變配電所與備用電源

變配電所與備用電源第1頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一建筑配電與設計一、變配電所的種類第五章第一節(jié)民用建筑中的變配電所總降壓變電所－低壓配電室配置方式：總高壓配電室－分降壓變電室配置方式：適用于低壓負荷分配比較均勻，且低壓供電半徑不大的場合；適用于低壓負荷分別集中在某幾個負荷點上，若用低壓供電則供電半徑過大的場合，例如單體面積大或場地大，用電負荷分散的場合、超高層建筑、大型建筑群等。第2頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一建筑配電與設計二、民用建筑中變配電所位置的選擇第五章第一節(jié)民用建筑中的變配電所設置在負荷邊緣，則增加了低壓網路的長度，加大了低壓供電半徑，增大了電壓損耗和功率損耗。高壓深入到理論上的負荷中心，會引起輸送功率倒送的現(xiàn)象。變配電所位置對變配電系統(tǒng)合理運行是非常重要，應根據下列要求綜合考慮確定：1)接近負荷中心。2)進出線方便。3)接近電源側。4)設備吊裝，運輸方便。5)不應設在有劇烈振動的場所。6)不宜設在多塵，水霧或有腐蝕性氣體場所，如無法遠離時，不應設在污源的下風側。7)不應設在廁所，浴室或其它經常積水場所的正下方或貼鄰。8)不應設在爆炸危險場所以內和不宜設在有火災危險場所的正上方和正下方。9)變配電所為獨立建筑物時，不宜設在地勢低洼和可能積水的場所。10)高層建筑地下層變配電所的位置，宜選擇在通風，散熱條件較好的場所。11)變配電所位于地下室或其它地下建筑時，不宜設在最底層。當?shù)叵聝H有一層時，應采取適當抬高該所地面等防水措施。第3頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一建筑配電與設計三、室內變電所的組成與布置第五章第一節(jié)民用建筑中的變配電所電容器室和值班室高壓配電室變壓器室低壓配電室室內變電所的組成：對于干式變壓器，由于無油，無污染，無爆炸危險，因此，在變電所的布置上可以不要單獨的變壓器室，而將變壓器放在低壓配電室的一端。1.高壓配電室高壓配電室主要根據變壓器高壓側的配電要求，安放高壓電源進線及各種高壓配電設備。開關柜布置通常采用單列布置和雙列布置，每種布置有靠墻和離墻兩種排列。對于高壓配電柜離墻排列時，柜后離墻距離應不小于1m；柜間距離，單列排列時不小于2m，雙列排列時不小于2.5m。第4頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一建筑配電與設計第五章第一節(jié)民用建筑中的變配電所2.變壓器室變壓器室主要用來安放電力變壓器，當然也包括高壓進線和低壓配出線。右圖所示為安裝油浸式變壓器變電室的一種布置方案，其高壓側采用電纜進線，低壓側為母線配出。當變電所有多臺干式變壓器布置在同一個變壓器室內時，變壓器防護外殼間的凈距不應小于表5－2所列數(shù)值，表中的A和B如下圖所示。第5頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一建筑配電與設計第五章第一節(jié)民用建筑中的變配電所2.

低壓配電室低壓配電室主要是根據低壓配電的要求配置各種低壓配電設備，包括低壓刀開關、低壓斷路器、低壓配電母線或由這些配電設備組成的各種低壓成套設備即低壓配電柜。低壓配電柜為了便于維修，應盡量離墻安裝。當采用成排布置且長度超過6m時，柜后的通道應有兩個通向本室或其它房間的出口，并宜布置在通道的兩邊。當兩個出口之間的距離超過15m時，其間還應增加出口。3.值班室對于有人值班的變配電所，應設單獨的值班室（可兼做控制室）。值班室與高壓配電室應直通或經過走廊相通，值班室應有門直接通向戶外或通向走廊。當變配電所有低壓配電室時，值班室可以與低壓配電室合并，此時在值班人員經常工作的一面或一端，低壓配電裝置到墻的距離應不小于3m。第6頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)電力變壓器建筑配電與設計一、電力變壓器的容量標準及型號標注第五章第二節(jié)電力變壓器變壓器的容量系列：我國在民用建筑中常用的R10容量系列—容量按倍數(shù)增加。1010電力變壓器的型號標注包括相數(shù)、絕緣方式、導體材料、額定容量、額定電壓等內容。常用的字符含義如下：S－三相D－單相J－油浸自冷(只用于單相變壓器)C－成型固體G－空氣式Z－有載調壓L－鋁線(銅線無此標志)型號下角數(shù)字為設計序號型號后面的數(shù)字：

