不同电压等级供电浅析

丰建华, 杨文征

(浙江大学建筑设计研究院有限公司, 浙江 杭州 310028)

0 引 言

近些年,大体量综合体或超高层项目不断涌现,项目体量越来越大,其变压器装机容量也越来越大,不同电压等级供电对项目的综合效应也不同。本文根据实际工程情况,对10 kV、35 kV两种电压等级进线进行综合分析,可为电气设计人员提供参考。

1 项目概况及相关依据

1.1 项目概况

项目1建筑面积33万m2,地下5层,用电单位1个,变压器装机容量30 800 kVA,负荷率70%,高可靠容量15 400 kVA。10 kV进线方案:四路10 kV公线,每路外线假定3 km。35 kV进线方案:两路35 kV,每路外线假定3 km。

项目2建筑面积21万m2,地下3层,用电单位1个,变压器装机容量19 400 kVA,负荷率70%,高可靠容量9 700 kVA。10 kV进线方案:两路10 kV公线,每路外线假定3 km。35 kV进线方案:两路35 kV,每路外线假定3 km。

1.2 相关依据

(1) 根据文献[1]2.2.3条,电压选择要求如下:用电单位的供电电压应从用电容量、用电设备特性、供电距离、供电线路的回路数、用电单位的远景规划、当地公共电网现状和其发展规划以及经济合理等因素考虑决定;10 kV、35 kV电压线路送电容量分别为5 MW、15 MW,供电距离分别为6 km以下、20 km以下。

(2) 根据19DX101-1《建筑电气常用数据》表3.9,10 kV电压线路受电变压器总容量为100～8 000 kVA,35 kV电压线路受电变压器总容量为5～40 MVA。无35 kV电压等级的,10 kV电压等级受电变压器总容量为100～15 000 kVA。

(3) 根据余杭供电局要求,当采用10 kV公线时需要设置开闭所,10 kV公线的高可靠性费用为200元/kVA;当采用10 kV专线时不需要设置开闭所,10 kV专线的高可靠性费用为150元/kVA;周边同时有10 kV、35 kV供电的条件,若申请总容量不超过2万kVA,也存在35 kV供电申请的可行性。

2 35 kV进线对建筑、结构及其他专业的影响

对于35 kV进线,且不设电业开关站的项目,一般设置35 kV用户配电室、35 kV/10 kV主变压器室、10 kV 电容室、10 kV总配电室和主控室、值班室(根据与余杭供电局征询得知,35 kV相关设备建议放在1F,若技术要求合格的情况下也可以放在-1F)。根据不同机房内安装的设备不同,对建筑、结构及其他专业提资的要求均有不同,故对建筑、结构及其他专业的影响进行分析。

2.1 35 kV用户配电室

35 kV用户配电室所需最小面积及设备布置如图1所示。如采用气体柜(SF6柜),可减少机房面积,但需设专用事故通风系统;房间净高要求3.6 m,在其房间下方设净高2 m的电缆夹层(图1中为最小的电缆夹层,1.65 m高),以便电缆敷设进线及满足电缆转弯半径的要求。电缆出线方式下进下出或下进上出,重量一般1 800 kg/柜,此房间要求靠近市政道路,以便供电部门进线;其他要求与10 kV用户开关站相似。

2.2 35/10 kV主变压器室

35/10 kV主变压器室所需面积及设备布置如图2所示。35/10 kV主变压器室(项目1每台变压器容量为10 000 kVA,项目2每台变压器容量为16 000 kVA,本次布置变压器尺寸考虑4 500×2 500)要求净高4.5 m(因变压器高度接近3 m),出线考虑上进上出,为了搬运方便此房间要求靠近市政道路。每台主变压器重量为5 500～6 000 kg,在整个变压器运输路径上楼板都需满足此荷载要求。由于设备运行发热量较大,需设空调通风设备。

2.3 10 kV电容室

10 kV电容室所需面积及设备布置如图3所示。

对于35 kV进线用户,一般为满足供电部门对35 kV侧的功率因数考虑,会要求其安装或预留10 kV电容补偿装置,10 kV电容补偿装置需安装在单独的房间内,容量一般按总申请容量的10%考虑,机房净高要求3.6 m,需贴邻10 kV总配电室(可上下放置),出线考虑下进下出,重量约为2 000 kg/柜。由于设备运行发热量较大,需设通风设备。

