箱式变压器选择标准.ppt

充电站箱变培训 箱变的特殊性 由于箱变的特殊性 危险性及专业性 箱变需更多地考虑到相关国家标准 以下是在制作此培训PPT的过程中所参考及遵循的相关文件及规范 需要指出的是 箱变由于其涉及到变电 高低压 其不仅限于以下规范 1 GB50053 201320KV及以下变电所设计规范2 GB17467 2010高压 低压预装式变电站3 GB50966 2014电动汽车充电站设计规范4 GB50016 2014建筑设计防火规范5 电动汽车充电站 充电桩及相关设施典型设计与关键技术应用6 相关箱变厂家培训资料 培训的目的 箱变的设计 生产 安装均需要相应的资质 我们公司在实际应用中 对于箱变的使用主要有2点 1 了解现有箱变的容量能否满足充电机 2 采购箱变 监督箱变的安装施工及后期维护 故此次培训的目的主要有以下几点 1 对于现有箱变 怎么了解其备用容量能否满足充电机 2 对于需要采购新箱变 现场工作人员需要确定哪些参数 在与箱变厂家的沟通中需要注意哪些事项 目录 箱变简介 1 箱变内部结构 2 箱变参考案列 3 充电站箱变选型注意事项 4 01 箱变简介 PartOne 1 1箱变的概念 箱变 目前市场上有多种名词都属于箱变 如箱式变压器 箱式变电站 预装式变电站等 严格意义上来说 箱变指的是箱式变电站 但是在当前模块化设计与生产非常成熟的条件下 两者之间的区分并不是那么明显 箱式变电站与箱式变压器的区别在与 箱式变压器只是一个单元 它只是单纯的将变压器及其前后级整合在箱体内 箱式变电站 简称箱变 是一种把高压开关设备 配电变压器 低压开关设备 电能计量设备和无功补偿装置等按一定的接线方案组合在一个或几个箱体内的紧凑型成套配电装置 它适用于额定电压10 0 4KV三相交流系统中 作为线路和分配电能之用 1 2预装式变电站 定义 经过型式试验的 用来从高压系统向低压系统或者从低压系统向高压系统输送电能的设备 它包括装在外壳内的变压器 低压和高压开关设备 连接线和辅助设备 箱变属于预装式变电站 之所以提出这一点 主要是今后箱变要遵循 高压 低压预装式变电站 1 3美式箱变与欧式箱变 箱变将传统变压器集中设计在箱式壳体中 具有体积小 重量轻 低噪声 低损耗 高可靠性 广泛应用于住宅小区 商业中心 轻站 机场 厂矿 企业 医院 学校等场所 箱式变压器分欧式和美式两种 欧式 箱式变电站 体积较大 负荷能力与供电可靠性都比美式强 美式 组合式变压器 体积小 负荷能力较低 供电可靠性不高 我国一般采用欧式箱变 美式箱变 欧式箱变 箱变结构 箱变的结构一般为品字型或目字型 下图是最为常见的箱变结构 但需要注意的是目前市场上的箱变大多数是国内厂家依据美式或欧式箱变制作的带有国内市场需求的箱变 少部分结构可能会有所不同 主要是高压室 低压室和变压器室的位置会不一样 但这与性能没有什么影响 1 4箱变参数介绍 上图是选择的国内某一生产厂家的欧式箱变的有关参数 这张图在我们与箱变厂家讨论箱变选型的事情时 可能会接触到 1 额定电压 一般城市环网为10KV中压 故10kva的箱变在我们周边应用的最多 我们使用的变压器一般为10 0 4 2 额定容量 箱变的额定容量取决于变压器的容量 3 额定电流 当变压器型号和高压侧电压确定后 其高压侧电流和低压侧电流也都确定了 其算法在下文会提到 4 额定开断电流 指的是断路器分断短路电流的能力 超过这一数值 断路器不保证动作 如图中所示 高压侧负荷开关400 630A 但负荷开关不切断短路电流 在高压侧由与负荷开关串联的熔断器来承担切断短路电流的能力 故其额定开端电流由熔断器参数来决定 低压侧一般使用的是断路器 