建筑电气变配电所及柴油发电机PPT课件

1 第3章变配电所及柴油发电机 2 第3章变配电所及柴油发电机 建筑变配电所的类型及布置 3 1 变压器容量和台数的选择 3 2 建筑供电的高低压结线 3 3 柴油发电机容量及台数的确定 3 4 典型建筑的供配电系统 3 5 3 3 1建筑变配电所的类型及布置 4 3 1 1变配电所的类型 结构 1 独立变配电所它是独立的建筑物 一般用于供给分散的用电负荷 有时由于周围的环境限制 如防火 防爆和防尘等 或为了建筑和管理上的需要也考虑设置独立变电所 在大中城市的居民住宅区亦多采用独立变电所 5 3 1 1变配电所的类型 结构 2 附设变配电所 根据它与建筑物的关系可分为 1 内附式变配电所 设于建筑物内与建筑物共用外墙 优点是能保持建筑物外观整齐 但要占用一定的室内建筑面积 多层建筑或一般工厂车间在周围环境受限制时可采用此种方案 2 外附式变配电所 附设于建筑物外 与建筑物共用一面墙壁 一般工厂的车间变电所常采用这种方式 在大型民用建筑中 它经常与冷冻机房 锅炉房等用电量较大的建筑物设置在一起 6 3 1 1变配电所的类型 结构 2 附设变配电所 根据它与建筑物的关系可分为 3 外附露天式 与外附式相似 但变压器装于室外 变压器周围不小于 m处设 m固定围栏 或墙 结构简单 但维护条件差 用于负荷不大且不重要的地方 4 室内式 设于建筑物内部 在用电负荷较大时 为使变电所深入负荷中心常采用这种形式 但需要采用相应的防火措施 7 3 1 1变配电所的类型 结构 3 地下变电所 此种变电所设置于建筑物的地下室 以节省用地在有的大型建筑物中 为满足地下冷冻机房 水泵房等大用电设备的需要而设置 4 杆上式或高台式变电所 变压器一般置于室外杆塔上 或在专门的变压器台墩上 一般用于负荷分散的小城市居民区和工厂生活区 以及小型工厂和矿山等 变压器的容量一般在400kVA以下 8 3 1 1变配电所的类型 结构 5 组合式变电所 组合式变电所又称箱式变电站 它的特点是可以使变配电系统统一化 而且体积小 安装方便 经济效益比较高 适用于城市建筑 生活小区 中小型工厂 铁路及油田等 图3 1ZBW 315 630KVA箱式变电所外形图 9 3 1 2变配电所位置的选择及布置 变配电所设计的基本要求 1 变配电所设计应根据工程特点 负荷性质 用电容量 所址环境 供电条件和节约电能等因素 合理确定设计方案 并适当考虑发展的可能性 2 地震基本烈度为7度及以上地区 变配电所的设计和电气设备的安装应采取必要的抗震措施 3 变电所设计必须坚持节约用地的原则 10 3 1 2变配电所位置的选择及布置 2 变配电所位置选择 应根据下列要求综合考虑确定 1 接近负荷中心 2 进出线方便 3 接近电源侧 4 设备吊装运输方便 5 不应设在剧烈振动或有爆炸危险介质的场所 当与有爆炸或火灾危险的建筑物毗邻时 变电所的所址应符合现行国家标准 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB50058的有关规定 11 3 1 2变配电所位置的选择及布置 1 变配电所位置选择 应根据下列要求综合考虑确定 6 不应设在多尘 水雾 如大型冷却塔 或有腐蚀性气体的场所 如无法远离时 不应设在污源的下风侧 7 不应设在厕所 浴室 厨房或其它经常积水场所的正下方 且不宜与上述场所相邻 如果贴邻 相应墙壁应做无渗漏 无反露等防水处理 8 变配电所为独立建筑物时 不宜设在地势低洼和可能积水的场所 9 高层建筑地下层变配电所的位置 宜选择在通风 散热条件较好的场所 12 3 1 2变配电所位置的选择及布置 1 变配电所位置选择 应根据下列要求综合考虑确定 10 变配电所位于高层建筑 或其它地下建筑 的地下室时 不宜设在最底层 