分子為額定容量(kVA)分母為高壓線圈電壓等級(kV)例：S9－500/10表示：三相油浸自冷式銅線電力變壓器，額定容量為500kVA，高壓線圈電壓為10kV，設計序號9。SC9－1000/10表示：三相環(huán)氧樹脂澆注干式電力變壓器，額定容量為1000kVA，高壓線圈電壓為10kV，設計序號9。第7頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一建筑配電與設計二、油浸式電力變壓器第五章第二節(jié)電力變壓器三相油浸式電力變壓器的結構如下圖所示。由于油浸式電力變壓器內充有大量的可燃性絕緣油，會造成相應的污染，也存在著較大的火災隱患，因此在民用建筑中應用受到了限制。第8頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一建筑配電與設計三、干式電力變壓器第五章第二節(jié)電力變壓器目前我國使用的干式變壓器主要是環(huán)氧樹脂澆注式，占全國生產的干式變壓器的95%以上。這種干式電力變壓器具有絕緣強度高、抗短路強度大、防災性能突出、環(huán)保性能優(yōu)越、免維護、運行損耗低、運行效率高、噪聲低、體積小、重量輕、不需單獨的變壓器室、安裝方便、無需調試等特點，適合組成成套變電站深入負荷中心，使用于高層建筑、地鐵、隧道等場所及其它防火要求較高的場合。從結構上講，干式變壓器很簡單，如圖5－7所示。它由鐵芯、低壓繞組、高壓繞組、低壓端子、高壓端子、彈性墊塊、夾件和小車以及填料型樹脂絕緣等部分組成。第9頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一建筑配電與設計四、各類電力變壓器性能對比第五章第二節(jié)電力變壓器種

類

油

浸

H級浸

漬干式

SCL澆鑄干式

SC澆

鑄干式

SF6

絕緣等級

A

H

B

F

E

額定電壓(kV)

<500

35

35

35

154

使用環(huán)境

戶內外

戶內

戶內(外)(加外殼)

同左

戶內外

可燃性

可

難

難

難

難

爆炸性

可

無

無

無

無

耐潮濕性

吸潮

吸潮

不吸潮

不吸潮

不吸潮

短路后線圈平均溫度最大充許值(°C)

180

350

200

350

180

功率損耗

中

大

較小

小

中

短路機械強度

強

強

特強

特強

強

絕緣特性

穩(wěn)定

不穩(wěn)定

穩(wěn)定

穩(wěn)定

穩(wěn)定

耐震性

稍強

強

特強

特強

稍強

噪聲

中

大

小

小

中

運行費用

中

大

小

小

中

檢修

復雜

較復雜

簡單

簡單

復雜

保養(yǎng)

難

較難

容易

容易

難

表5－6

各類電力變壓器設計應用特對比第10頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一建筑配電與設計五、電力變壓器的選擇第五章第二節(jié)電力變壓器1.變壓器類型的選擇一類高、低層主體建筑內，嚴禁設置裝有可燃性油的電氣設備的變配電所。二類高、低層主體建筑內不宜設置裝有可燃性油的電氣設備的變配電所。因此，設置在一類高、低層主體建筑中的變壓器，應選用干式、氣體絕緣或非可燃性液體絕緣的變壓器；二類高、低層主體建筑中也宜如此。2.變壓器聯(lián)接組別的選擇10kV/0.40kV/0.23kV系統(tǒng)電力變壓器的聯(lián)接組別一般有Y，yn12和D，yn11兩種。具有下列情況之一者，宜選用D，yn11型變壓器：1)三相不平衡負荷超過變壓器每相額定功率的15%以上者。2)需要提高單相短路電流值，確保低壓單相接地保護裝置動作靈敏度者。3)需要限制三次諧波含量者。第11頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一建筑配電與設計第五章第二節(jié)電力變壓器3.變壓器臺數(shù)的選擇主要是根據用電負荷對供電可靠性的要求，也就是用電負荷的級別來決定。有大量的一級負荷或者雖為二級負荷但從保安角度(如消防等)需設置時都應選擇兩臺變壓器。當季節(jié)性負荷比較大時，也可以選擇兩臺變壓器。4.變壓器容量的選擇1)只裝有一臺變壓器的變電所主變壓器的容量SN應滿足全部用電設備總計算負荷SC的需要，即：

