雷措施，配电变压器采用避雷器（HY5WS-17/50TLQ型）防雷措施。（2）接地装置：安装设备接地装置1套。（3）本工程新建台架变压器，配套台架接地网2套（备注：100kVA以上配变接地网电阻设计阻值小于4欧姆，100kVA及以下接地网电阻设计阻值小于10欧姆）。（4）本工程新建低压重复接地7组。（备注：100kVA以上配变重复接地电阻设计阻值小于10欧姆，100kVA及以下重复接地电阻设计阻值小于30欧姆）杆塔使用情况10kV杆塔表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s1710kV杆塔使用情况杆塔使用情况新立杆塔沿用杆塔总计(基)杆塔数量合计(基)33其中电杆(基)33铁塔(基)00.4kV及以下杆塔表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s180.4kV杆塔使用情况杆塔使用情况新立杆塔沿用杆塔总计(基)杆塔数量合计(基)4949其中电杆(基)4949铁塔(基)0拆旧情况本工程拆除原有10米以下电杆37根，拆除原有BLV-25导线1357m；BLV-10导线3060m，拆除单相电表165个、三相电表3个。停电措施分析在新建台架建成后，停10kV黄沙1905线0596杆开关，再对新建变压器进行接火。预计停电台区数有18个。户时数72户·小时。

结论国家在变强，我们的生活也在变好，越来越多的电器让我们的生活更加便利，同时也增大了电力供给的负担，配网自动化变的越来越重要，只有严格按照规范要求和结合现场情况以及对未来发展有超前思维经行配电网设计，才能让用户用到安全、稳定、高质量的电能，此次设计所做的，只是众多步骤中的其中一项，真正完成一个村庄的电网设计还要靠各个部门的认真工作与协调合作。本文主要的工作与取得的研究成果：本文主要是收集现场地理状况和用户状况的资料，然后用CAD软件画出来，方便新建改造思路，提出设计方案。接着将方案通过CAD软件画出，然后再做一些细节上的修改，直到完成图纸方面的设计。完成图纸后将图纸内的消耗物资等资料提取整合完成关于设计的详细设计说明。台区配网设计是一项说难不难，说简单又不能马虎的工作，需要先现场考察原台区线路走向，原10kV走向，线路电杆设备老化程度，现场的地形地质，房屋类型，用户分布情况以及不同位置的负荷区别，这样才能决定之后的负荷分割，以及原设备能否利用。接着要收集台区的设备以及运营数据，包括整体运营指标计算及分析、配网设备的数量以及年限统计、变压器的负载率情况、台区单相电表和三相电表的数量以及位置，通过以上这些初步确定台区的供电半径是否满足要求，负荷分布是否合理，是否需要进行设备更换，从而决定改造方向和形成最初的改造思路。由于村镇发展与电力发展速度有较大差距，使得配电网出现一些问题。比如：由于村镇建设速度加快，负荷增长率高，但电力建设不及时，会出现输出线的线径小，覆盖范围过大；由于配电网发展较慢，部分台区的变压器容量到现在来看已经过低，部分台区出现了重载甚至过载的情况，危险性极高；早期建设的线路导线太细且损耗严重高能耗设备增多导致事故频发；台区电网改造涉及范围广要求较高，停电难度大；做改造设计时出现走线困难的情况，比如高压跨山跨河这类对资金消耗较大的情况。对此我们需要对台区进行更新设备，优化线路走向，部分台区还需要进行负荷的合理分割以减轻原变压器负荷，消灭台区的供电问题和安全隐患。设计图纸的绘制，是线路改造的最靠前的步骤，如果在图纸设计出现问题那么之后的建设环节都会收到影响因此要有作为配网设计师的责任感，为电网建设贡献自己的力量。

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致谢在此，四年的大学生活即将画上句号，在这四年里遇到了各式各样的人和事，再次我要对老师们表示感谢，是你们让我在大学期间学到了走向社会后有用的知识；同时也要感谢指导老师，在我有疑问的时候能耐心的为我讲解和提出建议，然后还要感谢我的同学，感谢他们一直以来对我的帮助鼓励。大学生活即将结束，但新的生活也即将到来，我会牢记老师们的教诲，以乐观积极的态度，迎接新的挑战。

附录0.4kV线路材料汇总表材料名称材料规格单位数量重量（kg）合计单重总重高强度钢筋混凝土杆锥形高强度水泥杆，230mm×12m×100kn.m根4.锥形高强度水泥杆，190x12x68kn.m根1.锥形水泥杆锥形水泥杆，190mm×10m，l根38.架空绝缘线BLVV-120千米3.675.BLVV-35千米0.63.BLVV-70千米5.657.接地引下线BLVV-70千米0.056.双铁头瓷拉棒SL-15/30片148.蝶式绝缘子ED-1只