变、配电所电气设计常见疑难问题解析.ppt

变、配电所电气设计常见疑难问题解析,陈文良,1.“10kv以下变电所设计规范”GB50053-94第3.3.3条，变电所中单台变压器（低压为0.4kv）的容量不宜大于1250kvA。现在是否有新的规定？,解析：修订“征求意见稿”已改为1600kvA。但应注意：当用电设备容量较大，负荷集中且运行合理时，可选用较大容量的变压器，但低于保护设备的开料容量应满足系统短路容量所要求。,2.民用建筑设计通则GB50352-2005第8.3.1.1条之4款规定，变配电所“不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻”。如何理解和执行？,解析：首先应尽量按上述规范要求而进行变配电所的选址。在确认建筑专业必须把变配电所设置在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方时，则可采取隔板来处理。该隔板应按楼板要求而设计，并应采取可靠的防水、排水措施。当变配电所与上述场所贴邻时，墙的两面都应防水处理或采用双墙设计；当与水池贴邻时，必须做双墙设计并采取可靠防水措施。,3.民用建筑设计通则GB50352-2005第8.3.1.1条之5款规定，“当配变电所的正上方、正下方为住宅、客房、办公室等场所时，配变电所应作屏蔽处理。”如何理解和执行？,解析：参考办公室建筑设计规范JGJ67-2006第4.5.3条：“产生噪声和振动的设备机房应采取消声、隔声和减振等措施，并不宜毗邻办公用房和会议室，也不宜布置在办公用房和会议室的正上方”；此外，深圳市供电局“深供电市200629号文”第6.4.6.5条亦规定：“公用变压器房和综合房不得邻近住宅单元。”故配变电所应尽量避免设于住宅、客房或办公室的正上方或正下方。,4.是不是所有工程（有变电所的）都要设置高压计量柜？共建中变配电所的高压环网单元能否和高压计量柜共室布置？,解析：根据深圳市供电局要求，除住宅专用变压器外，由高压供电的变配电所一般应设置高压计量柜，且高压计量柜宜与用户高压配电柜同室布置。但具体工程应以供电部门审批要求为准。,解析：高压环网柜下部可采用电缆沟，或基础升高架，或二者之组合但无论哪种方式，都须保证高压柜柜下空间（高度）要满足高压电缆敷设的弯曲半径要求（比如对于深圳地区较常见的YJV29-8.7/15kv3*300m电缆而言，其敷设时弯曲半径不应小于800mm）当确因场地条件限制而高压环网柜下部不设电缆时，可采用环网柜厂家提供或由施工方自行制作的、足够高度的基础升高架。显然，此时高压柜前尚应设置操作平台，该平台应充分考虑环网柜柜前操作尺寸（指高度和宽度两个方向）。,5.高压环网柜下部可否不开设电缆沟，而直接采用设备厂家提供的基础升高架？,6.由高压开关柜至变压器的高压电缆截面如何选择？,解析：由高压开关柜至变压器高压侧的电缆截面的选择，应综合考虑：应能承受最大短路电流作用时间内产生的热效应，即应满足热稳定条件。按此条件选择的高压电缆截面（铜芯）不会超过3x120m按敷设方式及环境条件确定的导体载流量，不应小于回路计算电流线路在最大工作电流作用下的电压降，不得超过该回路的允许值。,7.封闭式变压器与低压屏紧贴相邻安装时，其外壳防护等级必须是IP3X吗？,解析：设备外壳防护等级越高，则越不利于设备散热。故为便于散热，封闭式变压器和低压屏尽量不要紧贴布置。根据10KV及以下变电所设计规范GB50053-94第4.1.3条，“具有符合IP3X防护等级外壳的不带可燃油的高、低压配电装置和非油浸电力变压器，当环境允许时，可相互靠近布置在同室内。”,8.变压器低压侧主开关短延时跟低压屏联络开关短延时相同（如都为0.2s），可以吗？,解析：当变压器低于侧主开关和母线联络开关，已通过动作电流整定而严格达到上、下级保护的选择性时，则二者的短延时时间可取为一致。当变压器低压侧主开关和母线联络开关，未能按前述的动作电流实施保护选择性时，则可采用不同动作时间来实现保护配合性，即此时，变压器低压侧主开关两个动作时间应有一定的极差，一般可取0.2s。,9.变压器的低压进线开关跟低压联络开关间，需要设置机械联锁吗？,解析：民用建筑电气设计规范JGJ16-2008第4.4.12条第2款规定：“当低压母线分段开关采用自动投切方式时，应采用断路器，且应符合下列要求：。