智能供配电技术 课件 第4章 供配电系统一次设计

智能供配电技术项目4：供配电系统一次设计本项目主要内容任务一、电压选择和电能质量任务二、电力变压器选择任务三、高低压配电设计任务四、低压配电干线系统设计项目导入

供配电一次系统是供电系统的主体，是用电负荷的载体，其主要特点是高电压或大电流。某设计院接到任务，需对某机场航站楼进行智能供配电系统设计。在项目3中，我们已完成负荷计算，现需要合理确定某机场航站楼供配电系统一次方案，正确选择一次系统的结构、线缆和电气设备，保证供电系统正常运行。项目目标知识目标1.了解电力负荷的概念；2.掌握供配电电压的选择；3.了解应急电源、变配电所布置、柴油发电机房设计。技能目标1.能区分电力负荷级别；2.能正确选择电力变压器的型号、参数，会根据联结组标号接线；3.能正确设计变配电所主接线，正确设计高低压配电系统的接线。项目知识（课前）知识4-1

负荷分级及供电电源知识4-2

供配电电压选择与电能质量知识4-3

电力变压器选择知识4-4

变配电所主接线设计知识4-5

高压配电系统设计知识4-6低压配电系统设计项目准备本项目实训需要的设备和软件如下：1、1台安装Windows10操作系统的计算机；2、1套AUTOCAD软件。本项目在完成负荷分级、供配电电压选择、电力变压器选择、变配电室主接线设计、高低压配电系统设计等项目知识准备的基础上，借助计算机及相关软件完成项目实训任务。项目实训任务4-1电压选择和电能质量；任务4-2电力变压器选择；任务4-3高低压配电设计；任务4-4低压配电干线系统设计。项目实训“星城时代”居民小区为普通商品房，小区内负荷主要为三级负荷。任务4-1电压选择和电能质量本工程的总有功负荷只有2304kW，故采用10kV供电。本工程为高层居民建筑，用电设备额定电压为220/380V，低压配电距离最长不大于150m。所以，本工程只新建1座10/0.38kV配电室。本工程将采取下列措施以使电能质量满足规范要求：（1）选用Dyn11联结组别的三相配电变压器，采用+5%无励磁调压分接头。（2）采用铜芯电缆，选择合适导体截面，将电压损失限制在5%以内。（3）气体放电灯采用低谐波电子镇流器或节能型电感镇流器，并就地无功功率补偿，使其功率因数不小于0.9。在配电室低压侧采用集中补偿，自动投切。（4）将单相用电设备均匀分布于三相配电系统中。任务4-2电力变压器选择本工程变压器按配置系数等于0.5进行容量选择，即变压器容量SL≥2304×0.5=1152kVA即满足要求，为保证工程供电可靠性，采用两台变压器，单台变压器容量为630kVA。任务4-2电力变压器选择本工程为一般高层居民建筑，采用SCB10型三相双绕组干式变压器，联结组标号Dyn11，无励磁调压，电压比10（+5%）/0.4kV。变压器外壳防护等级选用IP2X。SCB10型干式变压器符合GB20052—2006《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》的要求。无功补偿按大于等于变压器容量的30%配备，即单台变压器配备200kVar无功补偿，其中160kVar三相补偿、40kVar单相补偿。任务4-3高低压配电设计本工程配电室内安装有CCFF户内环网柜4台，配电室高压10kV系统配置如图4-30所示。任务4-3高低压配电设计本工程配电室内安装有固定式低压开关柜7面，低压0.4kV系统配置如图4-31所示。任务4-3高低压配电设计本工程配电电气平面布置如图4-32所示。任务4-4低压配电干线系统设计本工程低压电缆采用电缆沟方式敷设，从配电室通过低压柜后，通过电缆沟至各楼层强电井内始端箱，再通过插接电缆WDZC-YJY-0.6/1-4×35mm2从密集母线的插接箱接至电表箱，电表箱选用耐腐蚀、耐高温、环保、可回收再生塑料聚碳酸酯和耐受外力强的工程塑料，厚度≥4mm。