园区高压维护及双电源保障设计.pdf

中国新技术新产品2024 NO.3（上）-47-工 业 技 术全新的区域发展形势下，园区规划了未来发展蓝图，以适应新的发展环境，因此对供电能力和供电可靠性提出了较高要求。为确保园区内企业用户新增负荷接入能力和供电可靠性，逐步将园区供电网建成网架坚强、结构合理、安全可靠、运行灵活、技术先进且投资合理的配电网，提升配电网用户供电可靠性和供电质量。园区规划产业主要包括进出口加工、交通运输、物流、电商、制造业、贸易、信息传输和计算机服务。现约多家企业入住。目前企业用户处为单电源供电，供电可靠性低。如果该线路检修或发生永久性故障，就会导致开闭所失电，不能满足一级和二级负荷供电要求。为了加快园区开发、建设进度，为入驻园区的企业提供基础设施完善的生产经营场所，需要重点加强园区内电网网架优化和新增负荷接入，提高电网整体供电能力，推动园区的经济发展。针对园区配电网现状，双电源保障项目建设满足了新增负荷的用电需求，也保证了园区双电源供电，达到了供电可靠性要求，并优化了 10kV 电网结构1。1 研究过程专业技术人员在相关人员带领下前往工程建设地点踏勘，拟确定工程建设范围、建设内容等，并拟选线路、收集相关资料，全面、细致地调查了项目区域的发展规划、气象和交通运输现状等方面的资料。在经过充分调查研究、综合分析和研究论证的基础上，完成了园区高压维护和双电源保障设计报告。本项目主要研究过程如下。1）收集工程相关设计依据文件、建设单位设计任务书、政府相关部门对建设项目设计的要求和城市规划限定的用地红线、建筑红线、地形测量图、气象、地形地貌、地下管线、地质初（勘）察报告、外网条件等相关设计基础资料。2）对项目发展规划、建设年限和现状园区建筑物设施情况等进行调查研究。3）合理确定建设项目的技术标准、建设规模。4）确定工程的建设方案。5）计算工程量，估算工程投资，确定工程建设资金来源。6）对环境影响进行评估分析和社会影响分析，编制完成报告。2 双电源建设的必要性根据对供电可靠性的要求以及中断供电在政治、经济上造成的损失和影响程度，对电力负荷进行进行分级，分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。一级负荷中断供电时将造成人身伤亡、重大影响或重大损失，将破坏用电单位的正常工作，或造成公共场所秩序严重混乱。二级负荷中断供电时将造成较大影响或较大损失，将影响重要用电单位的正常工作或造成公共场所秩序混乱。一级负荷用户应由双重电源供电，当一个电源故障时，另一个电源不应同时受到损坏。二级负荷供电系统应由 2 回线路供电2。根据用户负荷性质、容量和路径等情况，中压电缆线路的接线方式一般为双射接线、单环接线和双环接线方式等。本文设计的 2 路供电线路电源来自不同电源点或同一变电站的不同母线，线路以电缆为主，主干线路结构为环网供电模式。主分段设备由开闭所、环网柜和分支箱构成，环网柜和分支箱出线的分支线路为用户变配电室提供用户电源，整体为树干式供电模式。开闭所和环网箱应遵循“密布点、短半径”的原则和“户外式、小型化、造价低、安全可靠、技术先进”的发展方向。本文设计最终目的是能实现双环接线方式，接线方式如图 1 所示。3 项目概况园区内现约多家企业入住，经调研，现有负荷为15MVA。同时根据园区用地性质，预测该园区 2025 年用电负荷为 27.07MW，2030 年用电负荷为 39.37MW，2035 年用电负荷为 55.04MW。现有的 14#开闭所不能满足新增负荷的供电需求。另外目前用户处为单电源供电，供电可靠性较园区高压维护及双电源保障设计马丽彤（宁夏众合远大电力设计有限公司，宁夏 银川 750001）摘 要：园区现有的14#开闭所不能满足新增负荷的供电需求，而且园区用户处为单电源供电，供电可靠性较低，当该线路检修或发生永久性故障时，会导致开闭所失电。双电源项目的建设保证了一级和二级负荷的供电需求，满足了新增负荷的用电需求，提高了供电可靠性要求，优化了10kV 电网结构，提高了园区电网整体的供电能力，推动了园区经济发展。本文针对双电源保障设计介绍了供配电勘查、供配电设计中的重要细节和做法，尽量避免或最大程度地降低中断供电在政治、经济上造成的损失和影响程度。关键词：双电源；供配电；园区中图分类号：TM63文献标志码：A图 1 双环式电缆网中国新技术新产品2024 NO.3（上）-48-工 业 技 术低，为了保证一级和二级负荷供电，要求至用户处必须提供2 路 10kV 电源，用户开闭所（配电室）处实现双电源供电。为满足新增负荷的用电需求和供电可靠性要求，优化 10kV电网结构，降低电网损耗，因此本期新建 5#、6#、7#开闭所，以满足园区远景用电需求。