如图所示 其分断能力为15 63ka之间 5 额定短时耐受电流 在规定的短时间内 开关设备或控制设备在合闸位置能够承载的电流的有效值 如图高压侧20 2 就是承受20ka电流2秒不切断电流 低压侧15 1表示能承受15ka的电流1秒不切断电流 6 额定峰值耐受电流 一般取 2 5倍的额定短时耐受电流 7 额定关合电流 断路器关合短路电流的能力 8 工频耐受电压1min 代表了设备绝缘承受过电压的水平 9 雷电冲击 设备绝缘承受雷电过电压的水平 10 噪声水平 分贝 11 防护等级 IP 防尘等级 防水等级 12 外形尺寸 看具体参数 变压器铭牌 下图是实际箱变上的铭牌 准确真实地反映该箱变的有关参数 1 产品型号 这个与我们公司产品型号的定义是差不多 2 额定容量 高低压电压和电流 这些参数在制作方案中就会明确标识 一般城市中 箱变上级为10KV中压 所以所有方案都是以10KV来做的 但是若现场实际情况不同于10KV 需及早提出 3 连接组别 D yn11 根据20kv以下变电站设计规范 低压电网采用此接线方式 其他参数只要保证此型号箱变通过相关测试 并且负荷相关标准即可 我们向箱变厂家提出我们的要求 1 变压器容量2 高压侧电压 当确定条件1和2后 高低压侧电流也基本确定了 3 接线方式4 低压侧出线回路数5 对于箱变安装维护的相关事项箱变厂家会据此向我们回复如下图的相关内容 我们就可以进行选择比较 右图是我找的箱变厂家销售人员的培训资料 这7点在我们与箱变厂家的接触过程中 可以先拿过来 然后与其他厂家进行对比 例如 可以比较几个厂家的二次原理图和端子排列图 再进行挑选 02 箱变内部结构 PartTwo 2 1示例 下图是最为常见的箱式变电站的一幅接线图 2 2高压进线柜与高压出线柜 高压进线柜与高压出线柜是变压器高压侧电流流经的路径 其中包含了高压负荷开关 高压避雷器 带电显示器 接地刀闸等元件 其功能如下 高压负荷开关 与高压熔断器串联使用 高压负荷开关用来接通和切断额定电压与额定电流下的电路 并造成可见的空气间隔 不能切断短路电流 简言之 高压负荷开关切断负荷电流 高压熔断器切断短路及过载电流 高压避雷器 避雷器的作用就是避免电气系统遭受大气过电压或操作过电压的损害 其作用我们充电机内的浪涌保护器是一样的 带电显示器 顾名思义 就是直观地让人了解设备是否带电 接地刀闸 接地刀闸主要是用来保护检修人员安全的装置 根据规定 电气设备在检修时必须挂接地线 接地刀闸的固定性替代了不稳定的临时挂地线 在进线电气设备维护时合上接地刀闸 若此时有人误操作将负荷开关闭合 则三相短路并接地 迫使线路短路 造成跳闸或电路断开 故 接地刀闸在合闸 高压负荷开关 前应断开 在检修前应闭合 2 3高压计量柜 高压计量柜的主要组成是电流互感器 电压互感器以及相关保护设备 如熔断器等 高压计量柜并不是硬性要求 主要是看客户需求 一般情况下是不需要的 如果是低压侧需要计量柜 其原理与布线与高压计量柜是一样的 都是通过电流互感器和电压互感器进行测量 2 4高压环网柜 高压环网柜环网是指环形配电网 即供电干线形成一个闭合的环形 供电电源向这个环形干线供电 从干线上再一路一路地通过高压开关向外配电 这样的好处是 每一个配电支路既可以同它的左侧干线取电源 又可以由它右侧干线取电源 当左侧干线出了故障 它就从右侧干线继续得到供电 而当右侧干线出了故障 它就从左侧干线继续得到供电 这样一来 尽管总电源是单路供电的 但从每一个配电支路来说却得到类似于双路供电的实惠 从而提高了供电的可靠性 如无特殊情况 这方面在我们实际使用中是不需要的 2 5变压器 定义 利用电磁感应来改变交流电压的装置分类 