某住宅小区变压配电系统设计自动化专业毕业论文.doc

毕业设计报告 论文 住宅小区变压配电系统设计 摘 要 论文的研究工作是以某住宅小区变压配电系统设计为背景展开的 应用所学供配电 知识 结合实际情况 使得该配电系统更安全完善 本文先对高低压配电系统进行了比较详细的介绍 然后对变压配电系统需要的设备 进行了说明 这些前期准备工作做好以后 就是对某住宅小区的变压配电系统进行设计 其工作主要包括对小区基本情况的介绍 小区配电网负荷的计算 以及本小区需要的变 压配电设备的选型 以此来完成本次设计的全部内容 关键词 配电变压器 住宅小区 损耗 节能 目 录 第 1 章 绪论 1 1 1 课题背景及国内外研究概况 1 1 2 设计范围 2 1 3 设计原则 2 第二章 高压配电系统简介 4 2 1 高压输配电系统概述 4 2 2 高压配电方式 5 2 2 1 放射式配电方式 5 2 2 2 树干式配电方式 5 2 2 3 环状式配电方式 6 2 3 高压配电系统组成 7 第三章 低压配电系统简介 9 3 1 低压配电系统的概述 9 3 1 1 市电分类 9 3 1 2 通信系统低压交流供电原则 9 3 2 常见低压配电设备 10 3 2 1 低压配电屏 10 3 2 2 油机发电机组控制屏及 ATS 10 3 3 常见的低压电器 10 3 3 1 低压断路器 10 3 3 2 低压刀开关 11 3 3 3 熔断器 11 3 4 电容补偿 12 第四章 高低压配电柜介绍 15 4 1 高低压配电柜简介及安全技术操作规程 15 4 1 1 高低压配电柜简介 15 4 1 2 高低压配电柜安全技术操作规程 15 4 2 高压配电柜介绍 16 4 2 1 高压配电柜简介 16 4 2 2 高压配电柜配电柜的功能 16 4 2 3 高压配电柜的组成 16 4 2 4 高压开关柜分类 18 4 2 5 高压配电柜的 五防 18 4 2 6 高压配电柜详细分类 19 4 2 7 高压配电柜相关标准 22 4 2 8 高压配电设备 22 4 2 9 高压配电柜带电显示装置的改进 23 第五章 小区介绍及供配电设计 25 5 1 小区规模 25 5 2 负荷计算及变压器选择 25 5 3 短路电流计 27 5 4 住宅小区供配电设计 28 5 4 1 箱式变的台数与容量 类型的选择 29 5 4 2 高 低压分线设备选择 31 5 4 3 高 低压电缆类型及截面型号选择 31 致 谢 34 参考文献 35 住宅小区变压配电系统 第 1 章 绪论 1 1 课题背景及国内外研究概况 随着市场经济的发展 国家在城乡电网建设和改造中 要求高压直接进入负荷中心 形成高压受电 变压器降压 低压配电的供电格局 所以供配电要向节地 节电 紧凑 型 小型化 无人值守的方向发展 箱式变电站 简称箱变 正是具有这些特点的最佳产 品 其次随着社会发展和城市化进程的加快 负荷密度越来越高 城市用地越来越紧张 城市配电网逐步由架空向电缆过渡 架杆方式安装的配电变压器越来越不适应人们的要 求 因此 预装式变电站成为主要的配电设备之一 再次人们对供电质量尤其是供电的 可靠性要求越来越高 而采用高压环网或双电源供电 低压网自动投切等先进技术的预 装式变电站成为首选的配电设备 与此同时 由于信息化 网络化和智能化住宅小区发展 因此不仅要求箱变安全可 靠 同时要求具有 四遥 遥测 遥讯 遥调 遥控 的智能化功能 这种智能箱式变 电站 简称智能箱变 环网供电时 在特定自主软件配合下 能完成故障区段自动定位 故障切除 负荷转带 网络重构等功能 从而保证在一分钟左右恢复送电 经笔者到处 走访观察 一些中等城市像平顶山 信阳 大部分小区用的都是两个电线杆中间加个变 压器 这种方式很简单 也很经济 就是很不美观 到处都是架空线 严重影响小区的 美观 笔者站在配电的变压器下面感觉到很危险 似乎感觉到要掉下来 也没有保护措 施 变压器暴露在自然环境中 一般一个新的变压器用几年就成旧的 根据现代化建设的要求 建议居民住宅小区要首选小型化箱式配变 因为独立配电 室投资高 配电房与居民小区住房不相协调 影响整体美观和建设标准的一致性 况且 其建设位置因与住房争地盘 也较难设计在负荷中心 造成供电半径向一侧伸展 供电 结构不合理 电压质量差 线损增大 杆上变压器一般在路旁 10kV 线路采用架空引入 低压采用架空沿墙敷设或地下电缆配电 也影响了小区的环境形象 还容易出现电力事 故 很不安全 供电质量难以保证 低压线损高 杆上变压器不能满足负荷增长的需要 小型化箱式配变可利用现代化的住宅小区两房之间设有的绿化带上进行设置 既不 影响住宅小区的美观 又能很方便地设计在负荷中心 如 S12 Z13 400 10 的体积为 2100mm 长 1300mm 宽 1720mm 高 它的体积小 占地少 安装快 外部颜色可 采用草绿色等 与绿化带颜色相协调 比较美观 而且 该箱变为全封闭 全绝缘结构 在公众场所无须安全距离 能较好地保证人身安全 噪声相对也较小 它更大的特点是 小巧灵便 便于搬迁 待用电量增高到一定程度 需要调换或搬迁时 能便于快速施工 不影响用户用电 1 2 设计范围 按照市区供电部 10kV 及以下配电网络设计的规定 对于住宅小区配电工程 设计 范围为 高压侧从市区公用 10kV 配电线路起 在接引 