林化所電力增容配電改造方案及應(yīng)用
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【摘要】供配電是一個(gè)單位的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其安全可靠平穩(wěn)的運(yùn)行已成為我們極其關(guān)心的重要問題，因此對(duì)于供配電工程項(xiàng)目前期設(shè)計(jì)方案的選擇優(yōu)化顯得尤其重要，文章針對(duì)林化所所部電力增容及配電改造工程設(shè)計(jì)方案的選擇、優(yōu)化、參數(shù)配置、電力設(shè)備選型及應(yīng)用，進(jìn)行了總結(jié)和探討，希望為電力增容及配電改造工程提供思路和經(jīng)驗(yàn)。
【關(guān)鍵詞】變電所增容改造；設(shè)計(jì)方案；優(yōu)化應(yīng)用
1引言
當(dāng)代社會(huì)科技水平不斷進(jìn)步，人們生活水平不斷提高，無(wú)論是企業(yè)、集體還是普通居民用戶，對(duì)用電的需求越來越大，很多負(fù)荷偏小的變電所已經(jīng)不能高質(zhì)量可靠運(yùn)行，因此必須對(duì)其進(jìn)行增容改造、擴(kuò)建，以保障人們的生活需求和社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的需求。國(guó)家對(duì)此提出了許多好的政策和辦法，來滿足對(duì)電能日益增長(zhǎng)的需求，對(duì)電力系統(tǒng)改造提出了許多新的要求，要求電力系統(tǒng)必須不斷隨時(shí)代的進(jìn)步而改善和改進(jìn)，其中變電所作為供配電系統(tǒng)非常重要的一部分，其可靠、穩(wěn)定、安全運(yùn)行已成為非常關(guān)心的問題，因此電力增容及配電改造工程項(xiàng)目前期設(shè)計(jì)方案的選擇顯得尤為重要，應(yīng)該采取科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，從而確保其運(yùn)行的可靠性和安全性[1,2]。林化所所部電力增容及配電基礎(chǔ)設(shè)施改造項(xiàng)目設(shè)計(jì)改造是在原有條件基礎(chǔ)上，創(chuàng)新一個(gè)最合理的設(shè)計(jì)方案，保障林化所所部變配電設(shè)備及電網(wǎng)安全運(yùn)行。
2林化所配電設(shè)備及設(shè)施現(xiàn)狀
中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所(簡(jiǎn)稱林化所)，1960年7月2日建所，變電所超過運(yùn)行年限，出現(xiàn)容量不足、設(shè)備老化、接線方式不夠靈活等問題，變電所每年都需要配置大量的物力、人力和資金進(jìn)行局部改造、整治，但每年都會(huì)出現(xiàn)新的問題，效果并不理想，與當(dāng)前采用了新技術(shù)的變電所水平存在較大差距。電力增容及配電改造的主要原因是：①每逢冬季和夏季用電高峰期，總有變電所容量不夠，拉閘限電情況出現(xiàn)；②設(shè)備保護(hù)裝置和供電可靠性已不能滿足供電系統(tǒng)要求；③林化所現(xiàn)有辦公設(shè)施總計(jì)33310㎡，在建國(guó)家林業(yè)局林化產(chǎn)品檢驗(yàn)檢測(cè)中心大樓一棟2200㎡；規(guī)劃研究生教學(xué)樓一棟，預(yù)計(jì)新增面積3000㎡；④綜合樓、食堂大樓由于建設(shè)年代較久，電氣設(shè)備老化，需要更換配電箱、橋架、電氣線路、電器開關(guān)等。總之，林化所變電所現(xiàn)有容量已滿足不了負(fù)荷要求，為了確保全所供電的可靠性和供電質(zhì)量，單位向供電公司申請(qǐng)?jiān)鋈莞脑臁?/p>
3林化所電力增容與配電改造預(yù)期目標(biāo)
經(jīng)過項(xiàng)目實(shí)施，增強(qiáng)所部電力容量，改善電源結(jié)構(gòu)，提高供電設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，確保研究所供配電安全穩(wěn)定運(yùn)行，為科研生產(chǎn)的發(fā)展需要提供支撐。改造后的供電系統(tǒng)將成為“可控、穩(wěn)定、高效”的供配電網(wǎng)絡(luò)，使單位的用電在管理、控制、信息、自動(dòng)化以及運(yùn)行環(huán)境方面提高一個(gè)檔次，以保證科研生產(chǎn)、職工生活的用電條件得到明顯改善。
4電力增容及配電改造設(shè)計(jì)方案
[3,4,5]依據(jù)林化所現(xiàn)狀及十年規(guī)劃，統(tǒng)計(jì)分析林化所負(fù)荷增長(zhǎng)趨勢(shì)，確定變電所容量增容到2000kV•A；采用10kV高壓雙電源供電，計(jì)量方式采用高壓高計(jì)；購(gòu)置更新高壓柜、低壓配電柜；改造智能變配電管理系統(tǒng)；更換變電所輸出的鋁芯電纜;綜合樓、食堂大樓老化配電箱、橋架、電氣配線、電器開關(guān)等更換。根據(jù)單位用電負(fù)荷要求和財(cái)力可能，具體設(shè)計(jì)方案要求如下：
4.1線路部分
①更換兩路高壓進(jìn)線電纜，從單位變電所到10kV進(jìn)線桿塔；②更換綜合樓四路進(jìn)線電纜，原有電纜為鋁芯電纜，載流量滿足不了供電要求，從該單位變電所到綜合樓配電房；③新鋪設(shè)檢驗(yàn)檢測(cè)中心大樓四路進(jìn)線電纜，從單位變電所到檢驗(yàn)檢測(cè)中心大樓配電房；④新鋪設(shè)商業(yè)街一路進(jìn)線電纜，從單位變電所到商業(yè)街分支箱。
4.2變電所部分
