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同建名师叶老师
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学习资料

电气专业(供配电)设计人员培训讲义

分类:学习资料   发布日期:2013年10月22日   浏览次数:1569

电气专业(供配电)设计人员培训讲义

讲授内容(一):地下高低压变配电所设计主要内容介绍
一.供电系统概述
1.电力系统和供电系统:
a.电力系统由发电厂、电力网及电力用户(用电设备)组成。
b.供电系统由供电电源、配电网及用电设备组成。
2.供电电压:
a.选择电压的一般原则。参阅民规3.4.1;3.4.2。
上海地区用户用电负荷的装机容量≦350KW时,原则上由电业提供380/220V低压供电电源,当用户用电装机容量大于6300KW时,原则上采用35KV电压供电方案。
b.电力线路合理输送功率和输送距离:
低压0.38KV架空线路输送功率不大于100KW,输送距离不大于0.25km;电缆线路输送功率不大于175KW,输送距离不大于0.35km;一般不要超过250m。
10KV架空线路输送功率不大于3000KW,输送距离5~15km;电缆线路输送功率不大于5000KW,输送距离小于10km。
二.负荷计算
1.负荷分级与供电要求(参阅民规3.2)
a.负荷分级:电力负荷应根据供电可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度,分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。
b.供电要求:一级负荷的供电要求;二级负荷的供电要求;三级负荷的供电要求;
2.负荷计算:一般民用建筑负荷计算采用估算法和需要系数法。
a.估算法适用于方案和初步设计阶段,可以参考表一:各类建筑物的用电指标 和表二:变压器负荷密度估算指标。
b.需要系数法适用于施工图设计阶段。需要系数的确定见表三。
3.功率因数的提高:
a.功率因数低造成的危害:降低了供电设备的供电能力;增加供电系统的有功损耗;供电线路的电压降增大。
b.提高功率因数的方法:人工补偿改善功率因数在供电系统中主要采用静电电容器补偿。补偿容量(经验做法)一般为变压器容量的20~30%。对于住宅小区补偿方式为变电所内集中补偿。
三.配电系统的接线方式
1.放射式接线:从电源点用专用开关及专用线路直接接到用户或设备的受电端,沿线没有其他负荷分支的接线为放射式接线,也称专用线供电。接线主要有单、双电源单、双回路放射式接线。下图分别为单电源(高、低压)单回路放射式接线和双电源双回路放射式接线 。双电源双回路接线方式适用于可靠性要求较高的一级负荷。
2.树干式接线:树干式接线是指由高、低压电源母线上引出的每路出线,沿线要分别连到若干个负荷点或用电设备的接线方式。下图分别为直接树干高、低压接线方式。这种接线方式适用于三级负荷。
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3.环网式:接线方式见下图:双电源环网式供电适用于一、二级负荷供电;单电源环网式供电适用于允许停电30分钟以内的二级负荷供电;
4.接线方式的应用:
a.城市及住宅小区常用环网接线方式:一般有单电源单线环网;单电源双线环网;双
电源单线环网;
b.接线方式在不同负荷等级中的应用:根据电气设计规范要求,对于不同的负荷等级,其配电线路的设计要求是不同的。
——特殊重要的一级负荷采用双电源双回路交叉放射式。应有两路低压电源、两路配电线路,在负荷点处增加备用电源互投装置(ATS)。此外必须增设低压应急电源(柴油发电机组或EPS)。
——一级负荷采用双电源双回路放射式。应有两路低压电源、两路配电线路,在负荷点处增加备用电源互投装置(ATS)。
——二级负荷采用双电源双回路放射式。一般采用四种方式。
——三级负荷对供电无特殊要求。
四.变电所主接线
1.基本概念:
a.母线:母线又称汇流排,由导体构成。它起着将变压器输出的电能分配给各用户馈电线的作用。
b.主接线:变电所的主接线(或称一次接线、一次电路)是指由各种开关设备(断路器、隔离开关等)、电力变压器、避雷器、互感器、母线、电力电缆、移相电容器等电气设备依一定的次序相连接,具有接受和分配电能的电路。
c.对主接线的基本要求:可靠性、灵活性、安全性、经济性。
2.单母线接线:分为单母线不分段接线和单母线分段接线。见附图
   a.附图一:单母线不分段接线方式