CNSS32)裝有兩臺變壓器的變電所每臺變壓器的容量SN應該同時滿足以下兩個條件：

(1)任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足總計算負荷70%的需要，即：

CNS7.0S3(2)任一臺變壓器單獨運行時，應滿足全部一、二級計算負荷SC(I,II)的需要，即：

()II,ICNSS33)低壓為0.4kV變電所中單臺變壓器的容量不宜大于1000kVA，當用電設備容量較大，負荷集中且運行合理時，可采用較大容量主變壓器。第12頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一建筑配電與設計第五章第二節(jié)電力變壓器例5－1：解：已知一民用建筑總計算負荷Sc=890kVA，其中一、二級負荷SI,II=600kVA，若在主體建筑內設置變電所，試選擇變壓器。1.變壓器臺數(shù)選擇：2.變壓器容量選擇：因有大量的一、二級計算負荷，為滿足供電可靠性要求，應選擇兩臺變壓器。1)單臺變壓器的容量SN

0.7Sc=0.7890=623(kVA)所以可選擇單臺變壓器的容量為630kVA，滿足上述兩個條件。2)單臺變壓器的容量SN

SI,II=600(kVA)3.考慮到主體建筑內設置的變電所，應選擇干式變壓器，查表5－5選擇SC9630/10/0.4變壓器兩臺。第13頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)自備應急柴油發(fā)電機組建筑配電與設計一、柴油發(fā)電機組的組成第五章第三節(jié)自備應急柴油發(fā)電機組屬于下列情況之一者，宜設自備應急柴油發(fā)電機組：1.為保證一級負荷中特別重要負荷用電。2.用電負荷為一級負荷，但從市電取得第二電源有困難或技術經濟不合理時?；拘筒裼桶l(fā)電機組成：柴油機發(fā)電機控制裝置散熱裝置等第14頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一建筑配電與設計二、柴油發(fā)電機組分類第五章第三節(jié)自備應急柴油發(fā)電機組柴油發(fā)電機組按功能可分為普通型、自起動型和自動化型三種。1.普通機組需要人工操作控制啟停。2.自起動機組能夠在市電中斷供電時單臺機組自動啟動，并在15秒內向負荷供電。而當市電恢復正常后自動切換至市電并自動延時停機。3.自動化機組按國家標準規(guī)定可以分為1、2、3三個等級：1)1級具有自啟動、自投入、自保護、自動停機功能，并可無人值守連續(xù)工作4個小時；2)2級除能達到1級的全部要求外，還應能自動補給，實現(xiàn)無人值守240小時；3)3級除能達到2級的全部要求外，還應能自動轉移啟動命令，具有自動并列、自動解列功能，能夠實現(xiàn)自動調頻調載。隨著計算機及網絡技術的發(fā)展以及柴油發(fā)電機組控制的需要，出現(xiàn)了與計算機通信，接受計算機控制的智能型機組，實現(xiàn)遙控、遙測、遙信功能。第15頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一建筑配電與設計三、柴油發(fā)電機組特性第五章第三節(jié)自備應急柴油發(fā)電機組柴機發(fā)電機組應始終處于準備啟動狀態(tài)，當市電中斷時，機組應立即啟動，并在15秒內投入正常帶負荷運行。機組應與電力系統(tǒng)連鎖，不得與其并列運行。當市電恢復時，機組應自動退出工作并延時停機。一般情況下柴油發(fā)電機組起動及供電特性如右圖所示。在柴油發(fā)電機起動之后不要立即將全部負荷投入，而要根據負荷的性質，分時投入。一般應先起動大容量電動機，然后再依次起動中小容量電動機。對于負載大且負載變化也較大的場合，采用多臺柴油發(fā)電機組的并聯(lián)運行的方式要比采用單臺大容量機組經濟合理，可以根據負載的大小調整投入運行的臺數(shù)，而且當一臺機組檢修或發(fā)生故障時，其它機組仍可向負載供電，這樣即提高供電的可靠性，保證供電質量，又可以提高系統(tǒng)運行的靈活性。在機組并列運行時一般采用手動準同期。若兩臺自啟動機組需并列運行時，應采用自動同期，在機組間同期后再向負荷供電。