箱体由箱底和箱盖组成。在箱体上应设计有铅封、塑封和挂锁位置，以满足不同的防窃电器具的安装和管理。箱体要求有对流通风口，箱体空间为通透结构，应配进线电缆进线接入端子，满足塑壳断路器（100A）和分线盒的合理安装。1#楼1单元、2单元和2#楼1单元、2单元的电力负荷配电干线分别如图4-33（a）、（b）、（c）、（d）所示，层间配电箱系统如图4-34所示。任务4-4低压配电干线系统设计单元配电干线图任务4-4低压配电干线系统设计层间配电箱系统图项目练习：机场供配电系统一次设计项目背景某设计院接到任务，需对某机场航站楼进行智能供配电系统设计。本阶段完成供配电电压选择、电力变压器选择、变配电所主接线设计、高低压配电系统设计。项目练习：机场供配电系统一次设计项目要求从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计机场变电站一次方案。主要设计内容包括如下几点：（1）负荷等级及供电电源选择；（2）电压选择与电能质量；（3）电力变压器选择；（4）电气主接线设计；（5）低压配电干线系统设计。项目练习：机场变电站负荷计算项目步骤1:负荷等级及供电电源选择。1）负荷等级及容量报据相关设计规范规定，本工程航管楼、塔台、变电站的用电负荷属于一级负荷，其中工艺用电设备、消防、应急照明为一级负荷中特别重要的负荷。根据项目3的负荷计算结果可知：本工程装机容量674kW，计算有功功率556kW，其中特别重要负荷容量为400kW，计算负荷为374kW。项目练习：机场供配电系统一次设计项目步骤1:负荷等级及供电电源选择。2）供电电源本工程二路高压10kV电源分别引自机场新建的35kV中心变电站的不同母排，进线电缆直埋入户，电压等级10kV。对于特别重要的负荷，另设置一台柴油发电机组，作为二路市电断电时的应急电源。对于工艺设备，还设置不间断电源UPS，2组4套容量为120kVA的不间断电源UPS，两两并联冗余，电池持续供电时间30分钟，以保证这些系统的可靠运行。项目练习：机场供配电系统一次设计项目步骤2:电压选择与电能质量。本工程的总有功负荷只有674kW，故采用10kV供电。航管楼用电均由新建变电站提供，用电设备额定电压为220/380V。低压配电形式以放射式为主。在主楼一层门卫室设一只配电箱，供一层的照明、动力用电；在主楼二至四层各设一楼层配电间，放置照明、动力配电箱，供各楼层照明、动力用电；在塔台一层配电间内设一照明配电箱，供塔台的照明用电，在塔台休息层设一动力配电箱，供塔台的动力用电。配电线路由变电站直埋进航管楼后穿桥架敷设至各楼层配电箱。工艺设备、消防、应急疏散照明等均设双电源切换柜，由两路电源供电至末端后自动切换。项目练习：机场变电站负荷计算项目步骤2:电压选择与电能质量。本工程将采取下列措施以使电能质量满足规范要求：（1）在变电所低压侧釆取集中补偿，自动投切，补偿后功率因数低压侧达0.92。（2）选用Dyn11联结组别的三相配电变压器，采用±5%无励磁调压分接头。（3）采用铜芯电缆，选择合适导体截面，将电压损失限制在5%以内。（4）气体放电灯釆用低谐波电子镇流器或节能型电感镇流器，并就地无功功率补偿使其功率因数不小于0.9。（5）将单相用电设备均匀分布于三相配电系统中。（6）照明与电力配电回路分开。对较大容量的电力设备如电梯、空调机组、水泵等采用专线供电。项目练习：机场供配电系统一次设计项目步骤3:电力变压器选择。1）变压器型式及台数本工程变电所位于单体建筑室内，故釆用SCB13型三相双绕组干式变压器，联结组标号Dyn11无励磁调压，电压比10±2×2.5%/0.4kV。考虑到与开关柜布置在同一房间内，变压器外壳防护等级选用IP2X。