城网中低压配电网改造工程可行性研究报告.docx
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城网中低压配电网改造工程可行性研究报告
城网中低压配电网改造工程可行性研究报告
一、总论
为进一步完善**城市中低压网，确保城网可靠、稳定运行，按照省公司制定的2012年中低压配电网建设改造项目确定原则，根据实际情况，我公司认真开展了2012年中低压改造工程项目的可行性研究工作。
在对有关项目进行论证、细化后，确定了**城网2012年中低压工程项目计划。
二、立项依据
Ø《**市城市电网十二五规划》
Ø江西省电力公司关于开展2012年城网中低压改造可行性研究的通知
三、立项目的
1、解决公司10KV及以下线路存在安全隐患的线路和设备。
2、新增公变台区、改造10KV线路，解决在2011年度夏已过载或负荷率超过80%并可能在12年过载的问题；
3、解决钟岭工业园区突增负荷增长的需求。
4、提高配网供电可靠性
5、对新技术、新设备的推扩应用。
6、**市城市电网“十二五”中低压配电网规划中分步实施的主要项目。
四、主要设计依据
Ø国家能源局《20kV及以下配电网工程建设预算编制与计算标准》国能电力[2009]123号
Ø国家能源局《20kV及以下配电网工程建设预算定额》国能电力[2009]123号
Ø国家能源局《农村电网改造升级技术原则》国能新能[2010]306号
Ø国家电网公司《农网10kV及以下工程通用设计》国家电网基建[2010]1613号
Ø国家电网公司《农网完善工程技术要点》国家电网农[2009]378号
Ø国家电网公司关于印发电网差异化规划设计指导意见的紧急通知国家电网发展[2008]195号
Ø江西省电力公司《江西省农村10千伏及以下配电网建设（改造）技术规定》赣电农（2010）369号
Ø江西省电力公司《10kV柱上式配电变压器台标准化设计》赣电生（2010）2554号
Ø江西省电力公司《农网10kV及以下架空线路工程标准化设计（2011年版）》
ØDL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》
ØDL/T621-1997《交流电气装置的接地》
ØGB311.1-1997《高压输变电设备的绝缘配合》
ØGB/T50062-2008《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》
ØGB50227-2008《并联电容器装置设计规范》
ØGB50217-2007《电力工程电缆设计规范》
ØGB/T6451-1999《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》
ØDL/T5119-2000《农村小型化无人值班变电所设计技术规程》
ØDL/T5222-2005《导体和电气选择设计技术规定》
ØDL/T5056-2007《变电所总布置设计技术规程》
以及相应的电力设计标准及规程、规范。
五、设计选择的气象条件
江西省典型II类气象区
气象条件
气象分区
II
大气温度（℃）
最高气温
40
最低气温
-10
正常情况
导线及架空地线覆冰时
-5
最大设计风速时
10
事故情况
-5
安装情况
-5
过电压情况
大气过电压
15
内部过电压
15
年平均气温
15
风速（m/s）
正常情况
最大设计风速时
25
导线及架空地线覆冰时
10
事故情况
0
安装情况
10
最高、最低及年平均气温设计时
0
大气过电压时
10
内部过电压时
0.5×最大风速（不低于15）
覆冰
覆冰厚度（mm）
10
密度（g/cm^3）
0.9
城镇地区设计风速按《10kV架空配电线路设计技术规程》的规定执行。
六、导线
6.1导线的选择
