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供配电系统建设方案
供配电系统建设方案
第一部分说明书
第一章负荷的计算
1.1概述
负荷计算时设计过程中的重要步骤,关系到后续设计正确性,应认真核算
1.1.1负荷计算的容和目的
1)计算负荷又称需要负荷或最大负荷。
计算负荷是一个假象的持续性负荷。
其热效应与同一时间实际变动负荷所产生的最大热效应相等。
在配电设计中,通常采用30min的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。
2)尖峰电流指的是单台或多台用电设备持续1s左右的最大负荷电流。
一般取起动电流的周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件的依据。
在校验瞬动元件时,还要考虑启动电流的非周期分量。
3)平均负荷为某段时间用点设备所消耗的电能与该段时间的比值。
通常用最大负荷班(即有代表性的一昼夜电能消耗量最多的一个班)的平均负荷,有时也计算年平均负荷。
平均负荷用来计算最大负荷的电能消耗量。
1.1.2负荷计算方法
负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法、单位指标法等几种。
1)需要系数法。
用设备功率乘以需要系数和同时系数,直接求出计算负荷。
这种方法比较简便,应用广泛,尤其适用于配、变电所的负荷计算。
2)利用系数法。
采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷,再考虑设备台数和功率差异的影响,乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。
这种方法的理论依据是概率论和数理统计,因而计算结果比较接近现实。
适用于工业企业电力负荷计算,但计算过程稍繁琐。
3)单位面积功率法、单位指标法和电位产品耗电量法。
前俩者多用于民用建筑,后者适用于某些工业建筑。
在用电设备功率和台数无法确定时,这些方法是确定设备负荷的主要方法。
单位面积功率法、单位指标法和电位产品耗电量法。
多用于设计的前期计算,如可行
性研究和方案设计阶段;需要系数法、利用系数法多用于初步设计和施工图设计。
第二章供配电系统
2.1负荷分级及供电要求
2.1.1规对负荷分级的原规定
电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级,并应符合下列规定:
一级负荷:
(1)中断供电将造成人身伤亡时。
(2)中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。
例如:
重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。
(3)中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。
例如:
重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。
在一级负荷中,当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷,以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷,应视为特别重要的负荷。
中断供电将造成人员伤亡、重大政治影响者、重大经济损失、公共场所秩序严重混乱。
二级负荷:
(1)中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。
例如:
主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。
(2)中断供电将影响重要用电单位的正常工作。
例如:
交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷,以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。
中断供电将造成较大政治影响、较大经济损失、公共场所秩序混乱。
三级负荷:
1)基本不属于一级、二级负荷的都是三级负荷
2.1.2一级负荷对供电电源的要求
