高压系统供配电设计_白永生

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1 高压供电两种常见电压等级
目前高压系统多采用 10 kV 线路。当负荷 为 3 000 ~ 5 000 kW 时,单回路专线供电容量的 上限一般不超过6 300 kVA,供电电压为 10 kV, 输送距离为 5 ~ 15 km; 如果不是专线供电,则供 电容量更小,采用多路电源运行方式( 10 kV 双路 供 电,高 压 无 联 络 ) 。 当 负 荷 为 5 000 ~ 10 000 kW 时,单 回 路 专 线 供 电 容 量 不 超 过 18 000 kVA,供 电 电 压 选 为 35 kV,输 送 距 离 为 20 ~ 50 km。
⑤ 高压进线开关需加装避雷器,以防止产生 操作过电压。
⑥ 高压开关柜设置在地下室时,可依据环境 情况考虑设置加热器,用以除湿。
⑦ 线路越接近电源,其动作时间越长,故必 须依靠主保护迅速切断故障。
( 3) 电流互感器的选择。 ① 10P10、10P20 等级用于保护,设置于高压 进线柜及出线柜内,当一次侧电流为额定二次侧 电流的 10 或 20 倍时,电流互感器要求的复合误 差≤ ± 10% 。图 6 中电流互感器的变比为 300 / 5,由于 10 kV 高压短路电流的 10 倍约为 300 A, 因此选择 10P10 级的电流互感器。同理,高压出 线回 路 电 流 互 感 器 的 变 比 为 150 /5,可 选 择 10P10 级的电流互感器。 ② 0. 5 级一般用于测量,同样设置于高压进 线柜、出线柜内。以 2 000 kVA 变压器为例,每个 变压器出线电流为 2 000 / ( 10 × 1. 732) = 115 A, 变比按额定电流的 2 倍来选择,所以选择变比 200 /5 的电流互感器。同理可知,800 kVA 变压 器选择变比 75 /5 的电流互感器,1 250 kVA 变压 器选择变比 100 /5 的电流互感器。测量信号用 于综合保护 装 置 的 过 流、速 断 保 护,每 回 路 设 置 与一次侧电流同级的电流表。 ③ 0. 2 级一般用于计量,设置于高压计量柜 内,考虑 10 kV 高压设备为对称三相负荷,因没 有中性点( 线) 引出,不会有高压单相用电设备存 在,所以计量柜一般用一组两绕组( A、C 相) 电流 互感器即可实现计量,变比按额定电流( 或略高) 来考虑,但一般不会大于 1. 2 倍额定电流。这样 既可保证小负荷时的计量精度,又可以在大电流 时饱和,防止二次出现大电流而烧毁计量仪表。 ( 4) 电压互感器的选择。 ① 设置于高压进线隔离柜处,用于进线电压
断路器。 ( 2) 设置联络开关,当一路电源故障时,另
一路电 源 通 过 联 络 负 担 全 部 下 级 各 变 压 器 负 荷 ,此 时 低 压 变 压 器 仍 正 常 工 作 ,低 压 两 段 母 线 不受故障影响,设置 母 联 隔 离 柜 在 母 联 发 生 故 障时,低压供电 不 受 影 响,即 带 高 压 母 联 分 段, 但一般供电局基于安全考虑( 高压同时并网可 造成对电网的冲击) ,可能不同意在高压侧做切 换。所以,低 压 侧 母 联 设 计 更 为 常 见。高 压 单 线图( 二) 如图 2 所示。
图 3 环网柜单线图
4. 2 接地选择 ( 1) 中性点不接地方式。当中性点不接地
的配电网发生单相接地故障时,非故障的二相对 地电压将 升 高,即 相 电 压 升 高 为 原 来 的 线 电 压, 但线电压 除 了 相 位 发 生 变 化 外,电 压 值 没 有 变 化。中性点不接地系统单相接地相电流示意图 如图 4 所示。由图 4 可见,中性点不接地方式对 用户供电影 响 不 大,且 接 地 电 流 很 小,对 邻 近 通 信线路、信号系统的干扰小。
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高压分界室派接、中压末端变电室供电。负荷开 关柜结构简单,成本较低,体积小,一般只有熔断 器保护而无继电保护。负荷开关柜主母线载流量 一般不大于 630 A,变压器柜( 出线柜) 额定电流 ( 熔断器) 一般不大于 125 A,负荷开关额定开断电 流一般不大于 630 A 。环网柜单线如图 3 所示。
关键词: 高压系统; 接地选择; 供电模式; 设备选择
中图分类号: TU 856 文献标志码: B 文章编号: 1674-8417( 2015) 06-0021-06
白永生( 1978—) ,男, 高 级 工 程 师,从 事 供 配电方面的工作。
0引言
高压线路由地区供电单位输送高压电源 至建筑变配电机房高压开关柜内,北 京 自 管 的 进户处还需要设置高压进线间,并 内 设 高 压 进 线柜,作 为 供 电 单 位 和 业 主 之 间 的 权 限 分 隔点。