当地下室仅有一层时 应采取适当抬高配电所地面等防水措施 避免洪水或积水从其它渠道淹渍变配电所的可能性 同时应根据工作环境要求加设机械通风 去湿设备或空气调节设备 高层或超高层建筑物根据需要可以在避难层 设备层和屋顶设置变配电所 但应考虑设置设备的垂直搬运通道及电缆敷设的空间 11 油浸变压器的车间内变电所 不应设在三 四级耐火等级的建筑物内 当设在二级耐火等级的建筑物内时 建筑物应采取局部防火措施 强制性条文 13 3 1 2变配电所位置的选择及布置 3 变配电所的布置 在高低压供电系统设计方案确定的基础上进行 并应满足以下基本要求 1 布置紧凑合理 便于设备的操作 巡视 搬运 检修和试验 同时考虑发展的可能性 2 合理安排建筑物内各房间的相对位置 配电室的位置应便于进出线 低压配电室通常与变压器室相邻 以减少低压母线的长度 控制室 值班室和辅助房间的位置要便于运行人员的管理等 在安排各房间时 应尽量利用自然采光和自然通风 3 变压器室尽量避免布置在朝西方向 控制室和值班室尽可能朝南 14 3 1 2变配电所位置的选择及布置 3 变配电所的布置 在高低压供电系统设计方案确定的基础上进行 并应满足以下基本要求 4 配电室 控制室和值班室等的地面 一般比室外高出0 15 0 3 如在车间内 则与车间地面相平 变压器室的地坪标高应根据通风散热的需要而定 5 有人值班的变电所 应设单独的值班室 值班室应与配电室直通或经过通道相通 且值班室应有直接通向室外或通向变电所外走道的门 当低压配电室兼作值班室时 低压配电室的面积应适当增大 6 变电所宜单层布置 当采用双层布置时 变压器应设在底层 设于二层的配电室应设搬运设备的通道 平台或孔洞 15 3 1 2变配电所位置的选择及布置 3 变配电所的布置 在高低压供电系统设计方案确定的基础上进行 并应满足以下基本要求 7 高 低压配电室内 宜留有适当的配电装置备用位置 低压配电装置内 应留有适当数量的备用回路 8 由同一配电所供给一级用电负荷的双重电源线路的配电装置 宜分开布置在不同的配电室 当布置在同一配电室时 配电装置宜分列布置 当配电装置并排布置时 在母线分段处应设置配电装置的防火隔板或有门洞的隔墙 9 供给一级负荷用电的两回电源线路的电缆不宜通过同一电缆沟 当无法分开时 应采用阻燃电缆 且应分别敷设在电缆沟或电缆夹层的不同侧的桥 支 架上 当敷设在同一侧的桥 支 架上时 应采用防火隔板隔开 16 3 1 3变配电所的常用布置要求 1 变压器室的一般要求 1 确定变压器室的最小尺寸应根据变压器的外廓与变压器室墙壁和门的最小允许净距来决定 此净距不应小于表 1所列数值 对于设置于屋内的干式变压器 其外廓与四周墙壁的间距不应小于 8米 干式变压器之间的距离不应小于1 2米 并应满足巡视维修要求 表 1油浸式变压器外廓与变压器室墙壁和门的最小距离 m 17 3 1 3变配电所的常用布置要求 1 变压器室的一般要求 2 变压器室的大小时 应考虑到今后增容的可能性 一般可按能安装增大一级容量的变压器来考虑 3 变压器室的大门尽避免朝西 门应向外开 室内不应有与本室无关的管道和明敷线路通过 4 宽面推进的变压器 低压侧宜向外 窄面推进的变压器 油枕宜向外 便于油表油位观察 5 变压器室内可安装与变压器有关的负荷开关 隔离开关 熔断器和避雷器 在考虑变压器室的布置及高低压进出线位置时 应尽量使其操动机构安装于接近门口处 6 单台油量为100kg及以上的变压器应安装在单独的变压器室内 18 3 1 3变配电所的常用布置要求 2 高压配电室布置的一般要求高压配电室装设高压配电装置 高压配电装置是用来接受和分配电能的开关设备 目前我国生产的室内成套高压开关柜有固定式 GG1 A 和手车式 KYN 两种基本类型 1 配电装置的布置应考虑设备的操作 