1)一级负荷应由两个电源供电,当一个电源发生故障时,另一个电源不应同时受到损坏。
一级负荷容量较大或有高电压用电设备时,应采用两路高压电源。
一级负荷容量不大时,可采用从电力系统取得第二低电压电源,亦可采用柴油发电机组等,以维持继续供电。
2)一级负荷中特别重要的负荷,除上述两个电源外,还必须增设应急电源。
2.1.3二级负荷对供电电源的要求
二级负荷应由两个电源供电,即应由两回路线路供电,供电变压器亦应有两台(两台变压器比一定在同一变电所)。
做到当发生电力变压器故障或电力线路常见故障(不包括铁塔倾倒或龙卷风引起的极少见的故障)时,不致中断供电或中断后能迅速恢复。
在负荷较小或地区供电条件困难时,可有一回6kv及以上专用架空线路供电;当采用电缆线路时,应采用两根电缆组成的电缆段供电,其每根电缆应能承受100%的二级负荷;为了解决线
路和变配电设备的检修以及突然停电后,设备能安全停产问题,设备可用小容量柴油发电站,其容量由实际需要确定。
2.2配供电系统设计要则
供配电系统设计应根据工程特点、规模和发展规划正确处理近期和远期发展的关系,做到远近期结合,以近期为主,适当考虑发展的可能,按照负荷的性质、用电容量、地区供电条件,合理确定设计方案。
(1)根据负荷分级、用电容量和地区供电条件,选择供电电源、确定供电回路数,除
(2)款所列情况外,供电电源应从地区电网取得。
(2)负荷下列情况之一时用电单位宜设置自备电源。
1)需要设置自备电源作为一级负荷中特别重要负荷的应急电源时,或第二电源不能满足一级负荷要求的条件。
2)设置自备电源较从电力系统取得第二电源经济合理时。
3)常年稳定余热、压差、废气可供发电,技术经济合理性。
4)所在地区偏僻或远离电力系统,设置自备电源经济合理时。
(3)应急电源与正常电源之间必须采取防止并列运行措施(机械连锁、电气连锁)。
目
的在保证应急电源的专用性,更重要的是防止向系统反送电。
4)在设计供配电系统时,除一级负荷中特别重要负荷外,不应考虑电源系统检修或故障的同时,另一电源又发生故障。
5)需要两回电源线路的用电单位,宜采用同级电压供电。
但根据各级负荷的不同需要及地区供电条件,亦可采用不同级电压供电。
6)有一级负荷的用电单位难以从地区电力网取得两个电源二有可能从临近单位取得第二电源时,宜从该单位取得第二电源。
7)同时供电的两回及以上供配电线路中,一回路中断供电时,其余线路应能满足全部一级负荷及二级负荷的用电需要。
供电系统应简单可靠,便于操作管理。
同一电压供电系统的变配电级数不宜多余两级。
8)总变电所和配变电所宜靠近负荷中心。
当配电电压为35kV时,且用电负荷均为低压又较集中,亦可将35kV直降至220/380V配电电压。
9)为提高供电可靠性和符合节约用电、检修用电的需要,在用电单位部邻近的变电所之间宜设置低压联络线。
10)小负荷的一般用电单位宜纳入地区低压电网
11)对于冲击性负荷(电弧炉、弧焊机、电焊机组)的供电需要降低冲击性负荷引起的
电网电压波动和电压闪变(不包括电动机起动时允许的电压下降)时,宜采用取下列措施:
1)采用专线供电
2)与对电压不敏感的其他负荷供用配电线路,以加大导体截面积、降低线路阻抗。
3)较大功率的冲击性负荷或冲击性负荷群与对电压波动、闪变敏感的负荷分别由不同的变压器供电。
4)选择高一级电压或由专用变压器供电,将冲击性负荷接入短路容量较大的电网中。
(12)控制各类非线性用电设备(整流器等)所产生的谐波一起的电网电压正弦波形畸变率,宜采用下列措施。
1)各类大功率非线性用电设备变压器由短路容量较大的电网供电。
2)对大功率静止整流器,应采用提高整流变压器二次侧的相数和增加整流器的整流脉冲数的措施。
多台相数相同的整流装备,应使整流变压器的二次侧有适当的相交差。
3)按谐波次数装设分流滤波器。
4)选用D,yn11接线组别的三相配变电变压器。
2.3高层建筑供配电系统
高层建筑分为一般高层住宅建筑及商业性高层建筑。
一般高层建筑是指普通居民住的高层住宅。
商业性高层建筑是指那些出租或出卖的高层公寓及商住楼、宾馆饭店、写字楼、办公楼等。
商业性高层建筑与一般高层住宅相比,其用电特点表现为用电设备种类多、用电水平高、耗电量大、供电可靠性要求高。
2.3.1高压供电系统
1)高层建筑的配变电所的设计根据负荷性质、用电容量、工程特点、所址环境、地区供电条件和节约电能等因素制定设计方案,并进行多方案的技术经济比较,力求做到保障人身安全、供电可靠、技术先进、经济合理和维修方便。