10kV 电源处设置明显断开点 低压侧 至小区内各建筑低压用电计量装置上表位 1 3 设计原则 进入新世纪后 我国正在进入人口城市化的社会新时期 各地的开发小区悄然兴起 以满足城市人口急剧膨胀的需要 开发小区的特点是占地面积大 人口集中 楼房之间 有较大的空间 加之绿地 曲径 花园 水泵 以及灯饰等 丰富了小区的内涵 体现 环境 建筑及人居的和谐统一 根据以上特点它的供电特点与一般的乡村 工厂不同 必须采取新的配电思路和方式来满足其功能的需要 在供配电设计中 力求做到小区特 点及环境的要求 设计必须根据小区实际 符合其特点 采用多种供配电形式和方法 满足使用功能的要求 不但做到整体布局合理 在宏观上保持三相负荷分配基本平衡 而且在微观上要做到细致 给每个用户提供一个良好的用电环境 在实现安全可靠配电 的同时 还要做到环境的美化 使整个小区的配电合理 适用 经济 总之 供配电设施要坚持服务和服从于文明城 文明小区创建活动的要求 坚持美 化城镇 小区形象 合理布局 科学规范的原则 要有超前意识和适应不断发展变化的 新形势 否则 将有可能造成重复建设 不仅造成资金 资源的浪费 还要影响居民用 电 在建设上主要是符合如下条件 1 符合城镇建设的总体规划 2 节约居民小区宝贵的土地资源 3 保持居民小区的形象整体美观 4 配变置于居民小区中心位置 5 有较高的供电质量和供电可靠性 住宅小区的供电方案主要有 柱上变压器配电 独立配电室配电 箱式变电站配电 三种 其中 柱上变压器配电方案虽然投资小 但对小区环境影响较大 因为高压需架 空线路引入而不容易深入负荷中心 不能保证较高的供电质量也将造成较高的低压线损 对居民也增加了事故隐患 独立配电室配电方案需要一定面积的土建占地 增大了建设 投资 对于本设计所选择的小区来说并不适宜 本小区多为多层建筑 用电负荷分散 供电半径大 降低了供电质量 提高了低压线损 箱式变电站配电方案的特点是 体积 小 占地小 外形美观 高压侧采用电缆引入 箱变位置可以随意选择 使得低压配电 部分更加合理 提高了供电可靠性 也有利于安装电量采集装置实现自动化管理 因此 本设计考虑将住宅小区的主要供电模式定位为箱式变电站配电工程 本市的高压供电等级模式为 110kV 35kV 10kV 城区主要配电线路电压等级为 10kV 住宅小区一级配电电压选用 10kV 低压配电电压应采用 220 380V 第二章 高压配电系统简介 2 1 高压输配电系统概述 电力系统是由发电厂 电力线路 变电站 电力用户组成的供电系统 通信局 站 属于电力系统中的电力用户 市电从生产到引入通信局 站 通常要经历生产 输送 变换和分配等四个环节 在电力系统中 各级电压的电力线路以及相联系的变电站称为电力网 简称电网 通常用电压等级及供电范围大小来划分电网种类 一般电压在 10KV 以上到几百 KV 且 供电范围大的称为区域电网 如果把几个城市或地区的电网组成一个大电网 则称国家 级电网 电压在 35KV 以下且供电范围较小 单独由一个城市或地区建立的发电厂对附 近的用户供电 而不与国家电网联系的称为地方电网 而包含配电线路和配电变电站 电压在 10KV 以下的电力系统称为配电网 图 2 1 配电网 我国发电厂的发电机组输出额定电压为 3 15 20KV 随着大型发电厂的建成投产及 输电距离的增加 为了减少线路能耗 压降 以及节约有色金属和降低线路工程造价 必须经发电厂中的升压变电所升压至 35 500KV 再由高压输电线传送到受电区域变电 所 降压至 6 10KV 经高压配电线送到用户配电变电所降压至 380V 低压 供用电设 备使用 对于电信局 站 中的配电变压器 其一次线圈额定电压即为高压配电网电压 即 6KV 或 10KV 二次线圈额定电压因其供电线路距离较短 则变压器二次侧线圈的额定 电压只需高于线路额定电压 380 220V 5 仅考虑补偿变压器内部电压降 一般选 400 230V 而用电设备受电端电压为 380 220V 2 2 高压配电方式 高压配电方式 是指从区域变电所 将 35KV 以上的高压降到 6 10KV 高压送至企 业变电所及高压用电设备的接线方式 称为高压配电 配电网的基本接线方式有三种 放射式 树干式及环状式 2 2 1 放射式配电方式 所谓放射式 就是从区域变电所的 6 10KV 母线上引出一路专线 直接接电信局站 的配电变电所配电 沿线不接其它负荷 各配电变电所无联系 放射式配电方式的优点是 线路敷设简单 维护方便 供电可靠 不受其它用户干 扰 适用于一级负荷 图 2 2 放射式配电方式 2 2 2 树干式配电方式 所谓树干式配电方式 是指由总降压变电所引出的各路高压干线沿市区街道敷设 各中小企业变电所都从干线上直接引入分支线供电 这种高压配电方式的优点是 降压变电所 6 10KV 的高压配电装置数量减少 投资 相应可以减少 缺点是 供电可靠性差 只要线路上任一段发生故障 线路上变电所都 将断电 图 2 3 树干式配电方式 2 2 3 环状式配电方式 环状式系统的优点是运行灵活 供电可靠性较高 当线路的任何地方出现故障时 只要将故障邻近的两侧隔离开关断开 切断故障点 便可恢复供电 为了避免环状线路 上发生故障时影响整个电网 通常将环状线路中某个隔离开关断开 使环状线路呈 开 环 状态 图 2 4 环网式配电方式 