同济大学-电气工程6-7.ppt

第六章 变配电工程设计第一节 概述一、设计内容与设计要求1）设计说明内容变电所的位置和形式电源进线及线路敷设方式变电所主接线高低压主开关与母线联络开关之间的联锁和切换方式补偿电容柜计量方式高低压开关柜的形式无功率补偿方式系统接地变压器的台数和型号 （2）高低压供电系统图的设计内容在开关、仪表等设备旁表明器件型号、规格标注栏从上至下次序的内容为：开关编号、回路编号、设备容量、计算电流、导线型号及规格、用户名称 （3）设备布置图按比例画出各设备的平面、剖面布置图进出线的敷设、导线规格及型号选用标准图籍应注明标准图号和页次（4）继电保护二次电路图与屏面布置图（5）照明与接地平面图接地极和接地线的平面布置图、设施材料、规格、埋设深度、接地电阻要求引用标准安装图籍图号及页码 2、涉及内容及工作高低压系统图1）供电电源、回路数、电压等级、有无备用电源、供电系统结构2）电气设备选择：根据计算电流确定设备、导线的规格3）通过计算确定补偿电容容量及电容柜选择4）变压器台数与容量选择设备布置图1）根据系统图进行平面布置2）标出设备及安装尺寸3）有电缆沟的，用剖面图表达沟的位置、深等保护二次电路图1）继电保护的保护配置与整定电流。

2）低压断路器和熔断器的保护计算3）开关保护的上下级配合计算4）备用电源的投入及切换方式照明与接地平面1）接地平面图布置2）接地电阻计算3）接地极、接地线的规格4）接地极的数量5）照明系统图6）照明平面布置图二、工程实例根据负荷计算选择变压器容量及台数根据负荷等级选用备用电源1）设备容量计算设备功率的确定：设备的额定功率Pe或额定容量Se是指名牌上的数据对于不同负载持续率下的额定功率或额定容量，应换算为统一负载持续率下的有功功率即设备功率连续工作、短时工作、断续工作（电焊机、吊车电机）单相用电设备的等效三相设备容量的换算2）采用的确定负荷的计算方法需要系数法确定计算负荷（KX 、 con通过查表获得）利用系数方确定计算负荷（KL、con、tg通过查表获得）二项式法确定计算负荷（二项式系数、 con、tg通过查表获得） 第二节 供电系统一、设计原则1、供电电源及供电电压电气设计规范一级负荷： 应有两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏一级负荷中特别重要的负荷，除有两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统二级负荷的供电系统，宜有两回线路供电在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回架空线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100的二级负荷。

可作应急电源的：1）独立于正常电源的发电机组2）供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路3）蓄电池4）干电池常用的供电方案：1）0.22kV/0.38kV低压电源供电（三级负荷）2）一路10(6)kV高压电源供电（三级负荷）3）一路10(6)kV高压电源、一路0.22kV/0.38kV低压电源供电（二级负荷）4）两路10(6)kV高压电源供电（一、二级负荷）5）两路10(6)kV高压电源供电、自备发电机组备用（负荷大、可靠性高用户）6）两路35kV高压电源供电、自备发电机组备用（负荷特别大用户）2、高压电气主接线1)一路电源进线单母线接线2）两路电源进线的单母线接线（一用一备）3）无联络的分段单母线接线4）母线联络的分段母线接线3、低压电气主接线1）单母线接线2）分段母线接线，两段母线互为备用，母联开关手动或自动切换计量照明电价负荷普通工业电力电价负荷非工业电价负荷4、变配电设备的选择1）变压器选择：a)根据计算负荷b)两台或两台以上的变压器，当其中一台停用后，其余变压器应能保证全部一类负荷及大部分二类负荷的用电c)负荷等级、负荷性质d)建筑的防火要求等2）高压配电设备的选择高压电器应按正常工作条件下的额定电压、额定电流等来选择。

