新型農產品物流園中壓配電設計應用解決方案

趙起明

電力行業(yè)是關系到國計民生的重要基礎產業(yè)和公用事業(yè),它為國民經濟發(fā)展提供能源,并且與社會發(fā)展、人民生活密切相關,安全、穩(wěn)定和充足的電力供應,是國民經濟健康穩(wěn)定持續(xù)快速發(fā)展的重要前提條件。

某農產品物流園總投資15億元,園區(qū)占地總面積3 000畝,是目前中國面積最大的農產品物流園。物流園規(guī)劃科學合理,其中合理建置的蔬菜交易區(qū)、理貨區(qū)、倉儲區(qū)、降溫區(qū)(冷庫)、結算中心、種子農資供應區(qū)、汽修區(qū)、住宅區(qū)等區(qū)域,實現(xiàn)了交易、理貨、倉儲、保鮮、配送、結算一條龍,為廣大客商提供一個服務范圍廣,服務功能強的交易平臺。

一、建筑電力節(jié)能減排的重要性

從建筑方面耗能來看,建筑能耗目前占我國一次能源消耗總量的27.5%以上。建筑節(jié)能在建設節(jié)約型社會中有著重要作用。建設部規(guī)劃到“十一五”末,建筑節(jié)能實現(xiàn)節(jié)約1億噸標準煤的目標。

電力節(jié)能成為建筑領域節(jié)能減排關系成敗的重要環(huán)節(jié)。

建筑節(jié)約電能和提高電能的利用率,將有效的緩解火電項目的持續(xù)高速增長及對環(huán)境的影響。

目前,常用的建筑電力節(jié)能方案:合理的選擇電機啟動和控制裝置;合理的選擇低損耗變壓器;選擇合適的電纜截面積,供電使用半徑;安裝電力監(jiān)控和計算監(jiān)控系統(tǒng);新能源的利用(如太陽能、地源熱泵等);采用高效、節(jié)能照明光源、高效燈具。

二、中壓配電建設方案

(一)提高電網電壓運行水平,降低電網的輸送電流

變電站主變采用有載調壓方式調壓,根據負荷情況,隨時調節(jié)主變壓器的分接開關,保證電網電壓處于規(guī)程規(guī)定的波動范圍之內,避免負荷高峰期電網電壓過低而造成電能質量下降。同時可提高線路末端的電壓,使線路電流下降,從而達到降損的目的。10kV及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓的±7%。

(二)根據建筑功能性質合理計算負荷

用電負荷計算方法選擇得當,達到節(jié)約有色金屬,節(jié)約能源的目的。若選擇不當,會給用戶帶來不必要的投資和能源浪費。物流園用電負計算方法按下列原則選取:在方案設計階段可采用單位指標法;在初步設計階段及施工圖設計階段,采用需要系數(shù)法;對于住宅建筑,在設計的各個階段均采用單位指標法和單位面積法。

(三)合理選擇變壓器臺數(shù)

配電變壓器的損耗是配電網損的主要組成部分。因此,降低電變壓器的損耗對于降低整個配電網的損耗效果非常明顯。方法主要有:使用低損耗的新型變壓器、合理配置配電變壓器容量等。

變壓器越大也并不一定就越經濟、節(jié)能,單從變壓器損耗看那是可能的,但負荷越大外端輸出電流也越大,外線線路線徑就需要越大,線纜損耗隨之增大,初期造價也相應增加。

所以在相同負荷情況下變壓器選擇需考慮了一下幾點:

1.在綜合了解用戶負荷前提下,盡量根據變壓器工作在75%～85%利用率情況下選擇變壓器容量。

2.變壓器長期固定運行情況下可以考慮損耗較小的新型變壓器。雖然新型變壓器初期價格高,但是新型變壓器和高能耗變壓器價格差一般能在變壓器2~3年的運行中得到彌補。

3.根據現(xiàn)場供電情況,變壓器安裝應選擇在供電負荷重心區(qū)域。同時盡量保證三相變壓器負荷平衡,減少負序電壓損耗。如果三相負荷不平衡,會增加線路、配電變壓器的損耗。

