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第三章供配电系统 第一节供配电系统基础知识 一 电力系统及电力网 电力系统 PowerSystem 由各种电压的电力线路将一些发电厂 变电所和电力用户联系起来的一个发电 输电 变电 配电和用电的整体 电力网 PowerNetwork 电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所 1 二 典型楼宇供配电系统 为了保证供电可靠性 中大型楼宇的供电应至少有两个独立电源 一般采用两路10kV高压供电 条件不许可时可一路高压 一路低压或者装设应急备用柴油发电机 一 负荷分布及变压器的配置 负荷中心是供配电设计一个重要的概念 变电所应尽量设在负荷中心 这样便于配电 节省导线 减少损耗 高层建筑的用电负荷大部分集中在大楼的地下室 首层或下部 因此变压器设置在建筑物的底部是有利的 由于变压器深入负荷中心而进入楼内 从防火要求考虑 不应采用一般的油浸式变压器和油断路器等在事故情况下能引起火灾的电气设备 而应采用干式变压器和真空断路器 2 二 供电系统的主结线 电力的输送与分配 必须由母线 开关 配电线路 变压器等组成一定的供电电路 这个电路就是供电系统的一次结线 即主结线 常用的供电方案如图所示 3 我国目前最常用的主结线方案如图A所示 采用两路l0kV独立电源 变压器低压侧采取单母线分段的方案 对于规模较小的建筑 由于用电量不大 当地获得两个电源又较困难 可采用一路10kV电源作为主电源 400V电源或者发电机作为备用电源的高供低备主结线方案 如图B所示 4 三 低压配电方式 5 低压配电方式是指低压干线的配线方式 即由变电所低压配电屏分路开关至各用电设备或楼层配电盘的线路 低压配电的结线方式可分为放射式和树干式两大类 放射式配电是由单独的配电线路给用电设备供电 它一般用在下列低压配电场所 供电可靠性高的场所 单台设备容量较大的场所 容量比较集中的地方 对于消防泵 生活水泵和中央空调的冷冻机组 一是供电可靠性要求高 二是单台机组容量较大 因此考虑以放射式专线供电 6 树干式配电是按给用电设备所处的位置依次连接到某一条配电干线上 树干式配电所需配电设备及有色金属消耗量较少 系统灵活性好 但干线故障时影响范围大 一般适用于用电设备比较均匀 分散 容量不大 又无特殊要求的场合 混合式配电即放射和树干的组合方式 如图所示 有时也称混合式为分区树干式 当用电设备比较分散 容量特别小时 还经常采用链式配电 7 设备等一级负荷应双电源供电 并在末端自动切换 链式配电以配电箱作为接线端子 故障影响范围大 可靠性不高 所以 链接配电箱个数一般不能超过6个 8 四 树干的实现预分支电缆是一种新型垂直主电缆 其主要优点有 经济 缩短施工周期 高质量等 缺点 分支电缆载流量只能做到1000A左右 引出的容量一旦确定后就难以更改 灵活性不如母线槽 此外 各支点的距离一定要很准确 例 YFD YJV 3 50 1 25 3 16 1 10 插接式绝缘母线 体积小 载流量大 敷设方便 与分支线接线容易 防水性较差 常在高层建筑竖井内敷设 每层有插接箱 例 CMC 3A 9 10 11 12 第二节变配电所设计一 高压配电系统主要设备 进线柜 受电柜 计量柜 联络柜 母线 电缆 高压主接线如图 13 二 低压配电系统主要设备 进线柜 电容补偿柜 馈电柜 联络柜 母线 电缆 分计量柜 必要时 低压主接线如图 14 三 双电源的联络与自动切换两个电源不能同时对同一个负载供电 互锁或自动切换 15 ZGS11 H Z R 200 1000 10系列卷铁心组合式变压器 第三节常用建筑电气设备及选择一 变压器常用类型 16 S11 M R 30 1000 10系列三相卷铁心全密封配电变压器 17 干式变压器 SC B 10系列10kV30 2500kVA配电变压器 18 二 变压器容量等级100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500KVA 19 三 变电所主变压器选择 一 选型的原则1 应选用节能型的油浸及干式变压器 2 独立变电所可选用油浸式变压器 安装在一层 3 