3.1 供电电源和电气主接线目前园区已建设 4 座 10kV 开闭所，16 座 10kV 分支箱。1#4#开闭所均为双电源进线，1#开闭所为单母线分段接线，2#4#开闭所为单母线接线，分支箱为单电源进线、单母线接线方式。1#开闭所由原有的 110kV 变电站 10kV 出线间隔引来 2 路 10kV 电源，分别为一回线和二回线（一回线和二回线均引自同一变电站的同一母线）。2#、3#、4#开闭所电源由 1#开闭所不同段母线提供 2 路 10kV 电源。主接线示意图如图 2 所示。开闭所至分支箱、分支箱至用户配电室均采用放射式接线。1#4#开闭所为园区内 10kV 分支箱供电，分支箱出线为地块内用户提供 1 路 10kV 电源。现状10kV 配电形式为单侧电源放射式配电。本期新建 3 座 10kV 开闭所，16 座 10kV 环网柜。5#、6#、7#开闭所均为双电源进线，10kV 母线均采用单母线分段接线，2 路电源均主用且互为备用。环网柜采用单母线接线，不分段。新建 7#开闭所拟从在建 110kV 变电站不同母线提供 2 路 10kV 供电电源，6#开闭所、5#开闭所电源由7#开闭所不同段母线提供 2 路 10kV 电源。主接线示意图如图 3 所示。新建开闭所至新建环网柜、环网柜至用户配电室均采用放射式接线。新建 5#7#开闭所为新增环网柜供电，环网柜出线为地块内用户提供第 2 路 10kV 电源。园区内原有 10kV 配电和新建 10kV 配电形成双侧电源放射式接线。3.2 高、低压配电系统从各开闭所至变环网柜 10kV 线路采用放射式配电，每个环网柜分别引入 1 路 10kV 供电线路，10kV 配电级数为 2 级。图 2 原有开闭所主接线示意图图 3 新建开闭所主接线示意图中国新技术新产品2024 NO.3（上）-49-工 业 技 术5#开闭所共设置 10kV 高压柜 24 面：进线柜 2 面、计量柜 2 面、PT 柜 2 面、母联隔离柜 2 面、出线柜 15 面和站用变柜 1 面。6#开闭所共设置 10kV 高压柜 30 面：进线柜 2面、计量柜 2 面、PT 柜 2 面、母联隔离柜 2 面、出线柜 21面和站用变柜 1 面。7#开闭所共设置 10kV 高压柜 30 面：进线柜 2 面、计量柜 2 面、PT 柜 2 面、母联隔离柜 2 面、出线柜 21 面和站用变柜 1 面。每个环网柜共设置 10kV 高压柜9 面：进线柜 2 面、PT 柜 1 面和出线柜 6 面。10kV 配电柜采用户内金属铠装移开式标准开关柜（KYN28 抽屉柜），双列面对面布置，电缆进出线。环网柜配电柜采用户外固定柜，高、低压开关柜中各组件及其支撑绝缘件的外绝缘爬电比距不应2.5cm/kV。高压开关柜应具有五防措施，即防止误拉、合断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止带接地开关（或接地线）送电；防止带电合接地开关（或挂接地线）；防止误入带电间隔。沿开关柜的整个长度延伸方向的专用接地导体所承受的动、热稳定电流不低于额定短路开断电流的 86.6%。高压配电室内成排布置的高压配电装置的各种通道最小宽度应符合相应规定，见表 11。表 1 高压开关柜各种通道最小宽度（mm）开关柜布置方式柜后维护通道柜前操作通道固定式开关柜移开式开关柜单排布置8001500单手车长度+1200双排面对面布置8002000双手车长度+900双排背对背布置10001500单手车长度+12003.3 电气主要设备选择的先进性和经济型开闭所海拔高度 1200m，站址所在区域抗震设防烈度为8 度，设计地震加速度值为 0.20g，特征设计周期为 0.40s（第二组）。地震校验烈度按8度进行校验。开闭所均采用单母线分段接线。10kV 配电装置选用 KYN28 型铠装交流金属开关设备，配真空断路器。进线开关柜短路开断电流为 31.5kA，额定电流为 1250A；出线开关柜短路开断电流为 25kA，额定电流为 630A。3.4 主要高压电器设备和导体选择高压电器设备主要包括 10kV 断路器、导体、电力电缆，本文将从技术参数、环境条件、敷设条件、热稳定和动稳定方面进行选择和校验，见表 2。3.5 10kV 电气设备的绝缘水平10kV 电气设备的绝缘水平根据国家标准选取，参数选择见表 3。设备安装海拔高于 1000m 时，要按照公式（1）进行海拔修正。本文开闭所海拔高度为 1200m，海拔修正计算公式依据的是电力工程设计手册变电站设计第七章第三节式（7-41）。KqH?ee2482100081501 01 00 100081501 0.