还要考虑设备的环境条件隔离开关：用于隔离高压电源，保证高压设备检修工作的安全高压断路器：用于接通和断开高压电路中的负载电流及自动断开短路和过载等故障电路高压避雷器：保护高压线路和变电设备免受雷电所产生的大气过电压损害高压互感器：电流互感器:将一次回路的大电流转换为1A或5A的小电流以满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求电压互感器：将一次回路的高电压转换为100V的电压，以满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求高压开关柜：变电所接受、分配电力和大型高压电动机启动、保护用的设备3）低压配电设备的选择 应满足配电工作电压、电流、频率、精度等级和使用环境的要求刀开关：不带熔断器式的刀开关、带熔断器式的刀开关、负荷开关空气断路器：用于配电线路和电气设备的过载、欠压、失压和短路保护低压熔断器：用于配电线路和电气设备的短路保护接触器：适用于远距离频繁地通、断电路的电器继电器：过流继电器、热继电器、时间继电器二次回路、控制回路）第三节 变配电所布置一、变电所位置1）接近负荷中心2）进出线方便3）接近电源侧4）运输方便5）避免设在剧烈振动或高温场所6）不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，无法远离时，要设在盛行风的上风处。

7）避免设在经常积水的正下方，且不宜与之相邻 8）避免设在有爆炸危险环境的相邻、正上方或正下方不宜设在有火灾危险环境相邻、正上方或正下方9）避免设在地势低洼和可能积水的场所二、变电所的型式按结构分：1）户外变电所2）户内变电所3）柱上变电所 按变电所的位置分：1）附设变电所2）独立变电所3）车间内变电所三、变电所的布置1）考虑设备的维修、检修、试验及搬运的方便2）高、低压配电室内通道应满足电气设计规范要求3）值班室应尽量靠近高低压配电室，且有直通门4）高低压配电室都应考虑自然通风和采光，并应有防止雨、雪和小动物进入的措施5）双层布置时，变压器室应设在底层，设于二层的设备布置应留有吊运设备的孔和空间6）适当考虑变电所本身扩展的余地7）有一级负荷用电时，母线分段处应设防火板或有门洞的隔墙供一级负荷用电的两路电缆不应通过同一电缆沟，当无法分开时，同一电缆沟中的两路电缆应采用阻燃电缆，并分别敷设在电缆沟的两侧支架上第四节 二次电路一、操作电源与所用电源 断路器的操动机构主要有电磁操动机构和弹簧储能操动机构1）大型配电所或供一级负荷的配电所：装有电磁操动机构的断路器，应采用220V或110V蓄电池作为合、分闸直流操作电源。

装有弹簧储能操动机构的断路器，宜采用小容量镉镍电池作为合、分闸操作电源2）中型配电所：装有电磁操动机构的断路器，合闸宜采用硅整流，分闸电源可采用小容量镉镍电池装置或电容储能对重要负荷供电时，合、分闸电源宜采用镉镍电池装置装有弹簧储能操动机构的断路器，宜采用小容量镉镍电池装置或电容储能式硅整流装置作为合、分闸操作电源3）小型配电所：宜采用弹簧储能操动机构合闸和去分流分闸的全电流操作操作电源：用来对断路器的分、合闸回路，继电保护装置以及其他控制信号回路供电的电源操作电源应能在正常和事故情况下不间断供电操作电源有交流和直流两种交流操作电源：投资低，接线简单，运行维护方便但采用交流操作保护装置时，电流互感器二次负荷增加，有时不能满足要求直流操作电源：有硅整流、电容储能装置、镉镍蓄电池和复式整流装置等几种 所用变压器 变电所的所用电源要根据变电所的规模、电压等级、供电负荷等级、操作电源种类等因数来确定35kV变电所一般装设两台容量相同的所用变压器，可互为备用10kV变电所，当负荷等级较高时，一般宜设所用变压器当负荷级别较低，采用交流操作电源时，供给操作、控制、保护信号等的所用电源，可引自低压互感器。

