低压系统设计

低压系统设计（精选12篇）

低压系统设计 篇1

进年来，随着国内数据中心业务的飞速发展，同时，大部分数据中心均承载着非常重要的数据业务的存储，业务对供电的可靠性和可用性要求越来越高。

在数据中心的供配电系统设计中，满足规范的前提下，对机房设备的供电方案有很多种，无论中压系统、低压系统(包括UPS系统)均有不同的配电形式，这就需要设计人员做一些方案比较，针对不同要求、不同情况做出最合理的供配电方案。本文只针对数据中心低压配电系统进行一些论述，为大家做一个参考。

1 变压器配置方案

1.1 N系统

此系统为一对一的形式，即单独一台变压器单独出线，系统如图1所示。

这种系统优点是系统简单;节省造价。缺点是可靠性低，因为设备没有备用，当设备检修或设备线路故障时将中断供电，在国家标准《电子信息系统机房设计规范》(GB50174-2008)内我们可以看到，此系统只适用于C级机房。

1.2 N (1+1）系统

此系统为变压器互为备用形式，即平时各自带不超过变压器额定容量50%的负载运行，当某一台变压器故障或检修时，通过闭合母联开关，由另一台变压器负担全部负载，系统如图2所示。

这种系统缺点是造价及基本电费高;变压器平时负荷率较低，绝大部分时间变压器负荷率均不超过50%。优点是系统简单;供电可靠性高;若允许合环倒闸，则可实现不停电检修和维护;操作简单。在国家标准《电子信息系统机房设计规范》(GB 50174-2008)内我们可以看到，此系统适用于A、B级机房。

在实际设计中，经常把这种系统两台变压器和变压器后供电设备进行物理分隔，即放置于相邻的两个房间内，房间之间做足够的防火措施，只通过母线将两台变压器之间做联络。这样，当某一个房间有火灾发生时，可以将火灾房间内设备停止供电，而另一个房间内的设备可以继续以小于100%负荷率进行供电。目前这种形式在数据中心低压配电系统中被广泛应用。

1.3 N+1系统

此系统为某一台变压器同时作为另外几台变压器的备用，系统如图3所示。

这种系统优点是因为变压器数量减少，所以可以减少基本电费;且变压器负荷率比较合理，除备用变压器平时无负载外，其余变压器平时均可按正常合理值设计容量。缺点是可靠性比N (1+1)略低;每台变压器前均需设置中压ATS或中压互锁断路器。

笔者认为此系统适用于单层面积较大，即变压器均设置在同层的情况，因为目前数据中心内变压器容量较大，变压器间母线容量也较大，大容量低压母线跃层设置并不十分合理，而且增加了投资和维护成本。

同时，在目前的国家标准《电子信息系统机房设计规范》(GB 50174-2008)内并没有对此系统进行描述，即严格按照目前国标规定，C级机房使用浪费，A、B级机房使用又不满足标准。据笔者所知，这种系统在国外使用较多，在合理配置UPS系统的前提下，可以满足(美国国家标准学会2005年批准颁布的《数据中心电信基础设施标准》TIA942标准，本标准由美国电信产业协会和TIA技术工程委员会编写)内TIER 4级机房(此标准机房最高等级)的使用要求，且TIA 942内未针对变压器做出具体规定。

综上所述，笔者认为除非是使用方要求使用此系统，目前不建议国内机房设计中采用这种低压配电系统。

2 UPS配置方案

2.1 N系统

此系统没有备用UPS，即满足UPS负荷率70%左右的情况下，计算需要N台UPS即设置N台UPS，系统如图4所示。

这种系统优点是系统简单、维护简单;UPS效率高;投资低。缺点是需增加负载控制装置，以避免单台UPS负载过高;IT设备均由同一组UPS供电，存在单点故障;UPS没有备用，可靠性低。在国家标准内此系统只适用于C级机房。

2.2 N+X冗余系统（X=1～N)

此系统有1～N台备用UPS，即满足UPS负荷率70%左右的情况下，计算需要N台UPS，设置N+X (X=1～N)台UPS，系统图与N系统一致(如图4所示)，只是增加了X台备用UPS。

这种系统优点是系统简单、维护简单;投资较低。缺点是需增加负载控制装置，以避免单台UPS负载过高;IT设备均由同一组UPS供电，存在单点故障;UPS有备用，UPS均正常时效率较低，可靠性高于N系统。在国家标准内此系统适用于B级机房。

目前，在多数数据中心设计中，我们一般采用一台备用，即N+1台UPS。

2.3 2N或2 (N+1）冗余系统

此系统为两组UPS互为备用系统，平时每台UPS负载率均小于50%，当一组UPS故障或维护时，另一组UPS可以承担全部负载，系统如图5所示。

这种系统优点是系统简单、维护简单;可靠性高;无单点故障。缺点是投资高、UPS均正常时效率较低;在国标内此系统适用于A级机房。

在实际设计中，经常把这种系统与变压器N (1+1)系统结合使用，即两组UPS放置于不同的两个房间内。当某一个房间有火灾发生时，可以将火灾房间内设备停止供电，而另一个房间内的设备可以继续以小于100%负荷率进行供电。目前这种型式在数据中心UPS配电系统中被广泛应用。

2.4 DR动态冗余系统

此系统为N组(N>2) UPS互为备用系统，平时UPS负载率均可以大于50%，当其中一组UPS故障或维护时，另外N-1组UPS可以平均将此组UPS所带负载承担下来，系统如图6所示。

这种系统优点是可靠性高;无单点故障;UPS均正常时效率较高;投资较2N系统减少。缺点是系统相对复杂。

笔者认为在实际设计中，这种系统适用于单层面积较大的数据中心，否则，跃层电缆过多将会造成维护困难;而容量较小的机房没有必要设置多组UPS。同时，因为现在很多IDC机房(互联网数据中心，就是电信部门利用已有的互联网通信线路、带宽资源，建立标准化的电信专业级机房环境，为企业、政府提供服务器托管、租用以及相关增值等方面的全方位服务。)均为分期设置，即土建部分先建造到位，先按预期的电量预留好配电间的面积，但是只先购置一部分用电设备，当业务量逐渐增加时，才会分期购置其余用电设备，这种情况下，就不适合用此系统。

2.5 RR后备式冗余系统

此系统为N组(N>2) UPS互为备用系统，平时UPS负载率均可以按UPS最高效率设计，当其中一组UPS故障或维护时，即可使用备用一组UPS将此组UPS所带负载承担下来，系统如图7所示。

这种系统优点是可靠性高;无单点故障;UPS均正常时效率高。缺点是投资高;系统复杂。

此系统可靠性略低于2N和2 (N+1)系统，笔者认为此系统设置时过于复杂，不利于后期维护，且在实际使用中，与DD系统相同，有部分局限性，在目前设计中此种系统使用较少。

3 结束语

国内数据中心目前处于一个高速发展的阶段，大量数据中心项目在规划、设计、使用当中，确定合理的供配电方案，可以使系统更可靠，同时，可靠的系统必定需要足够的设备支持，所以如何在尽可能节省投资的前提下满足规范和使用要求，这就需要设计人员确定出最合理的设计方案。随着设备的发展，可能会有更合理、更可靠的系统出现，这将是一个需要长期探讨的课题。笔者在此仅希望通过列举目前常用的低压配电系统，为各位同行提供一些可供对比的方案，希望会对大家有所帮助。

参考文献

[1]《电子信息系统机房设计规范》 (GB50174-2008) .中国计划出版社, 2009

低压系统设计 篇2

地中最热月平均气温为25℃；

土壤冻结深度为1.10m；

车间属正常干燥环境；

车间原址为耕地，地势平坦。地层以砂粘土为主，地下水位2.8-5.3m。

1.1.2 变电所基本设计资料 1.变电所电压等级：10/0.4kv 2.本变电所10kv经0.2km电缆线路与本厂总降压变电所相连。

3.工厂总降压变电所10kv母线上的短路容量按300Mkv计。工厂降压变电所10kv配电出现定时限过电流保护整定时间top=1.5s。

4.要求车间变电所最大负荷时功率因数不低于0.9，车间变电所10kv侧进行电能计量。

5.本变电所除给冷镦车间供电外，还需给工具、机修车间供电。

6.负荷情况：

(1）工具车间要求车间变电所低压侧提供四路电源。

(2)机修车间要求车间变电所低压侧提供一路电源。

（3）工具，机修车间负荷计算表如表1-1所示。

表1-1 工具、机修车间的负荷统计表 序号 车间名称 供电回路代号 设备容量 kW 计算负荷(kW)(kvar)(kVA)(A)1 工具车间 No.1供电回路 47 14.1 16.5 21.7 32.9 No.2供电回路 56 16.8 19.7 25.9 39.4 No.3供电回路 42 12.6 14.7 19.4 29.5 No.4供电回路 35 10.5 12.3 16.2 24.6 2 机修车间 No.5供电回路 150 37.5 43.9 57.7 87.7（4）车间负荷性质：车间为三班工作制，年最大有功负荷利用小时数为4500h，属于三级负荷。