导线的选择配合**市10kV配电网的长期发展规划及供电负荷需求，按经济电流和电压降选择，主干线采用240mm2截面导线；次干线采用185mm2截面导线；分支线采用120mm2截面导线。
在变电站10kV出线段采用电缆出线，电缆截面大于架空导线一个等级。
6.2导线的安全系数
本次设计中导线的安全系数取值按下表选择：
导线分类
适用档距
导线型号
安全系数
导线运行最大直线转角（°）
L（m）
绝缘导线
<50
JKLYJ-10/70
3.8
15
JKLYJ-10/120
5.0
15
JKLYJ-10/240
8.0
8
在实际设计中，如果导线的平均运行上限应力超过导线拉断力的22%，则考虑安装防震锤进行导线防震。
6.3导线的排列
单回路线路采用三角形排列方式。
双回路线路采用垂直排列方式。
七、档距及线间距离
7.1档距
城镇地区配电线路的档距设计一般取40~50米，线路耐张段长度设计控制在1千米内。
县城的配电线路供电半径设计控制在4公里以内。
10kV各类型电杆的设计使用水平档距及垂直档距如下：
电杆类型
导线类型
有无低压线同杆
水平档距Lh,垂直档距Lv（m）
直线杆
绝缘导线
有
Lh≤60，Lv≤80
无
无拉线转角杆
绝缘导线
有
Lh≤60，Lv≤80
无
带拉线转角杆
绝缘导线
有
Lh≤60，Lv≤80
无
跨越杆
裸导线
无
Lh≤120，Lv≤150
单回路和双回路同杆架设单回低压线路时，横担间的垂直距离不小于如下数值：
对直线杆1.2m；对分支和转角杆1.0m。
7.2线间距离
10kV配电线路最小线间距离设计值如下：
档距（m）
40及以下
50
60
70
80
90
100
110
120
线间距离（m）
0.6
0.65
0.7
0.75
0.85
0.9
1
1.05
1.15
a）为满足变电所出口短路时的要求，在变电所的出口处的终端杆塔线间距离设计时增大到0.85米
八、杆塔
5.1砼杆采用预应力钢筋混泥土电杆及普通钢筋混凝土电杆，其强度安全系数分别不小于1.8和1.7。
砼杆稍径采用190mm，砼杆全高采用15m。
锥度为1/75。
横担采用角钢横担，材质为Q235，防腐设计采用热镀锌防腐。
连续的直线杆每5基杆设计一组防风拉线。
在不适合打拉线的地段选择使用钢电杆。
九、金具、绝缘子、防雷及接地
9.1金具
配电线路设计采用符合DL/T-756~759-2001电力行业标准中的金具产品，使用安全系数不小于2.5。
9.2绝缘子
本设计直线杆采用的绝缘子有针式绝缘子，耐张杆采用悬式绝缘子串，悬式绝缘子串采用普通型（XP-70）及耐污型（XWP-70）两种。
针式绝缘子设计采用P-15及P-20。
在县城及重污秽区的配电线路及提高其抵御污闪事故能力，设计采用复合绝缘子。
9.3防雷与接地
10kV线路杆管杆均设置接地装置，居民区、交叉跨越及变电站出线段的钢筋混凝土杆设计全部接地，接地体于钢电杆或砼杆横担连接。
接地体采用水平和垂直敷设两种模式。
水平接地体采用Φ12圆钢，接地引上采用Φ16热镀锌圆钢，垂直接地体采用L50×5角钢，设计接地电阻不大于30欧姆。
线路在与高压电力线路、低压电力线、通信线交叉时，按照《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T630-1997），的要求接地。
在居民区按《10kV架空配电线路设计技术规程》（DL/T5220-2005）的要求接地。
在土壤电阻率较高的地段，设计采用总长不超过500米的放射形接地或连续伸长接地体和采用降阻剂降低接地电阻。
变电站出线1#杆设计必须装设防雷接地装置。
10kV柱上断路器和户外式电缆头装置设计装设地网和避雷器，避雷器的接地线与设计外壳相连，其接地电阻最大值为：
柱上断路器10欧姆，户外电缆头装置为10欧姆。
十、拉线及基础
10.1拉线
