业扩工程供电方案的优化设计

摘要：从用户报装资料和现场查勘客户用电的相关信息着手，根据《国家电网公司业扩供电方案编制导则》的要求，对用电的有关参数进行技术分析，经过分析和论证，最后得出最优化的供电方案，力求使供电方案具有安全性、可靠性、经济型和前瞻性。

关键词：供电方案；优化设计；业扩工程

作者简介：文元哲（1973-），男，湖南岳阳人，君山供电局营销部，工程师。（湖南 岳阳 414000）

中图分类号：F407.61     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2011）12-0099-02

业扩工程供电方案的编制是一项严肃性的工作，其合理与否，将直接影响电网的结构与运行是否合理、灵活，客户的供电可靠性能否满足，电压质量能否保证及客户投资是否经济合理，因此供电方案的确定要符合国家有关政策、地方经济和社会发展规划及电网发展规划，满足供用电安全、经济、合理和便于管理的要求。因此，根据客户的用电需求和供电条件，需要按照相关技术标准和运行规程对供电方案进行优化设计。

一、优化供电方案的相关技术参数分析

通过现场勘查，核实客户的用电需求，根据用电设备清单、实际负荷情况、发展需要确定用电总容量和变压器容量；然后初步确定供电电源（单电源或多电源）、上一电压等级的电源位置、供电电压、供电线路及敷设方式、计量方案等；核实客户对电能质量、供电连续性有特殊要求的负荷情况，核实客户所报负荷的等级，了解是否需要备用电源和保安电源及电源容量大小；了解用户可能存在的不并网的自备电源情况。下面例举一案例来进行分析。

飞龙置业有限公司在世纪大道1号承建教师新村小区房地产开发项目，申请1台箱变先作为基建用电，以后再转为正式用电，住户数400户，用电设备负荷详见《客户用电设备清单》（见表1）。其中搅拌机、升降机、塔吊、桩机等设备的需用系数为0.6，临时售楼部用电设备需用系数为0.85，工地照明为晚上使用，与其他负荷不在同一时间段内。无功补偿前功率因数为0.7。客户要求根据工程进度分期安装箱变以满足该小区用电需求。按0.85考虑配变负载率。现场电源有两个（见表2）。

根据以上客户的用电要求及用电性质，通过现场勘查信息可以来推论并优化设计此供电方案。

1.确定客户供电的容量，即变压器容量

变压器容量的确定可以采用用电负荷密度的方法，即根据当地用电水平确定每平方约多大负荷，也可以采用需用系数的方法，即S=pc/cosφ=Kdp/ cosφ（式中pc为计算负荷，Kd为需用系数，p为用电设备的额定容量，cosφ为客户的功率因数，s为客户负荷的视在功率）。按现行电力建设部门与城市建设部门的统一规划，单位或房地产开发商新建居民住宅小区生活用电，应一律按供电企业直抄到户的“一户一表”要求建设；20户以上的，开发商必须安装专用变压器（配置容量不低于建设部标准4-6kW/户），不得接入公用变压器用电。所以据此规定，本案例中供电容量可以按照每户约6kW来确定总容量：即S=400×6=2400kW，取同时率系数0.6（这个系数的取值是根据本地区实际情况来定的），即变压器总容量为S=2400×0.6=1440kVA，考虑到小区新建，开始1～2年内负荷率很低，为避免变压器“大马拉小车”，空载损耗大，造成能源的浪费，故变压器分期分台上，第一期以满足基建用电为主，按需用系数法计算变压器容量为：pc=Kd×p=0.6×420+0.85×（8+50）≈301KW，S=pc/cosφ=301/0.9≈335kVA，变压器容量=335/0.85≈394kVA，所以变压器配置为400kVA一台（小区基建完成后再转为正式用电）；以后可随着工程的进度再分期上两台500kVA箱变。

2.确定客户供电的电压等级

客户的供电电压等级应根据用电最大需量、用电设备容量或受电设备总容量确定。除有特殊需要，供电电压等级一般可参照表3确定。

注：（1）无35kV电压等级的，10kV电压等级受电变压器总容量为100kVA至15000kVA。（2）供电半径超过本级电压规定时，可按高一级电压供电。（3）供电半径的要求：1）低压：城镇200-250M；农村或郊区500-1000M。2）10kV：城区4kM，农村郊区10-15kM。3）35kV：35kM。