（5）冷镦车间生产任务急产品规格：本车间主要承担我国机械和电器制造工业的标准螺钉配件生产。标准螺钉元件规格范围为M3-M18，车间明细表1-2如图所示 表1-2 冷镦车间设备明细表 设备代号 设备名称型号 台数 单台容量 kw 总容量kw 设备代号 设备名称型号 台数 单台容量 kw 总容量kw 1 冷镦机Z47-12 16 31 496 26 铣口机（自制）1 7 7 2 冷镦机GB-3 1 55 55 27 铣口机（自制）1 5.5 5.5 3 冷镦机A164 1 28 28 28 车床C336 1 3 3 4 冷镦机A124 1 28 28 29 车床1336M 1 4.5 4.5 5 冷镦机A123 2 20 40 30 台钻 7 0.6 4.2 6 冷镦机A163 1 20 20 31 清洗机（自制）4 10 40 7 冷镦机A169 1 10 10 32 包装机（自制）3 4.5 13.5 8 冷镦机Z47-6 7 15 105 33 涂油槽 1--9 冷镦机82BA 1 11 11 34 车床C620-1 1 7 7 10 冷镦机A121 2 4.7 9.4 35 车床C620-1M 1 7 7 11 冷镦机A120 2 3 6 36 车床C620 1 7 7 12 切边机A233 2 20 40 37 车床C618K 1 7 7 13 切边机A232 1 14 14 38 铣床X62W 1 7.5 7.5 14 压力机60t 1 10 10 39平面磨床M7230 1 7.62 7.62 15 压力机40t 1 7 7 40 牛头刨床 1 3 3 16 切边机A231 4 7 28 41 立钻 1 1.5 1.5 17 切边机A230 1 4.5 4.5 42 砂轮机 6 0.6 3.6 18 切边机（自制）1 3 3 43 钳工台 4--19 搓丝机GWB16 2 10 20 44 划线台 1--20 搓丝机 1 14 14 47 电葫芦1.5t 1 2.8 2.8 21 搓丝机A253 1 7 7 48 电葫芦1.5t 1 1.1 1.1 22 搓丝机A253 4 7 28 49 叉车0.5t 2--23 双搓机 1 11 11 50 叉车0.5t 1--24 搓丝机GWB65 2 5.5 11 合计 25 搓丝机Z25-4 1 3 3 1.1.3主要设计任务（1）负荷计算和无功功率补偿（2）变电所位置和形式的选择（3）变电所主变压器的台数与容量，类型的选择（4）工厂配电系统的确定（5）变电所主接线确定并保证为最佳。

（6）变电所主要接线方案的设计（7）短路电流的计算（8）变电所一次设备的选择与校验（9）变电所进出线的选择与校验（10）变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定（10）防雷保护和接地装置的设计 1.1.4设计结果 1.设计说明书一份。

2.电气主接线图一份。

3.电气主接线详图一份。

4.变电所平面图一张.1.2任务书分析 1.2.1分析一：

由于任务书中对功率因数有要求，要求不低于0.9，粗略功率因数约0.5，需进行无功补偿。

1.2.2分析二：

待建变电所可以采用单回路进线.1.2.3分析三：

车间变电所主要有以下两种类型：

（1）车间附设变电所:内附式变电所要占用一定的车间面积，但是在车间内部，故对车间外观没有影响。外附式变电所在车间的外部，不占用车间面积，便于车间设备的布置，而且安全性也比内附式变电所高一些；

（2）车间内变电所：变电所有屋内式和屋外式两大类型。屋内式运行维护方便，占地面积少。在选择工厂变配电型时，应该根据具体地理环境，因地制宜；

技术经济合理时，应优先用屋内式。

根据任务书要求，本设计采用屋内式更合适。.1.2.4 分析四：

车间变电所10kv侧需进行电能计量，所以需要设计电能计量原理电路。

2.负荷计算和无功补偿计算 2.1车间的负荷计算 2.1.1冷镦车间设备组负荷计算 例取冷镦机Z47-12机组的负荷如下：

由于该组设备为连续工作制，其设备功率为：（需台数 16，单台容量31kw）有Ps==1631=496kw 查表有Kd=0.17~0.2，取Kd=0.2，=0.5=1.73 有P30=KdPs=0.2496=99.2kw Q30=P30=99.21.73=171kvar = 本次设计的其他机组和设备组的负荷计算都如上例，将冷镦车间分为五个设备组，各个设备组的计算负荷如下表所示。

表2-1 冷镦车间设备组I计算负荷表 设备组代号 设备名称型号 台 数 单台容量 kw 总 容 量 kw 需要系数Kd 计算负荷 /kw /kvar / KVA /A I 冷镦机Z47-6 8 31 248 0.2 0.5 1.73 44.6 77.2 99 151 表2-2 冷镦车间设备组II计算负荷表 设备组代号 设备名称型号 台 数 单台容量 kw 总 容 量 kw 需要系数Kd 计算负荷 /kw /kvar /KVA /A II 冷镦机Z47-6 8 31 248 0.2 0.5 1.73 44.6 77.2 99 151 表2-3 冷镦车间设备组III计算负荷表 设备组代号 设备名称型号 台 数 单台容量 kw 总 容 量 kw 需要系数Kd 计算负荷 /kw /kvar /KVA /A III 冷镦机GB-3 1 55 55 0.2 0.5 1.73 11 19 22 33 冷镦机A164 1 28 28 0.2 0.5 1.73 5.6 9.7 11.2 17 冷镦机A124 1 28 28 0.2 0.5 1.73 5.6 9.7 11.2 17 冷镦机A123 2 20 40 0.2 0.5 1.73 8 13.8 16 24.3 冷镦机A163 1 20 20 0.2 0.5 1.73 4 6.9 8 12.2 冷镦机A169 1 10 10 0.2 0.5 1.73 2 3.45 4 6.1 冷镦机82BA 1 11 11 0.2 0.5 1.73 2.2 3.8 4.4 6.7 冷镦机A121 2 4.7 9.4 0.2 0.5 1.73 1.84 3.18 3.68 5.6 冷镦机A120 2 3 6 0.2 0.5 1.73 1.2 2.1 2.4 3.7 总计 247.4 41.5 71.8 82.9 125.6 表2-4 冷镦车间设备组IV计算负荷表 设备组代号 设备名称型号 台 数 单台容量 kw 总 容 量 kw 需要系数Kd 计算负荷 /kw /kvar / KVA /A IV 切边机A233 2 20 40 0.2 0.5 1.73 8 13.8 16 24.3 切边机A232 1 14 14 0.2 0.5 1.73 2.8 4.8 5.6 8.5 压力机60t 1 10 10 0.2 0.5 1.73 2 3.45 4 6.1 压力机40t 1 7 7 0.2 0.5 1.73 1.4 2.4 2.8 4.3 切边机A231 4 7 28 0.2 0.5 1.73 5.6 9.7 11.2 17 切边机A230 1 4.5 4.5 0.2 0.5 1.73 0.9 1.56 1.8 2.75 切边机（自制）1 3 3 0.2 0.5 1.73 0.6 1.03 1.2 1.8 搓丝机GWB16 2 10 20 0.2 0.5 1.73 4 6.9 8 12.2 搓丝机 1 14 14 0.2 0.5 1.73 2.8 4.85 5.6 8.56 搓丝机A253 1 7 7 0.2 0.5 1.73 1.4 2.4 2.8 4.3 搓丝机A253 4 7 28 0.2 0.5 1.73 5.6 9.7 11.2 17 双搓机 1 11 11 0.2 0.5 1.73 2.2 3.8 4.4 6.7 搓丝机GWB65 2 5.5 11 0.2 0.5 1.73 2.2 3.8 4.4 6.7 搓丝机Z25-4 1 3 3 0.2 0.5 1.73 0.6 1.03 1.2 1.8 铣口机（自制）1 7 7 0.2 0.5 1.73 1.4 2.4 2.8 4.3 铣口机（自制）1 5.5 5.5 0.2 0.5 1.73 1.1 1.9 2.2 3.3 车床C336 1 3 3 0.2 0.5 1.73 0.6 1.03 1.2 1.8 车床1336M 1 4.5 4.5 0.2 0.5 1.73 0.9 1.56 1.8 2.75 台钻 7 0.6 4.2 0.2 0.5 1.73 0.84 1.45 1.68 2.57 清洗机（自制）4 10 40 0.2 0.5 1.73 8 13.8 16 24.3 包装机（自制）3 4.5 13.5 0.2 0.5 1.73 2.7 4.67 5.4 8.25 涂油槽 1-----总计 256.7 33.86 58.6 77.9 118.5 表2-5 冷镦车间设备组V计算负荷表 设备组代号 设备名称型号 台 数 单台容量 kw 总 容 量 kw 需要系数Kd 计算负荷 /kw /kvar / KVA /A V 冷镦机Z47-6 7 15 105 0.2 0.5 1.73 21 36.3 42 63.8 清洗机（自制）4 10 40 0.2 0.5 1.73 8 13.8 16 24.3 车床C620-1 1 7 7 0.2 0.5 1.73 1.4 2.4 2.8 4.3 车床C620-1M 1 7 7 0.2 0.5 1.73 1.4 2.4 2.8 4.3 车床C620 1 7 7 0.2 0.5 1.73 1.4 2.4 2.8 4.3 车床C618K 1 7 7 0.2 0.5 1.73 1.4 2.4 2.8 4.3 铣床X62W 1 7.5 7.5 0.2 0.5 1.73 1.5 2.6 3 4.6平面磨床M7230 1 7.62 7.62 0.2 0.5 1.73 1.6 2.7 3.2 4.8 牛头刨床 1 3 3 0.2 0.5 1.73 0.6 1.03 1.2 1.8 立钻 1 1.5 1.5 0.2 0.5 1.73 0.3 0.56 0.6 0.9 砂轮机 6 0.6 3.6 0.2 0.5 1.73 0.72 1.25 1.44 2.2 钳工台 4----划线台 1----电葫芦1.5t 1 2.8 2.8 0.2 0.5 1.73 0.56 0.97 1.12 1.7 电葫芦1.5t 1 1.1 1.1 0.2 0.5 1.73 0.22 0.38 0.44 0.67 叉车0.5t 2----叉车0.5t 1----总计 265.4 41.4 63.86 58.6 77.9 2.1.2 工具、机修车间的负荷统计算见表2-6 表2-6工具、机修车间的负荷统计表 序号 车间名称 供电回路代号 设备容量 kW 计算负荷(kW)(kvar)(kVA)(A)1 工具车间 No.1供电回路 47 14.1 16.5 21.7 32.9 No.2供电回路 56 16.8 19.7 25.9 39.4 No.3供电回路 42 12.6 14.7 19.4 29.5 No.4供电回路 35 10.5 12.3 16.2 24.6 小计 180 54 63.2 83.2 126.4 2 机修车间 No.5供电回路 150 37.5 43.9 57.7 87.7 2.1.3车间设备总负荷计算：