2 3 高压配电系统组成 常用的高压电器有 高压熔断器 高压断路器 高压隔离开关 高压负荷开关 避 雷器等 局站变电所从电力系统受电经变压器降压后馈送至低压配电房 要求变电所尽量靠 近负荷中心 从而缩短配电距离 使之减少电能损失 并且主接线应简单而运行可靠 同时要便于监控和维护 市电的引入一般均从附近现有公用电网上引入馈电线 采用专用电力电缆 应根据 附近电网中变电所的位置 电压等级 供电质量 局站重要性等情况选取合适可靠的市 电 通信局站变电所可分为露天变电所和室内变电所两种 露天变电所又有杆架式 180KVA 以下变压器 和落地式 室内变电所又有小型独立变电站和带有高压开关柜 的变电所 一般有两路市电引入的变电所均采用带有高压开关柜的变电所 电力变压器有油浸式和干式两种类型 在室内安装变压器时 应考虑变压器室的布 置 高低压进出线位置以及操作机构的安全等问题 目前大容量变压器广泛采用了干式 变压器 所谓一次线路 表示的是变电所电能输送和分配的电路 通常也称主电路 根据通 信局站市电引入的情况和局站对电源可靠性要求的不同 可以有不同的一次线路方案 图 2 5 典型一次进线方案 在上图 b 中 局站变电所母线采用单母线制 采用两路或以上进线时 用高压隔 离开关分断单母线 当任一路进线或变压器发生故障时 另一路进线或变压器给全部负 荷继续供电 操作灵活性较好 供电可靠性较高 第三章 低压配电系统简介 3 1 低压配电系统的概述 3 1 1 市电分类 依据 XT005 95 通信局 站 电源系统总技术要求 市电根据通信局 站 所 在地区的供电条件 线路引入方式及运行状态 将市电供电分为三类 1 一类市电供电 市电供应充分可靠 一类市电供电是从两个稳定可靠的独立电网引入两路供电线路 质量较好的一路作 主要电源 另一路作备用 并采用自动倒换装置 两路供电线路不会因检修而同时停电 事故停电次数极少 停电时间极短 供电十分可靠 长途通信枢纽 大城市中心枢纽 程控交换容量万门以上的交换局 大型无线收发信站等规定采用一类市电 2 二类市电供电 市电供应比较可靠 二类市电供电是从两个电网构成的环状网中引入一路供电线路 也可以从一个供电 十分可靠的电网上引入一路供电线 允许有计划的检修停电 事故停电不多 停电时间 不长 供电比较可靠 长途通信地区局或县局 程控交换容量在万门以上的交换局 以 及中型无线收发信站 可采用二类市电 3 三类市电供电 市电供应不完全可靠 三类市电供电是从一个电网引入一路供电线路 供电可靠性差 位于偏僻山区或地 理环境恶劣的干线增音站 微波站可采用三类市电 3 1 2 通信系统低压交流供电原则 根据各地市电供应条件的不同 各通信企业容量大小不同 地位的差异等因素 可 采用各种不同的交流供电方案 但都必须遵循一些基本原则 1 市电是通信用电源的主要能源 是保证通信安全 不间断的重要条件 必要时可 申请备用市电电源 2 市电引入 原则上应采用 6 10KV 高压引入 自备专用变压器 避免受其他电能 用户的干扰 3 市电和自备发电机组成的交流供电系统宜采用集中供电方式供电 系统接线应力 求简单 灵活 操作安全 维护方便 4 局站变压器容量在 630kVA 及以上的应设高压配电装置 有两路高压市电引入的 供电系统 若采用自动投切的 变压器容量在 630kVA 及以上则投切装置应设在高压侧 5 在交流供电系统中应装设功率因数补偿装置 功率因数应补偿到 0 9 以上 对容 量较大的自备发电机电源也应补偿到 0 8 以上 6 低压交流供电系统采用三相五线制或单相三线制供电 3 2 常见低压配电设备 较大容量的局站设置低压配电房用来接受与分配低压市电与备用油机发电机电源 低压配电房中安装的电气设备包括低压配电屏 油机发电机组控制屏 市电油机电转换 屏等设备 3 2 1 低压配电屏 通信局 站 中低压配电屏大多采用原电力工业部和机械工业部所属企业的系列产 品 低压配电屏主要用来进行受电 计量 控制 功率因数补偿 动力馈电和照明馈电 等功能 主要产品有 PGL1 PGL2 GCS GCK GCL 及 GGD 等系列开关柜 以及 国外引进产品和合资企业生产的低压开关柜 3 2 2 油机发电机组控制屏及 ATS 发电机组控制屏目前往往随油机发电机组的购入由油机发电机组厂商配套提供 而 ATS 即双电源自动切换装置 通常与低压开关柜安装在一起 则有不同的情况 如 ABB 新会低压开关有限公司生产的 DPT SE 系列自动转换开关设备 ATS 采用 PLC 控制 可实现 2 路市电或 1 路市电与发电机电源的自动切换 且切换延时可调 同时有 四种工作模式可供选择 自动模式 正常供电模式 应急供电模式 关断模式 切换电 流最大可达 6300A 3 3 常见的低压电器 3 3 1 低压断路器 低压断路器也称为低压自动开关 主要作为不频繁地接通或分断电路之用 而且低 压断路器还具有过载 短路和失压保护装置 在电路发生过载 短路 电压降低或消失 时 断路器可自动切断电路 从而保护电力线路及电源设备 低压断路器按灭弧介质可分为空气断路器和真空断路器两种 按用途分可分为配电 用断路器 电动机保护用断路器 照明用断路器和漏电保护用断路器等 配电用断路器 又可分为非选择型和选择型两种 非选择型断路器因为是瞬时动作 所以常用作短路保 护和过载保护 选择型断路器又可用作两段保护 