智能供配電技術(shù) 課件 第4章 供配電系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)

智能供配電技術(shù)項(xiàng)目4：供配電系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)本項(xiàng)目主要內(nèi)容任務(wù)一、電壓選擇和電能質(zhì)量任務(wù)二、電力變壓器選擇任務(wù)三、高低壓配電設(shè)計(jì)任務(wù)四、低壓配電干線系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目導(dǎo)入

供配電一次系統(tǒng)是供電系統(tǒng)的主體，是用電負(fù)荷的載體，其主要特點(diǎn)是高電壓或大電流。某設(shè)計(jì)院接到任務(wù)，需對某機(jī)場航站樓進(jìn)行智能供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在項(xiàng)目3中，我們已完成負(fù)荷計(jì)算，現(xiàn)需要合理確定某機(jī)場航站樓供配電系統(tǒng)一次方案，正確選擇一次系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、線纜和電氣設(shè)備，保證供電系統(tǒng)正常運(yùn)行。項(xiàng)目目標(biāo)知識目標(biāo)1.了解電力負(fù)荷的概念；2.掌握供配電電壓的選擇；3.了解應(yīng)急電源、變配電所布置、柴油發(fā)電機(jī)房設(shè)計(jì)。技能目標(biāo)1.能區(qū)分電力負(fù)荷級別；2.能正確選擇電力變壓器的型號、參數(shù)，會根據(jù)聯(lián)結(jié)組標(biāo)號接線；3.能正確設(shè)計(jì)變配電所主接線，正確設(shè)計(jì)高低壓配電系統(tǒng)的接線。項(xiàng)目知識（課前）知識4-1

