工厂供电设计(夏)模板

工厂供电设计要点力诺太阳能电力工程有限公司夏征勇 1 1电缆选择 电缆主要结构 1 1电缆选择 电缆型号 规格组成型号由7部分组成 1用途 2绝缘层 3导体代号 铜或铝 4保护层 5特征 6铠装层 7外护层 例如 ZR YJLV22 表示用途是阻燃 绝缘层是交联聚乙烯 导体是铝材 保护层是聚录乙烯 特征省略 铠装层是双钢带 外护层是聚乙烯 规格由3部分组成 1耐压 相电压 线电压 2芯数 3截面 例如 ZR YJLV22 0 6 13 150 1 70 表示绝缘1KV的线电压 4芯 其中3芯是截面150 1芯截面是70 1 1电缆选择 常用电缆 电线 VV 铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆VV22 铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套双钢带铠装层聚氯乙烯外护层电缆ZRA YJV22 铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆YJY22 铜芯交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电缆KVV 聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套控制电缆ZRC KVVP22 0 45 0 7510 1 5BV 铜芯聚氯乙烯绝缘电线 俗称独股塑料硬铜线 BVR 铜芯聚氯乙烯绝缘电线 俗称多股塑料软铜线 注 阻燃电缆分A B C A类阻燃性能最优 1 1电缆选择 电缆的温升曲线1是导体通电流温度上升 3倍 稳定曲线2是导体停止通电流温度下降 稳定温升 是根据电缆绝缘材质而定 普通电缆一般65 交联电缆一般90 1 1电缆选择 电缆的允许载流量根据电流在该一种导体中产生的功率损耗P I R 此损耗使该导体发热 如果周围环境温度低于该导体发热温度 该导体就向周围散热 根据该导体能承受的最大电流 使该导体通过的电流固定在这个最大电流值 此时发热和散热处于平衡 这个最大电流就是该导体的允许载流量 见下式 Ks 散热系数0 015 0 03 50 为界 大截面 或室内 取小数 小截面 或室外 取大数 1 1电缆选择 d 导线直径 d 导线截面 5 4再开方 导体在允许温度时的电阻率 铜90 0 0226 铜65 0 0209 t1 导体承受最大电流时的稳定温度 交联90 普通65 t0 周围环境温度 一般从15 40 间隔5 I允许 单芯电缆在计算公式各条件满足时的载流量例如 185交联电缆在室内40 空气中的载流量I 0 015 3 14 15 2 90 40 4 0 0226 0 148 3512 50 0 0904 536A例如 16普通电缆在室外35 空气中的载流量I 0 03 3 14 4 47 65 35 4 0 0209 0 296 89 30 0 0836 97A 1 1电缆选择 结论 1 以上经过公式推导说明电缆通过的额定电流 允许最大电流 与导线材质 导线粗细 导线散热系数 环境温度 以及导线最大允许温度密切相关 2 以上计算公式只是单根电缆通过的额定电流 由于大部分电缆都是3 5芯 因此多芯电缆实际通过的电流比公式计算结果小 三芯电缆载流量一般是单芯电缆的0 7倍左右 3 设计选择电缆载流量要按照 I设计 I电缆允许 1 2低压断路器选择 低压断路器又称塑壳断路器 框架断路器 空气断路器 自动开关 微断 无论哪种 结构大体如右图 短路时过流脱扣动作 短路电流动作大小调整吸力弹簧过载时热脱扣动作 过载倍数调整热金属片整定螺钉电源电压降低或消失时失压脱扣动作 电压降低百分数调整失压弹簧远方跳闸分励脱扣动作 1 2低压断路器选择 过流脱扣器的调整长延时脱扣 保护线路一般有1 1 3 2 3倍额定电流 保护电动机有6倍额定电流 还可有更长时间倍数的 脱扣时间与电流倍数曲线如下图 1 2低压断路器选择 保护线路长延时脱扣器动作电流特性 短延时脱扣 延时时间有3档 0 