拉线设计采用GJ型镀锌钢绞线，其强度设计安全系数大于2.0，最小截面为35mm2。
拉线棒直径设计不小于16mm，在腐蚀严重地段直径不小于18mm。
10.2基础
砼杆的底盘、卡盘、拉线盘设计采用预制混泥土，其标号为C40。
砼杆的埋设深度，按照其倾覆力进行埋深计算。
砼杆的抗拔稳定安全系数设计取值如下：
直线杆：
1.5；耐张杆：
1.8；终端及转角杆：
2.0。
十一、10kV柱上真空断路器
配电线路主干线设计装设分段开关，较大的分支线设计装设分支开关，以方便运行及检修，缩小停电范围，提高供电可靠性。
十二、柱上变压器台
12.1电气一次部分
19B12.1.1电气主接线
1、10kV采用线路变压器组方式，0.4kV采用单母线接线方式。
2、10kV架空进线1回，低压架空出线1～２回在受环境限制的地段，采用用四芯电缆出线。
20B12.1.2主要设备选择
1、变压器选择
1）选用油浸式、全密封、低损耗、单相D11或三相S11-M型以上性能配电变压器。
2）容量：
400kVA及以下。
3）变比：
在城区或供电半径较小地区采用10.510±2×2.5%/0.4kV；郊区或供电半径较大、布置在线路末端的采用10±2×2.5%/0.4kV。
4）连接组别：
Dyn11。
5）短路阻抗：
Ud%=4。
2、变压器高压侧配置
1）10kV隔离开关。
2）10kV侧配置跌落式熔断器，设备短路电流水平按12.5/16kA考虑。
3）10kV氧化锌避雷器。
3、变压器低压侧配置
变压器低压侧安装一台低压综合配电箱，具备以下基本功能：
1）0.4kV侧选用空气断路器。
变压器和低压电网按GB13955《剩余电流动作保护装置安装和运行》配置漏电保护断路器，各级漏保参数选择相互配合，满足安全运行要求。
2）低压氧化锌避雷器。
3）计量装置。
4）低压无功补偿装置：
配电变压器配置手动投切和自动跟踪投切相结合的无功补偿装置。
容量为400kVA变压器配30kvar（手动投切）和90kvar（自动跟踪）。
5）数据采集和传输装置。
21B12.1.3导体选择
中压引下线采用架空绝缘电缆，低压引下线采用架空阻燃电缆，电缆规格按下表配置。
中、低压引下线截面配置表
变压器容量（kVA）
≤400
≤400
变压器台型式
BT-2
BT-3
10kV引下线型号规格
JKLYJ-1-1×50
变压器低压侧至低压综合配电箱导线型号规格
ZR-YJV-1-1×300
ZR-YJV-1-1×300
低压引下线型号规格
ZR-YJV-1-4×300
ZR-YJV-1-4×300
2212.1.4电气设备布置及安置方式
1、低压综合配电箱（兼有计量、综合测控、无功补偿和出线等功能）与变压器水平或垂直排列，垂直排列的低压综合配电箱底部距地面不少于1.8米。
23B12.1.5防雷、接地和过电压
1、交流电气装置的接地应符合DL/T621《交流电气装置的接地》要求，接地装置设计在实际工程设计阶段应根据实际条件进行。
交流电气装置过电压保护应满足DL/T620《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》要求。
2、接地引下线必须分别与杆上需接地的部分和接地引下扁钢牢固连接。
接地引下扁钢可采用-50mm×5mm热镀锌扁钢，地上外露部分用绿、黄两种油漆相隔成斑马线状。
两个接地引下扁钢应与同一个地下接地体焊接牢固。
双杆方式：
氧化锌避雷器的接地引下线沿10kV引下线电杆在变压器台架支架下端处通过铝接线端子与接地引下扁钢连接；配电变压器中性点、配电变压器外壳和低压综合配电箱箱体的接地引下线沿低压引下线电杆在变压器台架支架下端处通过铝设备线夹与接地扁钢连接，并用绝缘线将两个铝接线端子相连。
3、设水平和垂直接地的复合接地网。