b.附图二:单母线分段接线方式
单母线不分段接线适用于对供电连续性要求不高的用户;单母线分段接线适用于对供电连续性要求高的用户。有一级负荷或特殊重要的一级负荷的用户。
c.运行方式:分段运行和并列运行。上海地区普遍采用分段运行方式,中间不设联络开关,只在变压器低压侧设联络开关,目的是减少故障停电范围。现在一般都不采用并列运行方式。
3.主接线的应用:
(1). 一般民用建筑变电所主接线:见附图一
一般多为九层及以下多层住宅、机关、学校等三级负荷。
低压配电系统接线:(见P47页)
(2). 高层民用建筑变电所主接线:见附图二
九层以上高层民用住宅、十层及以上高层科研楼和十层以上高层办公楼均属于高层民用建筑。负荷特点:(见P47页)
 低压配电系统接线:见P48页
(3). 高层宾馆饭店变电所主接线;见附图三
负荷特点:内部设施齐全、各类功能房间多,配套电气设备多、对消防保安要求高。因此,建筑内的负荷多为一、二级负荷。
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        现代高层宾馆饭店变电所高低压配电系统典型主接线:(见P50页)
五.变电所
1.概述:
(1). 作用分为两类。一是根据变压器的功能分为升压和降压变电所;二是根据变压器在系统中所处的地位分为枢纽变电所、中间变电所、 终端变电所。
 (2). 型式:根据变配电所在建筑物内所处的位置可分为以下几种形式。
a.独立式变电所;b.附设式变电所;c.地下变电所;d.杆上或高台式变电所
地下变电所:地下变配电所一般设置在建筑物的地下室内,以节省用地。地下变配电所的防火等级要求高,因此投资大。多用于大型建筑物内,主要为地下冷冻机房、水泵房等大负荷用电设备的需要而设置。
(3). 所址选择:参阅民规 4.2. 和(见P52页)
11.).变配电所位于高层建筑(或其他建筑)的地下室时,不宜设在最低层。当地下仅有一层时,应采取适当抬高该所地面等防水措施 。一般可抬高距室外地坪200~300mm。
2.电力变压器
(1). 变压器选择:宜装设两台及以上变压器,前提是有大量的一、二级负荷;带季节性负荷,变化较大;集中负荷较大。(参阅民规 4.3.5.) 设置在民用建筑中的变压器,应选择干式、气体绝缘或非绝缘性液体绝缘的变压器。当单台变压器油量为100Kg以上时,应设置单独的变压器室。
(2). 容量选择:(参阅民规 4.3.6. ) 选择变压器的容量应以计算负荷为依据,即Sn≥Sj。
3.变电所的所用电源及备用电源
    (1). 所用电源:主要用来供给变电所内部的操作、控制、保护、信号等设备使用的电力电源。
 (2). 操作电源:(见P62页) 有直流操作和交流操作。
 直流操作:根据断路器操动机构型式(电磁或弹簧储能)选择直流电源容量。一般大中型变配电所当装有电磁操动机构的断路器时,应采用容量较大的DC220V鎘镍电池组(40Ah)。当装有弹簧储能操动机构的断路器时,宜采用较小容量的DC110V鎘镍电池组(20 Ah)。
 交流操作:中小型变配电所(变压器总容量不大于4000KVA)宜采用弹簧储能操作机构合闸和去分流分闸的全交流操作。交流电源引自电压互感器。
(3). 备用电源:为保证一级负荷中特别重要的负荷用电,需自备柴油发电机。
(4). 不间断电源系统:(见P63页)是指静止型交流不间断电源装置(UPS)。它和
应急电源装置(EPS)使用上有区别。
4.变电所的布置
(1). 高压配电室的布置:主要考虑安全净距;通道(见民规表4.6.2);布置。以及对建筑物的要求。
(2). 低压配电室的布置:安全净距;通道;布置;对建筑物的要求。
5.组合式变电所:又称成套变电所或箱式变电所,也叫预装式变电所。
6.高低压开关柜
   (1). 高压开关柜:按结构可分为固定式和手车式两大类型。目前广泛采用的是金属铠装移开式高压开关柜。代表产品有KYN-10、KYN28-12系列。
(2). 低压开关柜:又称低压配电柜,户内型按结构分有固定式和抽屉式两大类型。目前广泛采用的是抽屉式。代表产品有GCL、MNS系列。
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六.电气设备及线路的选择
1.选择电气设备的原则:
(1). 按正常工作条件选择额定电压和额定电流;
(2). 按短路情况来校验电气设备的动稳定和热稳定;
(3). 按三相短路容量来校验开关的断流能力(遮断容量);
(4). 按装置地点、工作环境、使用要求及供货条件来选择电气设备的适当型式。
 