( 3) 中性点经小电阻接地方式。随着城市 建设和供电业务的迅速发展,10 kV 配电网主要 采用地下电缆,使对地电容电流大大增加。如果 采用消弧线圈接地,则需要较大的补偿容量,且 要多台配置。由于 10 kV 配电网线路在运行中 经常要进行操作,因此消弧线圈的分接头的及时 调整存在 困 难,易 出 现 谐 振 过 电 压 现 象。 所 以, 城市 10 kV 配电网多采用中性点经小电阻接地 方式,会产生足够的零序电压或零序电流,作用 于零序继电保护动作而跳开接地线路开关,可以 保证其他线路的正常运行,在一定程度上降低了 用户的用电可靠性。当电缆发生单相接地故障 时,电容电流较大,单相接地故障发展为相间故 障的概率较大。
③ 中性点不接地或消弧线圈接地的方式中, 一般电流在 10 A 以下保护就要动作,故设置安 装小电流接地选线装置进行选线; 小电阻接地系 统接地电流有可能大于 10 A,故选择设置零序电 流互感器进行保护。10 kV 变配电室的零序速断
保护值一般为 20 A,则一次侧电流选择为 50、75、 100 A,二次侧电流选择为 1、5 A 等。如果电流互 感器的二次侧电流为 5 A,常选择变比为 100 /5, 可以满足一般综合保护装置动作电流的要求。 当电流互感器需避免平时不平衡电流时,建议变 比取得稍大些,如 50 /1 等。
该接地方式适用于电容电流较大( 200 A 以 上) 或以电缆线路组成为主的配电网络( 城市内 部的变配电系统或中心变电所) 。中性点的工作 方式如图 5 所示。
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图 5 中性点的工作方式
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4. 3 设备选择 高压系统图如图 6 所示。 ( 1) 零序电流互感器的选择。 ① 设置于中性点经小电阻接地系统中,分别
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4 高压供电系统设计
4. 1 供电模式 ( 1) 两路供电高压不设联络,母线检修时需
全部停电,二级负荷无法满足二路供电( 停一路
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供一路) 的要求,但不可能对电网产生冲击。高 压单线图( 一) 如图 1 所示。低压模式在两路进 线中间设 置 联 络,这 是 目 前 较 为 常 见 的 供 电 模 式,低压联络断路器必须是四极的。该模式中有 以下三种运行模式:
2 高压供电电度表计量方式
( 1) 高供高计。高压供电,高压侧计量,一 般适用于 业 主 自 管 的 变 配 电 室,如 独 立 公 建 项 目,供电局 仅 通 过 高 压 侧 采 用 高 压 电 压 互 感 器、 高压电流互感器进行计量。
( 2) 高供低计。高压供电,低压侧计量,同 样适用于业主自管的变配电室,供电部门须经低 压电流互感器进行计量。目前,设计业主自管的 公建项目以高供高计较为普遍,实际设计时需了 解当地的供电计量要求。
图 1 高压单线图( 一)
Leabharlann Baidu
① 两台变压器单独运行,即联络断路器断 开,另外两台进线断路器合上;
② 1 # 变压器运行,即 1 # 进线断路器和联络 断路器合上,2 # 进线断路器断开;
③ 2 # 变压器运行,即 2 # 进线断路器和联络 断路器合 上,1 # 进 线 断 路 器 断 开。中 性 线 均 是 经 变 压 器 低 压 中 性 点 引 出 的 ,平 时 不 带 电 ,但 如 果出现单相接地或短路时中性线带电的情况, 必 须 断 开 不 公 用 的 中 性 线 ,所 以 ,低 压 联 络 断 路 器需采用四极断路 器,而 低 压 进 线 可 以 是 三 极
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④ 10 kV 高压开关的额定电流最小为630 A, 其分断能力为 20 ~ 25 kA。额定电流为 1 250 ~ 1 600 A的开关,其分断能力为 31. 5 kA; 额定电流 为 2 500 ~ 3 150 A的开关,其分断能力为 40 kA。 高压开关常采用额定短路分断电流为 25 kA,需注 意其分断能力要小于供电局局端的分断能力。
( 2) 高压系统开关的选择。 ① 以 10 kV 为例,高压主进开关的电流一般 选择 1 250 A,母线采用 3( 80 × 10) 。 ② 高压出线开关的电流一般选择 630 A,主 要采用真空断路器,而第一级真空断路器的额定 电流为 630 A。 ③ 高压出线开关需设置两段温度保护( 温 升Ⅰ段报警保护,温升Ⅱ段跳闸保护) ,接入综合 保护装置后作为数字输入信号,以实现变压器的 高温跳闸功能。
