淺談非洲農(nóng)村電網(wǎng)設(shè)計(jì)

淺談非洲農(nóng)村電網(wǎng)設(shè)計(jì)摘要：本文充分考慮非洲惡劣的自然環(huán)境條件，依據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)和英國(guó)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)了加納農(nóng)村電網(wǎng)。整體設(shè)計(jì)滿足業(yè)主需求，對(duì)類似地區(qū)電網(wǎng)設(shè)計(jì)和帶動(dòng)國(guó)內(nèi)機(jī)電產(chǎn)品出口方面具有實(shí)際指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：非洲;農(nóng)村電網(wǎng);設(shè)計(jì)Abstract:thispaperfullyconsideredbadAfricaisthenaturalenvironment,accordingtoIECstandardandtheBritishstandardtechnology,designtheGhanaruralpowergrid.Theoveralldesignsatisfyclients’requirementforsimilartothelocalgriddesignandprovideaboosttothedomesticexportsofmechanicalandelectronicproductswhichareofpracticalguidingsignificance.Keywords:Africa;Ruralpowergrid;design1. 概述非洲加納農(nóng)村電網(wǎng)工程是我公司承接的EPC項(xiàng)目，合同范圍是向分布在17個(gè)行政區(qū)的419個(gè)村莊6萬(wàn)多戶家庭供電。工作內(nèi)容包括電網(wǎng)設(shè)計(jì)、設(shè)備采購(gòu)、施工調(diào)試和投運(yùn)等。主要工作量為高壓線路2000km，低壓線路2700km，變壓器419臺(tái)，入戶電表箱60000臺(tái)。本工程為我國(guó)援外項(xiàng)目，業(yè)主要求該項(xiàng)目均執(zhí)行英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（大大高于IEC標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)），設(shè)計(jì)和施工既要體現(xiàn)我國(guó)電氣技術(shù)的先進(jìn)性也要考慮經(jīng)濟(jì)適用性。因此，工程難點(diǎn)主要在技術(shù)設(shè)計(jì)和設(shè)備選型上，為此，我們與業(yè)主和國(guó)內(nèi)電氣產(chǎn)品生產(chǎn)廠家進(jìn)行了多次技術(shù)談判，最終的設(shè)計(jì)方案和電器設(shè)備技術(shù)參數(shù)獲得了業(yè)主認(rèn)可，圓滿完成了電網(wǎng)設(shè)計(jì)。目前工程已進(jìn)入施工階段，進(jìn)展順利。2電網(wǎng)設(shè)計(jì)和設(shè)備選型中遇到的主要問(wèn)題及解決方法。2.1電網(wǎng)布局及導(dǎo)線加納北部省主電網(wǎng)已經(jīng)建設(shè)完畢，17個(gè)行政區(qū)的城市均已通電，主電網(wǎng)電壓等級(jí)為34.5kV，低壓電壓為380/220kV。本工程是從主電網(wǎng)引電通過(guò)架空線路將電力輸送到各個(gè)鄉(xiāng)村，向千家萬(wàn)戶提供電力。在電網(wǎng)設(shè)計(jì)中我們采用將34.5kV高壓線路引到村莊，在村莊設(shè)置一臺(tái)桿上變壓器將電壓降為415V，在村莊的主干道采用架空線路形成低壓網(wǎng)絡(luò)。在34.5kV架空線路設(shè)計(jì)中，考慮到雨季時(shí)形成眾多河流，架空線路多處的跨度超過(guò)150m的特點(diǎn)，高壓線路的導(dǎo)線采用強(qiáng)度高的AAAC鋁合金絞線，低壓網(wǎng)絡(luò)采用普通的鋁絞線。在34.5kV絕緣子的選擇上，考慮到暴雨因素和英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)爬電距離最小600mm的要求，我們放棄了國(guó)內(nèi)通常采用的p-35T針式絕緣子（爬電距離280mm），采用57-3型柱式絕緣子，爬電距離達(dá)到了710mm，確保電網(wǎng)的安全運(yùn)行。2.2變壓器變壓器是本項(xiàng)目中最主要的電氣設(shè)備，業(yè)主提出了高于國(guó)標(biāo)和IEC標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)參數(shù)，尤其是空載損耗和負(fù)荷損耗比國(guó)標(biāo)低10%，且每超過(guò)5%罰款10000美元，超過(guò)指標(biāo)15%拒收。變壓器的空載損耗主要是鐵芯損耗，它由磁滯損耗和渦流損耗組成。磁滯損耗與導(dǎo)磁材料成正比，且與磁通密度的二次方成正比；而渦流損耗與磁通密度的二次方、導(dǎo)磁材料厚度的二次方、頻率的二次方和導(dǎo)磁材料的厚度成正比，降低空載損耗就要降低磁通密度，其結(jié)果導(dǎo)致導(dǎo)磁材料的重量增加?；蛘卟捎酶邔?dǎo)磁，低損耗的導(dǎo)磁材料，或者采用厚度更薄的導(dǎo)磁材料?？