智能供配電技術(shù) 課件 第4章 供配電系統(tǒng)一次設計

智能供配電技術(shù)項目4：供配電系統(tǒng)一次設計本項目主要內(nèi)容任務一、電壓選擇和電能質(zhì)量任務二、電力變壓器選擇任務三、高低壓配電設計任務四、低壓配電干線系統(tǒng)設計項目導入

供配電一次系統(tǒng)是供電系統(tǒng)的主體，是用電負荷的載體，其主要特點是高電壓或大電流。某設計院接到任務，需對某機場航站樓進行智能供配電系統(tǒng)設計。在項目3中，我們已完成負荷計算，現(xiàn)需要合理確定某機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)、線纜和電氣設備，保證供電系統(tǒng)正常運行。項目目標知識目標1.了解電力負荷的概念；2.掌握供配電電壓的選擇；3.了解應急電源、變配電所布置、柴油發(fā)電機房設計。技能目標1.能區(qū)分電力負荷級別；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)組標號接線；3.能正確設計變配電所主接線，正確設計高低壓配電系統(tǒng)的接線。項目知識（課前）知識4-1

負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

變配電所主接線設計知識4-5

高壓配電系統(tǒng)設計知識4-6低壓配電系統(tǒng)設計項目準備本項目實訓需要的設備和軟件如下：1、1臺安裝Windows10操作系統(tǒng)的計算機；2、1套AUTOCAD軟件。本項目在完成負荷分級、供配電電壓選擇、電力變壓器選擇、變配電室主接線設計、高低壓配電系統(tǒng)設計等項目知識準備的基礎上，借助計算機及相關軟件完成項目實訓任務。項目實訓任務4-1電壓選擇和電能質(zhì)量；任務4-2電力變壓器選擇；任務4-3高低壓配電設計；任務4-4低壓配電干線系統(tǒng)設計。項目實訓“星城時代”居民小區(qū)為普通商品房，小區(qū)內(nèi)負荷主要為三級負荷。任務4-1電壓選擇和電能質(zhì)量本工程的總有功負荷只有2304kW，故采用10kV供電。本工程為高層居民建筑，用電設備額定電壓為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，并就地無功功率補償，使其功率因數(shù)不小于0.9。在配電室低壓側(cè)采用集中補償，自動投切。（4）將單相用電設備均勻分布于三相配電系統(tǒng)中。任務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)組標號Dyn11，無勵磁調(diào)壓，電壓比10（+5%）/0.4kV。變壓器外殼防護等級選用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無功補償，其中160kVar三相補償、40kVar單相補償。任務4-3高低壓配電設計本工程配電室內(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4-3高低壓配電設計本工程配電室內(nèi)安裝有固定式低壓開關柜7面，低壓0.4kV系統(tǒng)配置如圖4-31所示。任務4-3高低壓配電設計本工程配電電氣平面布置如圖4-32所示。任務4-4低壓配電干線系統(tǒng)設計本工程低壓電纜采用電纜溝方式敷設，從配電室通過低壓柜后，通過電纜溝至各樓層強電井內(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的工程塑料，厚度≥4mm。箱體由箱底和箱蓋組成。在箱體上應設計有鉛封、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口，箱體空間為通透結(jié)構(gòu)，應配進線電纜進線接入端子，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4-4低壓配電干線系統(tǒng)設計單元配電干線圖任務4-4低壓配電干線系統(tǒng)設計層間配電箱系統(tǒng)圖項目練習：機場供配電系統(tǒng)一次設計項目背景某設計院接到任務，需對某機場航站樓進行智能供配電系統(tǒng)設計。本階段完成供配電電壓選擇、電力變壓器選擇、變配電所主接線設計、高低壓配電系統(tǒng)設計。項目練習：機場供配電系統(tǒng)一次設計項目要求從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件，合理確定設計機場變電站一次方案。主要設計內(nèi)容包括如下幾點：（1）負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）電氣主接線設計；（5）低壓配電干線系統(tǒng)設計。項目練習：機場變電站負荷計算項目步驟1:負荷等級及供電電源選擇。1）負荷等級及容量報據(jù)相關設計規(guī)范規(guī)定，本工程航管樓、塔臺、變電站的用電負荷屬于一級負荷，其中工藝用電設備、消防、應急照明為一級負荷中特別重要的負荷。根據(jù)項目3的負荷計算結(jié)果可知：本工程裝機容量674kW，計算有功功率556kW，其中特別重要負荷容量為400kW，計算負荷為374kW。項目練習：機場供配電系統(tǒng)一次設計項目步驟1:負荷等級及供電電源選擇。2）供電電源本工程二路高壓10kV電源分別引自機場新建的35kV中心變電站的不同母排，進線電纜直埋入戶，電壓等級10kV。對于特別重要的負荷，另設置一臺柴油發(fā)電機組，作為二路市電斷電時的應急電源。對于工藝設備，還設置不間斷電源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)的可靠運行。