在一二类建筑内变压器应选用干式变压器 若与低压配电盘并列安装时 应选用箱型干式变压器 4 非一类建筑 变压器附设在外墙时 可安装油浸式变压器 但容量不能超过400KVA D yn11接法的优点 抑制高次谐波 利于单相短路故障的切除 承受单相不平衡负荷的能力强 20 三 容量的选择 变压器最佳负荷率 一般为70 80 补偿后的平均功率因数 建筑物内 干式变压器不宜超过2000KVA 二层楼以上的干式变压器其容量不宜大于630KVA居民小区变电所的配电变压器单台不宜超过630KVA 21 YBM29A小型化预装式变电站 22 四 电容补偿柜选择选具有多组电容器 能自动投入的电容补偿柜设计算有功功率为PC 计算无功功率为QCL 则计算功率因素为若小于0 9 则需要增加电容无功功率为QCC 补偿后的功率因素由此可求出电容补偿柜的电容无功功率QCC一个电容补偿柜约可提供200kvar的电容无功功率 23 五 常用高低压电器的选择 一般选择原则 电器的额定值应大于正常工作时的最大值 24 一 断路器 分断大电流 的选择1 功能通断正常负荷电流接通和承受一定的短路电流在保护装置作用下自动跳闸 切除短路故障 25 2 类型a 油断路器开关触头在绝缘油中闭合和断开 油兼有灭弧和绝缘功能 有易燃易爆危险 体积大 维护麻烦 可频繁通断负荷 趋于淘汰 26 27 b 空气断路器利用压缩空气吹灭电弧 灭弧能力强 分断时间短 断流容量大 结构复杂 价贵 维护要求高 多用于110kv及以上大型电站或变电所及不适应采用六氟化硫断路器的高寒地区 28 c 六氟化硫断路器开关触头在SF6气体中闭合和断开 SF6气体兼有灭弧和绝缘功能 灭弧能力强 属高速断路器 断流容量大 电绝缘性能好 检修周期长 可频繁操作 无燃烧爆炸危险 体积小 维护要求严格 价贵 在全封闭组合电器中多采用 不适于高寒地区 29 LW8 40 5型户外交流高压六氟化硫断路器 30 d 真空断路器开关触头在真空的容器内闭合和断开 灭弧能力强燃弧时间短 属高速断路器 开断能力强 结构简单 重量轻 体积小 寿命长 易维修 可频繁操作 无易燃易爆危险 由于开断速度高 易产生截流过电压 对变压器等感性负载易造成危害 应配置过电压吸收装置 31 ZN63A 12 VS1 户内交流高压真空断路器 32 ZN28A 12系列户内交流高压真空断路器 33 NA15 DW15HH 系列万能式低压断路器 34 DZ20系列塑料外壳式低压断路器 35 NM1系列塑料外壳式低压断路器 36 二 自动空气开关 分断电流小 的选择1 开关主触头额定电流IN 过流脱扣器额定电流IN OR和热脱扣器额定电流IN TR之间的关系 IN IN OR IN TR IC瞬动电流倍数 4用于照明 10用于电动机 37 C65空气自动开关 38 三 隔离开关没有灭弧装置 不能接通和切断负荷电流 刀开关 不带灭弧罩的刀开关 只能在空载下操作 作隔离低压电源之用 39 高压隔离开关 40 四 负荷开关具有简单的灭弧装置 功能1 能通断一定的负荷电流和过负荷电流 不能切断短路电流故障 2 必须与熔断器串联 以切除短路电流 3 与隔离开关一样 也具有隔离电源 低压负荷开关一般为铁壳开关 41 FZRN21 12D T125 31 5型户内交流高压真空负荷开关 熔断器组合电器 42 FLRN36 12D型户内交流高压六氟化硫负荷开关 熔断器组合电器 43 五 熔断器是一种简单的保护电器 由熔体 熔体管和接触导电等部分组成 功能 短路保护和过负荷保护选择 1 额定电压应符合线路或设备的额定电压 2 熔体的额定电流IN FE的确定 IN FE IC 44 RW3 10户外高压跌落式熔断器 45 RTO NATO 系列有填料封闭管式刀形触头熔断器RTO NATO 适用于交流50Hz 额定电压为380V 或直流400V 额定电流至630A的工业电气装置的配电设备中作线路过载和短路保护之用 46 RS3 NAS3 系列 47 六 开关柜按一定线路方案将有关一 二次设备组装而成的一种高压成套配电装置 用途 作为电能接受 分配的通断和监视保护之用 类型 1 固定式 手车式 抽出式 48 GG 1A F 型固定式高压开关设备 49 KYN28A 12 Z B型铠装移开式交流金属开关设备 50 XGN2