1、如何学习 知道需要学习什么 人生定向定位 从学科发展角度确定学习的广度和深度 学风 谦虚谨慎 脚踏实地 理论联系实际 理论实际并重 关键在于自学能力的培养 长计划 短安排 结合工程,10kV配变电所设计,2014.7.30 上海,李兴林 机电业务技术中心电气总工程师设计副总裁教授级高工国家注册电气工程师当代中国杰出工程师,10kV配变电所设计,3,10kV配变电所设计,4,目 录,5,1.电源与高压配电系统2.配变电所主接线3.配电变压器选择4.柴油发电机选择5.高压电器选择6.低压电器选择7.高压开关柜、低压配电屏、箱式变电所选择8.无功补偿及谐波治理 电容器柜及谐波保护柜选择与设置9.继电
2、保护10.低压保护及其选择性配合11.导体、电线、电缆选择与敷设12.10kV配变电所接地,1.电源与高压配电系统,6,用户分级、负荷分级与供电要求供电电压供电方式电源工作方式电源容量配电电压配变电所设置高压配电系统柴油发电机设置,7,用户分级、负荷分级与供电要求用户分级 国家电网公司业扩供电方案编制导则第5.1条:分级原则：用电负荷应根据对供电可靠性的要求，以及中断供电将危害人身安全和公共安全，在政治或经济上造成损失或影响的程度等因素进行分级。 a.特级用户在管理国家事务工作中特别重要，中断供电将危害国家安全 的用户。 b.一级用户中断供电将直接导致人身伤亡的；中断供电将造成重大政治 影响的
3、；中断供电后会造成环境严重污染的；中断供电后会 造成重大经济损失的。 c.二级用户中断供电后会造成较大政治影响的；中断供电后会造成较大 环境污染的；中断供电后会造成较大经济损失的；中断供电 后会造成公共秩序混乱的。 d.三级用户不属于特级、一级、二级重要电力用户的所有电力用户均为 普通电力用户。 民用建筑用户分级见全国民用建筑工程设计技术措施 电气 表2.7.1,1.电源与高压配电系统,1.电源与高压配电系统,用户供电要求国家电网公司业扩供电方案编制导则7.1条:配置的一般原则：根据客户的用电容量、用电性质、用电时间，以及用电负荷的重要程度，确定高压供电、低压供电、临时供电等供电方式。第7.1
4、.1条： 1.对具有一、二级负荷的客户应采用双电源或多电源供电, 其保安电源应符合独立电源的条件。该类客户应自备应 急电源，同时应配备非电性质的应急措施。 2.对三级负荷的客户可采用单电源供电。第7.1.2 条： 双电源、多电源供电时宜采用同一电压等级电源供电。,8,1.电源与高压配电系统,9,负荷分级供配电系统设计规范GB50052-2009 第3.0.1条 a.一级负荷中断供电将造成人身伤害时；中断供电将在经 济上造成重大损失时；中断供电将影响重要用电单位的正常 工作。 特别重要负荷在一级负荷中，当中断供电将造成人员伤亡 或重大设备损坏或发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷， 以 及特别重要场
5、所的不允许中断供电的负荷，应视为一级负荷 中特别重要的负荷。 b.二级负荷中断供电将在经济上造成较大损失时；中断供 电将影响较重要用电单位的正常工作。 民用建筑负荷分级见 JGJ16-2008 附录A 表A JSCS-2009 表2.7.2,1.电源与高压配电系统,10,负荷供电要求供配电系统设计规范GB50052-2009 第3.0.2、3.0.3条 一级负荷的供电电源应符合下列规定： 一级负荷应由双重电源供电。当一电源发生故障时。另一电源不应同时受到损坏。一级负荷中特别重要的负荷供电，应符合下列要求： 1).除应由双重电源供电外。尚应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急 供电系统。 2)