4.變壓器的選擇應根據變壓器損耗和外接線路的投資來充分比較考慮,盡量達到線路初期投資小和變壓器損耗低的優(yōu)化方案。

整個園區(qū)一期工程設置32臺變壓器。

(四)合理選擇變壓器

目前國內已經開發(fā)出各種節(jié)能型的變壓器,主要是顯著降低了變壓器的空載損耗,其造價比傳統(tǒng)配電變壓器高出30%~80%,將健康的高能耗配變更換為節(jié)能變壓器的經濟回收期一般達到20年左右,物流園園區(qū)設計使用年限50年,通過綜合建設成本與運營成本核算,加上節(jié)能的考慮,園區(qū)32臺變壓器全部采用了 S13系列的變壓器。

(五)中壓配電網絡接線

要實現(xiàn)配電網絡安全、可靠、經濟、高效運行,必須要有一個接線簡潔、運行靈活的中壓配電網。10kV配電網絡常用典型接線有:單電源輻射網、“手拉手”環(huán)網、“網格式”環(huán)網、電纜單環(huán)網、電纜雙環(huán)網等。在配電網絡規(guī)劃與建設改造中,應根據配電網絡優(yōu)化準則,以城市中低壓配電網建設與改造技術原則為依據,結合本項目配電網絡的實際情況,通過對供電區(qū)域的用電性質、負荷密度的分析與研究,確定安全可靠、經濟實用的配電網絡接線方式。

某農產品物流園區(qū)占地面積大,用電負荷比較分散,在滿足用電需求的情況下,從建設成本考慮,在A1區(qū),B1區(qū)設置兩組變壓器共13臺;其他區(qū)域以中央物流大道為界分為東西兩個供電區(qū)域,共設置變壓器共19臺。每個區(qū)域采用單電源輻射網,將控制供電半徑在300米以內。

(六)合理選擇導線截面

由于配電線路有電阻,有電流通過時就會產生功率損耗,

其公式為:ΔΡ=3I2R·10-3

式中:ΔΡ——三相輸電線路的功率損耗(KW);I——線電流(A) ;R——線路相電阻(Ω)。

其中“R”線路電阻在通過電流不變時,線路長度越長則電阻值越大。如果在一個工程中由于線路上下縱橫交錯,一般工程線路總的不下萬米,大工程更是不計其數(shù),造成電能損耗是相當可觀的,所以減少線路能耗必須重視。在具體工程中,線路上電流一般是不變的,那么要減少線損,只能盡量減少線路電阻。而線路的電阻R=ρL/S,即與導線電阻率ρ、導線長度L成正比,與導線截面S成反比。要減少電阻值應從以下幾個方面考慮:

(1)盡量選用電阻率ρ較小的導線,如銅芯導線較佳,鋁線次之。

(2) 盡可能減少導線長度,在設計中線路應盡量走直線少走彎路。

(3)增大導線截面積,對于較長的線路,在滿足載流量,熱穩(wěn)定,保護配合及電壓降要求的前提下,在選定線截面時加大一級線截面。這樣增加的線路費用,由于節(jié)約能耗而減少了年運行費用,綜合考慮節(jié)能經濟時還是合算的。

(七)合理進行無功補償

功率因數(shù)提高了可以減少線路無功功率的損耗,從而達到節(jié)能目的。由于無功補償對電網的安全、優(yōu)質、經濟運行具有重要的作用,合理選擇無功補償方案和補償容量,有效的提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性,保證電網的電壓質量,提高發(fā)輸電設備的利用率,降低有功網損和減少發(fā)電費用。

在建設方案中采用箱變低壓側集中自動補償。箱變集中補償裝置包括并聯(lián)電容器、同步調相機、靜止補償器等,每臺變壓器低壓母線上裝設電容自動補償器,對系統(tǒng)進行無功功率補償,使補償后變壓器高壓側的功率因數(shù)大于0.9。

三、物流園中壓配電的總結

在某農產品物流園中壓配電的實施過程中, 堅持高起點設計規(guī)劃,將節(jié)能理念貫徹在整個項目的設計建設過程中。整個園區(qū)以中央物流大道為界分為兩個區(qū)域,每個區(qū)域采用單電源輻射網,根據園區(qū)不同功能劃分,來設計供電模式,采用功能分區(qū)內集中供電,既能滿足園區(qū)的用電需要,又便于園區(qū)二期工程的建設。□(編輯/永安)