1秒 0 2秒 0 4秒 2500A及以上的断路器 设置电流倍数一般在3 10倍 无反时限 瞬时脱扣器 动作时间极短 不会超过0 1秒 短路电流倍数有6倍 10倍 发生大的短路电流瞬间跳闸 注 长延时 短延时 瞬时构成三段式脱扣器 见下图 1 2低压断路器选择 三段式脱扣曲线图第一段 长延时 最短1秒 电流倍数3倍之内 脱扣时间与电流形成反时限 第二段 短延时 在3 6倍电流区间 开关按照人为调整时间0 1 0 2 0 4秒跳闸 第三段 瞬时 大于6倍额定电流开关立即跳闸 动作时间不会大于0 1秒 1 3低压负荷开关选择 将低压断路器的电磁脱扣 热脱扣 失压脱扣 分励脱扣全部去掉 仅保留主触头灭弧 就成为负荷开关 如下图 负荷开关仅能闭合 切除工作中的负荷电流 不能切除短路电流 负荷开关可以与熔断器配合构成与断路器相同的作用且价格相对比断路器便宜 但不如断路器灵活方便 1 4低压刀开关选择 刀开关没有灭弧装置 只能切断电压回路 不能切断电流回路 其作用主要是给人一个明显可见的断开点 在心理上有安全感 刀开关一般安装在断路器或熔断器的上部电源侧 刀开关绝不能带负荷拉合闸 刀开关又称隔离开关 1 5熔断器选择 熔断器的结构 见右图 主要有熔管 熔丝二部分组成 为熄灭电弧 熔管内可装石英砂等 在此结构基础上还有安装熔断器的底座 熔丝金属有二种 一种是高导电率金属 如铜或银制成 截面较小 称为小热容量熔断器 另一种是电阻率较大金属 如铅 铅锡合金 锌制成 截面较大 称为大热容量熔断器 国产熔断器型号主要有 瓷插入式 RC1A 最大200A 螺旋式 RL1 一般不超过60A 密封管式 RM10 最大可到600A 断流能力高 性能好 填充料式 RTO 最大可到1000A 断流能力高 性能很好 1 5熔断器选择 熔断器的安 秒特性Is 熔断器的界限电流Ie 熔断器的额定电流由于熔断器的安 秒特性不稳定 图中两条曲线 因此Is Ie 1 一般情况10A以内Is Ie 1 5 10A 25A Is Ie 1 4 35A以上 Is Ie 1 3 1 5熔断器选择 熔断器的选择熔断器的额定电流Ie 线路计算电流Ijs 如果是电动机 还要考虑躲开最大启动电流 Ie Iqd 取2 4 上下级熔丝电流配合 如果上级是干线 下级是支线 一般情况是上级是下级最大支线的2 3倍 例如 有一条干线下面有三条支线 熔丝分别是50A 80A 120A 求干线熔丝 解 三条支线总电流是50 80 120 250A 250A 120A 2 1倍 干线就取250A熔丝 既满足三条支线电流保护 又满足120A支线短路不越级熔断干线熔丝 又如 16路汇流箱 每路电流5 15A 16 5 15 82 4A 汇流箱总熔断丝取100A 10个汇流箱再接到逆变器 在逆变器用熔断器保护 82 4 10 824A 选择RTO 1000 熔丝900A 1 6电流互感器的选择 电流互感器 CT TA 原理根据右手螺旋定则 一次电流从电流互感器初级流入 二次电流从次级流出 流入和流出端称为 同名端 用黑圆圈表示 如右图所示 无论是电流表还是电度表 接线时应注意电流互感器的极性 同名端 电流互感器一次电流有5A 10A 15A 20A 30A 40A 50A 75A 100A 150A 200A 300A 400A 500A 600A 800A 1000A 1250A 1600A 2000A 2500A 3000A 3150A电流互感器二次电流有5A 1A 1 6电流互感器的选择 电流互感器准确度等级 测量误差 0 1 试验室 0 2 电度表 0 5 电流表 1 电流表 3 保护 TP 暂态保护用 P 稳态保护用 常用有5PXX 10PXX 前者为误差 5 后者为 10 P 保护 后面XX为准确限值系数 例如 某线路电流互感器300 5 已知该线路某点短路电流4800A 如选用5P10电流互感器是否满足保护要求 解 300A 10 3000A 不满足 如果用5P20 300A 20 6000A 满足要求 电流互感器与电能表精度匹配一般有 有功电度表0 2S或0 5S配0 2互感器 有功电度表1级配0 