电源主断路器与母联断路器之间应有电气联锁。至于是否必设机械联锁，现行规范虽无明文规定，但本市特约定如下：属于不同市电电源供电的多台变压器，其低压进线开关跟低压联络开关之间，应设机械联锁，以可靠地保证不同市电电源不会并列运行。,10.据说目前不少变压器实际负荷率偏低，本市能否对变压器负荷率做出限定？,解析：目前部分设计的变压器长期工作负荷率有偏低趋向，造成电能的无谓浪费现象严重。综合考虑变压器的一、二投资及经济运行率，我市特约定变压器长期工作负荷率不宜低于70%，而上限可不超过85%，参民用建筑电气设计规范JGJ16-2008第4.3.2条规定。,11.当由变电所配电屏直接给附近小功率设备配电时，采用较小截面的线缆，往往难以满足热稳定要求，怎么办？,解析：根据低压配电设计规范GB50054-2011第3.2.14及第6.2.3条，导体应满足热稳定要求，而对于其中绝缘导体，规范还给出了具体验算公式。对于变电所内部及就近线路而言，因短路回路阻抗较小，故短路电流要比其他处大之较多，导致变电所附近小截面导体的热稳定校验，往往难以满足要求。在进行经济比较之后，可选择采用熔断器（具体可参考工业与民用建筑配电设计手册第3版P585表11-2）或限流型断路器进行线路保护，或适当加大电缆截面（注：加长电缆长度的方式不可取）。,12.配电箱总开关何时必须采用带保护的开关（如断路器）？何时必须采用带隔离作用的开关电器？,解析：民用建筑电气设计规范JGJ16-2008第7.1.4条规定：“由市引入的低压电源线路，应在电源箱的受电端设置具体隔离作用的电器；由本单位配变电所引入的专用回路，在受电端可装设不带保护的开关电器；对于树干式供电系统的配电回路，各受电端均应装设带保护的开关电器”住宅建筑规范GB50386-2005第8.5.4条规定，“每套住宅应设置电源总断路器，总断路器应采用可同时断开相线和中性线的开关电器”（强条）。本市认定该“总断路器”应指户箱内的总开关。除上述、之外，本市另约定：由本单位变电所供电但距离变电所较远的电源箱，或者电源箱受电端如无隔离及保护电器将造成操作，维修很不方便或很不安全时，建议该电源箱受电端（即“总开关”）也宜设置具有隔离作用和保护作用的电器。,13.住宅建筑规范GB50386-2005第8.5.4条规定，“每套住宅应设置电源总断路器，总断路器应采用可同时断开相线和中性性的开关电器”。此条文如何理解？,解析：单就“每套住宅应设置电源总断路器”这个条文的表述而言，确实无法判定总断路器的具体装设部位（是电表箱出线开关？还是用户箱进线总开关？）。但结合规范条文解释及揣摩规范本意，应是要求住户配电箱内的总开关采用断路器（而且是可同时断开相线和中性线的断路器）。本市要求户箱内总开关采用断路器。,解析：首先要明确一点：电气线管在吊顶直接敷设，不存在“暗敷”之说，均应视为“明敷”。当为消防配电线路（MI电缆除外），并在吊顶内敷设（即明敷）时：1）若为高层民用建筑，根据高层民用建筑设计防火规范GB50045-95（2005年版）第9.1.4.1条：“明敷设时，应穿有防火保护的金属管或有防火保护的封闭式金属线槽。”2）除1）之外的建筑，应遵循建筑设计防火规范GB50016-2006第11.1.6条：“明敷时（包括敷设在吊顶内），应穿金属管或封闭式金属线槽，并应采取防火措施。,14.配电线路穿难燃塑料管时，可否在吊顶内直接敷设？,当为非消防配电线路时：1）适用于建规GB50016-2006的建筑物，应执行建规GB50016-2006第11.2.3条：“配电线路敷设在有可燃物的吊顶内时，宜采用穿金属管、采用密闭式金属线槽或难燃材料的塑料管等防火保护措施”。2）除1）之外的建筑物，应执行低压配电设计规范GB50054-2011第7.2.8条：配电线缆在建筑物闷顶内敷设的，“必须采用金属管、金属线槽布线。,15.具有隔离功能的PC级双电源自动切换开关的前端，是否应加具有隔离、过载及短路保护的断路器？而CB级双电源自动切换开关的前端，是否可以不加该类隔离电器了？,解析：PC级ATSE只负责完成电源转换，不具备保护功能；CB级ATSE除具有电源转换功能外，还具有短路保护功能（另注：CB级ATSE用于消防设备的配电线路时，不应装设直接切断电路的过负荷保护）。无论PC级还是CB级，仅就ATSE最本质功能而言，它们只须提供电源转换。