項目練習：機場供配電系統(tǒng)一次設計項目步驟2:電壓選擇與電能質(zhì)量。本工程的總有功負荷只有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)室設一只配電箱，供一層的照明、動力用電；在主樓二至四層各設一樓層配電間，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)設一照明配電箱，供塔臺的照明用電，在塔臺休息層設一動力配電箱，供塔臺的動力用電。配電線路由變電站直埋進航管樓后穿橋架敷設至各樓層配電箱。工藝設備、消防、應急疏散照明等均設雙電源切換柜，由兩路電源供電至末端后自動切換。項目練習：機場變電站負荷計算項目步驟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)釆取集中補償，自動投切，補償后功率因數(shù)低壓側(cè)達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，并就地無功功率補償使其功率因數(shù)不小于0.9。（5）將單相用電設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備如電梯、空調(diào)機組、水泵等采用專線供電。項目練習：機場供配電系統(tǒng)一次設計項目步驟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)組標號Dyn11無勵磁調(diào)壓，電壓比10±2×2.5%/0.4kV?？紤]到與開關柜布置在同一房間內(nèi)，變壓器外殼防護等級選用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級能效標準。因本工程具有較大容量的一級負荷，故釆用兩臺及以上變壓器。項目練習：機場供配電系統(tǒng)一次設計項目步驟3:電力變壓器選擇。2）變壓器容量選擇本工程總視在計算負荷為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。正常運行時，高壓側(cè)電源同時供電，分別運行，不設母聯(lián)，低壓側(cè)單母線分段運行，二臺變壓器同時運行，互為備用，當一路電源發(fā)生故障時，低壓聯(lián)絡開關自動合閘，另一臺變壓器可帶全部負荷。當一臺變壓器供全部負荷時，單臺變壓器負載率88%。變壓器負荷計算及補償裝置選擇見項目3。項目練習：機場供配電系統(tǒng)一次設計項目步驟4:電氣主接線設計。1、電氣主接線形式及運行方式本工程變電站的兩路10kV外供電源可同時供電，并設有兩臺變壓器。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，運行方式如下：正常運行時，由10kV電源A和電源B同時供電，兩個電源各承擔一半負荷。當任一電源故障或檢修時，由另一電源承擔全部負荷。此方案供電可靠性高、經(jīng)濟性好，靈活性好。方案二：采用分段單母線形式，運行方式如下：正常運行時，由10kV電源A和電源B同時供電，母線聯(lián)絡斷路器(簡稱母聯(lián)斷路器)斷開，兩個電源各承擔一半負荷。當電源B故障或檢修時，閉合母聯(lián)斷路器，由電源A承擔全部負荷；當電源A故障或檢修時，閉合母聯(lián)斷路器，由電源B承擔全部負荷。此方案的供電可靠性高、靈活性好，但經(jīng)濟性稍差。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，分別運行，不設母聯(lián)。項目練習：機場供配電系統(tǒng)一次設計項目步驟4:電氣主接線設計。2、開關柜型式及配置因本工程變壓器容量較大，故主開關采用真空斷路器，高壓開關柜采用ZS1型金屬鎧裝中置式手車柜。電源進線第一臺柜為進線斷路器柜，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)。項目練習：機場供配電系統(tǒng)一次設計項目步驟4:電氣主接線設計。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)《建筑工程設計文件編制深度規(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。圖下方表格標注了開關柜編號與型號、回路編號設備容量、計算電流、電纜型號規(guī)格、繼電保護方案、用途、開關柜尺寸等。繪制電氣主接線圖時，應注意使圖中高壓開關相的排列與平面布置圖中操作方向正視圖保持一致。項目練習：機場供配電系統(tǒng)一次設計項目練習：機場供配電系統(tǒng)一次設計項目步驟5:低壓配電干線系統(tǒng)設計。1、電氣主接線形式及運行方式變電所設有兩臺變壓器，因此，低壓配電系統(tǒng)電氣主接線也釆用分段單母線形式。運行方式如下：正常運行時，兩臺變壓器同時運行，互為備用。當任一臺變壓器故障或檢修時，低壓聯(lián)絡開關自動合閘，另一臺變壓器可帶全部負荷。油機房內(nèi)設一臺常載功率為440KW/備載功率為550KVA的柴油發(fā)電機，當二路電源發(fā)生故障時，油機供特別重要負荷用電，并帶自動檢測和氣動功能，要求在市電斷電后15S內(nèi)起動并帶負荷運行。項目練習：機場供配電系統(tǒng)一次設計項目步驟5:低壓配電干線系統(tǒng)設計。2、開關柜型式及配置低壓進線斷路器、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型抽出式開關柜。MNS3.0—0.4K開關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)出線回路的負荷及開關配置相應選擇。項目練習：機場供配電系統(tǒng)一次設計項目步驟5:低壓配電干線系統(tǒng)設計。3.電氣主接線圖繪制本工程變電所施工階段