5互感器 1 6电流互感器的选择 电流互感器结构形式有 母线式 贯穿式 穿墙式 支柱式等型号代表及意义 例如 LZZBJ9 10 第一个字母L电流互感器 第二个字母Z支柱 第三个字母Z浇注绝缘 第四个字母B带有保护级 第五个字母J加强型 9设计序号 10电压等级 1 7电压互感器的选择 电压互感器 PT TV 原理 下图以三相五柱式为例 为隔离高压电 电压互感器一般都用于10KV及以上 大部分以左图为多 A B C接高压 a b c接测量或保护设备 电压一般为100V 100 3V 100 3V a0 x0接保护用继电器 正常时三相电压对称 电压之和为零 线路单相接地故障时输出100V 继电器吸合 报警或跳闸 1 7电压互感器的选择 准确度等级 测量误差 0 5 电度表 1 测量 3 保护型号代表及意义 例如 JSZW3 10 第一个字母J电压互感器 第二个字母S三相 第三个字母Z浇注式 第四个字母W五铁心柱 3设计序号 10电压等级 1 8电能表的接线 三相三线电能表接线由矢量相加可知 Ia Ic Ib 经推导完全满足测量三相电能量的要求 此接线方式可节省一只电流互感器 1 8电能表的接线 三相四线电能表接线适合于三相不平衡负荷供电线路 例如照明负荷 1 8电能表的接线 10KV及以上高压系统电能表接线 该接线电流互感器安装在一次高压回路 电能表的电流线圈接在对应相序的电流互感器二次侧 电能表的电压线圈接在对应相序的电压互感器二次侧 构成三相四线制电能表接线方式 1 9变压器的接线及调压 变压器的接线组别变压器的接线组别组有 一次为Y或 二次为Y或 可组合成若干方式 太阳能发电升压变压器一次接成 可以使三次谐波电流在一次绕组流通 其线电流中无三次谐波 进而二次侧的三次谐波磁动势被抵消 一 二次侧线电动势均无三次谐波分量 使逆变电压质量得到提高 右图是经常用到的太阳能逆变升压变压器接线方式 接线组别为 DYn11 1 9变压器的接线及调压 1MW太阳能发电逆变器与升压变压器的典型连接 1 9变压器的接线及调压 1MW太阳能发电逆变器与升压变压器的图形符号的表示变压器采用油浸式双分裂 也可采用干式变压器 接至电网的电压一般为10KV 35KV 电网电压如果是110KV 必须进行二级升压 110KV第二级升压变压器的接线方式一般为Ynd11 1 9变压器的接线及调压 变压器分接头调压原理分接头在0档 变比Ko 10 5 0 27 38 89分接头在第二档 2 5 变比K2 10 5 1 0 05 0 27 40 83分接头在第二档 2 5 变比K4 10 5 1 0 05 0 27 36 94 1 9变压器的接线及调压 假设分接头在Ko位置 由于高压侧原因 导致电压下降至10KV 10KV Ko 10 38 89 0 257KV 由于电网原因导致逆变电压为较低 此时可将分接头调至第二档 2 5 已知变比K4 36 94 已知目前电压为10KV 则10KV 36 94 0 27KV 使逆变电压回升到额定值 假设分接头在Ko位置 由于高压侧原因 导致电压上升至11KV 11KV Ko 11 38 89 0 283KV 此时为了不损伤逆变器 可将分接头调至第二档 2 5 已知变比K2 40 83 已知目前电压为11KV 则11KV 40 83 0 27KV 使逆变电压降回到额定值 结论 不管什么原因 只要低压侧电压低 就将分接头往低档调 低压侧电压高 就将分接头往高档调 即 高往高档调 低往低档调 由于逆变功率远远小于电网 上述方式无法改变电网电压 1 9变压器的接线及调压 调整变压器分接头的作用35KV经过变压器B1降至10 5KV 经过传输导线L 到达变压器B2降至9 5KV 此时可调整B2的分接头 低往低调 使B2低压侧电压输出0 4KV 满足低压配电要求 例如B2分接头为 10 2 2 5 0 4KV 在第二档 2 5 变比K4 10 1 0 05 0 4 23 75 如将一次电压在9 5KV时仍能使二次电压维持在0 4KV 可调分接头为 2 2 5 9 5KV 23 75 0 4KV 1 10变压器容量选择 