宿遷澤達學院 供配電系統(tǒng)設計

1、第7 章 供配電系統(tǒng)設計此設計僅供參考本章結(jié)合供配電的規(guī)范、標準與實際供配電工程，詳細介紹了供配電系統(tǒng)設計的內(nèi)容、深度、步驟等；通過變電所設計過程的介紹使學生更好地理解前幾章的內(nèi)容，鞏固學到的知識，為今后進行供配電設計鋪平了道路。7.1 供配電系統(tǒng)設計內(nèi)容供配電系統(tǒng)是電力網(wǎng)的一個組成部分，為電力用戶提供服務。一個供配電系統(tǒng)能否安全、可靠地運行，能否提供合乎質(zhì)量要求的電能，能否產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益，設計是關(guān)鍵。供配電網(wǎng)絡主要包括：供電局變電所，輸(供電電線路，用戶內(nèi)部變、配電所，高低壓配電線路等。供配電設計電氣部分的內(nèi)容按設計的過程分一般包括：(1 負荷預測及負荷計算；(2 電力平衡及變配電所位置

2、、容量的確定；(3 變配電所主接線的選擇；(4 供配電網(wǎng)絡接線形式的確定；(5 供配電網(wǎng)絡一次接線方案的技術(shù)論證及經(jīng)濟比較；(6 短路計算、設備的選擇和校驗；(7 網(wǎng)絡潮流計算和電壓計算；(8 供配電系統(tǒng)繼電保護的設計與整定；(9 安全自動裝置的設置。供配電設計電氣部分按設計的項目分主要有：1. 輸電、配電線路設計包括供電電源線路設計和到用戶的配電線路設計。其設計內(nèi)容應包括：線路形式的確定(架空線路還是電纜線路等，線路路徑及導線截面、型號和結(jié)構(gòu)形式的選擇；如果是架空線路，要確定桿位，選擇桿塔與絕緣子、金具，進行架空線路的防雷接地設計等；如果是電纜線路，還要進行敷設方式，電纜附件，電纜終端和接頭

3、，電纜支架，電纜過電壓保護等的設計。2. 變配電所設計變配電所的設計內(nèi)容包括：變(配電所所址的選擇，變(配電所主接線方案的選擇，變電所變壓器臺數(shù)和容量、形式的確定，配電裝置的選擇校驗及布置，所用電源和操作電源設計，變(配電所所內(nèi)區(qū)的電纜選擇與敷設，并聯(lián)電容器裝置設計，遠動和通信設計，二次接線方案的確定，繼電保護和自動裝置的選擇與整定，過電壓保護與接地裝置設計，以及變(配電所電氣照明的設計等。3. 電照明設計包括室外照明系統(tǒng)設計和室內(nèi)照明系統(tǒng)設計。其設計內(nèi)容應包括：照明光源選擇，照明燈具及其附屬裝置選擇，燈具布置和照度計算，照明質(zhì)量控制，照明配電系統(tǒng)設計、導線選擇，照明控制和設備選擇等。4. 動

4、力(電力設計動力設計又稱電力設計，包括確定電源引入方向，電壓等級和種類，保證供電的措施；確定動力配電系統(tǒng)形式，控制設備的選擇；導線選擇及線路敷設方式；配電設備的安裝布置；確定接地系統(tǒng)、防止觸電的安全措施等。5. 自動控制自動調(diào)節(jié)設計控制，連鎖系統(tǒng)及信號裝置的設計，控制原則，儀表和控制設備的選型等。6. 防雷接地設計由防雷等級確定防直接雷擊、防電磁感應、防側(cè)擊雷、防雷電渡侵入和等電位的措施。確定引下線的類型、防雷接地阻值，確定接地裝置的形式等。7.2 供配電系統(tǒng)設計程序和要求供配電系統(tǒng)的設計一般可按設計的前期準備工作：方案設計(評估；以及設計階段的：初步設計和施工圖設計3 個階段實施。對于簡單的

5、系統(tǒng)(比如小型民用工程，經(jīng)許可后可在方案設計審批后直接進行施工圖設計。各階段設計文件編制的深度應滿足下列條件：(1 方案設計文件，應滿足編制初步設計文件的需要；(2 初步設計文件，應滿足編制施工圖設計文件的需要；(3 施工圖設計文件，應滿足設備材料采購、非標準設備制作和施工的需要。7.3 電氣設計內(nèi)容的深度方案設計(評估供配電系統(tǒng)設計首先要根據(jù)原始資料粗略地勾勒出大的框架，以作為可行性研究，經(jīng)濟、技術(shù)論證，方案比較，項目審批的依據(jù)。其涉及的內(nèi)容包括：本次設計的設計范圍；總負荷的初步估算和預測；1、2、3 級負荷的確定；供電電源的回路數(shù)、容量、電壓等級；變、配電所的位置、數(shù)量、容量等。方案設計階

6、段的設計文件應包括設計說明、投資估算和必要的設計圖樣。初步設計初步設計階段，設計文件應包括設計說明書、設計圖樣、主要電氣設備清冊、(工程概算、計算書(供內(nèi)部使用及存檔。1. 設計說明書的內(nèi)容1 設計依據(jù)設計采用的主要標準及法規(guī)；有關(guān)職能部門(供電部門、消防部門、通信部門、公安部門等認定的工程設計資料，相關(guān)專業(yè)提供的本專業(yè)工程設計資料等。2 設計范圍本工程擬設置的電氣系統(tǒng)；根據(jù)設計任務書和有關(guān)設計資料說明本設計的內(nèi)容。3 變、配電系統(tǒng)負荷等級、負荷容量；供電電壓等級，電源數(shù)量及回_路數(shù)，電源引入方式、引入方向，近遠期發(fā)展規(guī)劃；備用電源和應急電源方案，容量確定；高、低壓供電系統(tǒng)接線形式及運行方式；