( 2) 继电保 护: 进 线 柜 设 过 流、电 流 速 断、 零序电流保护; 至变压器的出线柜采用过流、电 流速断、零序电流保护、超高温跳闸及门控。
( 3) 计量柜一般设置高压多功能表及电量 远程采集装置。
( 4) 10 kV 进线隔离柜、进线柜及计量柜之 间需加电气 闭 锁 装 置,闭 锁 的 程 序 为: 合 闸 时, 必须先合隔离车和计量车,再合进线开关; 分闸 时,必须 先 分 进 线 开 关 后,才 能 拉 出 隔 离 和 计 量车。
( 3) 低供低计。低压供电,低压计量,适用 于住宅等个人用户,电表 额 定 电 压 为 AC 220 ~ 380 V,电量即可直接从电表内读出,也可从加装 的互感器读出。
3 高压系统常规设置
( 1) 多为两路高压 10 kV 电源进线,单母线 运行,高压采用直流操作,电源电压为 DC 220 V 或 DC 100 V。
图 4 中性点不接地系统单相接地相电流示意图
当中性点不接地系统单相接地时,电缆电路 增多,电容 电 流 增 大,同 时 接 地 电 弧 不 能 可 靠 熄 灭。当接地电流 > 10 A 时,有可能产生不稳定的 间歇性电弧,弧光接地过电压,将破坏设备绝缘。 同时,当接地电流较大时,接地点电弧不易熄灭, 对消除故 障 不 利,且 持 续 电 弧 造 成 空 气 的 离 解, 破坏周围空气的绝缘,继而引发相间短路。当配 电网组成形式以架空线路为主时,电网的电容电
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高压系统供配电设计
白永生 ( 北京科技建筑设计院,北京 100069)
摘 要: 从高压系统的概念、电源的采用、接地的类型、电气设备的选择等方面
介绍了高压系统中有关供 配 电 设 计 的 相 关 内 容 ,从 施 工 图 设 计 的 实 际 操 作 角 度 对高压分界室及箱式变压器予以引申阐述,以期为电气设计人员提供参考。
流小 于 10 A,同 时 建 议 安 装 小 电 流 接 地 选 线 装置。
( 2) 10 kV 经消弧线圈接地系统。10 kV 架空 线路系统单相接地故障电流 > 20 A 或10 kV电缆 线路系统单相接地故障电流 > 30 A 时,应装设消 弧线圈,电网安装消弧线圈后,发生单相接地时消 弧线圈产生电感电流,补偿因单相接地而形成的 电容电流,使接地电流减小,同时使故障相恢复电 压速度减慢,有效地防止铁磁谐振过电压的产生, 但消弧线圈不能对谐波部分有效补偿。如果谐波 分量达到一定数值,会加剧接地电弧的发展,此外 单相接地故障的选线失误率会增高。
安装一套在高压进线隔离柜及高压出线柜处,完 成对高压零序电流的检测动作。
图 6 高压系统图
② 工作原理与低压侧的剩余电流保护器的 原理类似,如果在三相四线中接入一个电流互感 器,感应电流为 0,当电路中发生触电或剩余电流 故障时,回 路 中 有 剩 余 电 流 流 过,穿 过 互 感 器 的 三相电流相量和不为 0,这样互感器二次侧线圈 中有感应电压。该电压加于检测部分的电子放 大电路,与 保 护 区 装 置 预 定 动 作 电 流 值 相 比 较, 如果大于动 作 电 流,即 使 灵 敏 继 电 器 动 作,作 用 于执行脱扣器分闸,安装的互感器称为零序电流 互感器,三相电流的相量和不为 0,所产生的差值 电流为零序电流。
图 2 高压单线图( 二)
( 3) 高压环网柜是指负荷开关柜用于环网式 供电,环网柜中的高压开关一般是负荷开关,用负 荷开关操作正常电流,而用熔断器切除短路电流。 供电电源通过环形配电网向该环形干线供电,从 干线上再分路通过高压开关向外配电,每个配电
支路都可以由它的左或右侧干线取电源。尽管电 源是单路供电,但每个配电支路可得到类似于双 路供电的使用状态,从而提高供电的可靠性。户 内环网柜一般用于高压侧的配电,由进线柜、出线 柜、变压器馈线柜组成,可以用于环网式供电,如
安装在 Y /△接线的双绕组变压器或 Y /Y / △接线三绕组变压器中性点上的消弧线圈容量, 不应超过变压器三相总容量的 50% ,且不得大于 三绕组变压器任何绕组的容量。安装在 Y /Y 接 线变压器上的消弧线圈容量,不应超过变压器三 相总容量的 20% 。
该接地方式适用于城区变电所,配电网的组 成主要由架空线路和电缆线路组成,电容电流为 10 ~ 200 A 时,消弧线圈选用自动调谐系统,同时 安装小电流接地选线装置。
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