并应根据工程特点、规模和发展规划做到近远期结合,并考虑扩容的可能性,适当留有余量
2)当建筑物高度超过100m时,也可在高层区的避难层或技术夹层设置变电所。
局部采用10kV中深入负荷中心的供电方案。
3)高层建筑一般需要两路高压电源,对于重要的一类高层建筑为确保一级负荷中特别重要的负荷用电,应配备应急柴油发电机。
4)当有两路高压电源供电时,配变电所高压侧宜采用单母线或单母线分断的接线方式。
5)一般高层住宅建筑当变电所的变压器的容量为1000kVA一下时,宜采用环网式供电系统。
6)由地区电网供电的配变电所电源进线处,宜装设装用计量柜。
第三章变压器的选择及变配电所主接线
3.1变压器的选择
3.1.1各类变压器性能比较
表3.1各类变压器性能比较表
类别
油浸式变压器
气体绝缘变压器
干式变压器
矿物油变压器
硅油变压器
六氟化硫变压器
普通及非包封绕组干式变压器
环氧树脂浇筑变压器
安装面积
中
中
中
大(小)
小
绝缘等级
A
A或H
E
B或H
B或F
爆炸性
有可能
可能性小
不爆
不爆
不爆
燃烧性
可燃
难燃
不燃
难燃
难燃
耐湿性
良好
良好
良好
弱
优
耐潮性
良好
良好
良好
弱
良好
损耗
大
大
较小
大
小
噪音
低
低
低
高
低
重量
重
较重
中
重(轻)
轻
3.1.2按环境条件选择变压器
表3.2各类变压器的适用围及参考型号
变压器形式
适用围
参考型号
普通油浸式
密封油浸式
一般正常环境的变电所
应优先选用S9-S11、S15、S9-M型配电变压器
干式
用于防火要求较高或潮湿、多尘环
境的变电所
SC(B)9-SC(B)11等系列树环氧树脂浇注变压器
SG10型非包封线圈干式变压器
密封式
用于具有化学腐蚀性气体、蒸汽或具有导电及可燃粉尘、纤维会严重影响变压器安全运行的场所
S9Ma、S11-M.R型油浸变压器
防雷式
用于多雷区及土壤电阻率较高的山
区
SZ等系列防雷变压器,具有良好的防雷性能,承受单相负荷能力也较强,变压器绕组连接方法一般为D,yn11及Y,zn0
3.1.310(6)kV配电变压器台数和容量的选择
(1)变压器台数应根据负荷特点和经济运行选择,当负荷下列条件之一时,宜装设两台以及上变压器:
1)有大量一级或二级负荷。
2)季节性负荷变化比较大。
3)集中负荷较大。
(2)装有两台及以上变压器的变电所,当其中任何一台变压器断开时,其余变压器的容量应满足一级负荷及二级负荷的用电,并宜满足工厂主要生产用电。
(3)变压器容量应根据计算负荷选择。
对昼夜或季节性波动较大的负荷,供电变压器经济技术比较,可采用容量不一致的变压器。
(4)在一般情况下,动力和照明宜公用变压器,属于下列情况之一时,可设专用变压器:
1)照明负荷较大,或动力和照明共用变压器由于负荷变动引起闪变或电压升高,严重影响照明质量及灯泡寿命时,可设照明专用变压器。
2)单台单相负荷很大时,可设单相变压器。
3)冲击性负荷(试验设备,电焊机群以及大型电焊设备等)较大,严重影响电能质量,可设专用变压器。
4)在IT系统的低压电网中,照明负荷应设专用变压器。
5)当季节性的负荷容量较大时(如大型民用建筑中的空调冷冻机等负荷),可专设变压器。
6)在民用建筑中出于某些特殊设备的功能需要(如容量较大的X射线机等),宜设专用变压器。
3.2变配电所的电气主接线
3.2.1主接线的一般要求
1)10(6)kV配电所主接线宜采用单母线或分段单母线;当供电连线性要求较高,不允许停电检修断路器或母线时,可采用双母线。
2)10(6)kV配电所专用电源线的进线开关宜采用断路器或带熔断器的负荷开关。
当无继电保护和自动装置要求,且出线回路少无需带负荷操作时,可采用隔离开关或隔离触头。
3)在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的一侧,必须装设高压隔离开关或隔离触头。
4)向高压并联电容器组或频繁操作的高压用电设备供电的出线断路器兼做操作开关时,应采用具有高分段能力和频繁操作性能的断路器。
5)10(6)kV母线分段处,宜装设短路器,单负荷下列情况时,可装设隔离开关或隔离触头组。
1)事故时手动切换电源满足要求
2)不需要带负载操作
3)继电保护或自动装置无要求。
4)出线回路少
另一
6)10(6)kV两配电所之间的联络线宜在供电可能性大的一侧配电所装设短路器,侧装隔离开关或负荷开关,如两侧供电可能性相同,宜在两侧均装设断路器。