很显然，本案例中，该客户所需变压器容量在50kVA以上，应采用10kV专用变供电。

3.确定客户供电的电源点

选择供电电源要根据用电负荷性质、负荷点所处的地理位置以及周围环境条件，力争做到供电的安全、可靠、经济、合理。选择供电电源的方法。

（1）选择供电电源点时，应按照就近供电的原则进行。

（2）按负荷性质、用电重要性及供电可靠性要求选择。

按以上选择原则及要求，本案例中电源点可以选择由10kV308君林I回纬一路支线2#杆T接供电。

4.确定客户供电的供电方式以及供电线路的导线选择和架设方式

供电方式的选择要根据负荷预测，采用动态经济评价法对方案进行经济性分析，并从供电可靠性、线路损耗、电压偏差等方面对各方案技术指标进行比较，最后确定最终方案。笔者认为：在具有一、二级负荷或500户以上的小区，可采用两路10kV电源引入设计；500户以下、规模较小且无一、二级用电负荷的小区或者说定性为三级用电负荷的客户（普通电力用户），均可采用一路10kV电源进线设计。本案例中可采用单电源供电方式。至于供电线路导线的选择及架设方式要从降损节能的角度出发，在经济合理的原则下，适当增大导线截面以减小电能损耗，从而达到多供少损的目的。由于导线的截面通常是由发热条件、机械强度、经济电流密度、电压损失和导线长期允许安全载流量等因素决定的。为了做到供电上的安全、可靠、经济和技术合理，导线截面应按下列原则确定：

（1）按长时允许负荷电流选择导线截面。使导线在最大负荷下长时工作而不过热，即不超过其长时允许温度。

（2）按允许电压损失选择导线截面。使受电端有足够的电压以保证供电质量。

（3）按经济电流密度选择导线截面。使输电线路的年运行费用最低，达到经济供电的目的。

（4）按机械强度选择导线截面。避免在运行或安装过程中断线，或因受砸压而损坏，以保证供电的安全运行。

（5）按短路时的热稳定条件选择导线截面。导线通过短路电流时不致超过其短时允许温度。架空线路导线的选择，目前，一般均选用铝线或钢芯铝绞线。地埋电力线路一般采用高、低压电力电缆。本案例中高压导线的选择要考虑到小区用电设施建设中电缆线路埋设后难以改变，电缆需按满负荷配置，即在测算负荷基础上，电缆按满容量配备；可以选择3×150mm2以上规格10kV高压电力电缆，采用地埋方式从下火杆敷设至电缆分支箱和变台处。

5.确定客户的一次接线和有关电气设备选型配置

电气主接线及运行方式应根据进出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。同时满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。并在满足可靠性要求的条件下，宜减少电压等级和简化接线。设备选型应遵循国家的技术经济政策，选用符合技术要求的设备，如特殊场所、环境使用的电气设备；还应该注意到新技术、新设备的发展和设备维护检修要求。设备配置要符合相关设计规范，保证安全运行的需要。本案例中，由于总用电容量较大，下火接电处需安装高压断路器、避雷器、接地网、安普线夹、接地环，另外考虑到配电变压器按400kVA一台、500kVA两台进行初步设计，需增配一台带真空开关型高压电缆分支箱（一进三出型）；低压部分可以实现互联，以解决在对少部分配电设备因检修、损坏等原因需停电时，改由另外一台配电变压器运行，减少停电时间，提高供电可靠性。需要指出的是，配电房和箱变位置的选择要考虑设在负荷中心，以减少低压线路的供电半径，降低损耗；要考虑设备运输、安装方便，便于维护；要考虑配电房和箱变应为独立建筑，与小区建设相协调，宜采用景观环保型箱变，同时也避免了变压器噪音影响住户，且运行安全，维护方便；变压器最好选用SH型非晶态合金变压器，即节能型变压器，目前一般常用S11型。另外，该客户400kVA变压器为基建用电，需考核力调，应装设无功补偿装置以提高用电功率因数。按照100kVA及以上高压供电的电力客户，在高峰负荷时的功率因数不宜低于0.95；其他电力客户和大、中型电力排灌站、趸购转售电企业，功率因数不宜低于0.90；农业用电功率因数不宜低于0.85的原则，该客户电容补偿容量宜为QC=301×（√1/0.72-1-√1/0.92-1）=301×（1.02-0.48）≈163kvar，故电容器容量配置宜为180 kvar。