蛰d損耗（P0）計(jì)算式如下：P0=P0.Ptx.GtxP0------空載損耗工藝附加系數(shù)Ptx------鐵芯硅鋼片單位損耗（W/Kg）Gtx------鐵芯硅鋼片總重量為降低變壓器空載損耗，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算，確定鐵心材料選用武鋼生產(chǎn)的冷軋晶體取向硅鋼片，鐵芯疊片角部接縫全部采用斜接縫提高鐵芯磁性能，通過(guò)以上措施有效地降低了變壓器的空載損耗。變壓器的負(fù)荷損耗主要是導(dǎo)線及引線產(chǎn)生的直流電阻損耗和漏磁通產(chǎn)生的雜散損耗。線圈導(dǎo)線的電阻損耗：計(jì)算式如下：Pr=mI2R（W）由漏磁場(chǎng)引起的雜散損耗：計(jì)算式如下：Pf=Pr×Kf/100（W）Kf為雜散損耗百分?jǐn)?shù)，其值選取3%--8%。有時(shí)其雜散損耗可忽略不計(jì)。引線電阻損耗：計(jì)算式如下：當(dāng)電流通過(guò)引線時(shí)，由于引線有電阻，從而產(chǎn)生引線損耗，它可用占線圈電阻損耗的百分?jǐn)?shù)表示：Py=Pr×Ky/100（W）對(duì)于本項(xiàng)目中的最大容量200kVA的小容量變壓器，負(fù)荷損耗主要取決于導(dǎo)線和引線的直流電阻，雜散損耗可以忽略不計(jì)。為了滿足業(yè)主負(fù)荷損耗的要求，我們經(jīng)過(guò)計(jì)算認(rèn)為只要嚴(yán)格控制銅線質(zhì)量和純度，按我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)完全能夠達(dá)到該項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。因此，我們要求廠家必須采購(gòu)合格的無(wú)氧銅線，純度必須保證在99.5%以上。通過(guò)以上技術(shù)措施的改進(jìn)，再加上我們駐廠監(jiān)造工程師在裝配工藝上嚴(yán)格把關(guān)，生產(chǎn)出的變壓器經(jīng)過(guò)嚴(yán)格出廠前檢測(cè)和試驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于業(yè)主給定的技術(shù)參數(shù)，獲得了業(yè)主的高度贊揚(yáng)。2.3電表非洲農(nóng)村大都處于原始狀態(tài)，民居簡(jiǎn)陋，但自然條件惡劣。為節(jié)省成本，業(yè)主要求電表裸露安裝在屋檐下，為體現(xiàn)先進(jìn)性業(yè)主還要求采用電子式電表，這就要求我們提供的電子式電表必須具有抗老化、防雨、防高溫、防雷擊等特性，而我國(guó)現(xiàn)有產(chǎn)品根本無(wú)法全面滿足這些要求。為此，我們與生產(chǎn)廠商進(jìn)行了多次技術(shù)協(xié)商，以國(guó)內(nèi)廣泛使用的DDS226型電子式電表為原形加以改進(jìn)：（1）抗老化及防雨：非洲旱季陽(yáng)光強(qiáng)烈，我們要求廠家采用抗紫外線PC作為外殼生產(chǎn)原料，提高電表外殼的抗老化能力。改進(jìn)密封設(shè)計(jì)，確保電表外殼的防水等級(jí)達(dá)到IP56。（2）抗高溫：非洲的氣溫最高達(dá)到45℃，DDS226型電子式電表通常采用電容降壓，耐受高溫的性能較差，我們要求廠家將電容式降壓改為變壓器式降壓，提升電子元器件耐高溫的能力。（3）防雷：DDS226型電子式電表是不具有防雷擊能力的，為此，我們要求廠家加裝優(yōu)質(zhì)的玻璃放電管，確保電表能夠經(jīng)受住較強(qiáng)雷擊。DDS226型電子式電表經(jīng)過(guò)以上幾方面的改進(jìn)，具有了抗老化、抗高溫、防雨、防雷擊等優(yōu)越的性能，使用壽命也有了較大幅度的提升。在實(shí)際使用中我們這款電子式電表的故障率遠(yuǎn)低于其他國(guó)家的產(chǎn)品，業(yè)主對(duì)我國(guó)生產(chǎn)的電表十分滿意。3總結(jié)非洲農(nóng)村電網(wǎng)設(shè)計(jì)主要注意以下幾點(diǎn)：首先是標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題。非洲國(guó)家均沒(méi)有自己的標(biāo)準(zhǔn)，有的國(guó)家執(zhí)行IEC標(biāo)準(zhǔn)，有的國(guó)家執(zhí)行美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，還有的執(zhí)行英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，因此，設(shè)計(jì)首先必須明確和了解其標(biāo)準(zhǔn)與我國(guó)同類標(biāo)準(zhǔn)的異同。我國(guó)電網(wǎng)布局和設(shè)備大多是按照國(guó)標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，不適應(yīng)非洲惡劣的自然條件，必須進(jìn)行二次設(shè)計(jì)，以確保各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。其次，設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮非洲地區(qū)高溫、暴雨、雷電等惡劣的自然環(huán)境條件，加強(qiáng)電氣設(shè)備的防護(hù)等級(jí)和抗雷擊能力。此外，也要考慮非洲國(guó)家工業(yè)技術(shù)落后、維修能力差的因素，盡量選擇便于維修的機(jī)械式產(chǎn)品。參考文獻(xiàn)：IEC60076,1—4,1993電力變壓器GBT6451—2008油浸式電力變壓器