地下接地体水平部分宜采用不小于-50mm×5mm热镀锌扁钢敷设成围绕变压器台的闭合环形，至少设4根垂直接地极在市区如受条件限制，可沿道路水平铺设接地体以满足垂直接地极间距不小于5米，要求接地极采用不小于50×5的角钢，接地体的埋设深度不应小于0.6米，且不应接近煤气管道及输水管道。
接地体的截面选择考虑热稳定和腐蚀要求，接地电阻、跨步电压和接触电势并满足有关规程要求。
4、总容量为100kVA以上的变压器，其接地电阻不大于4Ω。
5、10kV柱上式变压器台高、低压侧设计安装氧化锌避雷器。
3B12.2电气二次部分
1、配电变压器10kV侧采用熔断器保护，低压侧采用自动空气（漏电）开关保护。
2、设置（智能型低压复合开关综合投切）低压补偿电容器。
3、低压侧配置电能表集中器（交流采样），实时监测低压侧电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、累计电量等，电量按内部考核计量准确度为1.0级。
通信接口RS232及RS485，配置智能GPRS/CDMA、光纤数据光纤传输装置，通过GPRS/CDMA、光纤等有线或无线方式实现远传。
4B12.3低压综合配电箱
24B1、设计原则
标准统一、技术合理、简单实用、安全可靠。
25B2、低压综合配电箱设计采用L型。
26B3、低压综合配电箱进出线
1）进出回路数为１进1～２出。
2）L型低压综合配电箱采取箱体上侧正面进背面出，进出线通过外置装头连接，安装在配电变压器下方或侧边，与配电变压器垂直或水平排列。
27B4、元器件的配置和性能要求
4.1无功补偿回路用电流互感器:
电流互感器精度为0.5级，L型装设1只。
4.2隔离刀闸：
L型不装设隔离刀闸。
4.3断路器:
1）按照城镇低压电网接地方式，L型采用塑壳低压断路器，具有过载、短路等保护功能。
4.4无功补偿：
1）L型采用固定补偿与自动补偿相结合的方式。
①装设4只自愈式三相电容器,1只30kvar固定补偿，3只20kvar自动补偿；
②装设1台无功自动补偿控制器；
③装设4只空气开关和3只自动投切用复合开关；
④装设1只无功补偿用接线盒。
4.5计量装置：
1）装设3只计量用电流互感器（电流互感器精度为0.2S级、型号根据变压器容量选定）；
2）预留1块电能表的安装位置（电能表精度为1.0，根据配电变压器容量由供电公司计量及相关管理部门选型、安装）；
3）装设1只计量用联合接线盒。
4.6装设1只集中器（具备数据采集、通信和远程监控功能）
4.7装设1组低压氧化锌避雷器。
4.8装设指针式电压表和工作指示灯。
4.9装设箱内配检修灯。
4.10L型外接瓷套铜螺栓配上仰角30°的螺旋线夹。
4.11接地铜排与箱体接地桩头通过多股铜线可靠连接，铜线不小于4mm2。
28B5、外型、安装方式
5.1箱体材料应采用SUS304不锈钢板，板厚不小于1.5mm。
正面、背面开门，低压综合配电箱的所有门铰链安装在进线侧，门的最大开度为135度，箱体设有便于查看的透明观察口，箱门上设统一的（特殊）锁具（锁孔有防雨设计）。
计量室的门锁与其它室的门锁同类型但规格小1号，计量门应有封铅扣。
5.2箱体防护等级高于IP33。
5.3在箱体进线侧设有供可靠接地用的M12螺栓桩头。
5.4箱体设计散热性良好，配置温控风冷装置，45℃以上强制通风（D型不配置）。
5.5低压综合配电箱必须有铭牌，并固定在明显可见位置，铭牌上的文字和标识清晰且牢固。
5.6L型低压综合配电箱投运时，设计配备接线桩头防护绝缘护套。
5.7装卸用吊环采用斜对角方式设置。
5.8箱体正面应印有国家电网公司徽标、“××供电公司”或“×××供电有限责任公司”和“报修电话95598”字样；正面和背面印有“有电危险禁止触摸”的警示语。
十三、10kV开关站
13.1建站必要性
13.1.1目前状况
某经济开发区是**市发展开放型经济的重要载体和平台，是主攻工业的主战场。