6、.设备的供电电源的切换时间，应满足设备允许中断供电的要求。二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6KV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%的二级负荷。,1.电源与高压配电系统,11,国网业扩供电方案导则7.2条 7.2 一、二级负荷供电电源的配置规定 7.2.1 一级负荷的供电电源应符合下列规定： 1.一级负荷的供电除由双电源供电外，应增设保安电源， 并严禁将其它负荷接入应急供电系统。 2.一级负荷的设备的供电电源应在设备的控制箱内实现 自动
7、切换，切换时间应满足设备允许中断供电的要求。,1.电源与高压配电系统,12,国网业扩供电方案导则7.2条7.2.2 二级负荷的供电电源应符合下列规定： 1.二级负荷的供电应由双电源供电，当一路电源发生故 障时，另一路电源不应同时受到损坏。 2.二级负荷的设备供电应根据电源条件及负荷的重要程 度采用下列供电方式之一： a.双电源供电，在最末一级配电装置内切换。 b.双电源供电到适当的配电点互投装置后，采用专线送 到用电设备或其控制装置上。 c.小容量负荷可以用一路电源加不间断电源装置，或一 路电源加设备自带的蓄电池组在末端实现切换。,1.电源与高压配电系统,13,供电电压 10kV供电 35kV
8、供电 110kV供电 0.4kV供电客户的供电电压等级应根据用电最大需量、用电设备容量或受电设备总容量确定。除有特殊需要，供电电压等级一般可参照表1确定。注：1.无35kV 电压等级的，10kV电压等级受电变压器总容量为100kVA 至15000kVA。 2.供电半径超过本级电压规定时，可按高一级电压供电。,1.电源与高压配电系统,14,图1-1 华北电网图,1.电源与高压配电系统,15,图1-2 北京市500KV电网图,1.电源与高压配电系统,16,图1-3 北京市220KV电网图,1.电源与高压配电系统,17,图1-4 北京市110KV电网图,1.电源与高压配电系统,18,图1-5 北京2
9、20KV电网接线系统图,1.电源与高压配电系统,19,1.电源与高压配电系统,20,图1-6 北京220KV区域变电所主接线系统图,1.电源与高压配电系统,21,图17 北京110KV电网接线系统图,1.电源与高压配电系统,22,1.电源与高压配电系统,23,图18 北京110KV变电所主接线图,1.电源与高压配电系统,24,10kV供电方式 一路干线 两路干线 一路专线 一路专线+一路干线 两路专线（一用一备、同时工作互为备用） 两路专线+一路干线 三路专线（两用一备、同时工作互为备用） 单环 双环 多组两（三）路电源,1.电源与高压配电系统,25,两路及以上电源工作方式 一用一备 两路同时
10、工作互为备用 两用一备 两组或多组一用一备、两路同时工作，两用一备、三路同时工作 电源容量 两路及以上电源: 供配电系统设计规范GB50052-2009 第4.0.5条 同时供电的两回及以上供配电线路中，当有一回路中断供电时，其余线路应能满足全部一级负荷及二级负荷。 两路电源容量搭配：2X100%、2X50%、100%+50%。 两用一备：3X50%。 三路同时工作容量搭配：3X50%、3X67%。,1.电源与高压配电系统,26,配电电压 10kV 35kV 配变电所设置 10kV变电所设置 a.低压供电半径：高层建筑内按150m考虑，多层建筑按200-250m考虑。 国家电网公司业扩供电方案
11、编制导则第6.6.3条：对居住区配电变压器容量的确定，一是，根据城市中低压配电网改造技术导则DL/T 5992005第6.6 条“低压线路供电半径不宜过大，为降低线路损失及满足末端电压质量的要求，一般应控制在100m150m，最大不宜超过250m。 b.一般不设在最底层。 c.建筑高度接近或超过100m、30层时，考虑变压器上楼。 d.制冷站、锅炉房考虑单设变电所。 e.多层住宅区按道路划分供电分区。 f.住宅公用负荷变压器。 g.路灯变压器。 h.大型体育场馆开闭幕式临时变压器。,1.电源与高压配电系统,27,10kV配电所设置 a.按配电变压器容量，一路10kV线路不超过8000kVA。一
