电力系统中低压配电线路的设计研究

发表时间:2021/4/26   来源:《中国电业》2021年第3期   作者:陈浩锟
[导读] 目前人们对现代化工程已经不仅仅是居住需求,对其功能性也有着较高的要求。然而电气设计就是提升其功能性。
        陈浩锟
        广东电网有限责任公司肇庆怀集供电局    广东省肇庆市526400
        摘要:目前人们对现代化工程已经不仅仅是居住需求,对其功能性也有着较高的要求。然而电气设计就是提升其功能性。但是在工程设计中,对能源的消耗非常大。因此在电气设计时,需要重点考虑配电线路方面,明确其设计要点,并且需要结合节能理念,以此在保证电气设计效果的同时,降低对能源的消耗,有利于工程实现预期的目的。
        关键词:电力系统;中低压配电线路;设计
        引言
        电力事业在社会经济发展中占有重要地位,关系着各领域、行业的平稳发展。而电力系统中低压配电线路设计质量会直接影响电力工程质量水平,因此需对其设计要点进行全面考量,以此来保证配电线路的有效应用、平稳运行。
        1电力系统中低压配电线路存在的主要问题
        ①对地理条件不好的坑位,未做好排水措施,造成地基承载力下降;
        ②地基承载力下降时,施工人员未能及时发现,未采取支护措施,造成塌方;
        ③在基础掏挖过程中,施工人员未遵循相关操作规程,造成孔壁坍塌。在架线过程中施工人员对线材、金具等进行拖地展放,造成线材磨损;金具、设备安装过程中,高空作业安全防护不规范,造成人员伤亡。
        2电力系统中低压配电线路设计策略
        2.1中压配电线路设计
        第一,中压配电线路设计。按照实际应用需求,在放射式、环网式与树干式中选择相应的供电模式。城市核心区与主城区采用以环网式为主,放射式为辅的联合供电模式。针对城市重要负荷,应采用独立供电模式。利用两回路或者三回路方式,在周边变电站的电源点引接,全面确保供电可靠性。城市一般负荷供电模式为环网式。针对容量小、供电可靠性较低的老城区,由于线路走廊建设难度大,可以从环网结构中引出分支线,实行放射式供电。引出点采用断路器保护,当分支点故障时能够及时切除,避免对主干网运行造成影响。在正常运行状态下,环网开环运行,主干线划分为2-3段,将断路器和负荷开关设置在适宜位置,满足“手拉手”供电需求。配网设计需要保证线路检修时负荷能够全部转移,全面加强供电可靠性。
        第二,中压配电线路主供电节点设计。城市中压配电线路层级,包括变电站、中压开闭所、环网柜、终端变配电所,在变电站引出放射性供电,保证供电可靠性。然而多数区域与变电站距离远,会受到变电站中压间隔与线路走廊影响,所以应按照负荷发展需求,规划设置中压开闭所,将其作为区域供电主电源。区域内开闭所采用环网式供电。为了保证供电可靠性,开闭所主接线,多采用两进线单母线分段接线方式,满足N-1供电可靠性要求。开闭所进线电源引自不同变电站。
        第三,中压主网架导线截面设计。在进行配网设计时,主网架导线截面必须考虑负荷现状与增长规律,确保和城市发展规划一致。主网架导线截面应满足供电可靠性要求。结合允许电压计算、经济电流密度计算、允许电流计算等方式,确定导线截面。为方便运行区分与备件通用,应限制中压电缆截面选择。主干网或开闭所进线选择300mm2与400mm2;终端变压器选择70mm2;环网选择120mm2、240mm2。由于夏季气温高,大功率电器使用频繁,极易出现电力负荷高峰。因此导线截面必须确保负荷高峰时段的运行安全性。通过大量实践可知,在选择导线截面时,必须立足于电网长期规划要求,预留充足空间。部分城市早期的电网规划不注重分析。随着经济的发展,电网供需矛盾凸显,针对不满足实际需求的配网线路必须更换新导线。此时会投入大量资金,还会影响供电质量与供电服务。


        2.2导线截面积
