援外成套項(xiàng)目供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析參考好文

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中壓系統(tǒng)及用戶變電所雖然世界各地電力系統(tǒng)的頻率只有50Hz和60Hz之分，但中壓系統(tǒng)的額定電壓歸類到35kV、24kV和12kV卻十分繁多。中壓系統(tǒng)饋電線路接線大多為樹干式，沿城市道路架空敷設(shè)，局部（如引入建筑物處）改為電纜埋地敷設(shè)，但用戶變配電所及其中壓主接線等設(shè)置習(xí)慣不盡相同。援外項(xiàng)目供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)充分遵重當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)的運(yùn)行、管理及維護(hù)習(xí)慣，合理選擇系統(tǒng)接入方式。當(dāng)采用中壓接入時(shí)，用戶變電所的中壓系統(tǒng)應(yīng)采用受援國(guó)當(dāng)?shù)爻Ｓ玫闹鹘泳€方式，根據(jù)接入系統(tǒng)的短路容量，相應(yīng)選擇中壓斷路器的分?jǐn)嗄芰爸袎号潆娧b置；根據(jù)接入系統(tǒng)的繼電保護(hù)方式，相應(yīng)配置中壓系統(tǒng)的繼電保護(hù)。一般當(dāng)?shù)仉娏径寄芴峁┲袎合到y(tǒng)供電電壓偏差范圍，需明確的是上級(jí)變電站（或開閉站）的饋出側(cè)，還是用戶變電所的受電側(cè)，以便根據(jù)其中壓饋電線路的規(guī)格和長(zhǎng)度，測(cè)算線路電壓損失，合理設(shè)置項(xiàng)目配電變壓器分接頭的電壓調(diào)節(jié)范圍。當(dāng)采用低壓接入時(shí)，需建議項(xiàng)目外方業(yè)主將用戶變電所盡可能靠近負(fù)荷中心，注意控制低壓電源線路的電壓損失，校驗(yàn)?zāi)┒藬嗦菲鲉蜗嘟拥毓收蠒r(shí)的靈敏度。2

中壓系統(tǒng)的接地型式當(dāng)援外項(xiàng)目中外雙方分工的分界點(diǎn)為電源引入本項(xiàng)目的中壓配電裝置上端時(shí)，需考慮中壓系統(tǒng)的接地型式對(duì)項(xiàng)目用戶變電所及以下的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：2.1

接地型電壓互感器選擇中性點(diǎn)接地型電壓互感器應(yīng)針對(duì)中壓系統(tǒng)接地型式的不同，區(qū)別選用。如中性點(diǎn)有效接地用的電壓互感器誤用于中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中，在正常運(yùn)行時(shí)，會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生并聯(lián)諧振的幾率增加，在故障的情況下，會(huì)使電壓互感器損壞；反之，中性點(diǎn)非有效接地用的電壓互感器誤用于中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)中，在故障的情況下，則會(huì)因剩余繞組電壓回路輸出電壓過高而使繼電保護(hù)裝置損壞。在《電壓互感器》GB1207-2006中，電壓互感器的訂貨通用技術(shù)條件也明確要求給出其接入系統(tǒng)的接地型式。詳細(xì)對(duì)比見表1。表1

接地型電壓互感器詳細(xì)參數(shù)對(duì)比

2.2

無(wú)間隙金屬氧化物避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓和額定電壓選擇對(duì)接入中壓系統(tǒng)的用戶變電所（也就是終端變電所）而言，不接地和消弧線圈接地系統(tǒng)的電壓互感器接線方式通常為Y/Y/△，而小電阻接地系統(tǒng)電壓互感器接線方式通常為V-V。表2摘自《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》（DL/T620-1997）表3，在配置中壓系統(tǒng)的無(wú)間隙金屬氧化物避雷器時(shí)，應(yīng)對(duì)照?qǐng)?zhí)行。表2

中壓系統(tǒng)的無(wú)間隙金屬氧化物避雷器配置表注：Um為系統(tǒng)最高運(yùn)行電壓Umg為發(fā)電機(jī)最高運(yùn)行電壓2.3電力電纜額定電壓選擇表3選自《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊(cè)》（冶金工業(yè)出版社）表19-15，在選擇電力電纜時(shí)，不僅要考慮其應(yīng)用系統(tǒng)的額定電壓，也要根據(jù)系統(tǒng)的接地型式，正確作出選擇。表3