在配电干线上火车间变电所低压母线上，常有多个用电设备组同时工作，但是各个用电设别组的最大负荷也非同时出现，因此在求配电干线或车间变电所低压母线的计算负荷时，应在计入一个同时系数。

由前面统计的结果，可知各设备组的有功和无功如下 设备组1：=44.6kw，=77.2kvar 设备组2：=44.6kw，=77.2kvar 设备组3：=41.5kw，=71.8kvar 设备组4：=33.86kw，=58.6kvar 设备组5：=41.4kw，=63.86kvar 工具车间：=54kw, =63.2kvar 机修车间：=37.5kw, =43.9kvar 取=0.9，=0.95 可得总的计算负荷：

==0.9(44.6+44.6+41.5+33.86+41.4+54+37.5)=329.976330.0kw ==0.95(77.2+77.2+71.8+58.6+63.86+63.2+43.9)=554.04554.0kvar = ==644.8A=979.7A 2.1.4车间设备总负荷统计见表2-7：

表2-7车间设备总负荷统计表 用电单位名称 设 备 容 量 需要系数 计算负荷(kW)(kvar)(kVA)(A)设备组Ⅰ 248 0.2 0.5 1.73 44.6 77.2 99 151 设备组II 248 0.2 0.5 1.73 44.6 77.2 99 151 设备组III 247.4 0.2 0.5 1.73 41.5 71.8 82.9 125.6 设备组IV 256.7 0.2 0.5 1.73 33.8.6 58.6 77.9 118.5 设备组V 265.4 0.15`0.2 0.5 1.73 41.4 63.86 58.6 117.8 工具车间 180 54 63.2 83.2 126.4 机修车间 150 37.5 43.9 57.7 87.7 总计 1717.5 366.64 583.23 558.7 929.48 取=0.90 , =0.95 330 554 644.8 979.7 2.2无功功率补偿 1）补偿前的变压器低压侧的视在计算负荷为：

因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为了1000 kV·A。这时变电所低压侧的功率因数为：

=330644.8=0.51 2）无功补偿容量按规定，变电所高压侧的0.9，考虑到变压器本身的无功功率损耗远大于其有功功率损耗，一般=(4~5)，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90，这里取=0.92。要使低压侧功率因数由=0.51提高到=0.92，低压侧需装设的并联电容器容量为：

取 查表可选用BCMJO.4-30-3型电容器，BCMJO.4-30-3型电容型补偿器技术参数如下表：

BCMJ 额定电压(kv)额定容量(kvar)总电容量(uf)额定电流(A)0.4-30.-3 0.4 30 597 43.3 其个数为，选12个。

3）补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：

变压器的功率损耗为：

变电所高压侧的计算负荷为 补偿后工厂的功率因数为 满足要求。

4）车间变电所负荷计算见表2-8：

表2-8车间变电所负荷计算表 序 号 车间名称 需要系数 设备容量 kW 计算负荷(kW)(kvar)(kVA)(A)1 设备组I 0.2 248 44.6 77.2 99 151 2 设备组II 0.2 248 44.6 77.2 99 151 3 设备组III 0.2 247.4 41.5 71.8 82.89 125.6 4 设备组IV 0.2 256.7 33.86 58.6 77.9 118.6 5 设备组V 0.15`0.2 265.4 41.4 63.86 58.6 117.8 6 工具车间 180 54 63.2 83.13 126.4 7 机修车间 150 37.5 43.9 57.73 87.7 总计 1717.5 330 554 644.8 979.7 380V侧补偿前负荷 330 554 644.8 979.7 380V侧无功补偿容量 417 380V侧补偿后负荷 330 137 357 543 变压器功率损耗 5.4 21.4 10kV侧负荷总计 335.4 158.4 371 21.4 3 变电所位置和形式的选择 3.1变电所的位置选择原则：

⑴ 应尽可能接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。

⑵ 考虑电源的进线方向，偏向电源侧。

⑶ 进出线方便。

⑷ 不应妨碍企业的发展，要考虑扩建的可能行。

⑸ 设备运输方便。

⑹ 尽量避开有腐蚀性气体和污秽的地段，如无法避免，则应位于污源的上风侧。

⑺ 变电所屋外配电装置与其他建筑物、构筑物之间的防火间距符合规定。变电所建筑物、变压器及屋外配电装置应与附近的冷却塔或喷水池之间的距离负荷规定。

⑻ 不应设在地势低洼和可能积水的场所。

⑼ 高压配电所应尽量与临近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建在一起。

变电所的位置选择应根据选择原则，经技术、经济比较后确定。根据接近负荷中心，偏向电源侧的选择方法。本车间变电所已给出，位于车间的东北角。

3.2车间变电所主要有以下两种类型的变电所 ⑴ 车间附设变电所 内附式变电所要占用一定的车间面积，但其在车间内部，故对车间外观没有影响。外附式变电所在车间的外部，不占用车间面积，便于车间设备的布置，而且安全性也比内附式变电所要高一些。

⑵ 车间内变电所 变配电所有屋内式和屋外式两大型式。屋内式运行维护方便，占地面积少。在选择工厂总变配电型式时，应根据具体地理环境，因地制宜；

技术经济合理时，应优选用屋内式。

⑶ 由于屋内式优点众多，本设计采用屋内式。

4.变电所主变压器类型、容量与台数的选择 4.1车间变电所主变压器型号的确定 在选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器，如S9系列或S10或S11系列。高损耗变压器已被淘汰，不再采用。在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所，应选择密闭型变压器或防腐型变压器；

供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷电力变压器（S9、S10-M、S11等）；

对于高层建筑、地下建筑、发电厂、化工等单位对消防要求较高的场所，宜采用干式电力变压器（SC、SCZ、SG3、SG10等）；

对电网电压波动较大的，为改善电能质量应采用有载调压电力变压器（SZ7、SFSZ、SGZ3等）。

根据设计要求，可选用S9或S11系列，通过资料可知S11系列变压器的空载损耗要比同容量S9系列平均降低30%，空载电流比S9系列下降70%~85%，并且S11系列变压器油箱采用全密封结构，变压器不与空气接车，隐私延长了使用寿命，运行可靠性比S9高，而且两者价格相差不大，所以本设计选择是S11系列三相油浸式自冷电力变压器。

4.2主变压器容量确定 在选择变压器容量时，可满足变压器在计算负荷通过时不致过热损坏，当只装一台主变压器时，变压器的容量Sn应满足全厂（或车间）用电社别总计算负荷Sjs的需要，即SnSjs.当装两台及以上变压器时，当断开任一台变压器时，其余变压器的容量能保证用户的工作和级负荷运行，但此时应计入变压器的过负荷能力。

变压器容量选择630kVA。

4.3主变压器台数的选择 车间变电所变压器台数确定主要根据负荷大小，供电可靠性和电能质量要求来选择，并且兼顾节约电能，降低成本，运行方便等原则。对于带有三级负荷的车间变电所的选择原则是：负荷较小时采用一台变压器；

负荷较大时，一台变压器不能满足要求时，采用两台或以上变压器。对于带有一二级负荷的车间变电所，选择的原则是：1.一、二级负荷较多时，应选用两台或两天以上变压器；

2.只有少量一、二级负荷且能从邻近车间变电所获得低压备用电源时，可选用一台变压器。

根据设计要求，可选两种方案。

方案1：选一台S11-630/10三相油浸式电力变压器。

方案2：选两台S11-315/10三相油浸式电力变压器 S11-630/10 电力变压器参数见表4-1 表4-1 S11-630/10 电力变压器参数 额定容量 630kvA 空载电流 0.9% 额定电压（电压等级）一次侧 10KV 短路阻抗 4.5% 二次侧 0.4KV 连接组别 Y，yn0 价 格 4.6万/每台 损耗 空载 0.81kw 生 产 商平顶山恒瑞电气制造公司 负载 6.21kw S11-315/10 电力变压器参数见表4-2 表4-2 S11-315/10 电力变压器参数 额定容量 315KvA 空载电流 1.0% 额定电压（电压等级）一次侧 10KV 短路阻抗 4.0% 二次侧 0.4KV 连接组别 Y，yn0 价 格 2.9万/每台 损耗 空载 0.48kw 生 产 商平顶山恒瑞电气制造公司 负载 3.65kw 两种主变选择方案比较见表4-3：

表4-3 两种主变选择方案比较 比较项目 装设一台主变压器的方案 装设两台主变压器的方案 技术指标 供电安全性 满足要求 满足要求 供电可靠性 基本满足要求 满足要求 供电质量 由于一台主变，电压损耗略大 由于两台主变并列，电压损耗略小 灵活方便性 只一台主变，灵活性稍差 由于有两台主变，灵活性较好 扩建适应性 稍差一些 更好一些 经济指标 电力变压器的综合投资额 查表得S11——630/10单价为4.6万元，查表得变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资为2*4.6=9.2万元 查表得S11——315/10单价为2.9万元，因此两台综合投资为4*2.9=11.6万元，比一台主变方案多投资2.4万 高压开关柜的综合比较 查表得GG——1A（F）防误型柜按每台3.5万元计，查表得其综合投资按设备价1.5倍计，因此其综合投资约为万元=21万元 本方案采用6台GG——1A（F）柜，其综合投资约为6×1.5×3.5=31.5万元，比一台主变的方案多投资10.5万元。