开发区要以建设“工业新区、城市新区”为功能定位，以发展加工制造业为主体，尽快培育特色鲜明、环保达标的主导产业，配套发展关联产业和服务业，增强核心竞争力；全力聚集一批投资规模大、技术含量高、经济效益好、创税能力强的项目，形成主导产业、配套产业协调发展，产业优势明显，结构不断优化，基础设施和服务功能较为完善的工业新城区。
某经济开发区现由钟岭110kV变电站2条10kV线路供电。
近几年某开发区不断发展，按照某管委会提供的数据显示：
某经济开发区第四期工程有20多家，到明年上半年将会投产约10家左右，负荷大约有7500kVA。
而第五期工程批报项目有4000亩，目前负荷性质主要是施工负荷，建成之后将有大负荷设备投入运行。
13.1.2存在的问题
钟岭110kV变电站10kVkV出线间隔共有20个，目前已全部投入使用，已不可能再增加出线柜增加出线回路数。
现某经济开发区由钟岭110kV变电站2条10kV线路供电。
随着某经济开发区规模的不断扩大，用电负荷急剧增加，企业对供电可靠性、供电质量等有了新的更高的要求，原有的供电方式已不能满足实际要求。
钟岭110kV变电站电容器无功补偿装置按照15%-30%的配置原则，仅对变压器进行无功补偿。
10kV线路虽然距离不是很长，但所带负荷主要是工业负荷，配变台区几乎未在低压进行相应的补偿，导致系统反送无功比较严重。
13.2站址选择
根据《35-110KV变电站设计规范》中变电站站址选择要求，经我公司勘测设计人员会同文昌区供电有限责任公司人员多次现场勘踏，并经当地政府同意，结合**城区城乡规划和电网建设改造规划，本着合理、方便、节约的原则，初步选定站址在某经济开发区金柅大道与纬二路交叉点处，规划中的瑞辉服装厂附近。
该站址位于某开发区第四期工程区域内，地处负荷中心；10kV进出线均沿开发区马路架设，走廊相对比较开阔；拟建站区前为纬二路，交通比较方便；根据现场踏访结果，该处土质较好，接地电阻理想。
目前，拟选开关站站址区域已由当地做好三通一平工作。
13.3电力系统
13.3.1接入系统方案
采用原接入系统方案。
13.3.2电气接线方式
10kV母线本期单母线分段接线方式，远期单母线分段接线方式。
13.3.3建站规模
（1）10kV进线本期2回，远期2回；
（2）10kV出线本期4回，远期10回；
（3）10kV电容器无功补偿装置本期1×600kVAR，远期2×600kVAR；
（4）10kVPT本期2组，远期2组；
（5）10kV站用变本期2台，型号SC11-10.5/0.4，容量50kVA；
（6）10kV母线本期单母线分段接线方式，远期采用单母线分段接线方式；
（7）电气二次部分采用综合自动化系统；
（8）变电站辅助设施：
火灾报警系统、图像监控系统、微机防误闭锁装置。
（9）通信部分。
13.4一次部分
13.4.1电气一次接线方式
电气一次接线方式详见附图：
图S2011YZ-D0101-01。
13.4.2短路电流计算
原始数据：
选取基准容量为100MVA;
钟岭110kV变电站10kV母线三相短路
=2.82（大方式）；
根据数据计算得知：
项目
短路点（d1）
三
相
短
路
短路电流标幺值
2.18
短路电流有名值（kA）
11.99
冲击电流（kA）
30.57
全电流最大有效值（kA）
18.22
短路容量（MVA）
218
依据以上计算结果，结合江西省电力公司典型设计要求，选择该站短路容量为31.5KA。
13.4.3主要设备选型
10kV高压进线柜：
KYN28A-12，进线柜，柜内配置真空开关；
10kV高压出线柜：
KYN28A-12，馈线柜，柜内配置真空开关；
10kV母线设备柜：
KYN28A-12，电压互感器及避雷器柜，电压互感器配置二次消谐装置；
10kV站用变柜：
KYN28A-12，站用变柜，柜内配置真空开关；
10kV电容器柜：
KYN28A-12，电容器出线柜，柜内配置真空开关；