7、變、配電所的位置、數(shù)量、容量及形式(戶內(nèi)、戶外或混合繼電保護裝置的設置；電能計量裝置及方式；(高供高計或高供低計，專用柜或非專用柜等；功率因數(shù)補償方式；操作電源和信號：說明高壓設備操作電源和運行信號裝置配置情況；高、低壓進出線路的型號及敷設方式。4 動力配電系統(tǒng)電源由何處引來、電壓等級、配電方式；對重要負荷和特別重要負荷及其他負荷的供電措施；選用導線、電纜。母干線的材質(zhì)和型號，敷設方式；開關(guān)，插座，配電箱、控制箱等配電設備選型及安裝方式；電動機起動及控制方式的選擇。5 照明系統(tǒng)照明種類及照度標準；光源及燈具的選擇、照明燈具的安裝及控制方式；室外照明的種類、電壓等級、光源選擇及其控制方法等；照明

8、線路的選擇及敷設方式。6 建筑物防雷確定防雷類別；防直接雷擊、防側(cè)擊雷、防雷擊電磁脈沖、防高電位侵入的措施；當利用建(構(gòu)筑物混凝土內(nèi)鋼筋做接閃器、引下線、接地裝置時，應說明采取的措施和要求。7 接地及安全本工程各系統(tǒng)要求接地的種類及接地電阻要求；總等電位、局部等電位的設置要求；接地裝置要求，當接地裝置需作特殊處理時應說明采取的措施、方法等；安全接地及特殊接地的措施。8 其他說明內(nèi)容熱工檢測及自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)；火災自動報警系統(tǒng)；通信系統(tǒng)；有線、閉路電視系統(tǒng)；有線廣播、擴音和同聲傳譯系統(tǒng)；公共顯示系統(tǒng)；時鐘系統(tǒng)；安全技術(shù)防范系統(tǒng)；綜合布線系統(tǒng)；信息網(wǎng)絡交換系統(tǒng)等。2. 設計圖樣的內(nèi)容1 電氣總平面圖(

9、僅有單體設計時，可無此項內(nèi)容標示建(構(gòu)筑物名稱、容量，高、低壓線路及其他系統(tǒng)線路走向，回路編號，導線及電纜型號規(guī)格，架空線桿位，路燈、庭園燈的桿位，重復接地點等；變、配電站位置、編號和變壓器容量；比例、指北針。2 變、配電系統(tǒng)包括高、低壓供電系統(tǒng)圖，應注明開關(guān)柜編號，型號及回路編號、一次回路設備型號、設備容量、計算電流、補償容量、導體型號規(guī)格、用戶名稱、二次回路方案編號。平面布置圖，應包括高、低壓開關(guān)柜、變壓器、母干線、發(fā)電機、控制屏、直流電源及信號屏等設備平面布置和主要尺寸；圖樣應有比例，標示房間層高、地溝位置，標高(相對標高。3 配電系統(tǒng)一般只繪制內(nèi)部作業(yè)草圖，不對外出圖，包括主要干線平面

10、布置圖，豎向干線系統(tǒng)圖(包括配電及照明干線、變配電站的配出回路及回路編號。4 照明系統(tǒng)對于特殊建筑，如大型體育場館、大型影劇院等，有條件時應繪制照明平面圖。該平面圖應包括燈位、燈具規(guī)格，配電箱(或控制箱位，不需連線。5 防雷系統(tǒng)、接地系統(tǒng)一般不出圖樣，特殊工程只出頂視平面圖，接地平面圖。6 其他圖樣各系統(tǒng)所屬系統(tǒng)圖；各控制室設備平面布置圖(若在相應系統(tǒng)圖中說明清楚時，可不出此圖；熱工檢測及自動調(diào)節(jié)原理系統(tǒng)圖；控制室設備平面布置圖；火災自動報警系統(tǒng)圖；消防控制室設備布置平面圖；電話系統(tǒng)圖；電話站房設備布置圖等。3. 主要設備表注明設備名稱、型號、規(guī)格、單位及數(shù)量。4. 設計計算書(供內(nèi)部使用及存

11、檔內(nèi)容(1 用電設備負荷計算；(2 變壓器選型計算；(3 電纜選型計算；(4 系統(tǒng)短路電流計算；(5 防雷類別計算及避雷針保護范圍計算。各系統(tǒng)計算結(jié)果尚應標示在設計說明或相應圖樣中。因條件不具備不能進行計算的內(nèi)容，應在初步設計中說明，并應在施工圖設計時補算。5. 概算設計概算是初步設計文件的重要組成部分。設計概算文件必須完整的反映工程項目初步設計的內(nèi)容，嚴格執(zhí)行國家有關(guān)的方針、政策和制度，實事求是地根據(jù)工程所在地的建設條件(包括自然條件、施工條件等影響造價的各種因素，按有關(guān)的依據(jù)性資料進行編制。設計概算文件分為3 種：單位工程概算書；單項工程綜合概算書；建設項目總概算書。(1 單位工程概算書是

12、計算一個獨立建筑物或構(gòu)筑物(即單項工程中每個專業(yè)工程所需工程費用的文件，分為建筑工程概算書和設備及安裝工程概算書。單位工程概算文件應包括：建筑(安裝工程直接費計算表，建筑(安裝工程人工、材料、機械臺班價差表和建筑(安裝工程費用構(gòu)成表。(2 單項工程綜合概算書是計算一個單項工程(獨立建筑物或構(gòu)筑物所需建設費用的綜合性文件。綜合概算書由單項工程內(nèi)各個專業(yè)的單位工程概算書匯總編制而成。綜合概算文件應包括：編制說明、綜合概算表以及有關(guān)專業(yè)的單位工程概算書。(3 建設項目總概算書由建設項目內(nèi)各個單項工程的綜合概算書和其他費用概算表匯總編制而成?？偢潘阄募ǎ壕幹普f明、總概算表、各單項工程綜合概算書、