三段保护和智能化保护 两段保护为 瞬时与短延时或长延时两段 三段保护为瞬时 短延时和长延时三段 其中的瞬时 短 延时特性适用于短路保护 长延时特性适用于过载保护 智能化保护是近些年研制成功的高科技保护手段 是用微机来控制各脱扣器进行监 视和控制 保护功能多 选择性能好 所以这种断路器叫做智能型断路器 另外 作为 配电用断路器 按其结构形式又可分为塑料外壳式断路器和万能式断路器两大类 这两 类低压断路器目前使用较为普遍 典型产品有塑料外壳式 DZ10 型 和框架式 DW10 型 两类 均由触头系统 灭 弧装置 传动机构 自由脱扣机构及各种脱扣器等部分组成 目前塑料外壳式的改进产 品有 AM1 型及 H 型等 框架式改进产品有 DW15 DWX15 DW40 3WE 及 ME AH 等 3 3 2 低压刀开关 刀开关是低压电器中结构最简单的一种 广泛应用于各种配电设备和供电线路中 用来接通和分断容量不太大的低压供电线路以及作为低压电源隔离开关使用 低压刀开关根据其工作原理 使用条件和结构形式的不同可分为 开启式负荷开关 HK1 HK2 TSW 系列等 封闭式负荷开关 HH3 HH4 系列等 隔离刀开关 HS13 HD11 系列等 熔断器式刀开关 HR3 系列等 和组合开关 HZ10 系列等 3 3 3 熔断器 熔断器是一种最简单的保护电器 在低压配电电路中 主要用于短路保护 它串联 在电路中 当通过的电流大于规定值时 以它本身产生的热量 使熔体熔化而自动分断 电路 熔断器与其它电器配合 可以在一定的短路电流范围内进行有选择的保护 低压熔断器种类很多 根据其构造和用途可分为开启式 半封闭式和封闭式 封闭 式熔断器又可分为有填料和无填料熔断器 有填料熔断器中有螺旋式和管式 无填料熔 断器中有插入式和管式 目前的典型产品有 RT0 RT10 RT11 系列有填料封闭管式熔断 器 RM10 系列封闭管式熔断器 RL1 RL2 系列螺旋式熔断器 PZ1 100 QSA NT 系列熔断器以及引进的 aM gM 系列熔断器 1 熔断器的结构和主要参数 熔断器主要由熔体和安装熔体的熔管或熔座两部分构成 熔体是熔断器的主要部分 常做成丝状或片状 熔体的材料有两种 一种是低熔点材料 如铅 锌 锡以及锡铅合 金等 另一种是高熔点材料 如银和铜 熔管是熔体的保护外壳 在熔体熔断时兼有灭 弧的作用 每一种熔体都有两个参数 即额定电流与熔断电流 额定电流是指长时期通过熔断 器而不熔断的电流值 熔断电流通常是额定电流的两倍 一般规定通过熔体的电流为额 定电流的 1 3 倍时 应在 1 小时以上熔断 通过额定电流的 1 6 倍时 应在 1 小时内熔断 达到熔断电流时 在 30 40 秒后熔断 当达到 9 10 倍额定电流时 熔体应瞬间熔断 熔断器具有反时限的保护特性 熔管有三个参数 额定工作电压 额定电流和断流能力 额定工作电压是从灭弧角度提出的 当熔管的工作电压在于额定电压时 在熔体熔 断时 可能出现电弧不能熄灭的危险 熔管的额定电流是由熔管长期工作所允许温升决 定的电流值 所以熔管中可装入不同等级额电流的熔体 但所装入熔体的额定电流不能 大于熔管的额定电流值 断流能力是表示熔管在额定电压下断开电路故障时所能切断的 最大电流值 2 熔断器的选用原则 选用熔断器 一般应符合下列原则 1 根据用电网络电压选用相应电压等级的熔断器 2 根据配电系统可能出现的最大故障电流 选用具有相应分断能力的熔断器 3 在电动机回路中用作短路保护时 为避免熔体在电动机起动过程中熔断 对于 单台电动机 熔体额定电流 1 5 2 5 电机额定电流 对于多台电动机 总熔体额 定电流 1 5 2 5 容量最大一台电动机的额定电流 其余电动机的计算负荷电流 4 对电炉及照明等负载的短路保护 熔体的额定电流等于或稍大于负载的额定电 流 5 采用熔断器保护线路时 熔断器应装在各相线上 在二相三线或三相四线回路 的中性线上严禁装熔断器 这是因为中性线断开会引起电压不平衡 可能造成设备烧毁 事故 在公共电网供电的单相线路的中性线上应装熔断器 电业的总熔断器除外 6 各级熔体应相互配合 下一级应比上一级小 3 接触器 接触器适用于远距离频繁接通和分断交 直流主电路及大容量控制电路 可分为交 流接触器和直流接触器两种 接触器主要由主触头 灭弧系统 电磁系统 辅助触头和 支架等组成 交流接触器主要有 CJ0 CJ10 CJ12 CJ12B 系列以及众多的合资品牌 直流接触器主要有 CZ0 系列 3 4 电容补偿 在三相交流电所接负载中 除白炽灯 电阻电热器等少数设备的负荷功率因数接近 于 1 外 绝大多数的三相负载如异步电动机 变压器 整流器 空调等的功率因数均小 于 1 特别是在轻载情况下 功率因数更为降低 用电设备功率因数降低之后 带来的影响有 1 使供电系统内的电源设备容量不能充分利用 2 增加了电力网中输电线路上的有功功率的损耗 3 功率因数过低 还将使线路压降增大 造成负荷端电压下降 在线性电路中 电压与电流均为正弦波 只存在电压与电流的相位差 所以功率因 数是电流与电压相角差的余弦 称为相移功率因数 PF COS 在非线性电路中 如开关型整流器 交流电压为正弦波形 电流波形却为畸变的非 正弦波形 同时与正弦波的电压存在相位差 此时全功率因数 PF COS 其中 P 是有功功率 