電力電纜參數(shù)表注：對(duì)電纜絕緣要求高的重要場(chǎng)合U0也可以選定用第2類的數(shù)值的U0。2.4零序電流互感器在《電流互感器》GB1208-2006中，所有電流互感器的訂貨通用技術(shù)條件都要求提供其接入系統(tǒng)的接地型式。對(duì)于零序電流互感器的選擇，主要與單相接地保護(hù)整定計(jì)算有關(guān)。不同接地型式的單相接地短路電流相差很大，非有效接地系統(tǒng)通常小于30A，而有效接地系統(tǒng)可達(dá)500A以上，選用零序電流互感器時(shí)應(yīng)區(qū)別對(duì)待。當(dāng)繼電保護(hù)方式為常規(guī)保護(hù)時(shí)，在不接地和消弧線圈接地系統(tǒng)中，零序電流互感器需采用1~36A/20mA~300mA型，并與JD-15E型接地繼電器配合使用；小電阻接地系統(tǒng)中，零序電流互感器變比一般選用100/5或更大。2.5

低壓配電系統(tǒng)接地型式當(dāng)中壓系統(tǒng)為小電阻或直接接地系統(tǒng)，用戶變電所其低壓系統(tǒng)采用共用接地裝置時(shí)，綜合考慮間接接觸防護(hù)及線路末端單相接地短路保護(hù)靈敏度要求。道路照明、高桿燈、草坪照明等宜建議采用局部T-T系統(tǒng)，并適當(dāng)降低接地電阻。當(dāng)中壓系統(tǒng)的接地型式為不接地系統(tǒng)或經(jīng)消弧線圈接地，單相接地故障電容電流不超過20A時(shí)，如用戶變電所接地電阻不超過2Ω時(shí)，道路照明、高桿燈、草坪照明等的可采用TN-S系統(tǒng)；否則，應(yīng)設(shè)置局部等電位連接或采取局部加強(qiáng)地面絕緣措施，以滿足間接接觸防護(hù)要求。3

低壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)在援外成套工程中，在一些電力系統(tǒng)可靠性較差的受援國(guó)，備用柴油發(fā)電機(jī)組在平時(shí)的運(yùn)用就有著另一層意義。一般項(xiàng)目重要負(fù)荷主要包括消防系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、電梯、水泵等等，而日常運(yùn)行的基本負(fù)荷包括普通照明、空調(diào)、電梯、水泵等。在確定備用柴油發(fā)電機(jī)組的容量和運(yùn)行方式時(shí)，首先容量選擇不僅要滿足重要負(fù)荷的要求，而且要兼顧日常運(yùn)行的需要；其次，備用柴油發(fā)電機(jī)組的供電范圍不能局限在重要負(fù)荷，要擴(kuò)大到日常運(yùn)行的基本負(fù)荷，以維持項(xiàng)目的基本日常運(yùn)營(yíng)。低壓系統(tǒng)主接線套用國(guó)內(nèi)的習(xí)慣做法就不適用了，需要有相應(yīng)的考慮。以下以筆者經(jīng)歷的兩個(gè)項(xiàng)目為例，簡(jiǎn)單介紹一下低壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些針對(duì)性考慮。3.1

援巴基斯坦巴中友誼中心項(xiàng)目包括展廳、各類會(huì)議室、800人報(bào)告廳（乙等劇院）、100床的旅館等，是集會(huì)議、展覽、文藝演出、宴會(huì)、住宿為一體的多功能綜合建筑。由于當(dāng)?shù)?1kV電源經(jīng)常停電，需設(shè)置一臺(tái)800kW室外靜音柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源。設(shè)計(jì)中選擇柴油發(fā)電機(jī)組時(shí)，不僅作為一、二級(jí)負(fù)荷的備用電源，而且在市電停電時(shí)，可由管理和運(yùn)行人員根據(jù)運(yùn)營(yíng)的具體需要，調(diào)整發(fā)電機(jī)組負(fù)荷的分配。在某些二級(jí)負(fù)荷（如宴會(huì)廳或報(bào)告廳）暫不使用時(shí)，通過適當(dāng)?shù)碾娏φ{(diào)配，來保證某些三級(jí)負(fù)荷（如旅館或展覽）的正常運(yùn)行。力求從系統(tǒng)設(shè)計(jì)上保證柴油發(fā)電機(jī)組容量能得到充分利用，使供電和操作更加靈活，以期最大限度地滿足用電需求。230/400V系統(tǒng)接線采用母線分段，為實(shí)現(xiàn)市電與柴油發(fā)電機(jī)組真正意義上的物理隔離。兩段母線不設(shè)聯(lián)絡(luò)斷路器，柴油發(fā)電機(jī)出線通過ATSE分別接入兩段低壓母線，如圖1所示。圖1