10kV分段开关柜：
KYN28A-12，分段开关柜，柜内配置真空开关；
10kV分段隔离柜：
KYN28A-12，分段隔离柜，隔离手车；
10kV电容器无功补偿装置：
TBB10-600-AKW，户外框架式。
13.4.4配电装置型式及电气平面布置
10kV配电装置采用户内开关柜双列布置，10kV电容器无功补偿装置采用户外成套装置，#1电容器布置在站区西角，#2电容器布置在站区东角。
根据电气一次接线方式及站址情况，并结合进出线方向和方式，本站采用矩形布置方式，长宽为30.1米×18.5米，10kV进线从北向进入，10kV高压室布置在站区南侧侧，10kV高压室长12米，宽8.5米，10kV拟采用电缆进出线方式,10kV出线出站区后上杆架设。
具体站区布置情况详见图：
S2011YZ-D0101-02。
13.4.5防雷接地、过电压保护及绝缘配合
为防止配电装置遭受直击雷，站内设置1根26米独立避雷针。
为防止线路入侵的雷电波过电压，在10kV进线柜内设置过电压保护器，10kV每条出线上设置过电压保护器，10kV电容器首段装设金属氧化锌避雷器。
为保护站内设备及人身安全，变电站敷设以水平接地干体为主，辅以垂直接地极的人工接地网，水平接地带用-50×5热镀锌扁钢，垂直接地极选用∠50×5×2500热镀锌角钢，主接地网外缘闭合。
室内配电装置埋设环形接地网与室外接地网相连。
10kV电气设备绝缘水平参照以下取值：
试验电压
设备名称
设备耐受电压值
雷电冲击耐压（kV，峰值）
1min工频耐压（kV，有效值）
内绝缘
截波
内绝缘
外绝缘
内绝缘
外绝缘
主变压器高压侧
75
75
85
35
35
其他电器
75
75
42
42
断路器端口间
75
75
42
42
隔离开关端口间
85
49
13.4.6电缆敷设及防火
本站一次、二次电缆均选用阻燃电缆，电缆采用角钢支架沿电缆沟敷设，在户外电缆出入口处、控制保护柜、开关柜等电缆孔处均采用防火堵料进行封堵。
13.4.7站用电系统及照明系统
本站本期设置10kV站用变2台，接于10kV两段母线上，容量50kVA，采用开关控制，干式变安装在站用变柜内，站用低压屏采用MNS（H）型智能柜。
主控制室内照明采用嵌入式节能荧光灯，10KV高压室内采用普通节能荧光灯，主控室和高压室设置事故照明灯。
考虑到户外基本无配电装置，故站内屋外采用普通路灯照明，进站大门设置门柱灯。
仅在10kV高压室西北角、厨房处设置两台投射灯，便于电容器照明及站外进站道路投射，屋外照明电源取自站用低压屏，室外设置分线盒。
13.5二次部分
13.5.1变电站综合自动化系统
该综自系统是以间隔为单位的分层分布式微机综合自动化系统，能满足无人值班，远控和就地监控的要求，当地具有数据采集和数据处理功能，能在后台和保护面板上操作开关，对事件报表打印，事故发报警信号，远方功能可同时向两个远方发送相同或不同内容，规范的报文，可向远方转发事件顺序记录和保护的定值，保护的投退复位等命令，可实现变电站的远方监控，同时可实现远程自动抄表。
综自系统的设备分成三层结构组成，第一层为间隔层的分布式综合设备，35kV线路保护，主变保护及断路器测控单元，10kV配电装置测控单元，综合测控单元等。
第二层为站内通讯网，网络采用现场总线的域网。
第三层为变电站层的监控通讯系统，包括监控，远动网络主站等。
13.5.2组屏原则及布置方案
变电站二次设备柜体颜色采用Z44，外形尺寸为800mm×600mm×2260mm。
对于站内主变压器采用测控装置与保护装置一起组屏的方案，10kV系统保护测控装置采用组屏方案，站内计量电度表采用组屏方案，统一布置在控制室内。
直流屏（蓄电池屏、直流馈线屏）、站用
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