新型农产品物流园中压配电设计应用解决方案

赵起明

电力行业是关系到国计民生的重要基础产业和公用事业,它为国民经济发展提供能源,并且与社会发展、人民生活密切相关,安全、稳定和充足的电力供应,是国民经济健康稳定持续快速发展的重要前提条件。

某农产品物流园总投资15亿元,园区占地总面积3 000亩,是目前中国面积最大的农产品物流园。物流园规划科学合理,其中合理建置的蔬菜交易区、理货区、仓储区、降温区(冷库)、结算中心、种子农资供应区、汽修区、住宅区等区域,实现了交易、理货、仓储、保鲜、配送、结算一条龙,为广大客商提供一个服务范围广,服务功能强的交易平台。

一、建筑电力节能减排的重要性

从建筑方面耗能来看,建筑能耗目前占我国一次能源消耗总量的27.5%以上。建筑节能在建设节约型社会中有着重要作用。建设部规划到“十一五”末,建筑节能实现节约1亿吨标准煤的目标。

电力节能成为建筑领域节能减排关系成败的重要环节。

建筑节约电能和提高电能的利用率,将有效的缓解火电项目的持续高速增长及对环境的影响。

目前,常用的建筑电力节能方案:合理的选择电机启动和控制装置;合理的选择低损耗变压器;选择合适的电缆截面积,供电使用半径;安装电力监控和计算监控系统;新能源的利用(如太阳能、地源热泵等);采用高效、节能照明光源、高效灯具。

二、中压配电建设方案

(一)提高电网电压运行水平,降低电网的输送电流

变电站主变采用有载调压方式调压,根据负荷情况,随时调节主变压器的分接开关,保证电网电压处于规程规定的波动范围之内,避免负荷高峰期电网电压过低而造成电能质量下降。同时可提高线路末端的电压,使线路电流下降,从而达到降损的目的。10kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%。

(二)根据建筑功能性质合理计算负荷

用电负荷计算方法选择得当,达到节约有色金属,节约能源的目的。若选择不当,会给用户带来不必要的投资和能源浪费。物流园用电负计算方法按下列原则选取:在方案设计阶段可采用单位指标法;在初步设计阶段及施工图设计阶段,采用需要系数法;对于住宅建筑,在设计的各个阶段均采用单位指标法和单位面积法。

(三)合理选择变压器台数

配电变压器的损耗是配电网损的主要组成部分。因此,降低电变压器的损耗对于降低整个配电网的损耗效果非常明显。方法主要有:使用低损耗的新型变压器、合理配置配电变压器容量等。

变压器越大也并不一定就越经济、节能,单从变压器损耗看那是可能的,但负荷越大外端输出电流也越大,外线线路线径就需要越大,线缆损耗随之增大,初期造价也相应增加。

所以在相同负荷情况下变压器选择需考虑了一下几点:

1.在综合了解用户负荷前提下,尽量根据变压器工作在75%～85%利用率情况下选择变压器容量。

2.变压器长期固定运行情况下可以考虑损耗较小的新型变压器。虽然新型变压器初期价格高,但是新型变压器和高能耗变压器价格差一般能在变压器2~3年的运行中得到弥补。

3.根据现场供电情况,变压器安装应选择在供电负荷重心区域。同时尽量保证三相变压器负荷平衡,减少负序电压损耗。如果三相负荷不平衡,会增加线路、配电变压器的损耗。

4.变压器的选择应根据变压器损耗和外接线路的投资来充分比较考虑,尽量达到线路初期投资小和变压器损耗低的优化方案。

整个园区一期工程设置32台变压器。

(四)合理选择变压器

目前国内已经开发出各种节能型的变压器,主要是显著降低了变压器的空载损耗,其造价比传统配电变压器高出30%~80%,将健康的高能耗配变更换为节能变压器的经济回收期一般达到20年左右,物流园园区设计使用年限50年,通过综合建设成本与运营成本核算,加上节能的考虑,园区32台变压器全部采用了 S13系列的变压器。

(五)中压配电网络接线

要实现配电网络安全、可靠、经济、高效运行,必须要有一个接线简洁、运行灵活的中压配电网。10kV配电网络常用典型接线有:单电源辐射网、“手拉手”环网、“网格式”环网、电缆单环网、电缆双环网等。在配电网络规划与建设改造中,应根据配电网络优化准则,以城市中低压配电网建设与改造技术原则为依据,结合本项目配电网络的实际情况,通过对供电区域的用电性质、负荷密度的分析与研究,确定安全可靠、经济实用的配电网络接线方式。

某农产品物流园区占地面积大,用电负荷比较分散,在满足用电需求的情况下,从建设成本考虑,在A1区,B1区设置两组变压器共13台;其他区域以中央物流大道为界分为东西两个供电区域,共设置变压器共19台。每个区域采用单电源辐射网,将控制供电半径在300米以内。

(六)合理选择导线截面

由于配电线路有电阻,有电流通过时就会产生功率损耗,

其公式为:ΔΡ=3I2R·10-3

式中:ΔΡ——三相输电线路的功率损耗(KW);I——线电流(A) ;R——线路相电阻(Ω)。

其中“R”线路电阻在通过电流不变时,线路长度越长则电阻值越大。如果在一个工程中由于线路上下纵横交错,一般工程线路总的不下万米,大工程更是不计其数,造成电能损耗是相当可观的,所以减少线路能耗必须重视。在具体工程中,线路上电流一般是不变的,那么要减少线损,只能尽量减少线路电阻。而线路的电阻R=ρL/S,即与导线电阻率ρ、导线长度L成正比,与导线截面S成反比。要减少电阻值应从以下几个方面考虑:

(1)尽量选用电阻率ρ较小的导线,如铜芯导线较佳,铝线次之。

(2) 尽可能减少导线长度,在设计中线路应尽量走直线少走弯路。

(3)增大导线截面积,对于较长的线路,在满足载流量,热稳定,保护配合及电压降要求的前提下,在选定线截面时加大一级线截面。这样增加的线路费用,由于节约能耗而减少了年运行费用,综合考虑节能经济时还是合算的。

(七)合理进行无功补偿

功率因数提高了可以减少线路无功功率的损耗,从而达到节能目的。由于无功补偿对电网的安全、优质、经济运行具有重要的作用,合理选择无功补偿方案和补偿容量,有效的提高系统的电压稳定性,保证电网的电压质量,提高发输电设备的利用率,降低有功网损和减少发电费用。

在建设方案中采用箱变低压侧集中自动补偿。箱变集中补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等,每台变压器低压母线上装设电容自动补偿器,对系统进行无功功率补偿,使补偿后变压器高压侧的功率因数大于0.9。

三、物流园中压配电的总结

在某农产品物流园中压配电的实施过程中, 坚持高起点设计规划,将节能理念贯彻在整个项目的设计建设过程中。整个园区以中央物流大道为界分为两个区域,每个区域采用单电源辐射网,根据园区不同功能划分,来设计供电模式,采用功能分区内集中供电,既能满足园区的用电需要,又便于园区二期工程的建设。□(编辑/永安)