13、工程建設其他費用概算表和主要建筑安裝材料匯總表。獨立裝訂成冊的總概算文件宜加封面、簽署頁(扉頁和目錄。施工圖設計在施工圖設計階段，電氣專業(yè)設計文件應包括圖紙目錄、施工設計說明、設計圖紙主要設備表、計算書(供內(nèi)部使用及存檔、工程預算。圖紙目錄要先列新繪制圖紙，后列重復使用圖樣。1. 施工設計說明(1 工程設計概況：應將經(jīng)審批定案后的初步(或方案設計說明書中的主要指標錄入；(2 各系統(tǒng)的施工要求和注意事項(包括布線、設備安裝等；(3 設備定貨要求(亦可附在相應圖紙上；(4 防雷及接地保護等其他系統(tǒng)的有關(guān)內(nèi)容(亦可附在相應圖紙上；(5本工程選用標準圖圖集編號、頁號。2. 設計圖紙主要包括：(1 施工

14、設計說明、補充圖例符號和主要設備表可組成首頁，當內(nèi)容較多時，可分設專頁。(2 電氣總平面圖(僅有單體設計時，可無此項內(nèi)容。標注建(構(gòu)筑物名稱或編號、層數(shù)或標高、道路、地形等高線和用戶的安裝容量；標注變、配電站位置、編號；變壓器臺數(shù)、容量、發(fā)電機臺數(shù)、容量；室外配電箱的編號、型號；室外照明燈具的規(guī)格、型號、容量；架空線路應標注：線路規(guī)格及走向、回路編號、桿位編號、擋數(shù)、擋距、桿高，拉線、重復接地、避雷器等；電纜線路應標注：線路走向、回路編號、電纜型號及規(guī)格、敷設方式、人(手孔位置、比例、指北針；圖中未表達清楚的內(nèi)容可附圖作統(tǒng)一說明。(3 變、配電站。 高、低壓配電系統(tǒng)圖(一次線路圖。圖中應標明母

15、線的型號、規(guī)格；變壓器、發(fā)電機的型號、規(guī)格；標明開關(guān)、斷路器，互感器、繼電器，電工儀表(包括計量儀表等的型號、規(guī)格和整定值。圖下方表格標注：開關(guān)柜編號、開關(guān)柜型號、回路編號，設備容量，計算電流、導體型號及規(guī)格、敷設方法、用戶名稱以及二次原理圖方案號，(當選用分格式開關(guān)柜時，可增加小室高度或模數(shù)等相應欄目。 平、剖面圖。按比例繪制變壓器、發(fā)電機、開關(guān)柜、控制柜、直流及信號柜、補償柜、支架、地溝、接地裝置等平、剖面布置和安裝尺寸等，當選用標準圖時，應標注標準圖編號、頁次；標注進出線回路編號、敷設安裝方法，圖紙應有比例。 繼電保護及信號原理圖。繼電保護及信號二次原理方案，應選用標準圖或通用圖，當需要

16、對所選用標準圖或通用圖進行修改時，只需繪制修改部分并說明修改要求?？刂乒?、直流電源及信號柜、操作電源均應選用企業(yè)標準產(chǎn)品，圖中標示相關(guān)產(chǎn)品型號、規(guī)格和要求。 豎向配電系統(tǒng)圖。以建(構(gòu)筑物為單位，從電源點開始至終端配電箱止，按設備所處相應樓層繪制，應包括變、配電站變壓器臺數(shù)、容量、發(fā)電機臺數(shù)、容量、各處終端配電箱編號、自電源點引出回路編號(與系統(tǒng)圖一致以及接地干線規(guī)格。 相應圖紙說明。圖中表達不清楚的內(nèi)容，可隨圖作相應說明。(4 配電、照明。 配電箱(或控制箱系統(tǒng)圖，應標注配電箱編號、型號，進線回路編號；標注各開關(guān)(或熔斷器型號、規(guī)格、整定值；配出回路編號、導線型號規(guī)格，(對于單相負荷應標明相別

17、，對有控制要求的回路應提供控制原理圖；對重要負荷供電回路宜標明用戶名稱。上述配電箱(或控制箱系統(tǒng)內(nèi)容在平面圖上標注完整的，可不單獨出配電箱(或控制箱系統(tǒng)圖。 配電平面圖應包括建筑門窗、墻體、軸線、主要尺寸、工藝設備編號及容量；布置配電箱、控制箱，并注明編號、型號及規(guī)格；繪制線路始、終位置(包括控制線路，標注回路規(guī)格、編號、敷設方式，圖紙應有比例。 照明平面圖，應包括建筑門窗、墻體、軸線、主要尺寸、標注房間名稱、繪制配電箱、燈具、開關(guān)、插座、線路等平面布置，標明配電箱編號，干線、分支線回路編號、相別、型號、規(guī)格、敷設方式等；凡需二次裝修部位，其照明平面圖隨二次裝修設計，但配電或照明平面圖上應相應

18、標注預留的照明配電箱，并標注預留容量；圖紙應有比例。 圖中表達不清楚的，可隨圖作相應說明。(5 防雷、接地及安全。 繪制建筑物頂層平面，應有主要軸線號、尺寸、標高，還應標注避雷針、避雷帶、引下線的位置。注明材料型號規(guī)格、所涉及的標準圖編號、頁次，圖紙應標注比例。 繪制接地平面圖(可與防雷頂層平面重合，繪制接地線、接地極、測試點、斷接卡等的平面位置，標明材料型號、規(guī)格、相對尺寸和涉及的標準圖編號、頁次，(當利用自然接地裝置時，可不出此圖，圖紙應標注比例。 當利用建筑物(或構(gòu)筑物鋼筋混凝土內(nèi)的鋼筋作為防雷接閃器、引下線、接地裝置時，應標注連接點、接地電阻測試點、預埋件位置及敷設方式，并注明所涉及的