电力变压器和高压开关柜的年运行费 查表计算，主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为4.89万元 主变和高压开关柜的折旧费和维修管理费每年为7.067万元，比1台主变压器的方案多耗2.177万元 交给供电部门的一次性供电贴费 按800元/kVA计，贴费为万元=50.4万元 贴费为2×315×0.08万元=50.4万元，和一台主变压器相同 从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主结线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的方案远优于装设两台主变的方案，因此决定采用装设一台主变的方案。

5．10kv变电所主接线设计 变电所主接线设计应根据变电所在供电系统中的地位，进出线回路数，设备特点及负荷性质等条件确定，并满足安全可靠、简单灵活、操作方便和经济等要求。在满足上述要求时，变电所高压侧应尽量采用断路器少的或不用断路器的接线，如线路--变压器组单元接线或桥形接线，除了这两种主接线外，常用的主接线还有单母线接线、单母线分段接线，双母线接线、双母线分段接线。

5.1 一次主接线：

由于本设计中车间变电所主变压器只选择了一台，所以一次侧采用线路-变压器组单元接线。

5.2二次侧主接线：

由于一次侧采用线路-变压器组单元接线，属于单电源供电，所以二次侧主接线采用单母线不分段接线。

并且单母线不分段接线具有接线简单清晰，使用设备少，经济向比较好等特点，它适用于对供电连续性要求不高的三级负荷用户，本设计车间属于三级负荷，满足要求。

主接线概略图如图所示： 短路电流的计算—— 6.1 短路计算(1)确定基准值 采用标幺制法进行三相短路计算，基准值取: S=100 MV·A, U=10.5 kV, U=0.4 kV ⑵ 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 ①电力系统的电抗标幺值 由已知条件得, 因此 = =0.33 ②电缆线路的电抗标幺值 由已知条件得, 因此 ③电力变压器的电抗标幺值 查表得 , 因此 X = = =7.94 绘制短路等效电路图如图6-1所示, 图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标明短路计算点 图6-1 短路等效图 6.2 点三相短路时的短路电流和容量的计算 ⑴计算短路回路总阻抗标幺值 ⑵计算点所在电压级的基准电流 ⑶计算点处短路电流各值 冲击电流 冲击电流有效值 短路容量 6.3 计算点三相短路时的短路电流 ① 计算短路回路总阻抗标幺值 ② 计算点所在电压级的基准电流 ③计算点短路电流各值 冲击电流 冲击电流有效值 短路容量 计算结果列表6-1：

表6-1 短路计算结果 短路计算点 短路计算点 三相短路电流（kA）电压（kV）三相短路容量(MV·A)15.95 40.67 24.24 10.5 289.86 17.46 32.13 19.03 0.4 12.07 7 变电所一次设备的选择校验 7.1 10kV侧一次设备的选择和校验 装设地点条件见表7-1：

表7-1装设地点条件 选择校验项目 电压 电流 断流能力 动稳定度 热稳定度 装设地点条件 参数 数据 10kV 57.7A 15.95kA 40.67kA 381.6 7.1.1 高压开关柜的选择 高压开关柜是成套设备，柜内有断路器、隔离开关、互感器设备等。

① 选择开关柜的型号 主要根据负荷等级选择开关柜的型号，一般一、二级负荷选择移开式开关柜，如, , 型开关柜，三级负荷选择固定式开关柜，如,型开关柜。

本设计属三级负荷，选型开关柜。+-②选择开关柜回路方案号 本设计是电缆进线，因此选择回路方案号07。

③ 计量柜选型，方案号03。

7.1.2 10KV母线出线口高压断路器的选择和校验（1）、根据装设地点条件选择SN10-10II/1000型断路器，其技术参数如下：

表7-2 断路器技术参数（SN-户内少油式断路器）型 号 数 量 技术参数 额定电流（A）额定开断电流（KA）极限通过 电流(KA)2秒热稳定 电流（KA）SN10-10II/1000 若干 1000 31.5 80 31.5 额定电压：

额定电流：

动稳定校验：，，满足要求。

热稳定校验：，，满足要求。

断流能力校验：，额定断开电流，满足要求。

温度校验：SN10-10II/1000断路器允许使用环境温度：-40℃—40℃ 10KV待设变电所车间内最热月平均温度为30℃，地中最热月平均温度为20℃，符合要求。

通过以上校验可知,10KV侧选SN10-10II/1000高压断路器完全符合要求。

7.1.3 高压隔离开关的选择和校验 隔离开关是电力系统中用量最多的一种开关电器，主要作用有隔离电源、道闸操作、开合小电流电路。由于隔离开关没有灭弧装置，因此不能用来开断负荷电流或短路电流，与断路器配合操作时，必须遵循“先通后断”的原则。

根据装设地点条件选户内高压隔离开关为GN8-10T/600和GN6-10T/600，户外隔离开关为GW4-10/600。其技术参数如下表 表7-3 高压隔离开关技术参数（GN-户内隔离开关，GW-户外）型 号 数 量 技术参数 额定电流（A）额定电压kv 极限通过 电流(KA)5秒热稳定 电流（KA）GN8-10T/600 若干 600 10 52 20 GW4-10/600 若干 600 10 50 21.5（1）户内高压隔离开关GN8-10T/600的校验：

额定电压：

额定电流：，满足要求。

动稳定校验：，，满足要求。

热稳定校验：，，满足要求。

温度校验：GN8-10T/600高压隔离开关允许使用环境温度：-40℃—40℃ 10KV待设变电所车间内最热月平均温度为30℃，地中最热月平均温度为20℃，符合要求。通过以上校验可知,10KV侧选GN8-10T/600和GN6-10T/600高压隔离开关完全符合要求。

（2）户外隔离开关GW4-10/600的校验 额定电压：

额定电流：，满足要求。

动稳定校验：，，满足要求。

热稳定校验：，，满足要求。

7.1.4高压熔断器的选择和校验 根据装设地点条件高压熔断器选择RN2-10。其技术参数如下 表7-4 高压熔断器技术参数（R-高压熔断器，N-户内式）型 号 数 量 技术参数 额定电流（A）熔体电流/A 断流容量/MV.A 额定电压 断流能力 RN2-10 若干 0.5 0.5 1000(上限)10kv 50kA 额定电压：

断流能力=50KA>=15.95KA，满足要求。

温度校验：RN2-10熔断器允许使用环境温度：-40℃—40℃ 10KV待设变电所车间内最热月平均温度为30℃，地中最热月平均温度为20℃，符合要求。

通过以上校验可知,10KV侧选RN2-10高压熔断器完全符合要求。

7.1.4 电压互感器的选择和校验 根据装设地点条件电压互感器选择JDZJ-10和JDZJ-10，额定电压：，满足要求。

7.1.5 电流互感器的选择和校验 根据装设地点条件选择电压互感器为LQJ-10，其技术参数如下表所示 表7-5 电流互感器技术参数 型号 技术参数 电流比 LQJ-10 400/5 160 75 动稳定校验： ；

；

<符合要求。

热稳定校验： ；

；

= 符合要求。

通过以上校验可知，选择LQJ-10型电流互感器符合要求。

7.1.6 选择后的10kV侧一次设备参数如下表所示 表7-6 10kV侧一次设备参数表 电气设备名称 型号 主要技术参数（kV）（A）（kA）其它 高压断路器 SN10-10II/1000 10 1000 31.5 户内高压隔离开关 GN8-10/600 10 600 —— 户外高压隔离开关 GW4-10/600 10 600 高压熔断器 RN2-10 10 0.5 50 电流互感器 LQJ-10 10 100/5 —— 电压互感器 JDZJ-10 JDZ-10 10000/100 避雷器 FS4-10 10 柜外形尺寸（长×宽×高）1200mm×1200mm×3100mm 7.2 380侧一次设备的校验 7.2.1配电屏的选择 低压配电屏的种类有PGL型和GGD，GGD型低压开关柜性能比PGL型低压配电屏优越，考虑PGL型价格便宜，经济效果好，能满足要求，因此本设计才用PGL型低压配电屏。方案号采用05、30、29、20、40号，电容柜选ＧＧＪ１－０１。

装设地点条件见表7-7 表7-7 380侧装设地点条件 选择校验项目 电压 电流 断流能力 动稳定度 热稳定度 装设地点条件 参数 数据 380V 543A 17.46kA 32.13kA ⑴低压断路器的选择和校验 按装设地点额定电压和额定电流选择低压断路器为DW15-1000/3电动。

断流能力校验：，，满足要求。

（2）其他低压断路器的选择和低压刀开关、电流互感器的选择如下表8-4所示，经校验都符合要求。

380V侧一次设备的参数见表7-8：

表7-8 380V侧一次设备的参数表 电气设备名称 型号 主要技术参数（V）（A）（kA）其它 低压断路器 DW15-1000/3电动 380 1000 40(大于)低压断路器 DZ20-630 380 630A 30(大于)低压断路器 DZ20-200 380 200A 25(大于）低压刀开关 HD13-1500/30 380 1500 电流互感器 LMZJ1-0.5 500 1500/5A 电流互感器 LMZJ1-0.5 500 100/5A 160/5A 外形尺寸（长×宽×高）600mm×600mm×2200mm 7.3高低压母线的选择 按经济截面选择（铝母线的经济电流密度为1.15）式中，为经济电流密度；