6.确定客户计量方式、计量点设置和计量装置选型配置

客户计量方式、计量点设置和计量装置选型配置需要根据客户的用电容量、低压等级、用电性质、用电类别等明确客户执行的电价标准后再来确定。电能计量方式应以计量准确为准则设置计量点，计量点原则上应设在产权分接处，一般有高供高计、高供低计、低供低计三种方式。其中高供高计指高压供电的客户在高压侧装设电能计量装置，在高压侧计量。高供低计指高压供电的客户在低压侧装设电能计量装置，在低压侧计量。低供低计指低压供电的客户装设低压电能计量装置计量电能。按现行规划要求：凡客户变压器总容量在630kVA及以上客户，应采用高压计量；630kVA以下的可采用低压计量。确定电能计量点的设置和计量装置的配置原则为：贸易结算用电能计量装置，原则上应设置在供用电设施产权分界处；如果产权分界处不具备装设电能计量装置的条件，或为了方便管理将电能计量装置设置在其他合适位置的，其线路损耗由产权所有者负担。高压供电，在受电变压器低压侧计量的，应加计变压器损耗。专线用户计量点原则上应设在客户变电站，确需设在系统变电站的，其计量互感器应专用，同时，客户变电站应设置相应类别的计量装置，并按规程要求进行运行维护。所以在本案例中，执行两种电价：非普工业和非居照；400kVA变压器计量计费方式应为高供低计，计量点宜设客户侧；低压总表计量设2块三相四线电子表，TA：700/5A0.5级一套，其中购电表计做参考；非居照明低压分表设1块三相四线电子表，TA：150/5；执行单一制电价。非普工业电量=低压总表电量-非居照明低压分表电量。以上低压总表电流互感器一次侧电流按变压器额定容量计算：I总表=S/（√3×U）=400/（1.732×0.38）≈607A，所以低压总表TA变比宜选用700/5；低压分表电流互感器一次侧电流按非居照明用电设备视在功率计算：I非居=P/（√3×U× cosφ）=58/（1.732×0.38×0.7）≈126A，所以低压分表TA变比宜选用150/5。另外三相四线电子表宜采用多功能表。

二、优化设计供电方案编制的适应范围、基本原则及要求

（1）本优化设计的适应范围包括客户新装、增容、减容、临时用电、更名、过户、迁址、改类、启用、暂停、暂换、暂拆、改压、分户、并户、销户、移表及其他变更用电业务。

（2）编制供电方案的基本原则。1）应能满足供用电安全、可靠、经济、运行灵活、管理方便的要求，并留有发展余度。2）符合电网建设、改造和发展规划的要求；满足客户近期、远期对电力的需求，具有最佳的综合经济效益。3）具有满足客户需求的供电可靠性及合格的电能质量。4）符合相关国家标准、电力行业技术标准和规程，以及技术装备先进要求，并应对多种供电方案进行技术经济比较，确定最佳方案。因此编制业扩供电方案必须明确用电负荷分级、供电电压等级的确定、供电电源及自备应急电源配置、电气主接线及运行方式的确定、电能计量、电能质量及无功补偿、继电保护等配置系数。配置系数应是综合考虑了同时率、功率因数、设备负载率等因素影响后得出的数值。如：住宅小区的配置系数的计算方法可简化为配置变压器的容量（kVA）与住宅小区用电负荷（kW）之比值。

（3）应提出并对多种供电方案进行技术经济比较，尽量避免重复和盲目建设，从而确定最佳方案。由于供电方案受多因素的制约，为寻求技术上先进、经济上合理、运行上灵活、供电上可靠的最佳方案，一般需要对多种供电方案进行优化。而影响供电方案的诸多因素中只有一部分可以进行定量分析，有相当一部分只能凭借以往的实践经验进行定性分析，因而供电方案的优化通常是在定性分析的基础上，采用计算费用法进行分析比较，在定性分析因素可比的条件下选用年运行费用最小的方案。

（4）编制供电方案应具有前瞻性，比如，对容量大于50kVA的客户应在计量点安装电能量信息采集系统（负荷管理系统），实现电能信息实时采集与监控。大客户的电力设备和线路的继电保护应设计有主保护、后备保护和异常运行保护，必要时可增设辅助保护。一般宜采用数字式保护装置。对于备用电源自动投入装置，应具有保护动作闭锁的功能等。

（责任编辑：苏宇嵬）

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