2.高压电气设备的选择:
 (1). 高压断路器:目前10KV电压等级的各种型号高压开关柜普遍采用ZN系列真空断路器。
(2). 高压隔离开关;高压负荷开关;高压熔断器。(见P103~104页)
3.互感器的选择:分为电流互感器和电压互感器
(1). 电流互感器:一次侧的额定电流应等于电流互感器所接线路的最大工作电流的1.2~1.5倍。
(2). 电压互感器:互感器二次侧额定容量应大于等于互感器二次负荷所接的仪表和继电器的额定功率。
4.电力线路导线的选择与校验
(1). 选择原则:按发热条件;按机械强度;按允许电压损失;按经济电流密度;按热稳定最小截面校验。
  (2). 选择导线、电缆截面的计算方法:
首先,按允许载流量选择导线和电缆截面,即 In=K.Ixu>Ij  一般K 取0.8~0.9 。
第二,按允许电压损失选择线路导线截面。
第三,按经济电流密度选择导线和电缆截面。一般铜芯电缆经济电流密度值取2~2.5。
第四,按机械强度选择导线。主要指架空线路,电缆不需要。
(3). 电缆型号的选择:应根据环境条件、敷设方式、用电设备的要求来确定。(见119页)
(4). 电缆截面的选择:一般按电缆长期允许载流量和电压损失确定,并要考虑环境温度的变化、多根电缆的并列以及土壤热阻率等因素的影响,分别根据敷设的条件进行校正。
对于单根电缆穿管并敷设于空气中,其长期允许工作电流的校正系数可参照下列数据:低压电缆截面在95mm2及以下时为0.9;在120~185mm2及以下时为0.85。
七.建筑的分类
1.按民用建筑的类别确定负荷等级:见《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045-95  3.0.1
2.根据各类建筑物的用电指标及建筑面积估算建筑的用电负荷和估算变压器的容量。(见表3.17)
八.主要常用电气设计规范及标准
《民用建筑电气设计规范》 JGJ 16-2008
《10kV及以下变电所设计规范》GB50053-94
《供配电系统设计规范》GB50052-95
《低压配电设计规范》GB50054-95
《公共建筑节能设计标准》(DGJ08-107-2004)        
《高层民用建筑设计防火规范》  GB50045-95 2005
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《建筑物防雷设计规范》 GB50057-94(2000年版)
《建筑照明设计标准》 GB50034-2004
《民用建筑电线电缆防火设计规程》 DGJ08-93-2002
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 GB50343-2004
《电力工程电缆设计规范》  GB50217-94
《建筑设计防火规范》 GB50016-2006
 
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