为母线经济截面；

为汇集到母线上的计算电流。

10kV母线按经济截面选择：

参照常用硬铝母线尺寸表母线选，即母线尺寸为40mm×4mm。

380V母线按经济截面选择：

表7-9 10kV变电所高低压LMY型硬铝母线的常用尺寸表（mm）变压器容量 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 高压母线 40×4 低压母线 相母线 40×4 50×5 60×6 80×6 80×8 100×8 120×10 2（100×10）2（120×10）中性母线 40×4 50×5 60×6 80×6 80×8 80×10 参照常用硬铝母线尺寸表380V侧母线选，即相母线尺寸为80mm×8mm，中性母线尺寸为50mm×5mm。

10kV变电所高低压LMY型硬铝母线尺寸见表7-9 7.4 母线的短路稳定度校验 ⑴、动稳定校验：

式中 ——母线材料的最大允许应力，硬铜，硬铝；

——母线通过时所受到最大计算应力。

上述最大计算应力按下式计算：

式中 —母线截面系数，当母线水平放置时。

—母线截面的水平宽度。

—母线截面的垂直高度。

—母线所承受的最大弯曲力矩，⑵ 热稳定校验条件：

式中 ——母线截面积 ——满足短路热稳定条件的最小截面积；

——母线材料的热稳定系数，——母线通过的三相短路稳态电流。

7.5 10kV侧母线的校验 ⑴动稳定校验 三相短路电动力 故母线满足动稳定要求。

⑵ 母线热稳定校验 母线实际截面为。

故母线也满足热稳定要求。

380V侧母线的校验方法同上，经计算，母线满足动稳定和热稳定的要求。

7.6 支柱绝缘子动稳定校验 查表得，支柱绝缘子最大允许机械破坏负荷=3.75kN，故支柱绝缘子满足动稳定要求。

变电所进出线的选择与校验 8.1高低压进出线 8.1.1 高压进线 ①如为专用线路，应选专用线路的全长。②如从公共干线引至变配电所，则仅选从公共干线到变配电所的一段引入线。③对于靠墙安装的高压开关柜，柜下进线时一般需经电缆引入，因此架空线进线至变配电所高压侧，往往需选一段引入电缆。

8.1.2 高压出线 ① 对于全线一致的电缆出线，应选线路的全长。②如经一段电缆从高压开关柜引出再架空配电的线路，则变配电所高压出线的选择只选这一段引出电缆。

8.1.3 低压出线 ① 如采用电缆配电，应选线路的全长。②如经一段穿管绝缘导线引出，再架空配电的线路，则变配电所低压出线的选择只选这一段引出的穿墙绝缘导线，而架空配电线路则在厂区配电线路或车间配电线路的设计中考虑。

8.2变配电所进出线方式的选择 ⑴架空线 在供电可靠性要求不很高或投资较少的中小型工厂设计中优先选用。

⑵电缆 在供电可靠性要求较高或投资较高的各类工厂供电设计中优先选用。

因此，为保证供电可靠性，本设计选择电缆进线。

8.3变配电所进出线导线和电缆型式的选择 8.3.1 高压电缆线 ① 一般环境和场所，可采用铝芯电缆；

但在有特殊要求的场所，应采用铜芯电缆。

② 埋地敷设的电缆，应采用有外保护层的铠装电缆；

但在无机械损伤可能的场所，可采用塑料护套电缆或带外保护层的铅包电缆。

③ 在可能发生位移的土壤中埋地敷设的电缆，应采用钢丝铠装电缆。

④ 敷设在管内或排管内的电缆，一般采用塑料护套电缆，也可采用裸铠装电缆。

⑤ 电缆沟内敷设的电缆，一般采用裸凯装电缆、塑料护套电缆或裸铅包电缆。

⑥ 交联聚乙烯绝缘电缆具有优良的性能，宜优先选用。

⑦ 电缆除按敷设方式及环境条件选择外，还应符合线路电压要求。

8.3.2 低压穿管绝缘导线 一般采用铝芯绝缘线。但特别重要的或有特殊要求的线路可采用铜芯绝缘线。

8.3.3低压电缆线 ① 一般采用铝芯电缆，但特别重要的或有特殊要求的线路可采用铜芯电缆。

② 明敷电缆一般采用裸铠装电缆。当明敷在无机械损伤可能的场所，允许采用无铠装电缆。明敷在有腐蚀性介质场所的电缆，应采用塑料护套电缆或防腐型电缆。

③电缆沟内电缆，一般采用塑料护套电缆，也可采用裸铠装电缆。

④ TN系统的出线电缆应采用四芯或五芯电缆。

8.3.4 10kV高压进线的选择和校验 ⑴采用YJL—10000—3×240型电缆线，接往10kV公用干线。

① 按发热条件选择。由,室外温度30，查表 得，满足发热条件。

式中 —导线和电缆的允许载流量；

 —线路计算电流。注：对于变压器高压进线，应取变压器高压侧的额定电流；

②校验短路热稳定。

故满足要求。

⑵高压配电室至主变的一段引入电缆的选择、校验：

采用YJL22—10000型交联聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。

① 按发热条件选择。由及土壤温度25，查表初选缆芯为的交联电缆，其，满足发热条件 ② 校验短路热稳定 电缆线改选缆芯为。

8.3.5 380V低压出线的选择 　8.3.5.1　冷镦车间各设备组线路选择、校验（1）设备组Ⅰ线路：采用VLV22—1000型铝芯聚氯乙烯绝缘电缆直接埋地敷设。

① 按发热条件选择：由及地下土壤温度为25，查表截面为的电缆，其 ② 校验电压损耗 由于车间设备和车间变电所在同一车间，距离很短，不需校验电压损耗。

③ 校验短路热稳定性 所选电缆满足短路热稳定性。

因此设备组Ⅰ线路采用VLV22—1000—3×240+1×120的四芯电缆供电。

（2）设备组Ⅱ线路：由于设备组Ⅱ与设备组Ⅰ设备及容量相同，线路选择也相同，即设备组Ⅱ线路也采用VLV22—1000—3×240+1×120的四芯电缆供电。

（3）设备组Ⅲ线路：　亦采用VLV22—1000—3×240+1×120的四芯电缆供电（选择、校验方法同上，从略）。

（４）设备组Ⅳ线路：亦采用VLV22—1000—3×240+1×120的四芯电缆供电（选择、校验方法同上，从略）。

（５）设备组Ⅴ线路：亦采用VLV22—1000—3×240+1×120的四芯电缆供电（选择、校验方法同上，从略）。

8.3.5.2　工具车间各回路线路选择、校验(1)No.1供电回路线路：采用VLV22—1000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。

① 按发热条件选择。

由及地下土壤温度为25，查表初选120，其，满足发热条件。

② 短路热稳定度校验。

求满足短路热稳定度的最小截面 由于前面所选的缆芯截面小于，不满足短路热稳定度要求，因此改选缆芯的聚氯乙烯电缆，即VLV22—1000—3×240+1×120的四芯电缆。

（2）No.2供电回路线路: 亦采用VLV22—1000—3×240+1×120的四芯电缆供电（选择、校验方法同上，从略）。

（3）No.3供电回路线路: 亦采用VLV22—1000—3×240+1×120的四芯电缆供电（选择、校验方法同上，从略）。

（4）No.4供电回路线路: 亦采用VLV22—1000—3×240+1×120的四芯电缆供电（选择、校验方法同上，从略）。

8.3.5．3 机修车间的线路亦采用VLV22—1000聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直埋敷设。

① 按发热条件选择。

由及地下土壤温度为25，查表初选240，其，满足发热条件。

②短路热稳定度校验。

因此采用VLV22—1000—3×240+1×120的四芯电缆。

⑼备用线路的采用上面截面的最大的导线，即采用一条聚氯乙烯铝芯VLV22—1000—3×240+1×120的四芯电缆。

8.3.5．4 备用电源的高压联络线的选择校验 采用YJL22—10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设，与相距2km的临近单位变配电所的10kV母线相联。

① 按发热条件选择 车间的总的计算负荷容量为645kVA，,最热月土壤平均温度为25，因此初选缆芯截面为的交联聚乙烯绝缘铝芯电缆，其，满足发热条件。

②校验电压损耗 查表可得缆芯为的铝芯电缆的，而总车间总计算负荷的,，线路长度按2km计，因此 由此可见满足允许电压损耗5%的要求。

③ 短路热稳定校验 由于前面所选截面小于，不满足短路热稳定度要求，因此改选缆芯为的电缆，即YJL22—10000—3×240交联电缆。

综合以上所选变电所进出线和联络线的导线及电缆型号规格如表9-1所示 表8-1 变电所进出线和联络线的型号规格 线路名称 导线或电缆的型号规格 10kV电源进线 YJL—10000—3×240交联电缆 主变引入电缆 YJL22—10000—3×185交联电缆 380V低压出线 至冷镦车间 设备组Ⅰ VLV22—1000—3×240+1×120 四芯塑料电缆 设备组Ⅱ VLV22—1000—3×240+1×120 四芯塑料电缆 设备组Ⅲ VLV22—1000—3×240+1×120 四芯塑料电缆 设备组Ⅳ VLV22—1000—3×240+1×120 四芯塑料电缆 设备组Ⅴ VLV22—1000—3×240+1×120 四芯塑料电缆 至工具车间 No.1供电回路 VLV22—1000—3×240+1×120 四芯塑料电缆 No.2供电回路 VLV22—1000—3×240+1×120 四芯塑料电缆 No.3供电回路 VLV22—1000—3×240+1×120 四芯塑料电缆 No.4供电回路 VLV22—1000—3×240+1×120 四芯塑料电缆 至机修车间 VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆 备用线路 VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆 与临近单位10kV联络线 YJL22—10000—3×240交联电缆 9 变电所二次回路方案的选择和继电保护的整定 9.1高压断路器的操动机构控制与信号回路 断路器采用手力操动机构，其控制与信号回路如图10-1所示。