油浸式变压器 依靠油做冷却介质干式变压器 依靠空气对流或增加风机进行冷却在此需要注意的是油浸式变压器的成本低 但对环境的要求更高 它的危险性程度要高 故今后在人口密集处应尽量避免使用油浸变压器 干式变压器成本更高 但其安全性要好 一般使用在人员比较密集的场所 应选用难燃型 外壳防护等级不得低于IP23D D电线无法接触危险部位或零件 2 6负控柜 负控就是负荷控制 也称电力负荷管理 负控柜主要通过对负荷的监视和采集 来实现测量 控制 计量等功能 一般都配有通信功能 一般情况下 低压侧都有计量功能 而高压侧取决于用户需要 像我们充电站建站 无特殊情况 是不需要再高压侧使用计量的 2 7低压进线柜与低压出线柜 低压进线柜与出线柜就是分配变压器二次侧电路的电柜 这其中需要注意的是低压出线柜往往不止一个 因为一台低压出线柜一般只允许4 6路出线 而在实际使用中往往不止4 6路 故低压出线柜一般都是好几台一起使用 2 8低压电容柜 功率因数 cos P SP Q S P 有功功率Q 无功功率S 视在功率根据国家标准功率因数应在0 9 1之间 若低于0 9则需要罚款 低压电容柜的作用主要就是提高线路的功率因数 改善用电质量 但是根据电动汽车充电设计规范要求 功率因数应不低于0 95 我们的充电机在国网测试中是符合要求的 所以暂时不考虑增加低压电容柜 03 充电站箱变参考案例 PartThree 3 1国家电网公司高速公路快充站建设典型设计 3 2充电站方案中的箱变 对于我们公司制作充电机方案中所使用到的箱变 就如前文所提及的 主要是箱式变压器 再辅以一些进出线柜 低压电容柜则需视具体情况来考虑 所以充电站箱变主接线可以沿用上图国网的这一箱变 至于低压电容柜 如果需要 只需要并联在低压侧就可以了 3 3选型示例 接下来以如东公交停车场项目为例进行一次选型示范 其实际需求是7台60KW的直流充电机 其输出总功率为420KW 与选型有关的主要有两方面 1 充电机总功率 2 场地情况场地情况会影响到箱变的实际大小 在此先不作考虑 箱变选型分以下步骤 1 计算配电功率 2 确定变压器容量及高压侧电压 3 与箱变厂家沟通 通过对比各厂家箱变内部配置和价格 择优选择箱变 3 3 1配电功率的计算 1 直流充电机总容量S k P 充电机的输出功率cos 功率因数 取0 95 充电机工作效率 取0 92K 同时系数 取1 S 1 420 0 95 0 92 480kw 其他负荷 安防照明功率以4台设备正常布置功率取20KW计算 同时系数取1S 1 20 20KW总负荷 S 480 20 500kw变压器容量 S 500 0 8 625KVA 变压器负载率一般取0 8 故变压器取630kva型 需要注意的是在此处 同时系数取1 原因在于一般情况下晚上客户会选择所有充电桩一起充电 所以同时系数为了满足这个情况 取1 3 3 2电缆选择 1 用电设备总容量在100KW以下或者变压器容量在50KVA以下者可选用低压供电 即当充电机总输出功率达到100KW时 就必须通过变压器了 2 充电站宜由中压线路供电 一般情况下需要建站的直流充电机输出总功率都在100KW以上 故一般都是需要变压器的 对于配电网而言中压范围在6 35kv之间 不包括35kv 在此区间内 城市环网一般都是10KV配电网 3 中低压配电系统一般采用单母线或单母线分段接线 如图所示 QE接地原理与接地刀闸是一样的 单母线接线的优势 1 接线简单 与双充直流充电机输出端分两路的铜排类似 2 造价便宜3 可扩性好劣势 1 可靠性 灵活性差 一旦维修 全网停电 单母线分段接线就很好地弥补了单母线接线可靠性差的问题 