S 是视在功率 是电网电压 是基波电流有效值 COS 是位移因素 是电网电流有效值 称为失真功率因数 也称电流畸变因子 它是电 流基波有效值与总有效电流值之比 所以我们可以看出 电路的全功率因数为相移功率 因数 cos 与失真功率因数 两项的乘积 提高功率因数的方法很多 主要有 1 提高自然功率因数 即提高变压器和电动机的负载率到 75 80 以及选择本身 功率因数较高的设备 2 对于感性线性负载电路 采用移相电容器来补偿无功功率 便可提高 cos 3 对于非线性负载电路 在通信企业中主要为整流器 则通过功率因数校正电路 将畸变电流波形校正为正弦波 同时迫使它跟踪输入正弦电压相位的变化 使高频开关 整流器输入电路呈现电阻性 提高总功率因数 目前在通信企业中绝大多数采用了低压成组补偿方式 也即在低压配电屏中专门设 置配套的功率因数补偿柜 例如与 PGL12 型低压配电屏配套的 PGJ1 或 PGJ1A 型无功功率自动补偿控制屏 电 容器装于柜中两层支架上 还装有自动投切控制器 它能根据功率因数的变化 以 10s 120s 的间隔时间自动完成投入或切除电容器 使 cos 1 保证处于设定范围内 投切 循环步数 PGJ1 为 6 8 步 而 PGL1A 为 8 10 步 PGL1 PGL1A 型无功功率补偿屏的 一次线路如图 S P UI UICOS S P RL L IU COSIU 1 R I COSI 1 L U 1 I R I 图 3 1PGL1 PGL1A 型无功功率补偿屏的一次线路 第四章 高低压配电柜介绍 4 1 高低压配电柜简介及安全技术操作规程 4 1 1 高低压配电柜简介 高低压配电柜顾名思义就是接高压配电柜 低压开关柜和以及连接线缆的配电设备 一般供电局 变电所都是用高压配电柜 然后经变压器降压再到低压开关柜 低压开关 柜在到各个用电的配电盘 控制箱 开关箱 里面无非就是把一些开关 断路器 熔断 器 按钮 指示灯 仪表 电线之类保护器件组装成一体的配电设备 图 4 1 低压开关柜 4 1 2 高低压配电柜安全技术操作规程 1 在全部和部分带电的盘上进行工作 应将检修设备与运行设备以明显标志隔开 2 有电流互感器和电压互感器的二次绕组应有永久性的 可靠的保护接地 3 在运行的电流互感器二次回路上工作时 应采取下列安全措施 1 严禁将电流回路断开 2 为了可靠地将电流互感器二次线圈短路 必须使用短路片和短路线 禁止使用 导线缠绕 3 禁止在电流互感器与短路端子之间的回路和导线上进行任何工作 4 在运行中的电压互感器二次回路上工作时 应采取下列安全措施 1 严格防止短路或接地 2 应使用绝缘工具 戴绝缘手套 必要时在工作前停用有关继电保护装置 3 接临时负载时 必须装有专用的开关和熔断器 4 二次回路通电试验时 为防止由二次侧向一次反变压 除将二次回路断开外 还应取下一次熔断器 5 二次回路通电或耐压试验前 应通知值班员和有关人员 并派人看守现场 检 查回路 确认无人工作后方可加压 6 检查断电保护和二次 回路的工作人员 未经值班人员许可 不准进行任何倒 闸操作 4 2 高压配电柜介绍 4 2 1 高压配电柜简介 高压配电柜又可称为高压开关柜 是指用于电力系统发电 输电 配电 电能转换 和消耗中起通断 控制或保护等作用 电压等级在 3 6kV 550kV 的电器产品 主要包括 高压断路器 高压隔离开关与接地开关 高压负荷开关 高压自动重合与分段器 高压 操作机构 高压防爆配电装置和高压开关柜等几大类 高压开关制造业是输变电设备制 造业的重要组成部分 在整个电力工业中占有非常重要的地位 图 4 2 高压开关柜 4 2 2 高压配电柜配电柜的功能 配电柜具有架空进出线 电缆进出线 母线联络等功能 4 2 3 高压配电柜的组成 配电柜应满足 GB3906 1991 3 35 kV 交流金属封闭开关设备 标准的有关要求 由柜体和断路器 二大部分组成 柜体由壳体 电器元件 包括绝缘件 各种机构 二次端子及连线等组成 1 柜体的材料主要有 1 冷扎钢板或角钢 用于焊接柜 2 敷铝锌钢板或镀锌钢板 用于组装柜 3 不锈钢板 不导磁性 4 铝板 不导磁性 2 体的柜功能单元主要有 1 主母线室 一般主母线布置按 品 字形或 1 字形两种结构 2 断路器室 3 电缆室 4 继电器和仪表室 5 柜顶小母线室 6 二次端子室 3 柜内电器元件主要有 1 柜内常用一次电器元件 主回路设备 常见的有如下设备 电流互感器简称 CT 如 LZZBJ9 10 电压互感器简称 PT 如 JDZJ 10 图 4 3 开关柜 开关柜 接地开关 如 JN15 12 避雷器 阻容吸收器 如 HY5WS 单相型 TBP JBP 组合型 隔离开关 如 GN19 12 GN30 12 GN25 12 高压断路器 如 少油型 S 真空型 Z SF6 型 L 高压接触器 如 JCZ3 10D 400A 型 高压熔断器 如 RN2 12 XRNP 12 RN1 12 变压器 如 SC L 系列干变 S 系列油变 高压带电显示器 DXN Q 型 DXN T 型 绝缘件 如 穿墙套管 触头盒 绝缘子 绝缘热缩 冷缩 护套 主母线和分支母线 高压电抗器 如串联型 CKSC 和起动电机型 QKSG 负荷开关 如 FN26 12 L FN16 12 Z 高压单相并联电容器 如 