7)变电所、配电所每段高压母线上及架空线路末端必须装设避雷器。
接在母线上的避雷器和电压互感器,宜合用一组隔离开关。
架空进出线上的避雷器回路中,可不装设隔离开关。
8)每段高压母线上应装设一组电压互感器。
电压互感器应采用专用熔断器保护。
9)由地区电网供电的变配电所进线处,宜装设计费用的专用电压及电流互感器或专用电能计量柜。
10)所用变压器宜采用高压熔断器保护
3.2.210(6)配变电所的主接线
表3.310(6)kV配变所常用主接线表
设备名称
主接线简图
简要说明
电源引自用电单
位总配变电所,
避雷器可以装在
室外进线处
带高压室的变
电所
电源引自电源引自电力系统装设专用的计量柜。
若电力部门同意时,进线断路器也可以不装。
进线上的避雷器如安装在开关时,则宜加隔离开关
单母线
电源引自电力系统,一路工作,路备用。
一般用于二级负荷配电。
需要装设计量装置时,两回电源线路的专用计量柜均装设在电源线路的送电端
分段单母线(隔离开关受点)
适用于电源引自
本企业的总配变
电所,放射式接
线,供二、三级
负荷用电
分段单母线(断
路器受电)
适用两路工作电
源,分段断路器自动投入或出线回路较多
的配变电所,供一、级负荷用电,所用变压器是否装设视情况而定
用于电源引自电力系统,需装设专用计量柜的配变电所
3.2.310(6)/0.4kV变电所的接线及电气选择
表3.410(6)/0.4kV变电所高压接线常用方式
进线方式
接线图
电缆引入线
架空引入线
室变电所
变压器容
量(kVA)
1600
630
1600
变压器容量(kVA)
1250
1250
630
6306301250
表3.510(6)kV户型成套变电所高、低压接线方案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
序号
10
表3.510(6)kV户外型成套变电所高、低压接线方案
序
号
1
2
3
4
5
6
方案
第四章高压电器及开关柜的选择
4.1概述
高压电器及开关柜包括断路器、负荷开关、隔离开关、熔断器、限流电抗器、电流互感器、电压互感器、消弧线圈(电磁式)、接地变压器、接地电阻器、支柱绝缘子、穿墙套管以及高压开关柜和环网负荷开关柜等。
导体包括高压电力电缆、高压配电装备的载流母线等。
4.2高压电器以及开关柜的选择条件
为了保证高压电器及开关柜的可靠运行,高压电器及开关柜应按下列条件选择:
(1)按
主要额定特性参数包括电压、电流、频率、开断电流等选择;
(2)按短路条件进行动稳定、热稳定校验;
(3)按承受过电压能力及绝缘水平选择;
(4)按环境条件,如温度、湿度、海拔等选择;
(5)按各类高压电器及开关柜的不同特点进行选择。
表4.1高压电器及开关柜的选择与校验项目
电气设备名称
额定
电压
额定
电流
额定开
断电流
短路电流校验
环境
条件
备注
动稳定
热稳定
断路器
○
○
○
○
○
○
负荷开关
○
○
○
○
○
○
隔离开关和接地开关
○
○
○
○
○
熔断器
○
○
○
○
限流电抗器
○
○
○
○
○
接地变压器
○
○
○
接地电阻器
○
○
○
○
消弧线圈
○
○
○
电流互感器
○
○
○
○
电压互感器
○
○
支柱绝缘子
○
○
○
穿墙套管
○
○
○
○
○
母线
○
○
○
○
电缆
○
○
○
○
高压开关柜
○
○
○
○
○
○
环网负荷开关柜
○
○
○
○
○
○
4.3按工作电压选择
根据国家标准GB156-1993《标准电压》有关电压的定义如下:
(1)系统的标称电压:
系统被指定的电压。
(2)系统的最高电压:
当系统正常运行时,在任何时间、系统中任何一点所出现的电压最高值,不包括系统的暂态和异常电压,例如系统的操作引起的暂态和瞬时的电压变化
(3)电气设备的额定电压:
国家规定的电气设备工作条件,通常由制造厂确定的电压。
(4)电气设备的最高电压:
考虑到设备的绝缘性能和与最高电压有关的其他性能所确定的最高运行电压,其数值等于所在系统的系统最高电压值。
电气设备的最高电压只在系统标称电压高于1000(1140)V时才给出
4.3.1按工作电压选择高压电器及开关柜的要求
选用的高电压器及开关柜,其额定电压应符合所在回路的系统标称电压,其高压电器及
开关柜的最高电压不应小于所在回路的系统最高电压,即kV
高压电器的最高电压见表4.2