由计算负荷确定变压器容量 1 10变压器容量选择 由上图可以看出 设备装机容量1012KW 有功计算负荷Pjs 661KW 无功计算负荷Qjs 552Kvar 由功率三角形算得Sjs 861KVA 因此变压器选择可采用一台1000KVA或二台500KVA 断路器K仍然以变压器容量计算出总电流来选择 如 1000KVA 0 4KV 1 732 1443A 选额定电流1500A断路器 1 11转换开关接点通断图形示意 当转换开关在T位置 10 11通 9 12通 当转换开关在T2位置 10 11通 9 12通 6 7通 当转换开关在T1位置 10 11通 当转换开关在H1位置 6 7通 当转换开关在H2位置 5 8通 16 13通 当转换开关在H位置 9 12通 16 13通 1 11转换开关接点通断图形示意 用一个转换开关和一只电压表测量三相电压原理 当转换开关在AB位置 2 3通 7 6通 A相经过2 3和1到达电压表上侧 B相经过7 6和6到达电压表下侧 电压表测量AB电压 当转换开关在BC位置 4 1通 5 6通 B相经过4 1和1到达电压表上侧 C相经过5 6到达电压表下侧 电压表测量BC电压 当转换开关在CA位置 2 1通 5 8通 C相经过2 1到达电压表上侧 A相经过2和5 8和6到达电压表下侧 电压表测量CA电压 2 1低压配电系统的接地形式 共有五种 TN C TN S TN C S IT TT表示中性线N与保护线PE之间关系 C N与PE合并 S N与PE分开 C S N与PE先合并后分开 表示电气设备外露可导电部分与大地关系 T 自身形成独立接地系统 N 与配电系统接地共用一套接地系统 表示电源系统对地的关系 T 表示直接接地 I 表示不接地或通过阻抗接地 2 1低压配电系统的接地形式 TN C系统当三相负荷不平衡时 PEN线有电流流通 产压降导致设备外壳有电 当某相导线接壳 会产生较大接地电流 如果PEN线在电源附近断线 此时某相导线接壳 设备外壳对地将带220V电压 危及人身安全 TN C较适合三相负荷平衡系统 或由专业人员维护的工业场所 2 1低压配电系统的接地形式 TN S系统当三相负荷不平衡或用于单相负荷时 PE不流通不平衡电流 PE线无压降 当某相导线与设备外壳相连 接地电流仍会很大 比较适合单相负荷集中场所 电子设备应用场所 防火防爆有要求的场所 2 1低压配电系统的接地形式 TN C S系统当三相负荷不平衡或用于单相负荷时 N线及前一部分PEN线有压降 当某相导线与设备外壳相连 接地电流仍会很大 前一部分PEN断线 后面设备如果是单相负荷 外壳会有220V电压 较适合工业与民用建筑 电源线路采用TN C 进入建筑物PEN线重复接地分成PE和N线 线路简单又能保证一定水平的安全 2 1低压配电系统的接地形式 IT系统电力系统带电部分与大地无直接连接 我国10KV高压采用 单相接地电流很小 但是非接地相对地电压升高为线电压 单相接地短时间还可以运行 适用于要求不间断供电场所及防火防爆和很潮湿的场所 2 1低压配电系统的接地形式 TT系统当某相导线与设备外壳相连 接地电流较小 适用于对电压干扰要求较高的电子设备及防火防爆场所 进入建筑物要进行等电位连接 2 1低压配电系统的接地形式 TT系统当某相导线与设备外壳相连 接地电流较小 适用于对电压干扰要求较高的电子设备及防火防爆场所 进入建筑物要进行等电位连接 2 2变电所主接线方式 单母线 放射式 方式 多用于数MW级光伏发电 此方式一般用于二级升压 逆变器发出的电压0 27KV 经一级升压至10KV母线汇总后 再经二级升压至110KV 如果无110KV电压等级 逆变电压也可经10KV母线汇总后直接并入10KV电网 此接线方式灵活 当一组逆变单元故障后 由断路器切除该组逆变单元 不影响其它逆变发电单元继续运行 此接线方式10KV电缆和10KV开关柜用量较多 2 2变电所主接线方式 单母线分段方式 多用于供电要求较高场所 一般用于两路电源来自不同供电点 当一路电源出现故障 可将母线联络开关合上 对380V用电负荷供电 此接线方式不建议用于光伏发电场所 当二台变