12、般 5000-6300kVA以上采用35kV供电。 国家电网公司业扩供电方案编制导则第6.4.1条： 客户受电变压器总容量在100kVA8000kVA 时（含8000kVA），宜采用10kV 供电。无35kV 电压等级的地区，10kV电压等级的供电容量可扩大到15000kVA。 b.城市综合体：按用户、管理分区、功能分区划分10kV供电分区。 c.多层建筑住宅小区，按4-8个小区变电所设置一个10kV配电所。 高压配电系统 公共建筑、高层住宅区采用放射式系统。 多层住宅区采用环形（单环、双环）系统。,1.电源与高压配电系统,28,图1-6 单回路放射式,图1-7 双回路放射式,图1-8 具有公
13、共线路的放射式,图1-9 具有低压联络线的放射式,1.电源与高压配电系统,29,图1-10单树干式接线,图1-11 双树干式接线,1.电源与高压配电系统,30,图1-12 单环式网络结构,图1-13 双环式网络结构,1.电源与高压配电系统,柴油发电机设置 有一级特别重要负荷的建筑。 A级数据中心。 有重要手术室、监护病房的医院。 特级体育场馆设固定柴油发电机和临时柴油发电机。 高档酒店、写字楼。 超高层住宅（100m、35层及以上）宜设柴油发电机。,31,2.配变电所主接线,32, 高压主接线 单母线 单母线分段 单母线分段带旁路母线 双母线 双母线分段 双母线分段带旁路母线 高压主接线的几个
14、环节 低压主接线 a.单母线 b.单母线分段 低压配电系统 a.放射式 b.树干式 c.链式 低压主接线的几个环节,33,单母线,2.配变电所主接线,34,单母线分段,2.配变电所主接线,35,单母线带旁路母线,2.配变电所主接线,36,单母线分段带旁路母线,2.配变电所主接线,37,双母线,2.配变电所主接线,38,a.双母线标准运行方式（固定连接）,2.配变电所主接线,39,b.双母线：一组主母线运行，另一组主母线备用,2.配变电所主接线,40,双母线分段,2.配变电所主接线,41,双母线分段带旁路母线,2.配变电所主接线,42,桥形接线,2.配变电所主接线,43,内外桥接线,2.配变电所
15、主接线,2.配变电所主接线,44,图2-12 放射式接线,图2-153 树干式接线,图2-14 链式接线,45,高压主接线的几个环节 进线隔离(提升)柜 a.当进线电缆位置低于高压开关柜时设置进线隔离柜，把下 进线变为上进线。 b.柜内设置隔离刀片，不能设置隔离开关。 c.断路器、隔离开关电源端在上，负荷端在下。 如下图所示。,2.配变电所主接线,46,2.配变电所主接线,47,电压互感器a.中小型配变电所采用两相V接线。b.总降压变电所、大型配电所采用三相三绕组电压互感器。c.两路电源且设置备用电源自投装置时，电压互感器设在断路器前。,三相三绕组电压互感器,两相V接线,2.配变电所主接线,4
16、8,计量柜 a.电流互感器在前，电压互感器在后。 b.准确等级：电压互感器 0.2； 电流互感器 0.2。 c.计量装置分类 类计量装置：变压器容量10000kVA及以上。 类计量装置：变压器容量2000kVA及以上。 类计量装置：变压器容量315kVA及以上。 类计量装置：发电厂内部计量装置。 类计量装置：低压单相用户计量装置。 ：,2.配变电所主接线,49,电力装置的电测量仪表装置设计规范GB/T 50063-2008第4.1.3条：,2.配变电所主接线,50,计量柜在进线开关之前,2.配变电所主接线,51,计量柜在进线开关之后,2.配变电所主接线,52,分段断路器 a.一般两路电源分列运