19、標準圖編號、頁次。 隨圖說明可包括：防雷類別和采取的防雷措施(包括防側(cè)擊雷，防雷擊電磁脈沖，防高電位引入；接地裝置形式，接地極材料要求、敷設要求、接地電阻值要求；當利用樁基、基礎內(nèi)鋼筋作接地極時，應采取的措施。 除防雷接地外的其他電氣系統(tǒng)的工作或安全接地的要求(如：電源接地形式，直流接地，局部等電位、總等電位接地等，如果采用共用接地裝置，應在接_地平面圖中敘述清楚，交待不清楚的應繪制相應圖紙(如：局部等電位平面圖等。(6 火災自動報警系統(tǒng)。 火災自動報警及消防聯(lián)動控制系統(tǒng)圖、施工設計說明、報警及聯(lián)動控制要求； 各層平面圖，應包括設備及器件布點、連線，線路型號，規(guī)格及敷設要求。(7 其他系統(tǒng)。

20、各系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖，必要的布置圖、端子排接線圖、配電系統(tǒng)圖、管路系統(tǒng)圖等； 說明各設備定位安裝、線路型號規(guī)格及敷設要求； 配合系統(tǒng)承包方了解相應系統(tǒng)的情況及要求，審查系統(tǒng)承包方提供的深化設計圖紙。3. 主要設備表注明主要設備名稱、型號，規(guī)格、單位和數(shù)量。4. 計算書(供內(nèi)部使用及歸檔施工圖設計階段的計算書，只補充初步設計階段時應進行計算而未進行計算的部分，修改因初步設計文件審查變更后，需重新進行計算的部分。5. 預算1 依據(jù)下列材料編制預算(1 國家有關(guān)工程建設和造價管理的法律、法規(guī)和方針政策；(2 施工圖設計項目一覽表，各專業(yè)施工圖設計的圖紙和文字說明、工程地質(zhì)勘察資料；(3 主管部門頒布的現(xiàn)

21、行建筑工程和安裝工程預算定額、材料與構(gòu)配件預算價格、工程費用定額和有關(guān)費用規(guī)定等文件；(4 現(xiàn)行的有關(guān)設備原價及運雜費率；(5 現(xiàn)行的其他費用定額、指標和價格；(6 建設場地中的自然條件和施工條件。2 編制方法和文件內(nèi)容(1 單位工程預算書。建筑、安裝工程費根據(jù)施工圖設計，預算定額規(guī)定的項目劃分，依據(jù)工程量計算規(guī)則計算工程量，并按編制時期的人工、材料，機械臺班預算價格和取費標準進行計算。設備購置費按各專業(yè)設備表所列出的設備型號、規(guī)格、數(shù)量(應按圖核對和編制時期的設備預算價格進行計算。單位工程預算文件的內(nèi)容及其費用構(gòu)成與單位工程概算書相同。(2綜合預算書。單項工程綜合預算書由有關(guān)專業(yè)的單位工程預

22、算書匯編而成。綜合預算文件的內(nèi)容與綜合概算書相同。(3總預算書。建設項目總預算書由各單項工程綜合預算書和其他費用概算表匯編而成。其他費用概算表若在施工圖設計階段有變動，應按實際情況調(diào)整后再編入?？傤A算書的文件內(nèi)容和費用構(gòu)成與總概算書相同。(4工程量清單。工程量清單按照國家和各省(直轄市、自治區(qū)主管部門頒布的工程量清單編制規(guī)則以及合同要求的內(nèi)容進行編制。以上規(guī)定適用于民用(建筑工程設計；對于一般工業(yè)(建筑工程設計，設計文件編制深度除應滿足本規(guī)定適用的要求外，尚應符合有關(guān)行業(yè)標準的規(guī)定；如：化工企業(yè)供電設計技術(shù)規(guī)定，化肥廠電力設計技術(shù)規(guī)定，石油化工企業(yè)生產(chǎn)裝置電力設計技術(shù)規(guī)范，鐵路電力設計規(guī)范等。

23、7.4 供配電設計涉及的一些規(guī)范標準供配電系統(tǒng)的設計、施工、驗收依賴于國家以及各部委制定頒發(fā)的規(guī)范、標準。現(xiàn)羅列出一些與供配電設計相關(guān)的規(guī)范，以供學生課程設計、畢業(yè)設計時查找。GB 5005295 供配電系統(tǒng)設計規(guī)范，SDJ 1611985(試行電力系統(tǒng)設計技術(shù)規(guī)程，GB 502931999 城市電力規(guī)劃規(guī)范，GB 500531994 10kV及以下變電所設計規(guī)范，GB 500591992 35110kV 變電所設計規(guī)范，SDJ2-1988 220500kV 變電所設計技術(shù)規(guī)程，DLT 51031999 5kV110kV無人值班變電所設計規(guī)程；GB 500541995 低壓配電設計規(guī)范；DL/

24、T 50561996 變電所總布置設計技術(shù)規(guī)程；GB/T 174681998 電力變壓器選用導則。GB 500611997 66kV 及以下架空電力線路設計規(guī)范，GBJ2331990 110500kV架空電力線路施工及驗收規(guī)范，GB J1431990 架空電力線路、變電所對電視差轉(zhuǎn)臺、轉(zhuǎn)播臺無線電干擾防護間距標準，CECS 31：1991 鋼制電纜橋架工程設計規(guī)范，GB502171994 電力工程電纜設計規(guī)范；SDJ 261989 發(fā)電廠、變電所電纜選擇與敷設設計規(guī)程；DL/T 6011996 架空絕緣配電線路設計技術(shù)規(guī)程。GB500551993 通用用電設備配電設計規(guī)范，GB50056199

25、3 電熱設備電力裝置設計規(guī)范，GB 500601992 3110kV高壓配電裝置設計規(guī)范，GB 500581992爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范，GB 500342004 建筑照明設計標準，CECS 451992 地下建筑照明設計標準，CJJ 451991 城市道路照明設計標準。DL 4001991 GB 142851993 繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程，GB 500621992 電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范，GBJ 6390 電力裝置的電測量儀表裝置設計規(guī)范；DL/T 58495 3110kV 電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規(guī)程；DL/T 5591994 220500kV 電網(wǎng)繼電保