搬运 检修和试验的方便 10KV配电装置室内各种通道的最小净距不应小于表3 所列数值 表 配电装置室内各种通道的最小净距 单位 米 19 3 1 3变配电所的常用布置要求 2 高压配电室布置的一般要求 2 带可燃油的高压开关柜宜装设在单独的高压配电室内 当高压开关柜数量不超过5台时 也可以和低压配电柜放在同一房间内 当高压柜和低压柜为单列布置时 两者的净距不应小于 米 3 架空进出线时 进出线套管至室外地面距离不低于 米 进出线悬挂点对地距离一般不低于 米 高压配电室的高度应根据高压配电柜的高度 室内外地面高差及满足上述距离而定 对固定式高压开关柜净空高度一般为 2 4 5米 手车式高压开关柜净高可以减低至 米 20 3 1 3变配电所的常用布置要求 2 高压配电室布置的一般要求 4 长度大于7米的配电室 应有两个出口 并宜布置在配电室的两端 当配电装置室有楼层时 一个出口可设在通往屋外楼梯的平台处 固定式高压开关柜布置图如图 2所示 手车式高压开关柜布置图如图 3所示 21 图3 2固定式高压开关柜布置图 22 a 手车式高压开关柜单列布置图 b 手车式高压开关柜双列布置图图3 3手车式高压开关柜布置图 23 低压配电室布置一般要求 低压配电室装设低压配电装置 低压配电装置是三相交流电0 38kV及以下电力系统的动力 照明配电和用电设备集中控制之用 目前我国生产的户内低压配电柜主要有固定式 GGD 和抽屉式 GCS 两种基本类型 1 低压配电室的布置是在低压供电系统图确定之后 根据低压配电柜的型式 台数 外形尺寸及维护操作通道宽度等来决定低压配电室布置型式和尺寸 低压配电室的布置参见图3 4和图3 5 24 图3 4GGD型低压配电柜的布置图 25 图3 5抽屉式低压配电柜的布置图 26 低压配电室布置一般要求 2 低压配电室的安装尺寸 当电源从柜后进线 且需在柜后正背后墙上另装设隔离开关及手动操作机构时 则柜后通道净宽不应小于1 5m 当柜背面的防护等级为IP2X时 可减少为1 3m 成排布置的配电柜 长度超过6m时 屏后面的通道应有两个通向本室或其他房间的出口 并宜布置在通道的两端 当两个出口之间的距离超过15m时 其间还应增加出口 成排布置的配电柜 其柜前柜后的通道宽度不应小于表3 3中所列数值 表3 3低压配电柜前后的通道宽度 单位 m 27 低压配电室布置一般要求 3 电气设备的套管和绝缘子最低绝缘部位距地面小于2 3m时 应装设固定围栏 围栏高度不低于1 5m 配电装置距屋顶的距离一般不小于0 8m 4 低压配电室兼作值班室时 配电柜的正面距离不宜小于3m 低压配电柜下方或后面的电缆沟深度一般为600mm 当有户外电缆出线时 要注意电缆出口处的电缆沟深度要与室外电缆沟深度相衔接 并采取防水措施 5 低压配电室的高度应和变压器室综合考虑 一般可参考下列尺寸 与地坪抬高的变压器室相邻时 高度为4 4 5m 和地坪不抬高的变压器室相邻时 高度为3 3 5m 低压配电室为电缆进线时 高度可降至3m 28 3 2变压器容量及台数的选择 29 3 2 1变压器容量的选择 配电变压器的长期工作负载率不宜大于85 建筑物的计算负荷PC确定后 建筑物供电变压器的总装机容量 kV A 为 式中PC 建筑物的计算有功功率 cos 补偿后的平均功率因数 变压器的负荷率 cos 取决于当地供电部门对建筑供电的要求 一般要求高压侧平均功率因数cos 不小于0 9 因此 变压器的容量最终确定就取决于变压器的负荷率 然后按所选用变压器的标称值系列来调整即可求得 30 3 2 1变压器容量的选择 对于给稳定负荷供电的单台变压器负荷率 一般宜选85 左右 装设两台及以上的变压器的变电所 当其中一台变压器断开时 其余变压器的容量应能保证一 二级负荷的用电 变压器的单台容量一般不宜大于1600kV