友誼中心供配電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖當(dāng)任意一臺(tái)變壓器檢修或故障時(shí)，其所帶的三級(jí)負(fù)荷饋線斷路器失壓脫扣器動(dòng)作，自動(dòng)跳閘。柴油發(fā)電機(jī)組15s內(nèi)自啟動(dòng)，ATSE自動(dòng)轉(zhuǎn)換，由柴油發(fā)電機(jī)組首先保證該變壓器所接母線段的一、二級(jí)負(fù)荷供電。這時(shí)由變配電室運(yùn)行人員根據(jù)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷和實(shí)際需要，有選擇地手動(dòng)投入部分三級(jí)負(fù)荷的饋線斷路器，恢復(fù)其供電。當(dāng)市電停電時(shí)全部三級(jí)負(fù)荷饋線斷路器失壓脫扣器動(dòng)作，自動(dòng)跳閘，柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)投入運(yùn)行，保證一、二級(jí)負(fù)荷供電。運(yùn)行人員同樣可根據(jù)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷情況，有選擇地手動(dòng)投入個(gè)別三級(jí)負(fù)荷的饋線斷路器，恢復(fù)其供電。3.2

援加納海岸角體育場(chǎng)該體育場(chǎng)可容納觀眾1.5萬(wàn)人，為一座小型“乙”級(jí)體育場(chǎng)，主要服務(wù)于海岸角市大學(xué)生及民眾，不僅可舉辦本地區(qū)足球、田徑賽事，而且可以舉行大型群眾活動(dòng)，同時(shí)也考慮舉辦非洲地區(qū)國(guó)際比賽的可能。建筑功能主要包括VIP、運(yùn)動(dòng)員、賽事管理、媒體、觀眾、場(chǎng)館管理、安保、拳擊訓(xùn)練、乒乓球室和運(yùn)動(dòng)員公寓等用房。體育場(chǎng)設(shè)兩座變配電所，考慮到舉辦非洲地區(qū)國(guó)際比賽的需要，柴油發(fā)電機(jī)組容量按全負(fù)載配備。240/415V系統(tǒng)接線型式為分段單母線，變壓器和柴油發(fā)電機(jī)出線分別引至兩段母線，設(shè)聯(lián)絡(luò)斷路器，參見圖2。為防止市電和柴油發(fā)電機(jī)組并列運(yùn)行，變壓器和柴油發(fā)電機(jī)組的出線斷路器與聯(lián)絡(luò)斷路器相互閉鎖，任何情況只能閉合其中兩臺(tái)。圖2

加納海岸角體育場(chǎng)照明交叉供電示意圖平時(shí)體育場(chǎng)由市電供電，柴油發(fā)電機(jī)組冷備用，變壓器出線斷路器閉合，柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)線側(cè)斷路器斷開，聯(lián)絡(luò)斷路器閉合，由變壓器為所有負(fù)荷供電；市電失電或變壓器故障時(shí)，變壓器側(cè)出線斷路器斷開，柴油發(fā)電機(jī)15~30s自啟動(dòng)，柴油發(fā)電機(jī)側(cè)進(jìn)線斷路器閉合，聯(lián)絡(luò)斷路器閉合，由柴油發(fā)電機(jī)保證所有負(fù)荷供電；重大比賽時(shí)，聯(lián)絡(luò)斷路器斷開，柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)，與變壓器分列同時(shí)運(yùn)行，互為熱備用；市電失電或柴油發(fā)電機(jī)組故障時(shí)，對(duì)應(yīng)斷路器斷開，聯(lián)絡(luò)斷路器閉合，由另一電源為所有負(fù)荷提供電源。由于比賽場(chǎng)地照明大規(guī)模采用了金屬鹵化物燈，針對(duì)金屬鹵化物燈熄弧后再次點(diǎn)燃