26、護裝置運行整定規(guī)程。GB 500541995 低壓配電設計規(guī)范，GB 501941993 建設工程施工現(xiàn)場供用電安全規(guī)范，JGJ461988 施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范；GB 502271995 并聯(lián)電容器裝置設計規(guī)范，CECS321991 并聯(lián)電容器用串聯(lián)電抗器設計選擇標準，CECSS 331991 并聯(lián)電容器裝置的電壓、容量系列選擇標準、DL/T8402003 高壓并聯(lián)電容器使用技術(shù)條件等。7.5 變配電所設計變配電所在供配電系統(tǒng)中處于中心地位，設計好變配電所是供配電系統(tǒng)設計的關(guān)鍵，變電所設計要做到供電可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、維護方便和保障人身安全。變電所設計應根據(jù)工程特點、規(guī)模和5

27、年10 年發(fā)展規(guī)劃，處理好近期建設和遠期發(fā)展的關(guān)系，遠近結(jié)合，以近期為主。變電所設計應統(tǒng)籌兼顧，綜合負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點、所址環(huán)境、地區(qū)供電條件和節(jié)約電能等因素合理確定設計方案。變電所設計采用的設備，應符合國家或行業(yè)技術(shù)標準，應優(yōu)先選用技術(shù)先進、經(jīng)濟和節(jié)能的產(chǎn)品。變配電所設計按照規(guī)范，可以分三個層次，即：10kV 及以下變電所設計，35kV110kV變電所設計，220kV500kV 變電所設計。不同電壓等級的變電所規(guī)范要求有所不同。1. 為了進行供配電設計，在此之前要搜集齊下列資料：1 向電力部門取得的資料向用戶供電的電源容量和備用電源容量；供電線路的電壓、規(guī)格型號、回路數(shù)、距離、入戶

28、線路的走向；向用戶供電的系統(tǒng)在最小運行方式或最大運行方式下的短路容量數(shù)據(jù)；電力部門對用戶繼電保護設置、整定的要求；電力部門對用戶電能計量及電費收取辦法的規(guī)定；電力部門對用戶功率因數(shù)補償、高次諧波限制的要求；向用戶供電的發(fā)電廠、變電所的一次接線圖和地理位置圖等。2 向當?shù)貧庀?、水文地質(zhì)部門收集的資料最高年平均氣溫、最熱月平均最高氣溫、歷年極端最高最低氣溫；當?shù)啬昀妆┤諗?shù)及年雷電小時數(shù)；當?shù)赝寥佬再|(zhì)、土壤電阻率；當?shù)卦?jīng)出現(xiàn)過或可能出現(xiàn)的最高地震烈度；當?shù)爻Ｄ曛鲗эL向、歷年最大風速；當?shù)啬杲邓俊⒎e雪深度；地下水位及最高洪水位等，3 向電力用戶收集的資料建筑總平面圖，各建筑(車間的土建平、斷面圖；

29、各用電設備的詳細型號、規(guī)格，對供電的要求，各設備的平面圖及主要斷面圖；用戶已有供配電系統(tǒng)的系統(tǒng)圖及平面布置圖；用戶的最大負荷、年耗電量、功率因數(shù)等。2. 資料準備齊了以后，設計的第一步是進行負荷預測或負荷計算。負荷預測通常是針對一個地區(qū)(如一個縣、一個城市、一個省等的電力規(guī)劃來進行的，具體的方法有單耗法、綜合用電水平法、回歸分析法、平均增長率法、彈性系數(shù)法等。負荷計算的方法有需要系數(shù)法、二項式系數(shù)法、附加系數(shù)法、利用系數(shù)法、負荷密度法等。1. 變配電所方案選擇變配電所設計應先拿出總體設計方案。即根據(jù)預測或計算出的計算負荷容量大小、負荷性質(zhì)、負荷分布、負荷數(shù)量、供電半徑等定出變配電所的進線電壓、

30、電源及備用電源數(shù)量，確定出線電壓、出線回路數(shù)；按照靠近負荷中心，考慮污染、易燃易爆、防洪，考慮進出線、施工運輸、職工生活方便等等因素，選擇變配電所的位置；結(jié)合規(guī)范確定變配電所主接線，選出變壓器等主要設備；最后進行工程估算。變配電所的總體設計方案通常有多個可供選擇。方案比較要從技術(shù)和經(jīng)濟性的角度進行。首先設計方案要滿足技術(shù)性需求，即從供電的可靠性、電能質(zhì)量、運行維護、設備技術(shù)等方面進行比較；其次設計方案要考慮變配電所建設和運行的經(jīng)濟性，即讓變配電所建設的總投資和年運行費用達到最小?？傮w設計方案通過技術(shù)性、經(jīng)濟性比較選出最優(yōu)方案，進行下一步設計。如果總體設計不足以確定最優(yōu)方案，那么可以進一步在初步

31、設計階段完第7 章 供配電系統(tǒng)設計 ·301_成后再進行變配電所方案比較與選擇。在方案比較時要注意對經(jīng)濟性影響較大的如：燃料價格、電價、投資利潤率等因素，可在一定的變動范圍內(nèi)做敏感性分析。2. 變配電所電氣主接線1 10kV 及以下變配電所中的主接線設置原則：高壓及低壓母線宜采用單母線或分段單母線接線。當供電連續(xù)性要求很高時，高壓母線可采用分段單母線帶旁路母線或雙母線的接線。2 35kV110kV變電所中的主接線設置原則：高壓側(cè)宜采用斷路器較少或不用斷路器的接線。當35kV110kV線路為2回及以下時，宜采用橋形、線路變壓器組或線路分支接線。超過2 回時，宜采用擴大橋形、單母線或分段

32、單母線的接線。35kV63kV 線路為8 回及以上時，亦可采用雙母線接線。110kV 線路為6 回及以上時，宜采用雙母線接線。在采用單母線、分段單母線或雙母線的35kV110kV 主接線中，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路母線。 當有旁路母線時，首先宜采用分段斷路器或母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器的接線。 當110kV 線路為6 回及以上，35kV63kV 線路為8 回及以上時，可裝設專用的旁路斷路器。 主變壓器 35kV110kV回路中的斷路器，有條件時亦可接入旁路母線。 當變電所裝有2臺主變壓器時，6kV10kV 側(cè)宜采用分段單母線。線路為12 回及以上時，亦可采用雙母線。當不允許停電檢修斷