A 居住小区变电所内单台变压器的容量不宜大于630kV A 我国对国产电力变压器的环境温度规定如下 最高气温 40 最高日平均气温 30 最高年平均气温 20 最低气温 40 31 3 2 1变压器容量的选择 表3 4油浸式变压器的温度修正系数 当环境温度改变时 变压器的容量应乘以温度修正系数Kf 全国几个典型地区油浸式变压器的温度修正系数见表3 4 32 3 2 1变压器容量的选择 对短期负荷供电的变压器 要充分利用其过载能力 国产变压器的短时过载运行数据见表3 5 一般室外变压器不得超过30 对室内有通风的变压器不得超过20 表3 5变压器短时过载运行数据 33 3 2 2专用变压器的选择 当符合下列条件之一时 可设专用变压器 1 电力和照明采用共用变压器将严重影响照明质量及光源寿命时 可设照明专用变压器 2 季节性负荷容量较大或冲击性负荷严重影响电能质量时 可设专用变压器 3 单相负荷容量较大 由于不平衡负荷引起中性导体电流超过变压器低压绕组额定电流的25 时 或只有单相负荷其容量不是很大时 可设置单相变压器 4 出于功能需要的某些特殊设备 可设专用变压器 34 3 2 2专用变压器的选择 当符合下列条件之一时 可设专用变压器 5 在电源系统不接地或经高阻抗接地 电气装置外露可导电部分就地接地的低压系统中 1T系统 照明系统应设专用变压器 6 供电系统中 配电变压器宜选用Dynll联结组标号的变压器 7 设置在民用建筑中的变压器 应选择干式 气体绝缘或非可燃性液体绝缘的变压器 当单台变压器油量为100kg及以上时 应设置单独的变压器室 8 变压器低压侧电压为0 4kV时 单台变压器容量不宜大于1250kV A 预装式变电所变压器 单台容量不宜大于800kV A 35 3 2 3变压器台数的选择 符合下列条件之一时 宜装设两台及以上变压器 1 有大量的一级或二级负荷 2 昼夜或季节性负荷变化大 3 集中负荷较大 36 3 2 4变压器型号的选择 1 变压器的分类及应用场所 1 油浸式变压器应用在一般正常环境场所 2 干式变压器应用在主体建筑物内变电所 地下工程及需要使用防灾型设备的场所 3 密闭式变压器应用在严重影响变压器安全运行的场所 4 防雷变压器应用在多雷区及土壤电阻率较高的场所 5 有载调压式变压器应用于电力供电电压波动严重而用电设备对电能质量要求较高的场所 37 3 2 4变压器型号的选择 2 变压器的节能我国10kV 0 4kV变压器多采用S11型节能变压器 更节能的SBH15型非晶合金变压器 其空载损耗只有原来S11的20 30 3 变压器的联结组标号 1 Dyn11用在三相不平衡负荷超过变压器每相额定功率15 以上 2 Dyn10用在三相基本平衡 且不平衡负荷不超过变压器每相额定功率15 38 3 3建筑供电的高低压接线 39 3 3 1建筑供电的高压主接线 1 供电电压中 小型企业及民用建筑一般供电电压都采用10kV 只有当6kV的设备所占比重较大 一般超过总负荷的1 3 时 或当地只有6kV电源给用户供电时 才采用6kV作供电电压 40 3 3 1建筑供电的高压主接线 2 供电电源及供电方式 1 决定供电电源的原则在供电量上能满足要求 电压波动及频率波动的范围能满足负荷的要求 能符合与负荷级别相适应的可靠性要求 在满足上述要求的前提下优先选择综合经济指标最好的电源 41 3 3 1建筑供电的高压主接线 2 供电方式1 放射式 从电源点用专用线路送到用户受电端称为放射式供电 也叫专用线供电 这种方式供电可靠性高 故障发生后影响范围小 切换操作方便 保护简单 但投资大 图3 6单回路放射式供电 图3 7双回路放射式供电 42 3 3 1建筑供电的高压主接线 2 供电方式2 树干式 从电源点引出一回线路供多个用户用电称为树干式供电 