17、行均设分段开关。 b.一般情况下，两路电源一用一备超过4个出线回路设分段开关； c.上海、江苏等地区：重要用户也可设分段断路器；一、二级负 荷大于一台变压器的供电能力时，应设分段断路器。 配电变压器回路：需设三相电流互感器。 没有10kV高压电动机负载时：10kV电压侧不设电容器柜。 并联电容器装置设计规范GB 50227-2008： 3.0.4 高压并联电容器装置应装设在变压器的主要负荷侧。当不具 备条件时，可装设在三绕组变压器的低压侧。 3.0.5 当配电所中无高压负荷时，不得在高压侧装设并联电容器装置。 在变电所设置的配电变压器，其安装处应设置： a.设负荷开关（1250kVA及以下）。
18、 b.设断路器（1600kVA及以上)。,2.配变电所主接线,53,大电机回路 a.一般制冷机容量在550kW以上时，采用10kV电动机。 b.注意收集制冷高压电动机配套的启动柜、电容器柜资料。 c.制冷站（能源中心）一般需要2X630kVA变压器容量时单设 变电所。 注意继电保护的设置与整定，保证继电保护的选择性。 10kV系统低电阻接地方式的有关问题 a.本单位设35kV总降压变电所时，10kV侧电容电流不大于 10A时，采用中性点不接地系统；大于10 A时，采用中 性点低电阻接地系统。 b.城市电网采用低电阻接地时，北京地区要求用户10kV变电所 接地电阻不大于0.5 ，其他地区1。 c
19、.中性点接地方式不同，开关、电缆、变压器有的参数不同。,2.配变电所主接线,54,低压主接线 单母线 单母线分段 低压主接线的几个环节 变压器进线柜的位置 a.配电变压器与低压配电屏并排设置时，进线屏在配电 屏列的端头。 b.配电变压器与低压配电屏不在一排时，进线屏在中间。 竖向干线靠近靠近变压器进线屏。 负荷容量大的回路，设置在靠近进线屏的位置。 谐波源设备靠近分段开关。 谐波保护屏靠近谐波源设备。 电容器屏靠近谐波保护屏。 谐波敏感设备靠近主进线屏。,2.配变电所主接线,55,电容器屏在进线开关后,2.配变电所主接线,56,电容器屏在近分段开关处,2.配变电所主接线,57,谐波保护屏在进线
20、开关后,2.配变电所主接线,58,2.配变电所主接线,谐波保护屏靠近谐波源屏,59,大电机供电的回路 a.设置在靠近主进线屏的位置。 b.次要负荷根据需要设带延时的失压脱扣器。 c.非消防负荷回路根据需要设分励脱扣器。 d.启动柜能与配电屏并列时，启动柜排在配电屏列里。 e.远方控制的电动机现场设置负荷开关与按钮。通用用电设备配电设计规范GB50055-2011第2.5.4条： 自动控制或连锁控制的电动机应有手动控制和解除自动控制或连锁控制的措施;远方控制的电动机应有就地控制和解除远方控制的措施;当突然起动可能危及周围人员安全时，应在机械旁装设起动预告信号和应急断电控制开关或自锁式停止按钮。
21、消防负荷过载只报警不跳闸 a.电动机回路，采用断路器单磁脱扣器加热继电器。 b.消防泵第一台过载跳闸；第二台过载不跳闸、报警。 c.其他消防配电回路，采用断路器单磁脱扣器加多功能电流表。,2.配变电所主接线,60,现场仅设按钮,现场设负荷开关加按钮,2.配变电所主接线,61,2.配变电所主接线,62,切除非消防回路 a.照明不在低压配电室切除，在末端配电箱切。 火灾自动报警系统设计规范GB 5011698 第6.3.1.8条： 消防控制室在确认火灾后，应能切断有关部位的非消防电源，并接通警报装置及火灾应急照明灯和疏散标志灯。,2.配变电所主接线,63,b.空调通风负荷按暖通专业要求。c.宴会厅