（1）式中：K 为海拔修正系数；H 为设备安装地点的海拔，单位m；q 为系数，对空气间隙或者清洁绝缘子的短时工频耐受电压取 1.0，对雷电冲击耐受电压取 1.0。3.6 10kV 配电装置避雷器配置本文工程开闭所和环网柜 10kV 进出线处配置氧化锌避雷器，用于限制系统正常运行过电压、工频过电压、操作过电压和雷电过电压。10kV 设备的绝缘水平由雷电冲击耐压决定。根据 Q/GDW130012014 高海拔外绝缘配置规范，10kV 设备的雷电冲击耐受电压（峰值）最小为 76.5kV。10kV避雷器选用 5kA 标称放电电流，主要参数见表 4。3.7 电缆线路园区主要干道的 10kV 网络采用电缆线路。7#开闭所至 6#开闭所、5#开闭所 10kV 电力电缆选用三芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铠装护套电缆，根据载流量、热稳定、绝缘水平、敷设条件和环境温度确定电缆型号为 YJLV22-8.7/15kV-3400。电缆线路通道应根据园区现有的地下管沟统筹规划，主要电缆通道应预留管道或支架，环网柜处应预留管道。穿越道路时，应采用抗压力保护管，或采取保护措施。电缆敷设采用排管方式。本次开闭所至环网柜 10kV 电力电缆利用电力排管敷设，新建 12 回电力排管和 20 回电力排管，电力排管采用 PE175 材质，位于园区内部道路下方。12 回电力排管管道中心埋深-1.2m，20 回电力排管管道顶部埋深-1.0m，沿线修建电缆井，环网柜处修建电缆井。12 回电力排管、20回电力排管大样图分别如图 4、图 5 所示3。3.8 接地采用 TN-S 接地系统形式，工作接地、防雷接地、保护接地和弱电系统接地共用接地装置，设置总等定位联结（MEB）。将建筑物基础内钢筋网作为自然接地体，将基础地梁、桩基内主筋焊接连通成基础接地网格，要求总接地电阻表 4 10kV 氧化锌避雷器参数表避雷器类别系统电压（kV）额定电压（kV）持续运行电压（kV）直流1mA电压不小于（kV）雷电冲击电流下残压（kV）操作冲击电流下残压（kV）陡波冲击电流下残压（kV）2ms方波电流（A）氧化锌避雷器101713.6244538.351.8150表 2 高压电器、开关设备以及导体的选择与校验项目高压电气设备名称额定电压额定电流额定开断电流动稳定校验热稳定校验绝缘水平环境条件断路器硬导体电缆表 3 10kV 电气设备的绝缘水平表设备名称设备耐受电压值（kV）额定雷击冲击耐受电压（峰值）额定短时工频耐受电压（1min，有效值）全波截波内绝缘外绝缘内绝缘外绝缘变压器75751.0258535351.025高压电器75751.0258542421.025断路器断口7542421.025中国新技术新产品2024 NO.3（上）-50-工 业 技 术R 1。如果实测结果不能满足要求时，应在室外增设人工接地极。在电源入户处设置 MEB 总等电位接地箱，MEB箱与建筑物接地干线和接地网可靠连通。基础接地干线网、入户金属管道（水、暖、电等入户金属管）、总下水管、金属桥架、配电箱 PE 母排、电缆金属护套、户外人工接地极均需要与接地网可靠连接。接地装置为人工接地极，采用 50505 的镀锌角钢，长 2.5m，间距 5m，接地连接线采用-505 热镀锌扁钢，焊接连接，顶部埋深-1.1m，焊接处做防腐，设置 2 处接地测试点。所有正常不带电金属构件均应可靠接地4。4 结论本项目积极响应了国家加强方针政策，对推进园区产业发展具有十分重要的作用，对完善项目范围内基础设施建设具有不可或缺的作用。本项目的建设在技术经济、环保节能实施方面是可行的，工程规模和技术标准是适宜的，建设条件也已具备，工程建成后不仅可以带来较好的经济效益，还会产生巨大的社会效益，建议各相关部门加强合作，密切配合，协调好建设前期的各项准备工作。严格遵循基本建设程序，选择信誉好、资金足且设备技术力量雄厚的队伍实施。参考文献1 中国机械工业联合会.20kV 及以下变电所设计规范：GB500532013S.北京：中国计划出版社，2013：10-20.2 中国机械工业联合会.供配电系统设计规范：GB500522009S.北京：中国计划出版社，2009：5-15.3 中国电力企业联合会.电力工程电缆设计标准：GB502172018S.北京：中国计划出版社，2018：15-25.4 中国机械工业联合会.建筑物防雷设计规范：GB500572010S.北京：中国计划出版社，2010：66-76.图 4 排管 34 砂土回填大样图（mm）图 5 排管 45 混凝土包封大样图（mm）