WC—控制小母线 WL—灯光指示小母线 WF—闪光信号小母线 WS—信号小母线 WAS—事故音响小母线 WO—合闸小母线 SA—控制开关 KO—合闸接触器 YO—合闸线圈 YR—跳闸线圈 KA—保护装置 QF1~6—断路器辅助触电 GN—绿色指示灯 RD—红色指示灯 ON—合闸 OFF—跳闸 图10-1 电磁操动的断路器控制与信号回路 9.2 变电所的电能计量回路 变电所高压侧装设专用计量柜，装设三相有功电度表和无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能，并据以计算每月车间的平均功率因数，计量柜由上级供电部门加封和管理。

9.3 变电所的测量和绝缘监察回路 图10-2 10kV线路测量和计量仪表的原理电路 变电所高压侧装有电压互感器—避雷器柜，其中电压骨干其为3个JDZJ-10型，组成△（开口三角）的结线，用以实现电压测量和绝缘监察，其结线图见图6-2。

作为备用电源的高压联络线上，装有三相有功电度表、三相无功电度表和电流表，结线图见图6-3。高压进线上，亦装有电流表。

图10-3 380V线路测量和计量仪表的原理电路 低压侧的动力出线上，均装有有功电度表和无功电度表，低压照明线路上装有三相四线有功电度表。低压并联电容器组线路上，装有无功电度表。每一回路均装有电流表。低压母线装有电压表。仪表的准确度等级按规范要求。每一回路均装有电流表。低压母线装有电压表。仪表的准确度等级按规范要求。

9.4、备用电源 在对供电可靠性要求较高的变配电所中，通常采用两路及以上的电源进线。或互为备用，或一为主电源，另一为备用电源。备用电源自动投入装置就是当主电源线路中发生故障而断电时，能自动而且迅速将备用电源投入运行，以确保供电可靠性的装置，简称（APD）。

9.5、整定继电保护 9.5.1 过电流保护 为了防止外部短路引起的变压器线圈的过电流，并作为瓦斯保护的后备，变压器还必须装设过电流保护。

⑴ 过电流保护动作电流的整定 对于单侧电源的变压器，过电流保护安装在电源侧，保护动作时切断变压器各侧开关。过电流保护的动作时间（）应按躲过变压器的最大工作电流整定，即 整定为５A。

式中 ——变压器的最大负荷电流 ——保护装置的可靠系数，取1.3 ——电流继电器的返回系数，一般取0.8 ——电流互感器的变流比。

⑵过电流保护动作时间的整定：

因本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护的动作时间（10倍动作电流动作时间）可整定为最短的0.5s。

⑶ 变压器过电流保护的灵敏度校验 式中 ——在电力系统最小运行方式下，低压母线两相短路电流折合到变压器的高压侧的值，即 ——继电保护动作电流折合到一次电路的值，即 满足灵敏系数1.5的要求。

9.6 作为备用电源的高压联络线的继电保护装置 ⑴ 装设反时限过电流保护。采用GL-15型感应式过电流继电器，两相两继电器式结线，去分流跳闸的操作方式。

⑵ 过电流保护动作电流的整定。

其中，，，因此动作电流为：

整定为４A。

⑶ 过电流保护动作时间的整定。

保护时间整定为1.0s。

⑷过电流保护灵敏系数。因无临近单位变电所10kV母线经联络线至本厂变电所低压母线的短路数据，无法整定计算和检验灵敏系数，也只有从略。变电所的防雷保护与接地装置的设计 10.1 防雷保护 1）直击雷的过电压保护 在变电所屋顶装设避雷针或避雷带，并引出两根接地线与变电所公共接地装置相连。如变电所的主变压器装设在室外或露天配电装置时，则应在变电所外面的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包括整个变电所。如果变电所处在其它建筑物的直击雷防护范围内时，则可不另设独立避雷针。按规定，独立避雷针的接地装置接地电阻。通常采用3~6根长、的钢管，在装设避雷针的杆塔附近作一排或多边形排列，管间距离，打入地下，管顶距地面。接地管间用的镀锌扁钢焊接相连。引下线用的镀锌扁钢，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用的镀锌圆钢，长1~1.5m。独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有3m以上距离。

2）雷电侵入波的防护 ⑴在10kV电源进线的终端杆上装设FS4—10型阀式避雷器。引下线采用25　mm×4mm的镀锌扁钢，下与公共接地网焊接相连，上与避雷针接地端螺栓连接。

⑵在10kV高压配电室内装设有GG—1A（F）—54型开关柜，其中配有FS4—10型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠避雷器来保护，防护雷电侵入波的危害。

⑶ 在380V低压架空出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入波的雷电波。

10.2接地装置 由资料得车间变压器容量为630kVA。电压为10/0.4kV，接线组为Yyn0，与工厂变压器连接到车间变压器的电缆长200m。

⑴ 确定接地电阻值 查表，此变电所的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件 因此公共接地装置接地电阻。

接地电阻的验算：

满足的要求。

⑵ 接地装置的设计 采用长2.5m、mm的钢管16根，沿变电所三面均匀布置，管距5m，垂直打入地下，管顶离地面0.6m。管间用40mm×4mm的镀锌扁钢焊接相连。变电所的变压器室有两条接地干线、低压配电室有一条接地干线与室外公共接地装置焊接相连，接地干线均采用25mm×4mm的镀锌扁钢。

11确定车间低压配电系统布线方案 11.1车间配电电压的选择 一般应采用220/380V中性点直接接地的三相4线制系统(含TN和TT系统)。具体是采用TN-C、TN-S还是TT配电系统，视具体情况而定。

一般的生产车间，宜采用TN-C的配电系统，其PE线与N线合为PEN线，投资较省，能满足一般用电设备的要求。对于有电脑控制的高精度机床设备及其它有数据处理、抗电磁干扰要求较高的场合，宜采用TN-S的配电系统或TT配电系统。TN-S系统的PE线与N线是分开的，在其中某设备发生单相接地故障时，对其它设备产生的电磁干扰小。TT系统中各设备的PE线与电源的PE线互无电气联系，抗干扰性更好。对环境比较恶劣、安全要求较高的场合，也宜采用TN-S或TT配电系统。本设计采用TN-C配电系统 11.2 车间配电级数的选择 低压配电系统，由变压器二次侧至用电设备点一般不宜超过3级。

11.3 低压配电线路的选择 低压线路的作用是从车间变电所或建筑物变电所以380/220V的电压向车间或建筑物各用电设备或负荷点配电。低压配电线路也有放射式、树干式和环形等接线方式。

实际低压配电系统的接线，也往往是上述几种接线的综合，根据具体情况而定。一般在正常环境的车间或建筑内，当大部分用电设备容量不大而且无特殊要求时，宜采用树干式配电。

11.4 车间配电系统接线方案的选择 11.4.1车间配电系统接线方案的选择原则 ⑴ 在正常环境的车间内，当大部分用电设备为中小容量、且无特殊要求时，宜采用树干式配电。

⑵当用电设备为大容量，或负荷性质重要，或在有特殊要求的车间内，宜采用放射式配电。

⑶ 当部分用电设备距供电点较远，而批次相距很近、容量很小的次要用电设备，可采用链式配电；

但每一回露环链设备不宜超过5台，其总容量不宜超过10kW。容量较小用电设备的插座，采用链式配电时，每一条环链回路的设备数量可适当增加。

⑷ 在高层建筑物内，当向楼层各配电点供电时，宜采用分区树干式配电；

但部分较大容量的集中负荷或重要负荷，应从低压配电室以放射式配电。

⑸平行的生产流水线或互为备用的生产机组，根据生产要求，宜由不同的回路配电；

同一生产流水线的各用电设备，宜由同一回路配电。

⑹在TN及TT系统接地型式的低压电网中，宜选用Dyn11联结组别的三相变压器作为配电变压器。但单相不平衡负荷引起的中性线电流未超过变压器低压绕组额定电流的25%时，可选用Yyn0联结组别的配电变压器。

11.4.2 车间低压配电系统主接线的选择 配电所起接收和分配电能的作用，其位置应当尽量靠近负荷中心，配电所一般为单母线制，根据负荷的类型及进出线数目可考虑将母线分段。

⑴ 单母线不分段接线 当只有一路电源进线时，常采用这种接线。

这种接线可用于对供电连续性要求不高的三级负荷用户，或者有备用电源的二级负荷用户 ⑵ 单母线分段接线 当有双电源供电时，常采用单母线分段接线，单母线分段可以分段单独运行，也可以并列同时运行。

11.4.3 本设计采用树干式接线方式。选择低压配电系统的导线及控制保护设备 12.1 低压配电系统的导线选择 导线和电缆的选择是供配电设计中的重要内容之一。导线和电缆是分配电能的主要器件，选择得合理与否，直接影响到有色金属的消耗量与线路投资，以及电力网的安全经济运行。选择导线和电缆以前应贯彻以铝代铜的技术政策，尽量采用铝心导线，目前提倡采用铜线，宜减少损耗，节约电能，而在易爆、腐蚀严重的场所，以及用于移动设备、监测仪表、配电盘的二次接线等，必须采用铜线。