22、、国际会议厅、厨房等重要部位电力、照明、空调通风负荷切除方式需建筑专业确认。 d.弱电机房空调负荷根据火灾部位切除。元件之间的配合断路器与接触器采用二类配合。负载计算电流、断路器长延时脱扣器整定电流、电缆载流量按规范规定。民用建筑电气设计规范JGJ 16-2008第7.6.5条。电流互感器额定电流不小于长延时脱扣器整定电流。母线电流比实际计算电流放大选择。,2.配变电所主接线,64,民用建筑电气设计规范JGJ 16-2008 第7.6.5条 配电线路的过负荷保护应符合下列规定： 1. 过负荷保护电器宜采用反时限特性的保护电器，其分断能力 可低于电器安装处的短路电流值，但应能承受通过的短路能 量
23、，并应符合本规范第7.6.3条第1款的要求。 2 .过负荷保护电器的动作特性应同时满足下列条件： IBInIz (7651) I2145Iz (765-2) 式中 IB线路的计算负荷电流(A)； In熔断器熔体额定电流或断路器额定电流或整定电流(A)； Iz导体允许持续载流量(A)； I2保证保护电器在约定时间内可靠动作的电流(A)。当保 护电器为低压断路器时，I2为约定时间内的约定动作电 流；当为熔断器时I2为约定时间内的约定熔断电流。,2.配变电所主接线,65,2.配变电所主接线,3.配电变压器选择,66,配电变压器台数选择 配电变压器容量选择 配电变压器接线组别选择 配电变压器防火特性选
24、择 配电变压器冷却方式选择 配电变压器铁芯材质选择 配电变压器防护型式及外壳防护等级选择 配电变压器调压方式选择 配电变压器技术参数选择,67,配电变压器台数选择 一般设置两台配电变压器。 配电变压器容量选择 每台配电变压器均能满足全部一、二级负荷要求。 10KV及以下变电所设计规范GB50053-94第3.3.2条: 装有两台及以上变压器的变电所，当其中任一台变压器断开时，其余变压器的容量应满足一级负荷及二级负荷的用电。 单台变压器容量不大于2500kVA。 10KV及以下变电所设计规范GB50053-94第3.3.3条: 变电所中单台变压器（低 压为0.4kV）的容量不宜大于1250kVA
25、。当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，可选用较大容量的变压器。 设置在地下室及楼上的变压器要考虑运输通道。 变压器负载率一般70-85%，特级、甲级体育场馆不低于60%。,3.配电变压器选择,68,配电变压器接线组别选择 10kV配电变压器接线组别采用D,yn11。 配电变压器防火特性选择 一般选择干式配电变压器（环氧树脂浇注式、绕包式）。 独立变电所可以选择油浸配电变压器。民用建筑电气设计规范JGJ16-2008 第4.1.2条： 燃油或燃气锅炉、油漫电力变压器、充有可燃油的高压电容器和多油开关等宣设置在高层建筑外的专用房间内。 当上述设备受条件限制需与高层建筑贴邻布置时，应设置在耐火
26、等级不低于二级的建筑内，并应采用防火墙与高层建筑隔开，且不应贴邻人员密集场所。 变压器冷却方式选择 一般选择带风冷装置配电变压器。,3.配电变压器选择,69,配电变压器铁芯材质选择 对于峰谷容量差别较大的负荷、负荷率较低的负荷宜选择非晶合金铁芯配电变压器。 配电变压器防护方式及外壳防护等级选择 油浸变压器防护方式分全密闭式与普通型，一般选择普通型配 电变压器。 干式变压器外壳等级一般选择IP20。 调压方式选择 一般采用手动调节分接头调压。 供配电系统设计规范GB 50052-2009 第5.0.7条: 10、6KV配电变压器不宜采用有载调压变压器；但在当地10、6KV电源电压偏差不能满足要求
27、,且用户有对电压要求严格的设备，单独设置调压装置技术经济不合理时，亦可采用10KV、6KV有载调压变压器。,3.配电变压器选择,70,配电变压器技术参数选择 额定电压选择 10kV配电变压器主接头额定电压10kV。 分接头选择 a.一般按2x2.5%。 b.地区供电部门规定。 能效 按GB 20052-2006目标值，见表3、表4。 过载能力 校验一台变压器工作状况下，正常负荷及发生火灾时的过载能力。 阻抗 一般选择标准阻抗。 重量、体积 a.需要给建筑、结构提条件。 b.对设置在地下室、楼上变压器考虑运输方式时，需要核对变压器尺寸、 体积、重量。 噪声 电磁兼容,3.配电变压器选择,71,3