而至于隔离、过载及短路保护等其他功能，并非ATSE得内在需求，也不是ATSE自身所能决定的。此时应综合考量配电系统结线方式、ATSE具体装设部位等因素来确定。,16.电缆载流量到底应以哪本规范（或设计手册）为准？电缆载流量的校正系数（比如在槽式架内敷设时）如何选取？,解析：工业与民用配电设计手册第3版（2005年10月）和建筑电气常用数据04DX101-1（2006年6月），基本等效采用了国家于2003年颁布实施的布线系统载流量GB/T16895.15-2002(等同IEC60364-5-523：1999），且内容有所细化和丰富。电缆敷设方式分类、对应于不同于环境温度和土壤热阻系数的校正系数、多回路电缆敷设的降低系数，以及分类敷设方式下的载流量等，均已涵盖在内，所以查阅电缆载流量等参数时，可采用该设计手册或04DX101-1中的相关数据。,17.设备控制箱与被控设备不在同一地时（如冷却塔设在裙房屋顶，而其电源控制箱可能设在地下室），设备的配电现场要采取什么电气措施？,解析：通用用电设备配电设计规范GB5005-93第2.6.4条规定：“远方控制的电动机，应有就地控制和解除远方控制的措施；当突然启动可能危及周围人员安全时，应在机械旁装设启动预告信号和应急断电开关或自锁式按钮。”当电动机突然启动可能危及周围人员安全时，可考虑在电动机配电的二次回路或一次回路上采取相关保障措施。,18.保护电器选择性配合设计的原则,保护电器选择性动作的基本要求：1）要求末级保护电器以最快的速度切断。对保护电器选择性动作的基本要求故障电路，在不影响工艺要求的情况下最好是瞬间切断。2）上一级保护采用断路器时，宜设有短延时脱扣，整定电流和延长时间可调，以保证下级保护先动作。3）上级保护用熔断保护时，其反时限特性应相互配合，用过电流选择比给予保证。4）自变压器低压侧配出回路至用电设备之间的配电级数不宜超过三级。对非重要负荷可不超过四级。5）配电系统的第一、二级之间保护电器应具有动作选择性。并宜采用选择型保护电器，对于非重要负荷可以采用无选择性切断。,熔断器与熔断器的级间配合1.在一般配电线路，过载和短路电流较小的情况下，可按熔断器的时间一电流特性不相交，或按上下级熔体的额定电流选择比来实现。当弧前熔断时间大于0.01s时，按国家标准在一般情况下，其熔断体电流选择比（即熔体额定电流之比）不小于1.6：1即认为满足选择性要求。gG、aM是熔体根据使用类别见下表。,注：对于上述二种分类可以有不同的组合如gG、am。2、在短路电流很大，而弧前熔断时间小于0.01s时，除满足上述条件外，还需要用T值进行校验，只有上一级熔断器，弧前T值大于下级熔断器T值时，才能保证满足选择性要求。,断路器与断路器的级间配合1、当上下级断路器出线端处预期短路电流有较大差别时，并上下级断路器均设有瞬时脱扣器，则上级断路器的瞬时脱扣器整定电流应大于下级的预期短路电流，以保证有选择保护。2、当上下级断路器距离很近，出线端预期短路电流差别很小时，则上级断路器宜选用带有短延时脱扣器，一般情况下，第一级保护电器（如变压器出线低压侧总开关）宜选用过载长延时、短路短延时（00.5s延时可调）保护特性，不设短路瞬时脱扣器。第二级配出回路保护电器，宜采用过载长延时、短路短延时、短路瞬时及接地故障保护等。母线联络开关宜设过载长延时、短路短延时保护。第一级和第二级短路短延时，应有一个级差时间，宜不小于0.10.2s。,4、选择型保护电器，上级保护电器的过载长延时和短路短延时的整定电流，宜不小于下级保护电器整定值的1.3倍。以保证上下级之间的动作选择性。5、当上级保护电器是选择型电器，而下一级保护则是非选择型保护电器时，应符合下列条件：1）上级保护电器的短路短延时脱扣器的整定电流，应不小于下级保护电器短路瞬时脱扣器整定电流的1.3倍。即：I1（L2）1.3I2（L3）式中I1（L2）上级保护电器，短延时脱扣器整定电流；I2（L3）下级保护电器，瞬时脱扣器整定电流。2）上级保护电器瞬时脱扣器整定电流，应大于下级保护电器出线端单相短路电流的1.2倍。即：I1（L3）1.2I2（Ld1）式中I1（L3）上级保护电器，瞬时脱扣器整定电流；I2（Ld1）下级保护电器出线端单相短路电流。,6、上下级保护电器都选择非选择型开关时应加大上下级之间保护电器的脱扣器整定电流的极差，一般可按下列原则确定。1）上一级保护电器延时脱扣器整定电流宜不小于下一级保护电器延时脱扣器整定电流的2倍。