BFF12 30 1 等等 2 柜内常用的主要二次元件 又称二次设备或辅助设备 是指对一次设备进行监察 控制 测量 调整和保护的低压设备 常见的有如下设备 继电器 电度表 电流表 电压表 功率表 功率因数表 频率表 熔断器 空 气开关 转换开关 信号灯 电阻 按钮 微机综合保护装置等等 4 2 4 高压开关柜分类 1 按断路器安装方式 按断路器安装方式分为移开式 手车式 和固定式 1 移开式或手车式 用 Y 表示 表示柜内的主要电器元件 如 断路器 是安装在可 抽出的手车上的 由于手车柜有很好的互换性 因此可以大大提高供电的可靠性 常用的 手车类型有 隔离手车 计量手车 断路器手车 PT 手车 电容器手车和所用变手车等 如 KYN28A 12 2 固定式 用 G 表示 表示柜内所有的电器元件 如 断路器或负荷开关等 均为固 定式安装的 固定式开关柜较为简单经济 如 XGN2 10 GG 1A 等 2 按安装地点 按安装地点分为户内和户外 1 用于户内 用 N 表示 表示只能在户内安装使用 如 KYN28A 12 等开关柜 2 用于户外 用 W 表示 表示可以在户外安装使用 如 XLW 等开关柜 3 按柜体结构 按柜体结构可分为金属封闭铠装式开关柜 金属封闭间隔式开关柜 金属封闭箱式 开关柜和敞开式开关柜四大类 1 金属封闭铠装式开关柜 用字母 K 来表示 主要组成部件 例如 断路器 互感 器 母线等 分别装在接地的用金属隔板隔开的隔室中的金属封闭开关设备 如 KYN28A 12 型高压开关柜 2 金属封闭间隔式开关柜 用字母 J 来表示 与铠装式金属封闭开关设备相似 其 主要电器元件也分别装于单独的隔室内 但具有一个或多个符合一定防护等级的非金属 隔板 如 JYN2 12 型高压开关柜 3 金属封闭箱式开关柜 用字母 X 来表示 开关柜外壳为金属封闭式的开关设备 如 XGN2 12 型高压开关柜 4 敞开式开关柜 无保护等级要求 外壳有部分是敞开的开关设备 如 GG 1A F 型高压开关柜 4 2 5 高压配电柜的 五防 1 高压配电柜内的真空断路器小车在试验位置合闸后 小车断路器无法进入工作位 置 防止带负荷合闸 2 高压配电柜内的接地刀在合位时 小车断路器无法进合闸 防止带接地线合闸 3 高压配电柜内的真空断路器在合闸工作时 盘柜后门用接地刀上的机械与柜门闭 锁 防止误入带电间隔 4 高压配电柜内的真空断路器在工作时合闸 合接地刀无法投入 防止带电挂接 地线 5 高压配电柜内的真空断路器在工作合闸运行时 无法退出小车断路器的工作位置 防止带负荷拉刀闸 4 2 6 高压配电柜详细分类 1 ZBW19 系列户外箱式组合变电站 ZBW19 系列组合 箱 式变电站 是由高压开关设备 低压开关柜 配电变压器 电能计量设备等组合成紧凑的成套配电装置 用于城市高层建筑 城乡建筑 居民小区 高新技术开发区 中小型工厂 矿山油田有及临时施工用电等场所 作配电系统中接受 和分配电能之用 在配电系统中 可用于环网配电系统 也可用于双电源或放射终端配 电系统 是目前城市变电站建设和改造的新型成套设备 本系列组合式变电站符合 SD320 92 箱式变电站技术条件 和 ZBK4001 89 组合 式变是站 标准 其使用条件是 周围空气温度 25 至 40 海拔高度 1000m 湿度 相对湿度 日平均值不大于 95 月平均不大于 90 地震 地震水平加速度不大于 0 3g 周围空气应不受腐蚀性 可燃气体 水蒸气等明显污染 无经常性剧烈振动 安装地点的倾斜度不大于 3 度 超出本文件的规定时 由用户和制造厂协商解决 设备的主要特点包括 采用上下自然风对流 横向自然风对流及底部特种风机强迫风冷三种冷却措施 温 升有很大的裕度 重量轻 体积小 刚度高 模块化 高低压电器室 变压器室 计量箱 电容柜各成模块 可按用户需要选用 组合 外形美观 噪音小 和周围环境协调一致并增加美观 功能强大 设施齐全 高压可满足环网供电 低压室可有 8 路动力出线和 4 路照 明出线 高低压操作走廊达 1 米宽 四面均有向外开的门 操作 维修十分方便 适应性强 可以满足不同设计方案 不同客户的要求 可配用任何一种 10kV 高压 环网开关柜 低压室具有低压成套开关设备的总体功能 任客户配用不同类型的低压开 关设备 变压器客配用有油枕的或全密封的或干式的变压器 变压器容量为 50 1250kVA 设备的主要技术参数包括 额定电压 高压电器 6 10KV 变压器 6 10 04KV 低压电器 0 4KV 额定容量 变压器 50KVA 1250 2KVA 额定电流 高压电器 200A 630A 低压电器 100A 3000A 额定开断电流 高压电器 负荷开关 400A 630A 组合电器取决于熔断器 低压电器 15A 63A 额定短时耐受电流 KAX S 高压电器 20 2 12 5 4 变压器 200 400KVA 400KVA 低压电器 15 1 30 1 额定峰值耐受电流 KA 31 5 50 变压器 200 400KVA 400KVA 低压电器 30 63 额定关合电流 KA 31 5 50 工频耐压 1min KA 高压电器 相间及对地 42 隔离断口 48 变压器 油浸式 35 干式 28 低压电器 300V 时 2 300V 时 2 5 雷电冲击耐压 峰值 KV 高压电器 