2.4 10 kV总配电室和主控室、值班室

10 kV总配电室和主控室、值班室所需面积及设备布置如图4所示。

10 kV总配电室和主控室、值班室可放在地下室,但应靠近10 kV电容室。一般10 kV柜不考虑采用气体柜,净高要求3.3 m,出线考虑下进下出(35 kV方案的10 kV配电室和10 kV主控室比10 kV方案的10 kV总高配布置约多60 m2)。

2.5 其 他

若设置35 kV系统,则1F开闭所需要取消(每个开闭所尺寸约为6 m×10 m);电气机房应靠近、贴邻布置,除35 kV主变压器净高要求较高、35 kV系统需要值班室外,其他要求与10 kV变电站相似。

3 35 kV进线对造价、运营费用的影响

35 kV进线项目初期设备造价相对于10 kV进线设备造价较贵,但运营时35 kV电能电价比10 kV电能电价便宜,以下对两者设备的投资及运营的费用进行分析。

3.1 设备投资费用

35 kV进线增加的设备费用估算如表1所示。

表1 35 kV进线增加的设备费用估算

35 kV进线方案中,原设计可减去设备(总高配内的高压柜)的费用为20万元。因此设备增加费用估算:如改为两路35 kV进线,项目1相关费用增加978万元,项目2相关费用增加902万元。

另外,表中只包含主设备的费用对比,不包括相关配套设备、工程安装、建筑、结构、检修、运营增加的费用。

3.2 市政配套费用

假定两路(四路)10 kV、两路35 kV外线距离均为3 km。根据征询结果得知有可用管道的情况下,10 kV电缆造价约为110万元/km,35 kV电缆造价约为150万元/km。

根据杭州市对供电配套费用收取的原则,对其分析如下:原设计两路10 kV电源进线,项目1市政配套费用为1 320万元,项目2市政配套费用为660万元;改为两路35 kV电源,项目1、项目2市政配套费用均为900万元。经分析,如采用35 kV进线,项目1市政配套费用少420万元,项目2市政配套费用多240万元。需注意,申请35 kV进线存在供电距离超过10 kV供电距离的可能性。

3.3 运营费用

根据文献[1]表1.9-1中商务办公的数据得知,年最大负荷利用时间Tmax为1 520 h,年平均有功负荷系数为0.17;年电能消耗量Wy=PcTmax。征询余杭电力局,10 kV电价为0.854 9元/kWh,35 kV电价为0.824 9元/kWh。

项目1变压器装机容量为30 800 kVA,若按照70%的负荷率、补偿达到0.95的情况下,有功计算功率为20 482 kW。项目2变压器装机容量为19 400 kVA,若按照70%的负荷率、补偿达到0.95的情况下,有功计算功率为12 901 kW。

因此,原设计两路10 kV电源运营费用估算:项目1每年运行费用2 661万元,项目2每年运行费用1 676万元。改为两路35 kV电源运营费用估算:项目1每年运行费用2 568万元,项目2每年运行费用1 617万元。如改为两路35 kV进线,项目1每年预计节省电费93万元,项目2每年预计节省电费59万元。

3.4 分 析

从机电角度来分析,如改为35 kV系统,项目1初期投资将增加558万元,项目2初期投资将增加1 142万元,但此费用并不包括相关配套设备、工程安装、建筑、结构、检修、运营增加的费用;运营时,如改为35 kV系统,项目1每年预计节省电费93万元,项目2每年预计节省电费59万元[2]。

4 增加的面积

35 kV进线方案比10 kV进线方案增加面积:项目1,35 kV用户配电室93 m2,35/10 kV主变压器室120 m2,10 kV电容室55 m2,10 kV主控室60 m2,开闭所(每个开闭所60 m2)-120 m2,合计增加面积208 m2;项目2,35 kV用户配电室93 m2,35/10 kV主变压器室120 m2,10 kV电容室55 m2,10 kV主控室60 m2,开闭所(每个开闭所60 m2)-60 m2,合计增加面积268 m2。

5 结 语

结合实际工程情况,对10 kV、35 kV两种电压等级进线进行综合分析。当35 kV供电布置在地下一层时,项目1的回收期为8年左右,项目2的回收期超过20年,故建议项目1采用两路35 kV供电,项目2采用两路10 kV供电。根据分析知,采用35 kV供电增加的面积相对固定,当用户的有功功率越大,采用35 kV供电的回收期越短。