負(fù)荷分級及供電電源知識4-2

供配電電壓選擇與電能質(zhì)量知識4-3

電力變壓器選擇知識4-4

變配電所主接線設(shè)計(jì)知識4-5

高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)知識4-6低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目準(zhǔn)備本項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)需要的設(shè)備和軟件如下：1、1臺安裝Windows10操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)；2、1套AUTOCAD軟件。本項(xiàng)目在完成負(fù)荷分級、供配電電壓選擇、電力變壓器選擇、變配電室主接線設(shè)計(jì)、高低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)等項(xiàng)目知識準(zhǔn)備的基礎(chǔ)上，借助計(jì)算機(jī)及相關(guān)軟件完成項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)任務(wù)。項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)任務(wù)4-1電壓選擇和電能質(zhì)量；任務(wù)4-2電力變壓器選擇；任務(wù)4-3高低壓配電設(shè)計(jì)；任務(wù)4-4低壓配電干線系統(tǒng)設(shè)計(jì)。項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)“星城時代”居民小區(qū)為普通商品房，小區(qū)內(nèi)負(fù)荷主要為三級負(fù)荷。任務(wù)4-1電壓選擇和電能質(zhì)量本工程的總有功負(fù)荷只有2304kW，故采用10kV供電。本工程為高層居民建筑，用電設(shè)備額定電壓為220/380V，低壓配電距離最長不大于150m。所以，本工程只新建1座10/0.38kV配電室。本工程將采取下列措施以使電能質(zhì)量滿足規(guī)范要求：（1）選用Dyn11聯(lián)結(jié)組別的三相配電變壓器，采用+5%無勵磁調(diào)壓分接頭。（2）采用銅芯電纜，選擇合適導(dǎo)體截面，將電壓損失限制在5%以內(nèi)。（3）氣體放電燈采用低諧波電子鎮(zhèn)流器或節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器，并就地?zé)o功功率補(bǔ)償，使其功率因數(shù)不小于0.9。在配電室低壓側(cè)采用集中補(bǔ)償，自動投切。（4）將單相用電設(shè)備均勻分布于三相配電系統(tǒng)中。任務(wù)4-2電力變壓器選擇本工程變壓器按配置系數(shù)等于0.5進(jìn)行容量選擇，即變壓器容量SL≥2304×0.5=1152kVA即滿足要求，為保證工程供電可靠性，采用兩臺變壓器，單臺變壓器容量為630kVA。任務(wù)4-2電力變壓器選擇本工程為一般高層居民建筑，采用SCB10型三相雙繞組干式變壓器，聯(lián)結(jié)組標(biāo)號Dyn11，無勵磁調(diào)壓，電壓比10（+5%）/0.4kV。變壓器外殼防護(hù)等級選用IP2X。SCB10型干式變壓器符合GB20052—2006《三相配電變壓器能效限定值及節(jié)能評價值》的要求。無功補(bǔ)償按大于等于變壓器容量的30%配備，即單臺變壓器配備200kVar無功補(bǔ)償，其中160kVar三相補(bǔ)償、40kVar單相補(bǔ)償。任務(wù)4-3高低壓配電設(shè)計(jì)本工程配電室內(nèi)安裝有CCFF戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜4臺，配電室高壓10kV系統(tǒng)配置如圖4-30所示。任務(wù)4-3高低壓配電設(shè)計(jì)本工程配電室內(nèi)安裝有固定式低壓開關(guān)柜7面，低壓0.4kV系統(tǒng)配置如圖4-31所示。任務(wù)4-3高低壓配電設(shè)計(jì)本工程配電電氣平面布置如圖4-32所示。任務(wù)4-4低壓配電干線系統(tǒng)設(shè)計(jì)本工程低壓電纜采用電纜溝方式敷設(shè)，從配電室通過低壓柜后，通過電纜溝至各樓層強(qiáng)電井內(nèi)始端箱，再通過插接電纜WDZC-YJY-0.6/1-4×35mm2從密集母線的插接箱接至電表箱，電表箱選用耐腐蝕、耐高溫、環(huán)保、可回收再生塑料聚碳酸酯和耐受外力強(qiáng)的工程塑料，厚度≥4mm。箱體由箱底和箱蓋組成。在箱體上應(yīng)設(shè)計(jì)有鉛封、塑封和掛鎖位置，以滿足不同的防竊電器具的安裝和管理。箱體要求有對流通風(fēng)口，箱體空間為通透結(jié)構(gòu)，應(yīng)配進(jìn)線電纜進(jìn)線接入端子，滿足塑殼斷路器（100A）和分線盒的合理安裝。1#樓1單元、2單元和2#樓1單元、2單元的電力負(fù)荷配電干線分別如圖4-33（a）、（b）、（c）、（d）所示，層間配電箱系統(tǒng)如圖4-34所示。任務(wù)4-4低壓配電干線系統(tǒng)設(shè)計(jì)單元配電干線圖任務(wù)4-4低壓配電干線系統(tǒng)設(shè)計(jì)層間配電箱系統(tǒng)圖項(xiàng)目練習(xí)：機(jī)場供配電系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)項(xiàng)目背景某設(shè)計(jì)院接到任務(wù)，需對某機(jī)場航站樓進(jìn)行智能供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本階段完成供配電電壓選擇、電力變壓器選擇、變配電所主接線設(shè)計(jì)、高低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。