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10KV变电站系统设计及常见问题(二)
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查看 10KV变电站系统设计及常见问题
3)变电所主变压器台数,容量及类型的选择。
4)变电所主接线方案的设计。
5)短路电流的计算。
6)变电所一次设备的选择。
7)变电所二次回路方案的选择及继电保护装置的选择与整定。
8)变电所防雷保护与接地装置的设计。
9)编写设计说明及主要设备材料清单。
10)回执变配电所主接线图、平面图和必要的剖面图,二次回路图及其他施工样图。
由于笔者专业知道有限,本文仅对1~12项内容进行探讨,其中部分内容只做浅型分析。
方案选择及节能优化
变电站的主接线对变电站内电气设备的选择、配电装置的 布置及运行的可靠性与经济性等都有密切的关系,是变电站设 计中的重要环节。主接线的形式多种多样,在10kV变电站的设 计中常用的有单母接线、单母分段接线、线路一变压器组接线、 桥式接线等,每种接线均有各自的优缺点。通过对几种能满足 负荷用电要求的主接线形式在技术、经济上的比较,选择最合理的方案:
技术指标包括:①供电的可靠性与灵活性;②供电电能质 量:③运行管理、维护检修条件;④交通运输及施工条件;⑤分 期建设的可能性与灵活性:⑧可发展性。 经济指标包括:①基建投资费用;②年运行费。
在本设计中,考虑到减小配电装置的占地面积和占用空间,消除火灾、爆炸的隐患及环境保护的要求,主接线不采用带 旁路的单母线分段接线,且断路器选用性能比少油断路器性能更好的真空断路器。所以选第二种方案较合适。
常见问题及处理方案
变电站位置的确定
变电站的位置是非常关键的,在选择位置时,不能选择一些大气 污秽、盐雾、滑坡、滚石、明暗河塘及与周边设施有影响的地方 (通信 电台、军事基地、飞机场) 等,最好选择靠近负荷中心,而且交通运输 方便及出线条件好的地带。如果要在居民区中建设的变电站必须要考虑 周围的建筑物,应与其他建筑物距离不能小于5米。因为变电站在建设 完成后一旦开始使用,会产生一定的噪声,因此还应在设计中考虑到变 电站产生的噪声对附近居民的影响,如果噪声过大,可以根据现场要求 有必要采用相应措施对噪声影响进行降低。变电站的选位是非常重要 的,一旦建设开工后就难以改变。由于本次变电所位置在地下室变配电房内,所以只需着重考虑与其他建筑物距离以及噪声控制上面。
主变压器的选择
在10kv的变电站中,主变压器起到关键的作用,选择时应考虑节 能环保型及性能优越的变压器。根据负荷计算与负荷分级的结果来确定 变电站中的变压器台数和容量,再结合其经济运行再做选择。根据实际 情况,对于一、二级负荷量大的、集中荷载较大的及季节性负荷变化大 的就应装备两台或两台以上的变压器。这样当任一台变压器出现故障 时,还有备用变压器可满足供电需要。在选择变压器的容量时候,这些 也要进行充分的考虑,同时,进行考虑周围环境温度与通风散热条件等 因素,再做出选择。对一些高层建筑或小区的冲击性大负荷、季节性容 量大负荷,因此,对于电梯、消防等设备,可以为它们备用电源的负荷 专设用变压器,这样不仅可保障供电的可靠性和电能的质量,这也符合 电费有关的电价政策。对于安装在高层建筑内部的变压器,通常是采用 干式变压器;如果变电站安装在周围大气环境较差地方,应选用的要是 防腐型或密闭型这类变压器,目的是防止变压器受到侵蚀而迅速老化。 10kV变电站主变分接头的电压应该为10.5kV,这样可以使到配电运行 中的电压保持稳定。同时分接范围油浸要变为正负5%,干式则变为正负2×2.5%,这些对变压器的选择都起到关键的影响。
电气主接线的选择
在变电站建设中,选择主接线也十分重要,其对电气设备选择、 配电的装置布置、运行的经济性及可靠性等方面均有着密切的关系,对 变电站的设计环节起着重要的作用。电气主接线的形式又是有多种多 样,在设计10kv变电站中的接线方式一般有:单母分段接线、单母接 线、线路一变压器组接线及桥式接线等,这些接线方式各有各的优缺 点。而选择合适的接线方式也是很有必要的,应比这几个可以满足负荷 用电要求,再通过结合主接线形式经济上及技术进行比较主要布线形式 在技术和经济性,从而选择出比较合理的设计方案。包括几个技术指 标:1) 供电的质量;2) 输送的可靠性和灵活性;3) 交通运输与施工 条件;4) 运行管理及维护检修条件;5) 分期建设的灵活性和可能性; 而经济指标是基建投资费用和每年运行费。
第2章负荷计算
负荷计算的内容及目的
负荷计算的内容
负荷计算的目的
计算负荷是确定供电系统 ,选择主变容量 、电气设备 、导线截面和仪表量程的依据 ,也是整定继电保护 的重要数据 .因此 ,正确进行负荷计算及负荷分类是设计的前题,也是实现供电系统安全、经济运行的必要 手段.此阶段需要的原始资料有 :①供电区域的总平面图 ;②供电区域逐年及最终规模的最大负荷、年耗电 量 、功率因数值及项目投产日期 ;③每回出线的名称 、负荷值 、各负荷的性质及对供电可靠性或其它方面的 特殊要求;④供电部门对电源电压、供电方式、电源路数及继电保护、自动装置等方面的相关意见;⑤用户 对变电站设置方面的数量 、容量 、位置等的设想及资金准备情况等 .