①更新兩臺(tái)1000kV•A干式變壓器，取代原有兩臺(tái)630kV•A干式變壓器；新上6臺(tái)高壓環(huán)網(wǎng)柜，取代原有六臺(tái)SF6型高壓開關(guān)柜；新上13臺(tái)MNS低壓開關(guān)柜，取代原有11臺(tái)低壓開關(guān)柜；確保功率因數(shù)不小于0.9，低壓側(cè)每段各設(shè)電容補(bǔ)償裝置1套，每套補(bǔ)償容量為300kV•A；在低壓側(cè)每段各設(shè)濾波器1套，治理諧波污染；②新設(shè)計(jì)配置智能變配電管理系統(tǒng)。
4.3智能變配電管理系統(tǒng)
變配電所設(shè)智能變配電管理系統(tǒng)（即微機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)）系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：①基于windows操作平臺(tái)，具有RS232/485物理通訊接口；②電網(wǎng)電壓即使兩相失電，也不影響采集、儲(chǔ)藏、通訊；③具有配電、變電壓、過壓、欠壓、過載、短路保護(hù)動(dòng)作報(bào)警功能；④具有對(duì)操作人員操作的自動(dòng)記錄、自動(dòng)生成報(bào)表功能；⑤對(duì)采集電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無(wú)功功率、有功電量、無(wú)功電量、頻率諧波電壓、諧波電流進(jìn)行綜合數(shù)據(jù)處理自動(dòng)生成報(bào)表、曲線及棒圖。
4.4設(shè)備選型（表1，表2）
4.5增容改造電氣設(shè)備布置及進(jìn)線配置設(shè)計(jì)方案
4.5.1變電所電氣設(shè)備平面布置（圖1）變電所電氣設(shè)備全部安裝在室內(nèi)，平面布置充分考慮到現(xiàn)有房屋結(jié)構(gòu)及電氣設(shè)備相互連接的需要，母線槽構(gòu)架設(shè)計(jì)兩組，引線設(shè)計(jì)兩組，變壓器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)兩組，低壓開關(guān)柜根據(jù)現(xiàn)有空間選用長(zhǎng)寬600mm×1000mm，門頭改造方便電氣設(shè)備安裝和運(yùn)輸。
4.5.2變電所高壓一次系統(tǒng)圖（圖2）高壓環(huán)網(wǎng)柜要求全絕緣、全密封、充氣式SF6，同時(shí)具有五防閉鎖功能，為方便進(jìn)出，高度選用1800mm。
4.5.3變電所低壓一次系統(tǒng)圖（圖3）低壓設(shè)計(jì)方案分別從經(jīng)濟(jì)性、靈活性、可靠性等方面進(jìn)行了比較選擇，變壓器配備自動(dòng)溫控裝置及通信接口。低壓進(jìn)線開關(guān)和母聯(lián)柜內(nèi)的母聯(lián)開關(guān)采用電氣和鑰匙聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)3合2功能。所有數(shù)字表均需實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無(wú)功功率、有功電量、無(wú)功電量、頻率諧波電壓、諧波電流等數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)上傳至后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。
4.5.4智能化變配電監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行總畫面（圖4）[6]智能化變配電監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電氣參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、事故異常報(bào)警、事件記錄和打印、統(tǒng)計(jì)報(bào)表的整理和打印、電能量成本管理和負(fù)荷監(jiān)控等綜合功能。該智能化變配電監(jiān)控系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、合理、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，提高供配電系統(tǒng)可靠性。
5結(jié)果與討論
①變電所改造從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)現(xiàn)有房屋結(jié)構(gòu)情況、周圍地形地貌情況，資金預(yù)算情況，選擇確立了合理的設(shè)計(jì)方案；②上述方案于2019年11月實(shí)施完成，并驗(yàn)收送電運(yùn)行，由于前期供電需求統(tǒng)計(jì)較為準(zhǔn)確，供電能力由1260kV•A提高到2000kV•A，供電能力提高近1倍，完全滿足了所部各部門的用電負(fù)荷。③設(shè)計(jì)方案中合理的電容補(bǔ)償裝置提高了電網(wǎng)功率因數(shù)，由改造前的月平均0.7，提高到月平均0.94；④智能化變配電監(jiān)控系統(tǒng)方案以網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為基礎(chǔ)，建立在通信信息平臺(tái)基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)督與控制變電所電力系統(tǒng)的各個(gè)工作環(huán)節(jié)，強(qiáng)化了用電安全，提高了變電所管理效率。
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作者：韋建軍 王占軍 李瀟 劉軍利 張蓉 薛澄波 尹玲莉 單位：中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所