淺談企業(yè)低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

姚曉琴 王瑞軍

酒泉鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司,甘肅 嘉峪關(guān) 735101

我國的電力工業(yè)已居世界前列，但與發(fā)達(dá)國家相比還是有一定的差距，我們?nèi)司娏克竭€很低，電力工業(yè)分布也不均勻，還不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。電力市場(chǎng)還未完善，管理水平、技術(shù)水平都有待提高。本文根據(jù)某企業(yè)以生產(chǎn)車間供電系統(tǒng)的需求，設(shè)計(jì)出變配電所的主接線設(shè)計(jì)方案，提出了采用低壓聯(lián)絡(luò)線聯(lián)絡(luò)一臺(tái)變壓器的方案，解決了該車間負(fù)荷小但負(fù)荷可靠性要求高的問題。

1 主接線方案的設(shè)計(jì)原則及一般要求

1.1 主接線設(shè)計(jì)的基本要求：安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)。此外，電氣主接線在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)留有發(fā)展余地，不僅要考慮最終接線的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還要兼顧到分期過渡接線的可能和施工方便。

1.2 主接線設(shè)計(jì)的原則

1)變配電所電氣主接線，應(yīng)按照電源情況、生產(chǎn)要求、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量和運(yùn)行方式等條件確定，并應(yīng)滿足運(yùn)行安全可靠、簡(jiǎn)單靈活和經(jīng)濟(jì)等要求。

2)在滿足上述要求時(shí)，變電所高壓側(cè)應(yīng)盡量采用斷路器少的或不用斷路器的接線，如線路-變壓器組或橋形接線等。當(dāng)能滿足電力系統(tǒng)繼電保護(hù)時(shí)，也可采用線路分支接線。

3)當(dāng)能滿足電力系統(tǒng)安全運(yùn)行和繼電保護(hù)的要求時(shí)，終端變電所和分支變電所的35 kV側(cè)可采用熔斷器。

4)連接在母線上的閥型避雷器和電壓互感器，一般合用一組隔離開關(guān)。連接在變壓器上的閥型避雷器，一般不用隔離開關(guān)。

5)在110-220kV配電裝置中，當(dāng)出線為2回時(shí)，一般采用橋形接線；當(dāng)出線不超過4回時(shí)，一般采用單母分段接線；當(dāng)樞紐變電所的出線在4回及以上時(shí)，一般采用雙母線。

6)所用電源。當(dāng)變電所有兩條35kV電源進(jìn)線時(shí)，一般裝設(shè)兩臺(tái)所用變壓器，并宜分別接在不同電壓等級(jí)的線路上。

2 選擇確定主接線

根據(jù)本車間的情況，負(fù)荷量不大，但屬于二級(jí)負(fù)荷，可靠性要求較高；根據(jù)上面的設(shè)計(jì)原則和要求我設(shè)計(jì)了兩種方案比較，其設(shè)計(jì)比較如下：

2.1 第一種方案

本主接線采用了一臺(tái)變壓器的小型變電所，其高壓側(cè)一般采用無母線的結(jié)構(gòu)。 這種主接線采用了高壓斷路器，因此變電所的停、送電操作十分靈活方便，同時(shí)高壓斷路器都配有繼電保護(hù)裝置，在變電所發(fā)生短路和過負(fù)荷時(shí)均能自動(dòng)跳閘，而且在短路故障和過負(fù)荷情況消除后，又可直接迅速合閘，從而使恢復(fù)供電的時(shí)間大大縮短。如果配電自動(dòng)重合閘裝置，則供電可靠性更進(jìn)一步提高。

2.2 第二種方案

這種方案是采用裝有兩臺(tái)主變壓器的小型變電所。如圖1所示

這種主接線的供電可靠性較高。當(dāng)任一主變壓器或任一電源線停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，該變電所通過閉合低壓母線分段開關(guān)，即可迅速恢復(fù)對(duì)整個(gè)變電所的供電。如果兩臺(tái)主變壓器低壓側(cè)主開關(guān)（采用電磁或電動(dòng)機(jī)合閘操作的萬能式低壓斷路器）都裝設(shè)互為備用電源自動(dòng)投入裝置（APD），則任一主變壓器低壓主開關(guān)因電源斷電（失壓）而跳閘時(shí)，另一主變壓器低壓側(cè)的主開關(guān)和低壓母線分段開關(guān)將在APD作用下自動(dòng)合閘，恢復(fù)整個(gè)變壓所的正常供電。這種主接線可供一、二級(jí)負(fù)荷。

圖1 兩臺(tái)變壓器主接線方案

2.3 兩種方案的比較

1）從安全性看這兩種主接線方式都滿足國家的標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設(shè)備的安全。