负荷计算
负荷核算
负荷的计算方法
计算负荷的方法多种多样 ,如需用系数法 、二项式法 、利用系数法等 .目前多数采用需用系数法与二项 式法相结合的方法,部分采用利用系数法 .但是由于利用系数法其理论依据是概率论和数理统计, 计算结 果比较接近实际 ,因此也适用于各类的负荷,在以后的负荷计算工作中将占主导地位
负荷的分类
负荷根据其对供电可靠性的要求可划分为一、二、三级负荷。对于一级负荷,如医院的手术室等必须有 两个独立的电源供电,如同时具备两个条件的发电厂或变电所的不同母线段等, 且当两个独立电源中任一电源失去后,另一电源能保证对全部一级负荷的不间断供电.对于一级负荷中的特别重要负荷,也称保安负荷.如用于银行主要业务的电子计算机及其外部设备、防盗信号等必须备有应急电源, 应由两个独立的电源点供电 .如两个发电厂、一个发电厂和一个地区电网或一个电力系统中的两个区域性变电所等.独立于正常电源的发电机同样可作为应急电源 ,实行先断后通.对于二级负荷一般需有两个独立电源供电,且当任一电源失去后,另一电源能保证对全部或部分的二级负荷供电.对于三级负荷 ,通常只需一个电源供电。在各类负荷中,除了保安负荷外, 都不应按一个电源系统检修或故障的同时另一电源又发生故障进行设计。
负荷计算
无功功率补偿核算
在电力系统中,存在着广泛的、大量的感性负荷 ,在系统运行中消耗大量的无功功率, 降低了系统的功率因数 ,增大了线路的电压损失 ,电能损耗也增高.因此 ,国家供用电规则规定:无功电力应就地平衡 ,用户 应在提高用电自然功率的基础上设计和装置无功补偿设备, 并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除 , 防止无功倒送.目前广泛采用并联电容器作为无功补偿装置, 分集中补偿和分散补偿两种.在确定无功补 偿方案时应注意如下问题 :
补偿方式问题
目前无功补偿的出发点还放在用户侧 ,只注意补偿用户的功率因数, 而不是立足于降低电力网的损 耗 .如为提高某电力负荷的功率因数 ,增设 1台补偿箱, 对降损有所帮助, 但要实现最有效的降损, 可通过 计算无功潮流来确定各点的最优补偿量及补偿方式 ,使有限的资金发挥出最大的效益 .
谐波问题
电容器具备一定的抗谐波能力, 但谐波含量过大时会对电容器的寿命产生影响, 甚至造成电容器的过 早损坏 ,且电容器对谐波有放大作用 ,因此使系统的谐波干扰更严重.动态无功补偿的控制容易受谐波干 扰的影响,造成控制失灵.因而在有较大谐波干扰的地方补偿无功 ,还应考虑添加滤波装置 。
无功倒送问题
无功倒送会增加线路及变压器的损耗 ,加重线路的负担 ,因此是电力系统所不允许的。
电容器容量的选择
(1)集中补偿容量(kvar):QC =P(tanψ1 -tanψ2).P为最大负荷月的平均有功功率, kW;tgψ1为补偿前功率因数的正切值;tgψ2为补偿后功率因数的正切值;
(2)单个电动机随机补偿容量(kvar):QC = 3 I0 Un.Un为电动机的额定电压, kV;I0为电动机的空 载电流, A.
(3)按配电变压器容量确定补偿容量(kvar).在配电变压器低压侧安装电容器时,应考虑在轻负荷时防止向10kV配电网倒送无功,以取得最大的节能效果 .QC =(0.10 ~ 0.15)Sn.Sn为配变容量, kVA
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