即：I1（L1）2I2（L1）式中I1（L1）上级长延时脱扣器整定电流；I2（L1）下级长延时脱扣器整定电流。2）上一级保护电器的瞬时脱扣器整定电流应不小于下级瞬时脱扣器整定电流的1.4倍。即：I1（L3）1.4I2（L3）式中I1（L3）上级保护电器瞬时脱扣器整定电流；I2（L3）下级保护电器瞬时脱扣器整定电流。7、微型断路器上下级之间的选择性配合可按下表选配。,微型断路器上下级配合选择表（分断能力6KA）,微型断路器选择额定电流值时，除考虑计算电流外，尚应考虑温度系数，一般取0.80.85，当微型断路器大于24只时，温度系数还应酌情降低。8.当下一级保护开关出口端短路电流大于上一级保护开关的瞬时脱扣器整定电流时，下级保护开关宜选用限流型保护开关，以保证选择性要求。,熔断器与下级断路器的级间配合,1.过载时，断路器长延时脱扣器整定电流特性，与熔断器熔体额定电流特性不相交，并应具体一定的时间裕量，便能满足选择性要求。2.短路时，一般情况下，熔断器的电流时间特性，对应短路电流IK熔断器的熔断时间应比断路器瞬时脱扣器动作时间大0.1s以上。3.当上一级选用熔断器，下一级选用非选择型断路器时，上级熔断器熔体的额定电流与下级断路器延时脱扣器整定电流值配合应大于3，其配合参见下表。,表4.4.4熔断器与断路器配合选择表,上级断路器与下级熔断器的级间配合,1、过载时，当回路的电流的电流没有达到上级断路器的瞬时整定电流时，其熔断器的电流特性与断路器的长延时脱扣器的动作特性不相交即能满足选择性要求。2、短路时，当回路的预期短路电流，达到或超过断路器瞬时电流脱扣器的整定电流时，则要求熔断器在电流未达到瞬时脱扣器整定电流之前，切断电路，即应选用熔断熔体额电流比断路器过电流脱扣器额定电流尽量小。3、当选用短延时脱扣器保护时其短延时动作电流的延迟时间，应比熔断路熔体动作时间长，不小于0.1s。4、当短延时脱扣器的延迟时间不大于0.5s时，其短延时过电流脱扣器整定电流Izd2值，不宜小于下级熔断器熔体额定电流It的12倍。即：Izd212It（4.4.5-1）当熔断器体额定电流小于100A时，则应满足下式要求：即：Izd210It（4.4.5-2）,上级带接地保护的断路器与下级熔断器的配合,1、在正常情况下零序电流保护的整定值（Izd0）应大于无接地故障时三相不平衡电流的1.5倍以上，以保证不会误动作。即：Izd01.5I30Izd0零序保护电流脱扣器的整定电流（A）；I30三相不平衡电流。2、当保护开头设有短延时脱扣器时，由于短延时整定电流比零序保护整定电流大的多，难以保证选择性，建议采取如下措施：1）尽量加大零序电流保护整定值；2）零序电流保护动作采用延时动作，其延迟时间不小于5s；3）下级熔断器的额定电流尽量选小。一般情况下，当零序电流保护延迟时间为5s时，零序保护整定电流：Izd057Ir式中Ir熔断器熔体额定电流。,3、当用剩余电流保护时，由于运作灵敏性较高，很难实现与下级熔断器的选择配合，要求下级采用有选择的漏电保证，首端剩余电流保护电弧性接地故障引起的火灾事故，一般动作于信号。提高选择性的措施1）配电线路的首端宜采用选择型断路器或熔断器，当线路较长、容量较大的干线采用选择性断路器。2）末端线路保护宜采用非选择型断路器或漏电保护断路器，也可以用熔断器。3）中间电路保护宜采用熔断器。4）配电系统线路保护的级数不宜超过三级，非选择性断路器只用于末端。5）短延时脱扣器、零序电流保护、剩余电流保护等，应有足够的延时，对于配电干线延时可达5s。当下级采用熔断器，短延时和接地保护脱扣器宜采用反时限加定时限。6）处理好灵敏性与选择性的矛盾，保证合理选择和正确整定是重要的，特别是在火灾、爆炸、潮湿、高温、多尘等环境，动作灵敏性要符合要求，同时要力求有良好的选择性，特别是对重要负荷，应保证其供电的可靠。,保护电器与导线的配合,1、导线和电线应满足长期满负载运行的载流量，断路器的长延时整定电流或熔断器体额定电流，应小于或等于导线或电缆的持续允许载流量。即：Izd0（Ir）I2式中Izd1断路器长延时脱扣器整定电流；Ir熔断器熔体额定电流；I2导线或电缆长期允许载流量，当导线敷在不同环境温度和不同的敷设条件时，应乘以修正系数。,2、在短路条件下为保证导线和电缆安全其截面积和短路电流的关系应满足如下要求：,即：IdStK式中Id三相短路电流效值（A）；K和导体材