树干式供电投资少 但故障后影响范围大 可靠性差 树干式也可分为几种 图3 8单回路树干式供电a 架空线路b 电缆线路 43 3 3 1建筑供电的高压主接线 2 供电方式2 树干式 图3 9单侧供电双回路树干式供电 图3 10双侧供电双回路树干式供电 44 3 3 1建筑供电的高压主接线 3 环形供电式 每个用户都有两个电源 互为备用 10kV及以下的系统一般采用开环运行方式以简化继电保护装置 图3 11同一电源供电的环形供电 图3 12多个电源供电的环形供电 45 3 3 1建筑供电的高压主接线 3 常用的高压系统的主接线方式 1 线路 变压器组 2 单母线接线 3 单母线分段接线 4 组合式变电站单元接线 46 3 3 1建筑供电的高压主接线 3 常用的高压系统的主接线方式 1 线路 变压器组一条线路带1台变压器 成组接线的方式称为线路 变压器组 这种接线方式的优点是接线最简单 设备最少 不需要高压配电设备 缺点是在线路发生故障或检修时 需要使变压器停运 变压器发生故障或检修时 需使线路停用 这种接线方式有5种情况 如图3 13所示 47 1 线路 变压器组 图3 13线路 变压器组a 变压器一次侧装设1组隔离开关b 变压器一次侧装设1组跌落式熔断器c 变压器一次侧装设1组接地开关和1组隔离开关d 变压器一次侧装设1组负荷开关e 变压器一次侧装设1个断路器 48 2 单母线接线 多台开关柜接在一段母线上的接线称为单母线接线 1 单电源进线 单台开关柜出线 高压侧带计量柜 如图3 14所示 2 单电源进线 多台开关柜出线 如图3 15所示 3 双电源一用一备 多台开关柜出线 如图3 16所示 单电源的单母线适用于二级负荷及可以从低压侧获得备用电源的一级负荷 双电源的单母线适用于出线回路不多的一 二级负荷 49 2 单母线接线 图3 14单进单出带计量的单母线 图3 15单进多出的单母线 图3 16双进多出的单母线 50 3 单母线分段接线 每路电源接一段母线 中间用平时断开的母联开关连起来的接线称为单母线分段正常时各段母线分段运行 一路电源故障时 母联开关手动或自动投入运行 将故障段的负荷转移到正常电源上 这种方式可靠性高 运行灵活 因而广泛用于一 二级负荷供电 图3 17单母线分段 51 4 组合式变电站单元接线 单元接线是集高压开关柜 变压器 低压开关柜为一整体的一种接线方式 户内型成套变电站变压器采用柜式结构 高 低压开关柜为封闭式 户外型成套变电站三个部分安装在一个金属封闭外壳内 可以防风 防雨雪 防小动物 还设有隔热和防结露的措施 单元接线可靠性高 独立性强 操作方便灵活 能深入负荷中心 缩短低压馈电线路 节约电能 提高供电水平 因此近年来被广泛应用 52 4 组合式变电站单元接线 图3 18单元接线a 户内成套变电站示例b 车间变电所单元接线示例 53 3 3 2建筑供电的低压接线 1 一般规定1 满足供电可靠性和电压质量的要求 2 系统接线简单并要有一定的灵活性 3 操作 检修安全 检修方便 4 节省有色金属消耗 减少电能损耗 降低运行费用 低压配电一般采用380V 220V中性点直接接地系统 低压配电级数是由变压器二次侧至用电设备点 一般不超过三级 低压配电柜或低压配电箱应根据发展需要留有适当的备用回路 由建筑物外引来的电源线路 应在屋内靠近进线点便于操作维护的地方 装设进户总开关和保护设备 54 2 低压供电系统的主接线 1 照明供电如图3 19所示 仅适用于按照明电价计费的三级负荷 其中图3 19a所示的电度表为直通式 60A及以下 主开关选用负荷开关 图3 19b与图3 19a相似 电度表也为直通式 但主开关为断路器 图3 19c所示为60A以上 电度表经过电流互感器接入 主开关选用断路器 图3 19单电源照明供电 55 2 