SCB13型干式变压器符合GB20052-2020《电力变压器能效限定值及能效等级》表2中2级能效标准。因本工程具有较大容量的一级负荷，故釆用两台及以上变压器。项目练习：机场供配电系统一次设计项目步骤3:电力变压器选择。2）变压器容量选择本工程总视在计算负荷为556kVA（功率因数=0.92）。选择两台等容量变压器，每台变压器容量按不小于556kVA要求选择，为630kVA。正常运行时，高压侧电源同时供电，分别运行，不设母联，低压侧单母线分段运行，二台变压器同时运行，互为备用，当一路电源发生故障时，低压联络开关自动合闸，另一台变压器可带全部负荷。当一台变压器供全部负荷时，单台变压器负载率88%。变压器负荷计算及补偿装置选择见项目3。项目练习：机场供配电系统一次设计项目步骤4:电气主接线设计。1、电气主接线形式及运行方式本工程变电站的两路10kV外供电源可同时供电，并设有两台变压器。因此，高压侧电气主接线有两种方案供选。方案一：采用双回路线路变压器组接线形式，运行方式如下：正常运行时，由10kV电源A和电源B同时供电，两个电源各承担一半负荷。当任一电源故障或检修时，由另一电源承担全部负荷。此方案供电可靠性高、经济性好，灵活性好。方案二：采用分段单母线形式，运行方式如下：正常运行时，由10kV电源A和电源B同时供电，母线联络断路器(简称母联断路器)断开，两个电源各承担一半负荷。当电源B故障或检修时，闭合母联断路器，由电源A承担全部负荷；当电源A故障或检修时，闭合母联断路器，由电源B承担全部负荷。此方案的供电可靠性高、灵活性好，但经济性稍差。综上分析，本工程变电站高压侧电气主接线采用方案一，即采用双回路线路变压器组接线形式。两路高压电源同时供电，分别运行，不设母联。项目练习：机场供配电系统一次设计项目步骤4:电气主接线设计。2、开关柜型式及配置因本工程变压器容量较大，故主开关采用真空断路器，高压开关柜采用ZS1型金属铠装中置式手车柜。电源进线第一台柜为进线断路器柜，第二台柜为电压互感器柜，第三台为变压器柜。高压柜的操作电源为交流操作系统。项目练习：机场供配电系统一次设计项目步骤4:电气主接线设计。3、电气主接线图绘制本工程变电站施工阶段的高压侧电气主接线图如图4-35所示。根据《建筑工程设计文件编制深度规定（2016版）》的要求，图中注明了母线的型号规格；断路器、互感器、熔断器、避雷器等型号规格。图下方表格标注了开关柜编号与型号、回路编号设备容量、计算电流、电缆型号规格、继电保护方案、用途、开关柜尺寸等。绘制电气主接线图时，应注意使图中高压开关相的排列与平面布置图中操作方向正视图保持一致。项目练习：机场供配电系统一次设计项目练习：机场供配电系统一次设计项目步骤5:低压配电干线系统设计。1、电气主接线形式及运行方式变电所设有两台变压器，因此，低压配电系统电气主接线也釆用分段单母线形式。运行方式如下：正常运行时，两台变压器同时运行，互为备用。当任一台变压器故障或检修时，低压联络开关自动合闸，另一台变压器可带全部负荷。油机房内设一台常载功率为440KW/备载功率为550KVA的柴油发电机，当二路电源发生故障时，油机供特别重要负荷用电，并带自动检测和气动功能，要求在市电断电后15S内起动并带负荷运行。项目练习：机场供配电系统一次设计项目步骤5:低压配电干线系统设计。2、开关柜型式及配置低压进线断路器、母联断路器及大容量出线断路器采用框架断路器（Emax2）,低压出线断路器采用塑壳式断路器，低压配电屏采用MNS3.0型抽出式开关柜。MNS3.0—0.4K开关柜抽屉层的抽出组件规格有8E/4、8EZ2、4E、8E、12E.16E.20E、24E等，根据出线回路的负荷及开关配置相应选择。项目练习：机场供配电系统一次设计项目步骤5:低压配电干线系统设计。3.电气主接线图绘制本工程变电所施工阶段