33、路器時，可設置旁路設施。當6kV35kV配電裝置采用手車式高壓開關(guān)柜時，不宜設置旁路設施。 采用SF6 斷路器的主接線不宜設旁路設施。3220kV500kV變電所中的主接線設置原則：330kV500kV 配電裝置的最終接線方式，當線路、變壓器等連接元件總數(shù)為6 回及以上，且變電所在系統(tǒng)中居有重要地位時，宜通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定采用3/2 斷路器或雙母線分段帶旁路母線的接線。330kV500kV 配電裝置最終出線回路數(shù)為3回4 回時，宜采用線路有兩臺斷路器、變壓器直接與母線連接的“變壓器母線組”接線。220kV 變電所中的110kV配電裝置，當出線回路數(shù)在6 回以下時宜采用單母線或分段單母線接線，

34、6 回及以上時，宜采用雙母線接線。220kV 終端變電所的配電裝置，當能滿足運行要求時，宜采用斷路器較少的或不用斷路器的接線，如線路變壓器組或橋形接線等。當能滿足電力系統(tǒng)繼電保護要求時，也可采用線路分支接線。220kV配電裝置出線在4回及以上時，宜采用雙母線或其他接線。500kV 變電所中的220kV 配電裝置，可采用雙母線，技術(shù)經(jīng)濟合理時，也可采用3/2斷路器接線。35kV63kV 配電裝置，當出線回路數(shù)為4回7 回時，宜采用單母線或分段單母線，8 回及以上時采用雙母線，除斷路器允許停電檢修外，可設置旁路隔離開關(guān)或旁路母線。當出線為8 回及以上時，也可裝設專用的旁路斷路器。變電所主變壓器數(shù)量

35、、容量基本選擇原則前面章節(jié)已介紹過，這里需要注意的是：(1 10kV 及以下變電所中的單臺配電變壓器(低壓為0.4kV的容量不宜大于1250kVA。當用電設備容量較大、負荷集中且運行合理時，可選用較大容量的變壓器。(2 在一般情況下，動力和照明宜共用配電變壓器。但當照明負荷較大或動力和照明采用共用變壓器嚴重影響照明質(zhì)量及燈具使用壽命，單臺單相負荷較大，沖擊性負荷較大，嚴重影響電能質(zhì)量時，可設專用變壓器；在電源系統(tǒng)不接地或經(jīng)阻抗接地，電氣裝置外露導電體就地接地系統(tǒng)(IT系統(tǒng)的低壓電網(wǎng)中，照明負荷應設專用配電變壓器。(3 多層或高層主體建筑內(nèi)變電所，宜選用不燃或難燃型變壓器。(4 在多塵或有腐蝕性

36、氣體嚴重影響變壓器安全運行的場所，應選用防塵型或防腐型變壓器。(5 當變電所具有3 種電壓時，如通過主變壓器各側(cè)線圈的功率均達到該變壓器容量的15%以上，則主變壓器宜采用三線圈變壓器。(6 對深入市區(qū)的城市電力網(wǎng)變電所，結(jié)合城市供電規(guī)劃，為簡化變壓層次和接線，也可采用雙繞組變壓器。(7 電力潮流變化大和電壓偏移大的變電所，如經(jīng)計算普通變壓器不能滿足電力系統(tǒng)和用戶對電壓質(zhì)量的要求時，應采用有載調(diào)壓變壓器。主變壓器調(diào)壓方式的選擇，應符合SDJ1611985(試行電力系統(tǒng)設計技術(shù)規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。當500kV 變壓器采用有載調(diào)壓時，應經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟論證。(8 與電力系統(tǒng)連接的220kV330kV變壓器，

37、若不受運輸條件的限制，應選用三相變壓器。(9 500kV 主變壓器選用三相或單相，應根據(jù)該變電所在系統(tǒng)中的地位、作用、可靠性要求和制造條件、運輸條件等，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較確定。當選擇單相變壓器組時，可根據(jù)系統(tǒng)和設備情況確定是否裝設備用相；此時，也可根據(jù)變壓器參數(shù)、運輸條件和系統(tǒng)情況，在一個地區(qū)設置一臺備用相。計算短路電流主要是選擇和校驗電氣設備，以及為了繼電保護的整定與靈敏度校驗。變電所短路電流的計算因考慮到有多個電壓等級，故一般用標幺制法。采用標么制法進行變電所短路電流計算應注意以下幾點：(1 變電所短路電流計算從簡化的角度考慮可按無限大容量電源系統(tǒng)的方法計算，認為在短路的全過程中系統(tǒng)電源的端電

38、壓保持不變；不過，要計入系統(tǒng)電源的內(nèi)阻對短路電流的影響。(2 基準值的選取：基準電壓要選取電網(wǎng)額定電壓的1.05 倍；基準容量一般選取100MVA，并且在設計計算時只能有一個基準容量。(3 最大運行方式與最小運行方式：電力系統(tǒng)在運行時有所謂的最大運行方式和最小運行方式，最大運行方式下系統(tǒng)各電廠投入的發(fā)電機組最多，供電部門及用戶的輸、變電設備按最大負荷的情況相互連接投入運行。此時發(fā)生短路故障，系統(tǒng)電源至短路點的總阻抗最小，短路電流最大。在最小運行方式下，系統(tǒng)各電廠投入的發(fā)電機組少，輸變電設備解列處于單列運行狀態(tài)。短路時，短路回路總阻抗最大，因此有最小的短路電流。計算最大運行方式下的短路電流可作為