2)從可靠性看這兩種電力負(fù)荷滿足該車間的二級(jí)負(fù)荷要求。對(duì)于第一種主接線的工作方式是當(dāng)機(jī)電修車間或軋鋼車間任意一個(gè)故障停電檢修時(shí),通過聯(lián)絡(luò)線由另一個(gè)車間提供電源.在低壓聯(lián)絡(luò)線上,軋鋼低壓聯(lián)絡(luò)線側(cè)的配電瓶將它始終處于打開狀態(tài),當(dāng)機(jī)電修車間變壓器要檢修時(shí),先打開機(jī)電修車間側(cè)配電瓶的開關(guān),使其與軋鋼車間通電,然后斷開其本車間母線上的開關(guān),這樣保證了不影響生產(chǎn)斷電。

3)從靈活性看能適應(yīng)各種不同的運(yùn)行方式，便于切換操作和檢修，且適應(yīng)負(fù)荷的發(fā)展。

4）從經(jīng)濟(jì)上看，第一種方案比第二種方案少一套高壓線路、變壓器、高壓熔斷器、和開關(guān)設(shè)備，減少了土建面積，因此能節(jié)約大量投資。從第一種來看它由負(fù)荷不大的軋鋼車間提供低壓聯(lián)絡(luò)備用電源。聯(lián)絡(luò)線大約60米，因此線路比較短，出現(xiàn)問題的可能性比較小，在加上本機(jī)電修車間與軋鋼車間的共同負(fù)荷也比較小。根據(jù)性能比較可知道，第一種方案利用率更高。有在綜合投資上，有 Z1~ 1/2Z2；運(yùn)行年費(fèi)上F1~F2，從而可知第一種方案更為理想。

2.4 主變壓器的選擇

變電所中主變壓器的容量應(yīng)按照變電所的負(fù)荷總?cè)萘考爸髯儔浩鞯呐_(tái)數(shù)和運(yùn)行方式確定，還應(yīng)考慮5～10年的發(fā)展規(guī)劃。主變壓器應(yīng)選擇低壓損耗變壓器，同一變電所中的幾臺(tái)主變壓器的型號(hào)和容量應(yīng)該相同。

工礦企業(yè)變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的重要程度確定。對(duì)于有一、二類負(fù)荷的工礦企業(yè)的一、二類負(fù)荷用電，并不得少于變電所總計(jì)算負(fù)荷的80%或70%。即每臺(tái)變壓器的容量應(yīng)為

式中：--變電所總的有功率計(jì)算負(fù)荷，kW；--變壓器的額定容量，kV·A；--變電所人工補(bǔ)償后的功率因數(shù)，一般應(yīng)在0.95以上；--變電所人工補(bǔ)償后的視在容量，kV·A；--故障保證系數(shù)，根據(jù)全企業(yè)一、二類負(fù)荷所占比例確定。

當(dāng)變電所只選一臺(tái)變壓器時(shí)，變壓器容量的容量應(yīng)滿足全部用電負(fù)荷的需要。此外。一般還應(yīng)考慮15%～25%的富裕容量，即

當(dāng)兩臺(tái)變壓器采用一臺(tái)工作，一臺(tái)備用時(shí)，則變壓器的容量應(yīng)按下式計(jì)算：

當(dāng)兩臺(tái)變壓器采用并列運(yùn)行時(shí)，則每臺(tái)變壓器的容量應(yīng)按下式計(jì)算

根據(jù)上面的計(jì)算和比較選擇一臺(tái)變壓器的方案，可知道當(dāng)一臺(tái)承受機(jī)電修車間和軋鋼車間的總負(fù)荷時(shí)，將兩車間的總?cè)萘拷Y(jié)合一起來算，由現(xiàn)場(chǎng)查勘得知軋鋼車間的容量為493.8kVA，可得：

通過查變壓器的型號(hào)表可選

可知SN.T=800≥1.25=774.4 kV·A

3 供配電線路的接線及其結(jié)構(gòu)

低壓配電線路的接線方式：

3.1 放射式接線：配電線路互不影響，供電可靠性較高，但配電設(shè)備和導(dǎo)線材料耗用較多，且運(yùn)行不夠靈活。主要用于容量大、負(fù)荷集中或重要的用電設(shè)備，或者需要集中聯(lián)鎖啟動(dòng)。

3.2 樹干式接線：配電設(shè)備和導(dǎo)線材料耗用較少，運(yùn)行靈活性好，特別是采用封閉式母線槽時(shí)；但干線故障時(shí)影響范圍大，供電可靠性較低。一般用于用電設(shè)備容量不很大、布置較均勻的場(chǎng)合，例如對(duì)機(jī)械加工車間的中小機(jī)床設(shè)備供電以及對(duì)照明燈具供電等，均采用樹干式接線。

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