低压供电系统的主接线 2 单电源照明及动力供电如图3 20所示 适用于既有属于照明电价 又有属于动力电价的负荷 采用图3 20所示的供电方案 由市电入口处引入电源后分别接至照明及动力电度表的电源引入线 图中所示的仅为60A及以下的直通电度表式 60A以上的参照图3 19c的接线 图3 20单电源照明及动力供电 56 2 低压供电系统的主接线 3 双电源照明供电双电源照明供电方案有 一用一备 和 互为备用 两种类型 无论何种类型 供电部门均要求两个电源不能并联工作 应有防止双电源并列运行的措施 即两个电源开关之间应同时具有可靠的电气及机械互锁功能 两个电源的切换方式为 手动 和 自动 两种 57 3 低压配电系统 1 放射式如图3 21a所示的接线方式 配电线路故障互不影响 供电可靠性较高 配电设备集中 检修比较方便 但系统灵活性差 有色金属消耗较多 一般在下列情况下采用 1 容量大 负荷集中或有很重要的用电设备 2 需要集中联锁起 停的设备 3 有腐蚀性介质和爆炸危险等场所不宜将配电及保护起动设备放在现场者 a 放射式 58 3 低压配电系统 2 树干式如图3 21b所示的接线方式 由变压器引出少数干线 直接向各分支干线的配电箱供电 这种接线方式结构简单 配电设备及有色金属消耗较少 系统灵活性好 但干线发生故障时影响范围大 因而可靠性较差 一般用于设备容量小 负荷分布比较均匀 而且对供电可靠性无特殊要求的三级负荷 建筑工地现场往往采用树干式配电 b 树干式 59 3 低压配电系统 3 环形式如图3 21c所示的接线方式 由一台变压器供电的低压环形接线 从这种接线方式中可以看出 闭环运行时 当L2段线路发生故障或停电检修时 可以通过L1 L3和L4段线路接通电源 继续保持对XL2供电 即任何一段线路发生故障停电 均可通过另一段联络线路恢复供电 所以闭环运行供电的可靠性较高 但闭环运行时保护整定值的配合相当复杂 如果配合不当 容易造成保护失误动作 反而使事故范围扩大 所以在一般情况下不采用闭环而采用开环运行 c 环形式 60 3 4柴油发电机容量及台数的确定 当柴油发电机组作为重要负荷的备用电源时 尤其是作为消防用电负荷的备用电源时 往往要求有自起动性能 当市电 主电源 停电后 发出起动信号给机组的自起动装置时 机组在30s内即可向负荷供电 市电恢复后 延时自动停机 符合下列情况之一时 宜设自备应急柴油发电机组 1 为保证一级负荷中特别重要的负荷用电 2 建筑内有一级负荷 但从市电取得双重电源有困难或不经济合理时 3 建筑内有二级负荷 但从市电取得二回线路及6kV以上专用线路有困难或不经济合理时 4 大 中型商业性大厦 当市电中断供电将会造成经济效益有较大损失时 61 3 4柴油发电机容量及台数的确定 柴油发电机组的台数与容量应根据应急负荷大小和投入顺序以及单台电动机最大的起动容量等因素综合考虑确定 机组总台数不宜超过两台 机组的容量按下列方式确定 1 在方案或初步设计阶段 可按供电变压器容量的10 20 估算柴油发电机的容量 2 在施工图阶段可根据一级负荷 消防负荷以及某些重要的二级负荷容量 按下述方法计算选择其最大者 62 3 4柴油发电机容量及台数的确定 1 按稳定负荷计算发电机容量1 消防电梯 消防水泵 喷淋泵 防排烟风机和应急照明等 在市电事故停电的情况下 柴油发电机组开始在冷状态下工作 要求所能供出的功率应能满足应急负荷中自起动设备所需功率之和 当柴油发电机组运行达到额定输出时 应能满足所有应急负荷的功率之和 2 建筑中内的一级负荷 例如大型商场 大型餐厅 国际会议室 贵重展品陈列室 银行重要经营场所等有关设备的用电 其备用容量的大小 应根据具体情况确定 3 一些重要的民用建筑中的一级负荷和部分二级负荷 如生活水泵 一般客梯 货梯等用电设备负荷 63 3