        电力系统配电线路导线截面与其输送安全性、输送能力、线路重量、过负荷能力等密切相关,设计时需对电能输送量要求等方面进行全面考量,同时需对预定电压等级、配电线路络、经济电流密度等进行分析。此外,需比对一定电压等级、配电线路络下不同线路的机械特性及电气性能,在比对过程中可将指标设为年费用最小,以此来确保整体具有较高经济性、安全性与技术性。值得注意的是,不同温度下,不同材质导线的载流量不同,因此依照设计规范需对导线的最大载流量进行验算,钢芯铝合金绞线、钢芯铝绞线可基于70℃进行取值,钢芯铝包钢绞线可基于80℃进行取值。
        2.3优化主干网架
        老旧居民小区配网主干网架设计,选择铝芯架空绝缘导线与铜芯低压电缆线路。架空绝缘导线,采用电线杆架设线路方式。也可以沿着建筑主体,采用一字铁和工字铁安装配电线路,并需确保配电线路排列水平度。低压电网中,采用TN-C-S系统,在主干线末端与分支位置设置中性线重复接地。在进户电表箱位置设置重复接地,分离PE线和N线。在选择导线截面时,必须全面分析居住小区实际情况,按照负荷规划明确导线截面。首先保证随着用电负荷的增加,配变容量也会持续增加。其次确保主干网满足用电需求,避免出现重复建设行为,减少资金浪费。随着生活水平的提升,对于用电安全性与可靠性要求也比较高,新建小区与旧小区改造,多采用铜芯低压电缆暗敷方式。由于电缆材料的造价成本高,所以必须缩短电缆路由,因存在电压损耗,低压电缆供电半径建议小于250m。比如此次研究的项目,近期负荷为853kW,计算容量为335kW,同时系数为0.4。远期负荷为1285kW,计算容量为507kW,同时系数为0.4。按照远期容量需求,配置箱式变配电所。低压主干网架选择三回路铝芯架空绝缘导线,每栋建筑分支选择铜芯电缆,全面满足用电需求。
        2.4防雷设计
        防雷设计在配电线路设计中主要是起保护作用,因为在雷电天气会对配电线路造成一定的影响。因此,在配电线路设计时一定要做好防雷设计工作。主要是从以下2个方面展开。
        1)在配电线路设计中,需要注重考虑雷电设计,应当采用的是在建筑的顶端设置接闪带/接闪杆,并且需要加强雷电平博、耦合以及分流的效果。这样,可以有效提升防雷设计的效果。同时,在设计的时候,需要根据实际情况,屏蔽和降低干感应电压,并且耦合可减少绝缘电子电压电路输送量,这样就可以有效降低雷击对配电线路的影响嘲。
        2)在安装接闪带以后,应当在第一时间完成接闪带安装环节,其直接关系到防雷系统的功能和运行效果,这样便可以快速地将雷电导人大地,以此保证各类安全系统运行的稳定性和安全性,避免异常问题的产生。另外,在防雷设计的时候,需要在合适的位置安装避雷针,这可以有效降低雷击的概率,以此保证配电线路的稳定性,确保建筑电气的功能性。
        2.5接地设计
        在配电线路设计中,接地设计也是非常关键的一项设计内容,不仅确保配电线路与行的稳定性,也保证其安全性。因此,在接地设计的时候,可以直接接地。但如果保护方式不同,其分类和选择方式也有着一定差异。一般情况下,接地系统可以分为TN和TT系统。另外在设计时,需要结合建筑工程的实际情况,选择合适的接地系统。
        结语
        综上所述,在明确中低压配电线路设计流程及原则的前提条件下,通过掌握整体编制要点、可让电力系统中低压配电线路设计质量得到有效保证,进而确保电力系统的可靠、平稳运行。值得注意的是,在线路设计工作中,需对新型设计技术进行有效尝试、合理应用,以加快电力系统的技术创新。
        参考文献
        [1]承诚.LNG站扩建工程配电线路优化设计与节能措施分析[J].上海煤气,2020,28(02):32-35.
        [2]袁慕.电力工程配电线路路径优化设计的难点分析[J].居舍,2019,10(34):94.
        [3]周鹏程.基于层次分析评价线路输电路径优化设计应用研究[J].电气技术与经济,2018,25(05):50-52.
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