相间及对地 75 隔离断口 85 变压器 75 防护等级 高压电器 IP33 变压器 IP23 低压电器 IP33 噪声水平 dB 变压器 油浸式 55 干式 65 2 XGN2 10 Z 箱固定式交流金属封闭开关设备 XGN2 10 Z 箱型开关柜适用于 3 5 12KV 交流三相 50HZ 的单母线系统中 作为接 收和分配电能之用 该开关柜为户内装置 系不靠墙安装 特别适用于频繁操作的场合 设备的主要特点 该产品是我公司自行设计 研制的新一代高压电器成套产品 符合国家标准 3 35KV 交流金属封闭开关设备 和 DL404 户内交流高压开关柜订货技术条件 要 求 也满足国际标准 IEC298 1KV 以上 52KV 以下交流金属封闭开关设备和控制设备 的要求 并且具有两部提出的 五防 强制闭锁功能 该产品吸收了国外先进技术 针对目前我国现有同类开关柜在运行中发生的事故率 较高和体积庞大等问题而自行设计研制 具有体积小 仅普通开关柜体积的 60 断路 器可靠性高 性能好 五防 闭锁机构可靠 简单等优点 设备的主要技术参数 额定电压 KV 3 5 6 9 12 额定电流 A 630 1000 1250 1600 2000 2500 3150 额定开断电流 KA 20 25 31 5 40 50 额定热稳定电流 KA 20 25 31 5 40 50 额定动稳定电流 KA 50 63 80 100 125 额定关和电流 KA 50 63 80 100 125 热稳定时间 S 4 3 防护等级别 IP2X 母线系统工程 单母线及旁路母线 操作方式样 电磁式 弹簧储能式 外型尺寸 mm 110 1200 2650 1200 1200 2650 1200 1200 2800 3 GG 1A F 固定式高压开关设备 GG 1A F 防误型开关柜适用于 3 6 及 10 千伏交流系统中作接受与分配电能之用 具 用五种防止误操作功能 防止走错间位 错分错合断路器 防止带负荷分 合隔离开关 防止误入带电间隔 防止带电挂是线 防止带地线合闸 设备的主要技术参数 额定电压 3 6 10kV 额定电流 3000A 以下 电流种类 三相 50Hz 交流 主母线类型 单母线 单母线加旁母 设备的使用环境 安装高度不超过海拔 1000 米 周围介质温度不高于 40 度 不低于 20 度 室内相对湿度不超过 85 没有导电尘埃与能破坏金属和绝缘的气体的场所 没有危险爆炸的场所 没有剧烈震动及颠簸 且垂直斜度不超过 5 度的超所 4 DXG 12 L 户内交流高压六氟化硫环网开关设备 环网柜适用于三相交流 50Hz 额定电压 12kV 的户内配电装置 广泛应用于工业及 民用电缆环网及供电末端 特别适用于小型二次配电站 开闭所 工矿企业 城市居民小区 机场 铁路 隧 道 高层建筑等电力系统中作为接受和分配电能之用 设备的主要特点 DXG 12 L 户内交流高压六氟化硫环网开关设备是新一代以六氟化硫负荷开关作 为主开关而整柜采用空气绝缘的 适用于配电自动化的 既紧凑又可扩充的金属封闭开 关设备 环网柜具有结构简单 操作灵活 联锁可靠等特点 对各种不同的应用场合 不同 用户要求均能提供令人满意的技术方案 传感技术和最新保护继电器的采用 加上先进 的技术性能及轻便灵活的装配方案 可以完全满足市场不断变化的要求 设备的主要技术参数 额定电压 KV 负荷开关柜 12 组合电器柜 12 额定频率 Hz 负荷开关柜 50 组合电器械 50 额定电流 A 负荷开关柜 630 组合电器柜 125 额定短路关合电流 KA 负荷开关柜 50 组合电器柜 80 回主路电阻 负荷开关柜 400 组合电器柜 400 额定绝缘水平 KV 1min 工频耐受电压 相间 相对地 42 断口 48 雷电冲击耐受电压 相间 相对地 75 断口 85 辅助回路 1min 工频耐受电压 KV 负荷开关柜 2 组合电器柜 2 SF6 气体额定气压 20 度表压 Mpa 负荷开关柜 0 04 组合电器柜 0 04 SF6 气体年泄露率 负荷开关 1 组合电器柜 1 防护等级 负荷开关 IP3X 组合电器柜 IP3X 4 2 7 高压配电柜相关标准 SJ T 31401 1994 高压开关柜完好要求和检查评定方法 DL T 791 2001 户内交流充气式开关柜选用导则 DL 404 1991 户内交流高压开关柜订货技术条件 DL T 404 1997 户内交流高压开关柜订货技术条件 DL T 539 1993 户内交流高压开关柜和元部件 凝露及污秽试验技术条件 TB T 2010 1987 27 5kV 交流电气化铁道开关柜技术条件 DL T 404 2005 户内交流高压开关柜订货技术条件 4 2 8 高压配电设备 1 设备型号及含义 KYN 10 户内交流金属铠装移开式开关设备 以下简称手车式柜 手车柜适用于交流 50Hz 额定电压 3 10KV 中心点不接地的单母线及单母线分段系统的户内成套配电装置 供各类型发电厂 变电站及工矿企业作为接受和分配网络电能对电路实行控制保护监测 KYN F C 型户内铠装双层移动开式交流金属封闭开关设备系 3 6 12kV 三相交流 50Hz 单母线及单母线分段系统的户内成套开关设备 主要作为发电厂 变电所 冶金 造纸 石化 纺织及工矿企业的高压配电装置 