項(xiàng)目練習(xí)：機(jī)場供配電系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)項(xiàng)目要求從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，合理確定設(shè)計(jì)機(jī)場變電站一次方案。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括如下幾點(diǎn)：（1）負(fù)荷等級及供電電源選擇；（2）電壓選擇與電能質(zhì)量；（3）電力變壓器選擇；（4）電氣主接線設(shè)計(jì)；（5）低壓配電干線系統(tǒng)設(shè)計(jì)。項(xiàng)目練習(xí)：機(jī)場變電站負(fù)荷計(jì)算項(xiàng)目步驟1:負(fù)荷等級及供電電源選擇。1）負(fù)荷等級及容量報據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，本工程航管樓、塔臺、變電站的用電負(fù)荷屬于一級負(fù)荷，其中工藝用電設(shè)備、消防、應(yīng)急照明為一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷。根據(jù)項(xiàng)目3的負(fù)荷計(jì)算結(jié)果可知：本工程裝機(jī)容量674kW，計(jì)算有功功率556kW，其中特別重要負(fù)荷容量為400kW，計(jì)算負(fù)荷為374kW。項(xiàng)目練習(xí)：機(jī)場供配電系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)項(xiàng)目步驟1:負(fù)荷等級及供電電源選擇。2）供電電源本工程二路高壓10kV電源分別引自機(jī)場新建的35kV中心變電站的不同母排，進(jìn)線電纜直埋入戶，電壓等級10kV。對于特別重要的負(fù)荷，另設(shè)置一臺柴油發(fā)電機(jī)組，作為二路市電斷電時的應(yīng)急電源。對于工藝設(shè)備，還設(shè)置不間斷電源UPS，2組4套容量為120kVA的不間斷電源UPS，兩兩并聯(lián)冗余，電池持續(xù)供電時間30分鐘，以保證這些系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。項(xiàng)目練習(xí)：機(jī)場供配電系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)項(xiàng)目步驟2:電壓選擇與電能質(zhì)量。本工程的總有功負(fù)荷只有674kW，故采用10kV供電。航管樓用電均由新建變電站提供，用電設(shè)備額定電壓為220/380V。低壓配電形式以放射式為主。在主樓一層門衛(wèi)室設(shè)一只配電箱，供一層的照明、動力用電；在主樓二至四層各設(shè)一樓層配電間，放置照明、動力配電箱，供各樓層照明、動力用電；在塔臺一層配電間內(nèi)設(shè)一照明配電箱，供塔臺的照明用電，在塔臺休息層設(shè)一動力配電箱，供塔臺的動力用電。配電線路由變電站直埋進(jìn)航管樓后穿橋架敷設(shè)至各樓層配電箱。工藝設(shè)備、消防、應(yīng)急疏散照明等均設(shè)雙電源切換柜，由兩路電源供電至末端后自動切換。項(xiàng)目練習(xí)：機(jī)場變電站負(fù)荷計(jì)算項(xiàng)目步驟2:電壓選擇與電能質(zhì)量。本工程將采取下列措施以使電能質(zhì)量滿足規(guī)范要求：（1）在變電所低壓側(cè)釆取集中補(bǔ)償，自動投切，補(bǔ)償后功率因數(shù)低壓側(cè)達(dá)0.92。（2）選用Dyn11聯(lián)結(jié)組別的三相配電變壓器，采用±5%無勵磁調(diào)壓分接頭。（3）采用銅芯電纜，選擇合適導(dǎo)體截面，將電壓損失限制在5%以內(nèi)。（4）氣體放電燈釆用低諧波電子鎮(zhèn)流器或節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器，并就地?zé)o功功率補(bǔ)償使其功率因數(shù)不小于0.9。（5）將單相用電設(shè)備均勻分布于三相配電系統(tǒng)中。（6）照明與電力配電回路分開。對較大容量的電力設(shè)備如電梯、空調(diào)機(jī)組、水泵等采用專線供電。項(xiàng)目練習(xí)：機(jī)場供配電系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)項(xiàng)目步驟3:電力變壓器選擇。1）變壓器型式及臺數(shù)本工程變電所位于單體建筑室內(nèi)，故釆用SCB13型三相雙繞組干式變壓器，聯(lián)結(jié)組標(biāo)號Dyn11無勵磁調(diào)壓，電壓比10±2×2.5%/0.4kV?？紤]到與開關(guān)柜布置在同一房間內(nèi)，變壓器外殼防護(hù)等級選用IP2X。SCB13型干式變壓器符合GB20052-2020《電力變壓器能效限定值及能效等級》表2中2級能效標(biāo)準(zhǔn)。因本工程具有較大容量的一級負(fù)荷，故釆用兩臺及以上變壓器。項(xiàng)目練習(xí)：機(jī)場供配電系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)項(xiàng)目步驟3:電力變壓器選擇。2）變壓器容量選擇本工程總視在計(jì)算負(fù)荷為556kVA（功率因數(shù)=0.92）。