第16頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一建筑配電與設計四、柴油發(fā)電機組的選用第五章第三節(jié)自備應急柴油發(fā)電機組按《民用建筑電氣設計規(guī)范》規(guī)定：柴油發(fā)電機組的容量與臺數(shù)應根據應急負荷大小和投入順序以及單臺電動機最大起動容量等因素綜合考慮確定。當應急負荷較大時，可采用多機并列運行，機組臺數(shù)宜為2~4臺。單臺發(fā)電機容量的選擇：初步設計階段可按供電變壓器容量的10%～20%來估算柴油發(fā)電機組的容量；施工圖階段可根據一級負荷、消防負荷以及某些重要的二級負荷容量，按下列方法計算的最大容量確定：1)按穩(wěn)定負荷計算發(fā)電機容量；2)按最大的單臺電動機或成組電動機的需要計算發(fā)電機的容量；3)按啟動電動機時，發(fā)電機母線允許電壓降計算發(fā)電機容量。當有電梯負荷時，在全壓起動最大容量籠型電動機情況下，發(fā)電機母線電壓不應低于額定電壓的80%；當無電梯負荷時，其母線電壓不應低于額定電壓的75%。第17頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一第四節(jié)不間斷電源系統(tǒng)建筑配電與設計第五章第四節(jié)不間斷電源系統(tǒng)符合下列情況之一時，應設置不間斷電源裝置：1.當用電負荷不允許中斷供電時；2.允許中斷時間為毫秒級的重要場所的應急備用電源。不間斷電源由整流器、逆變器、交流靜態(tài)開關和蓄電池組等部分組成。其結構框圖如下圖所示。第18頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一建筑配電與設計一、不間斷電源的分類第五章第四節(jié)不間斷電源系統(tǒng)不間斷電源按容量的大小可分為：1.小型不間斷電源，其容量在1000VA及以下。其輸入電壓為交流220V，可做為微型計算機（一般單機功耗為200～300W）和精密電子儀器配套使用的備用電源。2.中型不間斷電源，其容量在2～15kVA。其輸入電壓亦為交流220V，廣泛應用于計算機系統(tǒng)、航空管理系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)、精密含儀器、科研、醫(yī)院、銀行等系統(tǒng)中，做為不間斷電源。3.大型不間斷電源，其容量在20kVA及以上。其輸入電壓為交流380V，主要為計算機系統(tǒng)、衛(wèi)星通訊系統(tǒng)、精密儀器儀表、高靈敏度用電設備提供連續(xù)、穩(wěn)定、可靠干凈的交流電源。第19頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一建筑配電與設計第五章第四節(jié)不間斷電源系統(tǒng)不間斷電源按其工作方式可以分為后備式和在線式。后備式不間斷電源后備式不間斷電源的優(yōu)點是電網正常情況下逆變器不工作，所以損耗較低，但由于電網與逆變器之間供電的轉換需要一定的時間，一般為幾十毫秒，因此對于供電可靠性要求嚴格的負載，這種不間斷電源不能滿足要求。在電網正常供電時，轉換開關3和4接通，電網通過交流旁路直接向負載供電，電能的傳輸如上圖中虛線所示；當電網供電中斷時，轉換開關1和2接通，同時不間斷電源的逆變器工作，將蓄電池的電能逆變?yōu)榻涣骱笙蜇撦d供電，電能的傳輸如上圖中虛線所示。后備式不間斷電源是當電網斷電時才投入運行的。第20頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一建筑配電與設計第五章第四節(jié)不間斷電源系統(tǒng)在線式不間斷電源平時是由電網通過不間斷電源的整流電路向逆變電路提供直流電源，并由逆變電路向負載提供交流電源，電能的傳輸如上圖(a)中虛線所示；當電網供電中斷時，改由蓄電池經逆變電路向負載提供交流電源，電能的傳輸如(b)圖中虛線所示。由于在線式不間斷電源在電網供電與逆變器供電之間不需要轉換開關切換，所以沒有停電間隔，這是在線式不間斷電源的最大優(yōu)點，但由于電網正常時也需經逆變器向