39、選擇和校驗電氣設備、繼電保護的整定依據(jù)，計算最小運行方式下短路電流可作為校驗繼電保護裝置靈敏度的依據(jù)。在短路電流計算時既要考慮系統(tǒng)電源在最大運行方式和最小運行方式下的容量，又要考慮變電所主接線的不同運行方式，如圖7.1 所示。(b 最大運行方式下短路計算等效阻抗圖(c 最小運行方式下短路計算等效阻抗圖圖 7.1 不同運行方式下短路電流計算示意圖(4 短路電流計算的短路點選取。在變電所設計時需要校驗的電氣設備很多，而短路計算通常只考慮電源、線路、變壓器、電抗器等相對的大阻抗，所以短路點只有有限的幾個。實際電氣設備短路校驗選擇的短路電流是與其相近的(近似于金屬性短接短路點的電流，如圖7.2 所示。

40、圖 7.2 電氣設備短路校驗選用短路點示意圖變電所繼電保護變電所繼電保護設計按繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程DL 4001991 GB 142851993 、電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范(GB 500621992等的要求進行。電力系統(tǒng)中的電力設備和線路，均應裝設短路故障和不正常運行保護裝置。電力設備和線路短路故障的保護應有主保護和后備保護，必要時可再增設輔助保護。變電所要設置繼電保護的設備有主變壓器、母線、電容器、電抗器、電動機、線路等。下面僅對主變壓器和母線保護的具體設置要求進行展開。1. 主變壓器保護(1 電力變壓器需要設置保護的故障及不正常運行狀態(tài)有：繞組的匝間短路、繞組及其引出

41、線的相間短路以及在中性點直接接地側(cè)的單相接地短路；外部相間短路引起的過電流；中性點直接接地電力網(wǎng)中，外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓；過負荷；過勵磁；油面降低；變壓器溫度及油箱壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障。(2 800kVA 及以上油浸式變壓器和400kVA 及以上車間內(nèi)油浸式變壓器，均應裝設瓦斯保護。有載調(diào)壓的油浸式變壓器調(diào)壓裝置，亦應裝設瓦斯保護。(3 對變壓器引出線、套管及內(nèi)部的短路故障，應按規(guī)定，裝設相應的保護作為主保護。保護瞬時動作于斷開變壓器的各側(cè)斷路器。 10000kVA 及以上的單獨運行變壓器和6300kVA 及以上的并列運行變壓器， 應裝設縱聯(lián)差動保護。6300kVA 及以下

42、單獨運行的重要變壓器，亦可裝設縱聯(lián)差動保護。2000kVA 及以上的變壓器，當電流速斷靈敏系數(shù)不符合要求時，宜裝設縱聯(lián)差動保護。 10000kVA以下的變壓器可裝設電流速斷保護和過電流保護。400kVA及以上，一次電壓為10kV及以下，線圈為三角-星形連接的變壓器，可采用兩相三繼電器式的過流保護。 對高壓側(cè)電壓為330kV及以上變壓器，可裝設雙重差動保護。(4 對由外部相間短路引起的變壓器過電流，應按規(guī)定裝設相應的保護作為后備保護。第7 章 供配電系統(tǒng)設計 ·305··305·保護動作后，應帶時限動作于跳閘。 過電流保護宜用于降壓變壓器，保護的整定值應考

43、慮事故時可能出現(xiàn)的最大過負荷。 復合電壓(包括負序電壓及線電壓起動的過電流保護，宜用于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器和過電流保護不符合靈敏性要求的降壓變壓器。 負序電流和單相式低電壓起動的過電流保護，可用于63MVA 及以上升壓變壓器。 當按第和第條裝設保護不能滿足靈敏性和選擇性要求時，可采用阻抗保護。(5 110kV 及以上大電流接地的電力網(wǎng)中，如變壓器的中性點直接接地運行，對外部單相接地引起的過電流，應裝設零序電流保護。(6 110kV、220kV 中性點直接接地的電力網(wǎng)中，如低壓側(cè)有電源的變壓器中性點可能接地運行或不接地運行時，則對外部單相接地引起的過電流，以及對因失去接地中性點引起的電壓升

44、高，還應增設零序過電壓保護、零序電流電壓保護等。(7 一次電壓為10kV 及以下，繞組為星形-星形連接，低壓側(cè)中性點接地的變壓器，對低壓側(cè)單相接地短路故障，應利用高壓側(cè)的過電流保護，或接在低壓側(cè)中性線上的零序電流保護切除。(8 400kVA及以上變壓器，當數(shù)臺并列運行或單獨運行，并作為其他負荷的備用電源時，應根據(jù)可能過負荷的情況，裝設過負荷保護。過負荷保護采用單相式，帶時限動作于信號。在無人值班的變電所，過負荷保護必要時可動作于跳閘或斷開部分負荷。(9 高壓側(cè)為500kV 的變壓器，對于頻率降低和電壓升高引起的變壓器工作磁密度過高，應裝設過勵磁保護。(10 對變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系

45、統(tǒng)故障，應按要求裝設可作用于信號或動作于跳閘的裝置。2. 母線保護(1 3kV10kV 分段母線及并列運行的雙母線，一般可由發(fā)電機和變壓器的后備保護實現(xiàn)對母線的保護。但當須快速而有選擇地切除一段或_一組母線上的故障時，當線路斷路器不允許切除線路電抗器前的短路時，應裝設專用母線保護。(2 35kV110kV 電壓的母線，如果是110kV 雙母線，110kV 單母線，重要發(fā)電廠或110kV 以上重要變電所的35kV66kV 母線需要快速切除母線上的故障時，主要變電所的35kV66kV 雙母線或分段單母線需快速而有選擇地切除一段或一組母線上故障，以保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和可靠供電時，應裝設專用母線保護

46、。(3 220kV500kV 母線，應裝設能快速有選擇地切除故障的母線保護。對3/2 斷路器接線，每組母線宜裝設兩套母線保護。(4 對3kV10kV 分段母線宜采用不完全電流差動保護，保護裝置應按入有電源支路的電流。保護裝置應由兩段組成，第一段可采用無時限或帶時限的電流速斷，當靈敏系數(shù)不符合要求時，可采用電流閉鎖電壓速斷；第二段可采用過電流保護。當靈敏系數(shù)不符合要求時，可將一部分負荷較大的配電線路接入差動回路。(5 在220kV500kV 電力網(wǎng)中，以及110kV 電力網(wǎng)的個別重要部分，可按規(guī)定裝設斷路器失靈保護。·306· 工廠供配電·306·(6 旁