選擇兩臺等容量變壓器，每臺變壓器容量按不小于556kVA要求選擇，為630kVA。正常運(yùn)行時，高壓側(cè)電源同時供電，分別運(yùn)行，不設(shè)母聯(lián)，低壓側(cè)單母線分段運(yùn)行，二臺變壓器同時運(yùn)行，互為備用，當(dāng)一路電源發(fā)生故障時，低壓聯(lián)絡(luò)開關(guān)自動合閘，另一臺變壓器可帶全部負(fù)荷。當(dāng)一臺變壓器供全部負(fù)荷時，單臺變壓器負(fù)載率88%。變壓器負(fù)荷計(jì)算及補(bǔ)償裝置選擇見項(xiàng)目3。項(xiàng)目練習(xí)：機(jī)場供配電系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)項(xiàng)目步驟4:電氣主接線設(shè)計(jì)。1、電氣主接線形式及運(yùn)行方式本工程變電站的兩路10kV外供電源可同時供電，并設(shè)有兩臺變壓器。因此，高壓側(cè)電氣主接線有兩種方案供選。方案一：采用雙回路線路變壓器組接線形式，運(yùn)行方式如下：正常運(yùn)行時，由10kV電源A和電源B同時供電，兩個電源各承擔(dān)一半負(fù)荷。當(dāng)任一電源故障或檢修時，由另一電源承擔(dān)全部負(fù)荷。此方案供電可靠性高、經(jīng)濟(jì)性好，靈活性好。方案二：采用分段單母線形式，運(yùn)行方式如下：正常運(yùn)行時，由10kV電源A和電源B同時供電，母線聯(lián)絡(luò)斷路器(簡稱母聯(lián)斷路器)斷開，兩個電源各承擔(dān)一半負(fù)荷。當(dāng)電源B故障或檢修時，閉合母聯(lián)斷路器，由電源A承擔(dān)全部負(fù)荷；當(dāng)電源A故障或檢修時，閉合母聯(lián)斷路器，由電源B承擔(dān)全部負(fù)荷。此方案的供電可靠性高、靈活性好，但經(jīng)濟(jì)性稍差。綜上分析，本工程變電站高壓側(cè)電氣主接線采用方案一，即采用雙回路線路變壓器組接線形式。兩路高壓電源同時供電，分別運(yùn)行，不設(shè)母聯(lián)。項(xiàng)目練習(xí)：機(jī)場供配電系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)項(xiàng)目步驟4:電氣主接線設(shè)計(jì)。2、開關(guān)柜型式及配置因本工程變壓器容量較大，故主開關(guān)采用真空斷路器，高壓開關(guān)柜采用ZS1型金屬鎧裝中置式手車柜。電源進(jìn)線第一臺柜為進(jìn)線斷路器柜，第二臺柜為電壓互感器柜，第三臺為變壓器柜。高壓柜的操作電源為交流操作系統(tǒng)。項(xiàng)目練習(xí)：機(jī)場供配電系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)項(xiàng)目步驟4:電氣主接線設(shè)計(jì)。3、電氣主接線圖繪制本工程變電站施工階段的高壓側(cè)電氣主接線圖如圖4-35所示。根據(jù)《建筑工程設(shè)計(jì)文件編制深度規(guī)定（2016版）》的要求，圖中注明了母線的型號規(guī)格；斷路器、互感器、熔斷器、避雷器等型號規(guī)格。圖下方表格標(biāo)注了開關(guān)柜編號與型號、回路編號設(shè)備容量、計(jì)算電流、電纜型號規(guī)格、繼電保護(hù)方案、用途、開關(guān)柜尺寸等。繪制電氣主接線圖時，應(yīng)注意使圖中高壓開關(guān)相的排列與平面布置圖中操作方向正視圖保持一致。項(xiàng)目練習(xí)：機(jī)場供配電系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)項(xiàng)目練習(xí)：機(jī)場供配電系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)項(xiàng)目步驟5:低壓配電干線系統(tǒng)設(shè)計(jì)。1、電氣主接線形式及運(yùn)行方式變電所設(shè)有兩臺變壓器，因此，低壓配電系統(tǒng)電氣主接線也釆用分段單母線形式。運(yùn)行方式如下：正常運(yùn)行時，兩臺變壓器同時運(yùn)行，互為備用。當(dāng)任一臺變壓器故障或檢修時，低壓聯(lián)絡(luò)開關(guān)自動合閘，另一臺變壓器可帶全部負(fù)荷。油機(jī)房內(nèi)設(shè)一臺常載功率為440KW/備載功率為550KVA的柴油發(fā)電機(jī)，當(dāng)二路電源發(fā)生故障時，油機(jī)供特別重要負(fù)荷用電，并帶自動檢測和氣動功能，要求在市電斷電后15S內(nèi)起動并帶負(fù)荷運(yùn)行。項(xiàng)目練習(xí)：機(jī)場供配電系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)項(xiàng)目步驟5:低壓配電干線系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2、開關(guān)柜型式及配置低壓進(jìn)線斷路器、母聯(lián)斷路器及大容量出線斷路器采用框架斷路器（Emax2）,低壓出線斷路器采用塑殼式斷路器，低壓配電屏采用MNS3.0型抽出式開關(guān)柜。MNS3.0—0.4K開關(guān)柜抽屜層的抽出組件規(guī)格有8E/4、8EZ2、4E、8E、12E.16E.20E、24E等，根據(jù)出線回路的負(fù)荷及開關(guān)配置相應(yīng)選擇。項(xiàng)目練習(xí)：機(jī)場供配電系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)項(xiàng)目步驟5:低壓配電干線系統(tǒng)設(shè)計(jì)。3.電氣主接線圖繪制本工程變電所施工階段