可用于电动机 变压器和电容器的控制与保护 KYN 12 1250 31 5 户内铠装移开式交流金属封闭开关设备称开关 系 3 6 12KV 三相 交流 50Hz 单母线及单母线分段系统的成套配电装置 主要用于发电厂 中小型发电机送电 工矿企事业配电以及电业系统的二次变电所的受电 送电及大型高压电动机起动等 实行控 制保护 监测之用 本开关柜满足 IEC298 GB3906 等标准要求 设备的结构特点 KYN 户内交流金属铠装移开式开关设备 以下简称手车式柜 是根据 3 35KV 交流 金属封闭开关设备 按 IEC298 交流金属封闭开关设备和控制设备 标准设计制造 同 时也能满足水电部提出的高压开关柜应具有 五防 功能的要求 KYN F C 型户内铠装双层移动开式交流金属封闭开关设备系 KYN F C 户内铠装 双层移开式交流金属封闭开关设备中一部分 可与 KYN F C 户内铠装双层移开式交流金 属封闭开关设备配套使用 构成组合式配电装置 本开关柜是一种双层铠装 F C 柜 一面开 关柜可容纳两台 F C 手车 相当于两面单层柜的功能 而占地面积同一面单层柜差不多 为 用户节省大量的占地面积及设备投资 本产品选用的真空接触器是专门为双层柜结构计的 具有结构简单 体积小 造型美观 绝缘水平高 寿命长等优点 有电保持和机械锁扣两种结构 KYN 12 1250 31 5 户内铠装移开式交流金属封闭开关设备 柜体为铠装式结构 采用 中置式布置 分为断路室 主母线室 电缆室和继电器仪表室 为使柜体具有承受内部故障电 弧的能力 除继电器室外 各功能隔室均设有排气通道和汇压窗 一次触头为捆绑式圆触头 2 开关高备可按用户要求 采用前维护型结构 使设备可以靠墙安装或背靠背安装 开关设 备内装有安全可靠的联锁装置 完全满足 五防 闭锁要求 1 断路器手车在推进或拉出过程中 无法合闸 2 断路器手车只有在试验位置或工作位置时 才能进行合 分操作而且在断路器合闸 合 手车无法从工作位置拉出 3 仅当接地开关处在分闸位置时 断路器手车才能从试验位置移至工作位置 仅当 断路器手车处于试验位置或柜外时 接地开关才能进行分 合闸操作 4 接地开关处于分闸位置时 后门无法打开 5 手车在工作位置时 二次插头被锁定 不能被拨除 断路器室底盘架两侧除设有供手车运动的固定导轨外 为便于对断路器进行观测与检 查 在固定导轨两侧专门设有可抽出的延伸导轨 当断路器分闸后 可将两根延伸导轨拉至 柜外 这样手车即可从柜内直接移至柜外的延伸导轨上 4 2 9 高压配电柜带电显示装置的改进 1 高压配电柜存在问题分析 高压配电柜防止误入带电间隔这一功能使得开关柜的柜门的开闭与接地开关有闭锁 关系 即只有合上接地开关后才能打开开关柜门 此次事故暴露出旧型号高压开关柜的 五防 机械闭锁装置存在不完善的问题 高压配电柜验电问题是一个多年来困扰电力安全生产的问题 目前推广的全封闭型 五防 开关柜的机械 五防 闭锁装置 无法满足安全规程 先验电 后挂接地线 的要求 因为在执行停电工作时 在合接地开关前必须验明设备已无电压 然而封闭式高压开关 柜处于全封闭状态 按照正常的操作方法 无法用携带式高压验电器对设备进行验电 因此 就出现了强行解锁打开开关柜柜门的方式验电 目前配电柜上大量使用以氖灯作为显示元件的高压带电显示装置 经过长时间的运 行使用 发现失明率高 氖泡出现大量损坏 为了弥补缺陷 在带电显示装置上装设了 氖灯运行 关闭开关 平时该开关处于关闭状态 从而使得整个高压带电显示装置暂时退 出运行 这种处理方式 失去了高压带电显示装置作为监视线路侧带电与否的作用 氖灯亮度低 特别是在明亮的环境里亮度受到冲刷 显示性较差 老式带有强制性电气闭锁的高压带电显示装置 闭锁原理过于简单 只是将 A B C 三相传感器输出的信号分别进行半波整流后直接复合在一起 去控制闭锁回路 这种方式在系统出现单相接地或缺相的异常情况时 因闭锁控制电压的飘移可以导致装 置不能可靠闭锁而发生带电合接地开关的事故 目前安装的氖灯式高压带电显示装置大多采用塑料外壳并安装于高压设备间隔内 一旦在操作过程中开关柜内部短路放弧 高温电弧可能将装置的塑料外壳熔化 伤及运 行或检修人员 2 存在问题的解决方案 鉴于老式高压带电显示装置存在的诸多问题 客观上需要一种全新的具有可靠性高 长寿命 免维护 显示清晰醒目 能弥补老式高压带电显示装置缺陷的新型带电显示装 置 北京供电局研制成功了新型高压带电显示验电装置 该装置与 CG 系列传感器配合使 用 通过有电显示及现场验电的方式 以反映高压设备是否带有运行电压并具有电气强 制闭锁功能 该装置解决了氖灯式带电显示装置的诸多问题 其液晶显示器和长寿命闪 光式验电插件构成的双重显示 适合于各种光线下的运行环境 直观醒目 专设的验电 插件构成特有的引出式独立验电功能 提高了该装置作为验电依据的可靠性 该装置采 用分相检测数字化叠加闭锁控制技术 可以保证在系统缺相等异常运行时 闭锁电压不 变 稳定运行 强制性电气闭锁功能 能可靠闭锁接地开关 开关柜门 新型高压带电 显示验电装置的应用可以有效防止误入带电间隔或带电合接地开关等引起的人身 设备 事故 3 结束语 安全是电力生产的基础 预防是保证安全生产的关键 在当前的电力安全生产工作 中 人身触电事故和误操作事故仍是威胁安全生产的两大因素 不断完