表4.2高压电器的最高电压表单位:
kV
项目
穿墙
套管
支柱绝缘子
隔离
开关
断路器
负荷
开关
熔断器
电流互感器
电压互感器
限流电抗器
消弧线圈
系统标称电压
3
6
10
20
35
系统最高电压
3.6
设备最高电压
3.6
3.6
3.6
3.5
3.6
3.6
3.6
系统的线对中性点电压
7.2
6.9
7.2
7.2
7.2
7.2
6.9
7.2
7.2
7.2
12
11.5
12
12
12
12
12
12
12
12
24
23
24
24
24
24
24
24
24
24
40.5
40.5
40.5
40.5
40.5
40.5
40.5
40.5
40.5
40.5
4.3.2按工作电流选择
高压电器及导体的额定电流不应小于该回路的最大持续工作电流,即
A(4-1)
由于高压开断电器没有连续过载的能力,在选择其额定电流时,应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求。
当高压电器、开关柜及导体的实际环境温度与额定环境温度不一致时,高压电器和导体的最大允许工作电流应进行修正。
4.3.3按开端电流选择
用短路电流校验开断设备的开断能力时,应选择在系统中流经开断设备的短路电流最大的短路点进行校验。
4.3.4高压断路器选择
高压断路器的额定短路开断电流,包括开断短路电流的交流分量有效值和开断直流分量百分比两部分构成。
当短路电流中直流分量不超过交流分量幅值的20%时,可只按开断短路电流的交流分量有效值选择断路器;当短路电流中直流分量超过交流分量幅值的20%时,应分别按额定
短路开断电流的交流分量有效值和开断直流分量百分比选择。
按开断电流的交流分量有效值选择高压断路器时,宜取断路器实际开断时间(继电保
护动作时间与断路器固有分闸时间之和)的短路电流作为选择条件,即满足下式要求
(4-2)
式中断路器额定短路开断电流交流分量有效值,kA;
---断路器触头开始分离瞬间的短路电流交流分量有效值,kA。
高压断路器的额定短路开断电流的直流分量采用对交流分量幅值的百分数(%dc)表示,
可按下式计算
(4-3)
式中直流分量百分数对应于时间间隔等于断路器首先分闸极的最短分闸时间,
ms,
可向断路器制造厂索取
额定频率的一个半波时间,ms,对于自脱扣断路器,应设定为0ms,对于仅由辅助动力脱扣的断路器,当额定频率为50Hz时,
时间常数,ms
直流分量百分数对应的时间间隔等于加上。
时间常数可按下式计算:
4-4)
式中X系统元件的电抗,;
R系统元件的电阻,;
直流分量百分数也可以由图4.1查出
图4.1直流分量百分数、时间常数与时间间隔关系曲线
图中标准时间常数,对于短路电流直流分量的时间常数时,断路器能够开断短路电流的直流分量。
如果短路电流的直流分量,或时间常数以及对某些特殊用途的断路器可能要求更高的值,如靠近发电机的断路器,在这些情况下对断路器开断短路电流直流分量和附加试验的要求,应向高压断路器制造厂家提出。
第五章电缆的选择
5.1导体材料选择
用作电线电缆的导电材料,通常有铜和铝两种。
铜材的导电率高,20时的电阻率为,铝线芯20时的电阻率约为铜的1.68倍;载流量相同时,铝线芯截面约为铜的1.5倍。
采用铜线芯损耗比较低,铜材的机械性能优于铝材,延展性好,便于加工和安装。
抗疲劳强度约为铝材的1.7倍。
但铝材比重小,在电阻值同时,铝线芯的质量仅为铜的一半,铝缆明显较轻。
固定敷设用的布电线一般采用铜线芯。
(1)导体材料应根据负荷性质、环境条件、市场货源等实际情况选择铜芯或锚一出
(2)下列场合不应采用铝芯线缆:
1)需要确保长期运行中连接可靠的回路,如重要电源、重要的操作回路丝-次问路、电机的励磁回路等;
2)移动设备的线路及振动场所的线路;
3)对铝有腐蚀的环境;
4)高温环境、潮湿环境、爆炸及火灾危险环境;
5)应急系统及消防设施的线路;
6)工业及市政工程、户外工程的布电线(分支配电线)。
(3)下列场合不宜采用铝芯线缆:
1)非熟练人员容易接触的线路,如公共建筑与居住建筑。
2)线芯截面6mm2及以下的电缆。
(4)下列场合应采用铝导体:
1)对铜有腐蚀而对铝腐蚀相对较轻的环境;
2)氨压缩机房。
(5)下列场合宜采用铝导体:
1)架空输电线路;
2)较大截面的中频线路。
5.
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