47、路斷路器和兼作旁路的母聯(lián)斷路器或分段斷路器上，應裝設可代替線路保護的保護。在旁路斷路器代替線路斷路器期間，如必須保持線路縱聯(lián)保護運行，可將該線路的一套縱聯(lián)保護切換到旁路斷路器上，或者采用其他措施，使縱聯(lián)保護繼續(xù)運行。母線或母線分段斷路器上，可裝設相電流或零序電流保護，作為母線充電合閘的保護。(7 對220kV500kV 的母線及變壓器斷路器，當非全相運行可能引起電力網(wǎng)中其他保護越級跳閘，因而造成嚴重事故時，應在該斷路器上裝設非全相運行保護。區(qū)域變電所設計實例區(qū)域變電所處于城鄉(xiāng)電力主干網(wǎng)上，屬于地區(qū)重要(樞紐變電所。在供配電系統(tǒng)中的地位十分重要，它和發(fā)電廠一樣是地區(qū)供電的電源。區(qū)域變電所的設置要

48、符合一個地區(qū)電力規(guī)劃的要求。下面以位于馬鞍山市的一個新建成的220kV 地區(qū)重要(樞紐變電所恒興變電所的初步設計實例來講解區(qū)域變電所的設計過程。1. 恒興變電所工程的負荷預測1 馬鞍山電力網(wǎng)現(xiàn)狀馬鞍山電力網(wǎng)位于安徽省電力網(wǎng)東南邊緣，供電范圍包括馬鞍山市及當涂縣。截止2004年底，馬鞍山電網(wǎng)擁有3 座火力發(fā)電廠，即馬鞍山電廠(302MW、馬鞍山第二發(fā)電廠(萬能達發(fā)電公司(600MW和馬鋼熱電廠(180MW，總裝機容量1082MW。馬鞍山電力網(wǎng)現(xiàn)有220kV變電所4座，即采石變、劉村變、馬鋼高爐變及長龍山變，變電總?cè)萘?00MVA。江東變l50MVA 也于2005 年建成投產(chǎn)。馬鞍山地區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)有2

49、20kV 輸電線路16 條，其中馬鞍山供電局屬線路l2 條，總長212.15km，用戶220kV線路2 條，總長11.66km；局屬110kV 線路l2條，總長106.53km，用戶線路24 條。2004 年，馬鞍山市用電量和最大負荷分別為59億kWh 和897MW(全社會。馬鞍山電網(wǎng)現(xiàn)狀及近期接線示意如圖7.3 所示。2負荷預測“十一五”期間馬鞍山鋼鐵公司500 萬噸鋼項目、山鷹公司30萬噸造紙項目及其他項目將要相繼投產(chǎn)，馬鞍山地區(qū)負荷在“十五”負荷基礎上將有較大幅度的提高。根據(jù)馬鞍山供電局提供的資料，2005 年2010 年馬鞍山電力網(wǎng)分區(qū)負荷預測見表7-1。表 7-1 馬鞍山電力網(wǎng)分區(qū)負

50、荷預測表分 區(qū) 2005年 2006 年 2007 年 2008 年 2009 年 2010 年1. 北部地區(qū)330 420 596 710 750 8002. 馬鋼老廠區(qū)420 440 465 495 530 5553. 市區(qū)中、東、南部250 290 348 378 410 4444. 當涂地區(qū)110 132 152 175 189 204合計1110 1282 1561 1758 1879 2003考慮同時系數(shù)0.85-0.9 940 1085 1325 1533 1656 1788第7 章 供配電系統(tǒng)設計 ·307··307·圖 7.3 馬鞍山電

51、網(wǎng)現(xiàn)狀及近期接線示意圖馬鞍山地區(qū)“十一五”期間負荷增長主要集中在北部，如馬鋼公司新區(qū)、海螺320 萬噸水泥粉磨站、慈湖工業(yè)園等；其中根據(jù)馬鋼股份公司提供的資料，2007 年馬鋼新區(qū)一期項目投產(chǎn)后的最大負荷將達620MW 左右，2008 年2009 年二期項目建成后最大負荷則將達到約760MW，扣除自備電廠(含新增所發(fā)電力約250MW，則屆時需從系統(tǒng)受進的電力超過500MW。根據(jù)安徽省電源規(guī)劃安排，馬二廠二期2×300MW 機組將于2006 年建成投產(chǎn)，屆時·308· 工廠供配電·308·要保證其電力大部分就地消化，避免潮流出現(xiàn)不必要的迂回。馬鞍

52、山電網(wǎng)城區(qū)220kV 電源南強北弱，現(xiàn)有采石變、劉村變均在市區(qū)南郊；馬鋼二廠區(qū)及市區(qū)北郊、東郊供電能力較為薄弱。北部區(qū)域現(xiàn)有及規(guī)劃的110kV 及35kV 變電所供電能力薄弱，因此需要新增220kV變電容量來保證北部地區(qū)的供電能力。根據(jù)有關(guān)規(guī)劃安排，220kV 恒興變電所將于2006 年6月左右建成投產(chǎn)。它既能緩解馬鞍山北部新區(qū)的供電壓力，又能保證馬二廠二期電力主要在北部消化。恒興變在2007 年新區(qū)一期項目投產(chǎn)時所帶最大負荷將達200MW 左右，所帶馬鋼負荷變有風機變(最大計算負荷80MW、高爐變(90MW及燒結(jié)變(70MW。2008 年2009 年二期項目投產(chǎn)后所帶負荷則將超過300MW。3 無功補償恒興變本期考慮配置2×18000kVar 電容器，終期根據(jù)負荷及電壓水