导线和电缆的选择，必须满足用电设备对供电安全可靠和电能质量的要求，尽量节省投资，降低年运行费，布局合理，维修方便。

导线和电缆的选择包括两方面的内容：⑴ 型号选择；

⑵截面选择。

12.1.1 导线和电缆型号的选择原则 ⑴常用型号及选择原则 ① 塑料绝缘电力电缆 结构简单，重量轻，抗酸碱，耐腐蚀，敷设安装方便，并可敷设在有较大高差或垂直、倾斜的环境中，有逐步取代油浸纸绝缘电缆的趋向。常用的有两种：

聚氯乙烯绝缘及护套和交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆。

② 油浸纸滴干绝缘铅包电力电缆 可用于垂直或高落差处，敷设在室内、电缆沟、隧道或土壤中，能承受机械压力，但不能承受大的拉力。

12.1.2导线和电缆截面的选择原则 导线和电缆截面的选择必须满足安全、可靠和经济的条件。

⑴ 按允许载流量选择导线和电缆截面 ⑵按允许电压损失选择导线和电缆截面 ⑶ 按经济电流密度选择导线和电缆截面 ⑷ 按机械强度选择导线和电缆截面 ⑸ 满足短路稳定的条件 本设计线路选择按允许载流量选择截面，再校验电压损失和机械强度。

12.1.3冷镦车间各设备供电导线的选择。

馈电给冷镦机Z47—12的线路采用VLV22—1000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。

,缆芯截面选。

馈给冷镦机GB—3的线路采用VLV22—1000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。,线缆截面选。

设备导线或电缆的型号见表13-2 表13-2 设备导线或电缆的型号规格 设备代号 设备名称型号 导线或电缆的型号 1 冷镦机Z47-12 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 2 冷镦机GB-3 VLV22—1000—3×6+1×3的四芯电缆 3 冷镦机A164 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 4 冷镦机A124 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 5 冷镦机A123 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 6 冷镦机A163 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 7 冷镦机A169 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 8 冷镦机Z47-6 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 9 冷镦机82BA VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 10 冷镦机A121 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 11 冷镦机A120 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 12 切边机A233 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 13 切边机A232 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 14 压力机60t VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 15 压力机40t VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 16 切边机A231 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 17 切边机A230 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 18 切边机（自制）VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 19 搓丝机GWB16 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 20 搓丝机 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 21 搓丝机A253 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 22 搓丝机A253 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 23 双搓机 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 24 搓丝机GWB65 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 25 搓丝机Z25-4 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 26 铣口机（自制）VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 27 铣口机（自制）VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 28 车床C336 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 29 车床1336M VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 30 台钻 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 31 清洗机 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 32 包装机 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 34 车床C620-1 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 35 车床C620-1M VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 36 车床C620 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 37 车床C618K VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 38 铣床X62W VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 39平面磨床M7230 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 40 牛头刨床 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 41 立钻 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 42 砂轮机 VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 45 桥式吊车5t VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 46 梁式吊车3t VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 47 电葫芦1.5t VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 48 电葫芦1.5t VLV22—1000—3×4+1×2的四芯电缆 13.2、控制保护设备的选择 13.2.1配电屏的选择 低压配电屏的种类有PGL型和GGD，GGD型低压开关柜性能比PGL型低压配电屏优越，考虑PGL型价格便宜，经济效果好，能满足要求，因此本设计才用PGL型低压配电屏。方案号采用29、30、40号。

低压系统设计 篇3

关键词：配电系统 设计 低压配电 线路 保护

虽然人们所研究出的科学技术在不断地进步，但是对于低压配电线路来说，若其间一步出现任何的差错，都有可能引发巨大故障，同时也会对人身安全构成一定的威胁，或者由于线路发热而造成损毁电气设备甚至引发火灾事故，必须对配电线路采取防范手段，以确保安全用电和线路的安全。因为低压配电线路在建筑物及其附近到处都有，非常容易出现故障，并且很多非专业人员会接触到，所以这种防范措施就显得尤为关键。最基本的防范措施便是通过在各级配电线路安装设置保护电器，以确保在电路出现故障时，可以及时将故障电路断开。这种保护应当满足低压配电设计的有关规范的要求。

1.设计的有关依据

目前为止，我们的低压配电线路的保护所依据的技术规范是《低压配电设计规范》（GB50054—95），该技术规范对电路在出现几种主要类型的故障时的保护作出了规定。低压保护电器通常选用低压熔断器以及断路器两种类型；断路器的分类有选择型断路器（包括短延时脱扣器与定时限脱扣器）与非选择型断路器（包括瞬时脱扣器与反时限脱扣器）两种类型。所以各级配电线路不但应当设置安装保护电器，而且整定参数必须正确，以确保在要求的时间之内能够将故障电路断开；同时应当有选择性地将电路断开，也就是要求保护电器动作必须在与故障点最靠近的位置，但是它的上级保护电器并不动作，从而确保切断电路影响的范围降到最低。

2.保护低压配电线路的有关要求

（1）电路出现故障的时候可以自行将故障电路切断，其故障的类型包括如下三种。其一，因短路造成的故障：保护电器自行断开。其二，超过额定负载：保护电器自行断开或者报警。上面两种类型都是过电流保护，主要是为了预防导体过热，在升高到最高规定温度以前将其断开，以预防电缆（导线）损毁，甚至引发火灾。其三，出现接地故障：保护电器能够在规定要求的时间内断开，除了能够预防电线过热之外，更关键的是能够预防间接接触电击。（2）应当选择性将电路断开。出现故障的时候，希望与故障点靠近的位置实施保护电器的动作，但是各个上级的保护电器并未动作，以确保非故障的电路能够连续供电，尽量减少停电的影响范围。这是保证供电工作过程中最容易忽视的，同时也是配电低压保护系统最容易出现误操作的问题。（3）通用用电设备的有关设计规范中的规定要求：系统正常运行以及设备正常开动过程中保护电器不能动作。

3.保护电器整定以及选型务必处置的两大问题

设备出现故障的时候保护电器必须动作以及起动的时候不能动作。前者说明该值不允许过高，尤其是距离配电电力变压器比较长的线路，问题将会更加凸显。后者说明保护电器的整定电流不允许过低，尤其是对于那些功率比较大、直接开动的鼠笼式的电动机。

出现接地故障的时候保护电器必须在规定的时间之内断开以及对上级的保护必须选择性的断开。前者规定必须在极短的时间断开，而后者规定断开的时间不能太短，应当留够等待下级保护电器实施动作的时间；一般采取反时限保护或者上一级有短延时脱扣器的电器设备。

4.保护电器具有选择性的动作能够确保供电的连续性

4.1供电的连续性要求

（1）当前社会的快速发展对于供电的连续性要求非常高。一些特殊的保供电任务，比如奥林匹克运动会、世界博览会等，一些对于安全防护要求严格的生产工艺流程和重要装置，铁轮场站以及民航等重要的交通枢纽，水、电、气的供应与信息通信中心、计算机网络中心、金融贸易中心等，这些对于供电的连续性要求非常高，所以，在配电设计过程中务必进行考虑充分。（2）对供电的连续性产生影响的原因比较多，比如主电网供电的稳定，变配电系统设备的故障问题，天气状况的影响，遭受外力破坏等，许多因素是很难避免的，有些甚至是无法抗拒的因素。但是针对保护电器由于非选择性动作导致的断电，通过科学合理的配电设计是可以规避的，或者得到有效的改进。

4.2保护电器的合理选型与参数整定的方法

为确保上下级保护电器的动作具有选择性，应当采取如下选型。

（1）选择熔断器。选择的熔断器应当满足国标（GB13539.1）的要求，其反时限电流保护动作特性可以较好地确保上下级之间的动作具有选择性。

（2）上级选择的选择型断路器带有短延时脱扣器，只需对短延时脱扣器的延时时间以及额定电流进行合理整定，就可以確保其具有选择性。

4.3目前配电设计过程中常见的问题

（1）目前设计过程中普遍存在的不合理因素是选择高级别的非选择型断路器，一旦末端出现比较高的故障电流的时候，容易造成一级或者多级断路器不能选择性断开，这是亟需加以解决的问题。

（2）选择的选择型断路器太多，甚至在线路的电流只有数十安电流的情况下，也选择了价格十分昂贵的选择型断路器。

（3）选择的选择型断路器的参数整定错误，比如上级短延时脱扣器的额定电流过低，甚至比下级断路器的瞬时脱扣器的额定电流还要低，或者上级瞬时脱扣器的额定电流过低，这些均会对选择性动作造成破坏。

5.结语

地铁低压配电系统设计优化探讨 篇4

地铁区间设备低压配电设计的过程中要从地铁环境着手, 依照地铁车站区间长度及区间内用电特征实施对应设置, 从而保证配电的有效性, 提升配电系统运行效益。我国地铁站区间长度多为1 km左右, 地铁中对低压要求较高, 需要配电设备能够保证在220/380 V配电标准中正常运行, 从而提升低压配电系统效益。区间设备配电设计的过程中人员要全面控制好车站变电电源及配电扥分界点, 要能够保证低压配电系统既能够满足配电需求, 又能够达到经济效益指标, 从而实现对地铁低压配电系统经济性的改善, 降低工程造价, 其具体配电设计内容如以下几点。

(1) 区间设备运行环境分析:在地铁低压配电系统中地铁区间设备运行负荷容量一般较小, 各项容量内容远远低于负荷状况, 系统设置与常规配电存在明显差异。该体系由于配电内容的限制在配置过程中可以同时安置多台风机和水泵, 运行过程中由现场需求进行合理选取。除此之外, 地铁低压配电系统区间设备在配置的过程中多通过电动机完成各项负荷需求, 其指标多为一级负荷指标, 电压负荷整体较低。这种电动机负荷状况下, 电动机起动电流明显高于常规起动电流, 有时甚至可以达到7倍以上, 从而导致配电系统安全性大大降低。

