林化所電力增容配電改造方案及應用

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【摘要】供配電是一個單位的重要基礎設施，其安全可靠平穩的運行已成為我們極其關心的重要問題，因此對于供配電工程項目前期設計方案的選擇優化顯得尤其重要，文章針對林化所所部電力增容及配電改造工程設計方案的選擇、優化、參數配置、電力設備選型及應用，進行了總結和探討，希望為電力增容及配電改造工程提供思路和經驗。

【關鍵詞】變電所增容改造；設計方案；優化應用

1引言

當代社會科技水平不斷進步，人們生活水平不斷提高，無論是企業、集體還是普通居民用戶，對用電的需求越來越大，很多負荷偏小的變電所已經不能高質量可靠運行，因此必須對其進行增容改造、擴建，以保障人們的生活需求和社會發展進步的需求。國家對此提出了許多好的政策和辦法，來滿足對電能日益增長的需求，對電力系統改造提出了許多新的要求，要求電力系統必須不斷隨時代的進步而改善和改進，其中變電所作為供配電系統非常重要的一部分，其可靠、穩定、安全運行已成為非常關心的問題，因此電力增容及配電改造工程項目前期設計方案的選擇顯得尤為重要，應該采取科學合理的設計方案，從而確保其運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設施改造項目設計改造是在原有條件基礎上，創新一個最合理的設計方案，保障林化所所部變配電設備及電網安全運行。

2林化所配電設備及設施現狀

中國林業科學研究院林產化學工業研究所(簡稱林化所)，1960年7月2日建所，變電所超過運行年限，出現容量不足、設備老化、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、人力和資金進行局部改造、整治，但每年都會出現新的問題，效果并不理想，與當前采用了新技術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；②設備保護裝置和供電可靠性已不能滿足供電系統要求；③林化所現有辦公設施總計33310㎡，在建國家林業局林化產品檢驗檢測中心大樓一棟2200㎡；規劃研究生教學樓一棟，預計新增面積3000㎡；④綜合樓、食堂大樓由于建設年代較久，電氣設備老化，需要更換配電箱、橋架、電氣線路、電器開關等。總之，林化所變電所現有容量已滿足不了負荷要求，為了確保全所供電的可靠性和供電質量，單位向供電公司申請增容改造。

3林化所電力增容與配電改造預期目標

經過項目實施，增強所部電力容量，改善電源結構，提高供電設備的經濟性和可靠性，確保研究所供配電安全穩定運行，為科研生產的發展需要提供支撐。改造后的供電系統將成為“可控、穩定、高效”的供配電網絡，使單位的用電在管理、控制、信息、自動化以及運行環境方面提高一個檔次，以保證科研生產、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計方案

[3,4,5]依據林化所現狀及十年規劃，統計分析林化所負荷增長趨勢，確定變電所容量增容到2000kV•A；采用10kV高壓雙電源供電，計量方式采用高壓高計；購置更新高壓柜、低壓配電柜；改造智能變配電管理系統；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、電器開關等更換。根據單位用電負荷要求和財力可能，具體設計方案要求如下：

4.1線路部分

①更換兩路高壓進線電纜，從單位變電所到10kV進線桿塔；②更換綜合樓四路進線電纜，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新鋪設檢驗檢測中心大樓四路進線電纜，從單位變電所到檢驗檢測中心大樓配電房；④新鋪設商業街一路進線電纜，從單位變電所到商業街分支箱。

4.2變電所部分

①更新兩臺1000kV•A干式變壓器，取代原有兩臺630kV•A干式變壓器；新上6臺高壓環網柜，取代原有六臺SF6型高壓開關柜；新上13臺MNS低壓開關柜，取代原有11臺低壓開關柜；確保功率因數不小于0.9，低壓側每段各設電容補償裝置1套，每套補償容量為300kV•A；在低壓側每段各設濾波器1套，治理諧波污染；②新設計配置智能變配電管理系統。

4.3智能變配電管理系統

變配電所設智能變配電管理系統（即微機自動化系統）系統應具備以下功能：①基于windows操作平臺，具有RS232/485物理通訊接口；②電網電壓即使兩相失電，也不影響采集、儲藏、通訊；③具有配電、變電壓、過壓、欠壓、過載、短路保護動作報警功能；④具有對操作人員操作的自動記錄、自動生成報表功能；⑤對采集電壓、電流、功率因數、有功功率、無功功率、有功電量、無功電量、頻率諧波電壓、諧波電流進行綜合數據處理自動生成報表、曲線及棒圖。

4.4設備選型（表1，表2）

4.5增容改造電氣設備布置及進線配置設計方案

4.5.1變電所電氣設備平面布置（圖1）變電所電氣設備全部安裝在室內，平面布置充分考慮到現有房屋結構及電氣設備相互連接的需要，母線槽構架設計兩組，引線設計兩組，變壓器基礎設計兩組，低壓開關柜根據現有空間選用長寬600mm×1000mm，門頭改造方便電氣設備安裝和運輸。

4.5.2變電所高壓一次系統圖（圖2）高壓環網柜要求全絕緣、全密封、充氣式SF6，同時具有五防閉鎖功能，為方便進出，高度選用1800mm。

4.5.3變電所低壓一次系統圖（圖3）低壓設計方案分別從經濟性、靈活性、可靠性等方面進行了比較選擇，變壓器配備自動溫控裝置及通信接口。低壓進線開關和母聯柜內的母聯開關采用電氣和鑰匙聯鎖，實現3合2功能。所有數字表均需實現對電壓、電流、功率因數、有功功率、無功功率、有功電量、無功電量、頻率諧波電壓、諧波電流等數據采集，并將數據上傳至后臺監控系統。

4.5.4智能化變配電監控系統運行總畫面（圖4）[6]智能化變配電監控系統實現電氣參數實時監測、事故異常報警、事件記錄和打印、統計報表的整理和打印、電能量成本管理和負荷監控等綜合功能。該智能化變配電監控系統基本實現供電系統安全、合理、經濟的運行，提高供配電系統可靠性。

5結果與討論

①變電所改造從實際出發，根據現有房屋結構情況、周圍地形地貌情況，資金預算情況，選擇確立了合理的設計方案；②上述方案于2019年11月實施完成，并驗收送電運行，由于前期供電需求統計較為準確，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荷。③設計方案中合理的電容補償裝置提高了電網功率因數，由改造前的月平均0.7，提高到月平均0.94；④智能化變配電監控系統方案以網絡架構為基礎，建立在通信信息平臺基礎之上，實現有效監督與控制變電所電力系統的各個工作環節，強化了用電安全，提高了變電所管理效率。

參考文獻

[1]袁瑋.中關村創意產業基地變電站設備改造方案及應用[D].北京：華北電力大學，2017.06.

[2]孫文龍.突泉縣太平66kV變電站增容擴建改造工程設計[D].長春：長春工業大學，2019.6.

[3]GB50052-2009.供配電系統設計規范.[4]陳宏.智能變電站技術[M].北京：中國電力出版社，2010:45-49.

[5]王思華.電力工程[M].北京：中國電力出版社，2011:128-132.

[6]王俊.數字化變電站的設計方案研究[D].合肥：合肥工業大學，2009.

作者：韋建軍 王占軍 李瀟 劉軍利 張蓉 薛澄波 尹玲莉 單位：中國林業科學研究院林產化學工業研究所