二、继电保护配置1、继电保护的一般原则必须满足四个基本要求：选择性、快速性、灵敏性、可靠性选择性：供电系统发生故障时，继电保护装置只将故障部分切除，保证无故障部分继续运行快速性：快速切除短路故障可以减轻短路电流对电气设备的破坏程度灵敏性：对被保护电气设备可能发生的故障和不正常运行方式的反应能力可靠性：该动作时不拒绝动作，而在不该动作时不会误动作三、断路器的控制、信号回路断路器的控制、信号回路的设计原则如下：1）内容：控制保护回路、合闸回路、事故信号回路、预告信号回路、隔离开关与断路器闭锁回路等2）控制、信号回路电源：使用交流还是直流电源由操动机构的形式决定弹簧操动机构的电源可用直流或交流电源电磁操动机构用直流电源3）监视：灯光监视和音响监视两种方式4）接线要求：能监视电源保护装置及跳、合闸回路的完整性能指示断路器合、分闸的位置状态，自动合、分闸应有明显信号有防止断路器跳跃的闭锁装置合闸或跳闸完成后，动作命令脉冲自动解除接线应简单可靠，使用电缆芯最少5）当控制电源采用复式整流（硅整流配合电容储能）装置的直流电源系统时，控制回路的正电源的监视应改用重要回路合闸位置继电器监视，指示灯等常接负荷的电源正极改为信号小母线或灯光小母线。

6）事故跳闸的信号回路应采用不对应原理接线7）事故信号、预告信号能使中央信号装置发出音响及灯光信号，并用信号继电器直接指示故障性质四、电气测量与电能计量10kV变电所的测量与计量表的设置位置表6-7五、中央信号装置变电所控制室或值班室一般设中央信号装置，由事故信号和预告信号组成六、工程实例分析第七章 动力和照明电气设计 第一节 低压配电系统设计 低压配电系统的定义：指从终端降压变电所的低压侧到低压用电设备的电力线路，其电压一般为380V/220V 一、民用建筑低压配电系统的配电要求建筑内用电设备多为低压设备，必须保障各用电设备的正常运行1）满足供电可靠性：根据不同的民用建筑对供电的可靠性要求和民用建筑的用电负荷等级，确定供电电源和供电方式、供电线路2）满足用电质量要求：是指电压偏移、电压波动和闪变、频率偏差、谐波等符合用电设备对电源质量的要求3）满足用电负荷发展要求：设计时适当考虑发展的要求配电设备预留有适当的备用回路4）其他要求低压配电线路应简单，并有一定的灵活性配电系统的电压等级不宜超过两级配电操作安全、维修方便单相设备要配平，力求达到三相平衡节省有色金属消耗，减少电能损耗，降低运行费用。

二、建筑低压配电系统的分类及要求 1、居住小区和住宅低压配电居住小区配电系统 放射式放射式树干式树干式两者相结合两者相结合环形网络环形网络小区配电系小区配电系统 多层住宅建筑群多层住宅建筑群1 1）宜采用树干式和环式配电系统）宜采用树干式和环式配电系统2 2）照明和动力可同一回路）照明和动力可同一回路3 3）当动力负荷会引起电压波动，可）当动力负荷会引起电压波动，可设专用回路供电设专用回路供电住宅配电系统1）一户一表计量多层住宅，电表集中于首层或中间层小高层、高层住宅电表相设在每层的强电井内2）公用设备用电计量：i)设公用电度表，分摊计算ii)设置功率均分器，分配至各户计量表 高层住宅建筑高层住宅建筑 1 1）宜采用放射式配电系统）宜采用放射式配电系统 2 2）照明和动力负荷宜以不）照明和动力负荷宜以不同的回路配电同的回路配电 2、多层建筑低压配电 1）将动力与照明负荷分成不同的配电系统 2）以放射式方式对较大负荷或较重要的负荷配电 3）树干回路应根据用电负荷密度、性质、维护管理及防火分区等综合考虑 4）以树干式和分区树干式对层配电间或层配电箱配电 5）以放射式或与树干式相结合的方式，对分配电箱配电。

6）动力和照明应分别计量3、高层建筑低压配电1）将照明与动力负荷分成不同的配电系统，消防及其他防灾用电设施的配电宜自成体系2）容量较大的集中负荷或重要负荷宜从配电室以放射方式配电各层配电间配电宜采用下列方式：工作电源采用分区树干式，备用电源采用分区树干式或由首层到顶层垂直干线的方式工作电源、备用电源均采用由首层到顶层垂直干线的方式工作电源采用分区树干式，备用电源取自应急照明的电源干线重要负荷的工作电源与备用。