如图所示 单母线分段接线的方式通过隔离开关将母线分为两段 正常运行情况下两段母线联通 若发生故障 则断开连接 使用无故障一侧 但相应的其较单母线接线投资及占地面积都要大一些 根据电动汽车充电站建设国标要求 电缆要求 1 铜芯 2 交联聚乙烯电缆 3 铠装 4 三相回路使用三相五线制 单相回路采用三芯电缆 N线与PE线不共用 N线截面与相线一致 变压器高低压侧电流计算如下 I S 根号3 U U为变压器线电压 KV 高压侧 635 根号3 10 36 66A低压侧 635 根号3 0 4 920A当然变压器高低压侧的电流还有一种估算方法高压侧电流 S 0 06 38 1低压侧电流 S 1 5 952 5箱变进线10KV37A线应选用铜芯交联聚乙烯YJV22 带铠装 4 70 1 35 此处需注意三相五线制中PE线线径只需不小于35即可 但N线必须与相线一致 为何10KV37A线不选用下表中的3 25 在下文会提到 低压侧 铜芯交联聚乙烯绝缘类型 铜芯聚氯乙烯绝缘类型母线的选择 高压电缆线径选择 以中压10KV为例 箱变进线电缆一般是由供电单位拉线的 不允许其他单位接10KV电缆 选型原则 YJV22铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套绝缘电缆 S c 10 c对于铜芯交联聚乙烯电缆为一常数 137 Q I t 三相短路稳态电流 短路持续时间 短路电流引起的热效应以10KV进线为例 其短路电流约为20KA 此数值计算比较复杂而且只能估算 短路持续时间为短路切断时间取0 1 确切唯一时间必须要根据断路器或负荷开关 熔断器参数确定 此处也是估算 Q 20 0 1 40 上式S 48 故选型取3 70 以上述参考案例选择的630KVA可用YJV223 70 1200kva的箱变选用YJV223 150 母排选型 箱变内母排主要用在2个地方 高压侧及低压侧高压侧 250KVA 1600KVA容量的箱变高压侧母线采用TMY3 63 6 3 低压侧 1250KVA为例2 100 10 是2片铜排叠加 空隙为铜排厚度 3 3 3负荷开关 熔断器 1 负荷开关 熔断器是采用负荷开关进行控制 熔断器进行保护的组合电器 2 组成 负荷开关 限流熔断器 接地开关 带电显示器 避雷器这五部分组成 3 用途 用于10KV配电系统中 来控制和保护不频繁操作的供电设备 主要是10 0 4kv的变压器 一般应用于10KV用户变压器的前端 4 注意 一般情况下变压器容量在800KVA以上者 在高压侧需加装继电保护 当然可能有些地方要求630KVA就需要加装了 负荷开关 额定电流630A 额定电压12KV 这是10KV配电系统中的最低额定电流配置 在此需要注意虽然我们算得中压侧电流不大 但是对于10KV类型的负荷开关而言 其额定电流都很大 一般情况选额定电流最小都是630A 熔断器 50A 略大于中压侧电流值 25KA 接地开关 作用如前所述 带电显示装置 作用如前所述 3 3 4变压器 根据GB50053 2013 20KV及以下变电所设计规范 规定 变电所低压侧为0 4kv的变压器 单台容量不宜大于1250kva 预装式变电站的变压器单台容量不宜大于800kva 800KVA的概念是该箱变低压侧输出约为400V 1154A 其功率为461KW 很明显其功率在很多情况下都偏小 但是一般情况下箱变的容量不超过630kva 虽然有很多厂家在生产时为了争取客户 可以把箱变容量往上提 但我咨询过以前在移动公司负责相关中压的人 根据我们的情况 建议箱变单台变压器不宜超过1250KVA 1250KVA以上者建议采用2台或以上箱变 