28、.配电变压器选择,72,3.配电变压器选择,4. 柴油发电机选择,73,柴油发电机供电范围柴油发电机单台容量选择柴油发电机台数选择柴油发电机设置位置选择柴油发电机冷却方式选择日用油箱容量计算储油罐容量和设置,74,柴油发电机供电范围和负荷容量计算柴油发电机供电范围：特别重要负荷 消防负荷 其他部分一、二级负荷消防负荷计算 按发生火灾时消防负荷最大的一个防火分区计算，包括：消防电梯、消防水泵、防排烟风机，以及全楼的应急照明（对于平面特别大的项目至少要包括全部常亮的疏散指示标志，可能同时切除非消防负荷的相邻防火分区的应急照明）。 柴油发电机负荷计算：a.特别重要负荷+消防负荷或特别重要负荷与消防负
29、荷取最大值 部分二级负荷。b.满足消防泵启动及启动时电压降要求。民用建筑电气设计规范JGJ 16-2008第 6.1.2.2条： 在方案或初步设计阶段，柴油发电机容量可按配电变压器总容量的10%-20%进行估算。在施工图阶段，可根据一级负荷、消防负荷一级及某些重要二级负荷的容量按下列方法计算的最大容量确定：a.按稳定负荷计算发电机容量；b.按最大单台电动机或或成组电动机启动的需要，计算发电机容量；c.按启动电动机时，发电机母线允许电压降计算发电机容量。 计算公式见JGJ16-2008 条文说明公式（6-1）、（6-2）、(6-3 )、（6-4）。,4. 柴油发电机选择,4. 柴油发电机选择,柴
30、油发电机单台容量选择a.低压柴油发电机单台容量最大2000kW。b.考虑运输通道、机房布置、特别是机组的轴向尺寸。c.柴油发电机的供电半径300m左右。柴油发电机台数选择一处设置柴油发电机最好一台。一处设置柴油发电机最多不超过两台。柴油发电机设置位置选择首层或地下一、二层。有条件时，尽量靠外墙。不要靠近主出入口以及人员众多场所。高层民用建筑设计防火规范GB50045-95(2005版）第4.1.3条： 柴油发电机房布置在高层建筑和裙房内时，应符合下列规定: 4.1.3.1 可布置在建筑物的首层或地下一、二层，不应布置在地下三层及以下。 4.1.3.3 机房内应设置储油间，其总储存量不应超过8.
31、00h 的需要量，。,75,76,4. 柴油发电机选择,柴油发电机冷却方式选择柴油发电机靠外墙设置时采用风冷。当无条件靠外墙时，采用水冷。日用油箱容量设置储油间最多储存8小时油量。一个日用油箱容积不大于1m3。一台日用油箱设一个储油间。高层民用建筑设计防火规范GB50045-95(2005年版）4.1.3.3 机房内应设储油间，其总储存量不应超过8.00h的需要量，。4.1.10.2 中间罐的容积不应大于1.00m3。民用建筑电气设计规范JGJ16-2008第6.1.11条： 当燃油来源及运输不便时，宜在建筑物主体外设置40一64h耗油量的储油设施；机房内应设置储油间，其总储存量不应超过8h的燃油量，。,77,储油罐容量 对于数据中心按规范要求；星级酒店管理公司要求；写字楼 按甲方要求设置。电子信息系统机房设计规范GB50174-2008规定： 柴油发电机燃料存储量：A级72小时 B级24小时（市电不满足时）。 ANSI/TIA-942-2005 规定： T4 96小时；T3 72小时；T2 24小时；T1 8小时。喜达屋集团酒店管理标准 油箱容应满足发电机 48小时的间断运行。万豪国际酒店集团燃油储藏： 根据用于发电机的24小时储藏容量来确定燃油储藏罐的尺寸。 对于那些在高风险区域（台风区域）的酒店，提供 72 小时的 储藏容量。,4. 柴油发电机选择,谢谢！,