一般看到变压器型号时 我们往往会看到10 5 2 2 5 KV 这是可以在变压器高压侧绕组端部或尾部有5个抽头 可以通过这个来改变匝数之比 从而达到低压侧电压微调 若是10 5 5 KV 则是三个抽头 一般三档为无载调压 五档为有载调压 一般我们选用无载调压变压器 我们所选用的10 0 4型变压器 其实是将高压侧10KV转化为低压侧400V 一者变压器二次侧400V到负载末端肯定不到400V 若变压器二次侧直接是380V到负载时肯定不足380V了 具体压降多少要视具体情况 二者可以微调电压 一般在380V 400V 420V三档 3 3 5变压器二次侧 变压器输出0 4kv的的电流 电流互感器浪涌保护低压配电柜框架断路器 断路器 负荷总开关 框架断路器 额定电流1000A 630kva变压器的二次电流不超过1000A 分路断路器 额定电流依据负载情况而定 如示例为7台60kw的充电机 按最大电流100A为依据 额定电流取 120A注意 回路当中还有照明及监控 根据实际负荷来考虑 电流互感器 在箱变中电流互感器作用如下 1 测量用电流互感器 主要用来计量 计费 和测量设备运行电流 2 保护用电流互感器 主要用来采集电路电流 并与继电器配合 当出现短路过载等故障时 向继电装置提供信号 切断电路 以国网箱变图为例 低压侧第一个电流互感器作用是计量计费 第二个则是显示各相电流 一般630kva 前级10KV电压 低压侧电流互感器取1000 5 充电站箱变结构比较简单 今后我们一般只会在3个地方用到电流互感器 1 框架断路器前 低压侧负荷总开关前 计量计费2 框架断路器后 低压侧干线上 显示三相电流3 低压电容柜内 测量电流 调整电容器 浪涌保护器 位置 低压进线柜以及低压电容柜作用 防止大气过电压或操作过电压引起的设备损坏选型原则 因为充电站箱变低压侧的电柜其电压均为三相380V1 最大持续运行电压Uc 可以持续加在电涌保护器的最大交流有效值电压或最大直流有效值电压 等同于额定电压 在此我们一般取Uc 1 1Uo 420V 2 电压保护水平Up 一般取1 8kv 2 5kv 3 雷击冲击电流Imp 取60ka 4 标称放电电流In 取25ka 3 3 6箱变出线电缆 箱变出线电缆主要分两类 1 充电机 充电机的功率 三相电压 电流 3 如60kw 220 I 3 91A 参照下表可用4 25 YJV0 6 1为型号2 安防监控也可计算出电流后根据上表选用电缆 低压配电柜示意图该配电柜一进三出 其电缆选择从充电机开始算 一台60kw的充电机 经计算其三相电流约91A 根据上表可选用YJV4 25 上级配电柜以275A计 参照上表可用4 120的电缆 低压断路器在一般情况下其额定电流 1 25倍实际电流 在实际选型时 在大电流的情况下 一般会大一个等级 04 充电站箱变注意事项 PartFour 4 1注意事项 在与箱变厂家的沟通中 不仅要谈关于箱变本身的价格还要谈有关设备安装及后期维护 出现问题如何解决等相关事项 这些都是我们在选择哪一家箱变厂家产品的考虑因素 箱变厂家的生产资质 若箱变生产厂家负责安装 还要检查其安装资质 其相关资质所能生产或安装的箱变等级都会显示在证书上 生产资质主要看产品型号是否与型式检验报告上型号一致 安装资质一般10kv及以下是最低安装资质5级 4级35KV及以下 3级110kv及以下 2级220kv及以下 1级无限制 箱变容量在800KVA以上者 在与箱变厂家沟通前 必须先与电气组沟通 因为箱变容量 800的 其高压侧就要加继电保护了 部分地区箱变容量在更低的时候就要求加装继电保护 同时大于1250KVA者就需要