(2) 区间配电设计:设计过程中要首先对电动机起动符合进行配置。可以通过将给予电动机上级断路器瞬时脱扣器保证电流能够与系统安全电流一致, 达到对电流的控制和调节。上级断路器瞬时脱扣器可以将电动机起动电流控制在正常电流的2~3倍之间, 对系统安全状况提升具有至关重要的作用。其次, 设计过程中需要设计对应长距离配电系统。本次设计中要依照地铁低压配电系统指标将电压压降控制在5%左右, 通过电缆截面调整、单项接地设置、开端过流保护等完成电压调节, 提升长距离安全性。必要时还可以在长电路中加入辅助器件, 从而提升断路器在单相接地系统中跳闸的可靠性。再次, 要对电动机设备运行进行设计, 依照电动机负荷状况对电动机进行具体选择。当前地铁低压配电系统中多为多台电动机共同运转, 这种状况直接导致尖峰电流上升, 造成启动电流发生转变。该设计中要依照电流值对系统中电动机进行调整, 计算如下:

上述计算出的电流值需要保证Id≥1.2Im a x。

其中, Imax为一组电动负荷起动的尖峰电流;P为单台电动机负荷容量;cosφ为功率因数;Id为N台电动机配电上级断路器瞬间保护整定值。

计算出上述数值后电动机配置要依照其完成调整, 例如:当启动2台电动机时上级断路器瞬时脱扣器将电流控制在原有标准的9倍左右, 此时需要调整的定值为9倍额定计算电流值。

(3) 具体设备分析:地铁低压配电系统排水泵在设计的过程中需要依照排水泵具体工作状况完成。排水泵选取状况对水位变化影响不大, 调整过程中需要依照水位来确定启动方案。而射流风机在设计的过程中常通过BAS完成控制, 通过该内容达到启动命令。因此在设计的过程中人员需要对BAS系统电流进行对应设计, 要通过过流保护提升整定值, 提升系统安全性。

2 系统配电装置优化

地铁低压配电系统在设计的过程中需要依照地铁区间设计状况完成, 优化操作中人员要把握好区间设备配电状况, 依照独立区间设备配电内容实施对应调整、提升。

在对地铁区间电源进行优化时人员可以先从人防电源着手, 依照人防电源一级负荷特性将单电源装置转变为双电源切换系统, 从而提升电源使用质量。该电源优化的过程中要对人防专业接口连接位置进行合理选取, 一般确定为双电源切换箱进线开关上部分端口。双电源切换箱在配置的过程中需要由人防专业需求指标确定, 由该内容选取对应材料, 从而双电源切换箱应用的安全性。

在对地铁区间配电进行优化的过程中人员要做好对配电系统的安全保护, 要设置多项保护装置, 防止出现系统漏电导致的安全事故。人员要在双电源切换箱中设置对应断路器漏电保护装置, 在完成设置后实施漏电保护试验, 观察漏电保护效果。与此同时, 该漏电保护装置完成后人员还需要对双电源切换箱进行3级调换, 从而防止系统配电过程中可能出现的误动, 提升配电可靠性。

在对系统跳闸进行优化的过程中人员要对系统电流状况进行全面分析。当前地铁低压配电系统中漏电保护断路器电流Inb≥ILD。因此, 在优化过程中要控制好ILD的电流保护整定值。人员在低压配电优化中可以实施双电源切换保护, 通过双电源提升断路器跳闸的灵敏度, 改善系统断路保护效益。与此同时, 该装置还可以提升地铁低压运行效益, 对系统配电质量具有非常积极的意义。具体配电设计见图1。

除此之外, 地铁低压配电系统在优化的过程中还要控制好配电设备容量及电动机负荷过载元件选取两方面内容, 防止配电系统出现端子不匹配及过载无法制动保护等现象, 提升系统安全性和可靠性。

3 结语

低压配电系统作为地铁建设的重要内容, 对地铁安全运行具有非常积极的意义。在当前地铁低压配电系统设计的过程中人员要依照地铁配电指标实施对应设置, 要依照配电专业内容实施对应选取从而提升配电设计的有效性和合理性, 改善系统运行质量, 加速地铁配电建设进程。

参考文献

[1]郑姗姗.地铁低压配电自动化系统的应用与发展[J].赤峰学院学报:自然科学版, 2012 (18) :52-54.

[2]纪强.智能低压配电系统在地铁中的应用问题分析[J].科技创新与应用, 2014 (12) :283.

[3]武春.广州地铁嘉禾车辆段低压配电及照明设计研究与探讨[J].电子测试, 2013 (9) :119-120, 116.

低压系统设计 篇5

关键词：低压;供配电设备;防护措施;安全管理;电力系统

1低压供配电系统的构成

低压供配电系统主要由降压变电所、输电线路和各种用电设备构成。而其中的低压供配电设备是整个电力系统的核心，由配电设备、变电设备、照明设备以及备用电源等共同组成。各个设备之间既可以通过组装来配合完成工作，也可以独立进行工作。其中的每个设备在低压变配电系统中都有各自功能作用，在电力系统运行起到了着至关重要的作用，构建了完整低压供配电系统。

2低压电气供配电设备存在的问题

目前大多数的低压供电设备缺乏相应的保护装置，存在很多安全隐患。一旦出现安全问题，工作人员不能及时切断总电源，非常容易引起电气事故。在初期建设的过程中，前期投入使用的设备缺少必要的安全筛查，导致很多的电气设备在运行一段时间后，出现各种安全问题。所以相关管理部门应加强对设备的检查力度，将设备的安全管理问题落实，减小设备发生故障的几率。在对低压供配电设备的日常维护管理中，工作人员专业能力不够成熟，对于突发事故缺少完整的认知，在恶劣环境中无法及时处理故障设备，间接的影响供配电系统的稳定运行。

3低压电气设备设置的原则

低压系统设计 篇6

关键词：建筑电气；低压配电；接地系统；PE线

一、建筑电气低压配电系统中接地系统的分类概述

由中性线与保护线的结合情况，我们可以将TN系统分为三种类型：TN-C系统、TN-S系统、TN-C-S系统。

（一）TN系统

TN-C系统中，中性线和保护线是完全一体的。这种系统在谐波电流相对较少并且三相负荷能够保持相对平衡的供电系统中得以应用。这种系统的工作原理是利用供电设备的外壳把N线、PE线相互连接起来形成一个整体，即组成PEN线。在供电设备系统运行时，PEN线中会有一些谐波电流与正常电流同时通过，然而谐波电流不会对整体运行产生相对大的影响，所以PEN的安全运行得到保障。PEN线发生断线的问题或者是短路的问题在运行过程中都会对线路电压产生影响，对应的对地电压也增高。因此，在供电系统运行环境易爆或是供电系统中有精密仪器时一般不采用TN-C接地系统，以免电压过大引发安全事故。

TN-S系统中，中性线与保护线完全分离。相对来说，此种系统中PE线本身没有正常电流的通过，外壳也不会带电，因此较为安全。所以在供电设备中有精密设备或是需要更多安全保障的居民区中得以应用。可在这种系统中，我们更应注意，当运行供电系统过程中出现短路时，或是故障电压不断蔓延时，此种系统不能及时的自我处理这些故障。此外，谐波电流也会在N线路中与正常电流一同通过，其中正常电流由单项工作电流和三相平衡电流组成。其所产生的绝对值因为电流较大也会随之增大，再加上考虑到线路中的阻抗问题，就会使此系统出现一定的地面电压降，因此会出现电击的危险。

TN-C-S系统中，中性线和保护线其中一部分合并，另一部分分离，此系统多应用于我国居民建筑的低压配电接地系统中。这种系统的工作过程是，先使用合并的线路将电力从变压器处接到居民楼之后，再利用分离的线路对各家各户进行供电。此种系统结合了TN-C和TN-S系统，不仅高效安全，而且避免了其各自的弊端，基本上可以满足居民建筑的安全稳定的供电需求。

（二） TT系统

TT系统通过用电设备的外壳同接地极进行接地处理，使其与电源的接地处在电气设备上脱离关系。与此同时，其每个建筑之间的电气设备都靠自身的接地极进行接地，与其PE线无连接。因此保证了故障电压不会顺着PE线进入居民楼内，从而避免了事故的发生。由于这种特性，所以TT系统往往被应用于大部分的公共低压电网供电工作中。与此同时，因为我国农村居民有分散居住的居住习惯，使得其用电负荷不集中，出现线路故障时电流也相对较小，因此TT系统在我国农村应用最为广泛，其也避免了从电源进入PE的繁琐过程。

（三） IT系统

IT系统的中性点不会直接同地面接触，因此其电源带点部分与地面绝缘。这种用电系统往往应用于我国的电机系统中。然而，其并不是可以完全与N线适配，如果实际要求必须配N线，应在N线上设置好电流保护措施的前提下，再进行适配，以此保证电路的安全。

二、接地保护设计的分析及实际用电时的建议

（一）PE线的重要性

PE线就是我们常常提到的地线，其不会直接与火线或零线连接进电力线路中，而是将电气设备外壳或其外表面导电体连接于地下，避免导电与漏电事故的发生。在电气低压配电设计中，需要将其电气设备与可接触到的金属外壳与PE线进行连接。这种与PE线进行连接的方式，使其保证了系统中电气设备的正常运行以及电气工作人员的安全。因此，在对低压配电系统进行保护工作的同时，必须要把PE线的设置放于重要位置。

PE线在低压配电系统出现电路故障时会将故障电流传送入地下，作为关键的保护措施，PE线应满足必要性的要求：首先，PE线的载流能力应满足其所进行保护设置的需求。再者，PE线在载流过程中的载流温度与感应强度应保持在一定的数值范围之内，以此避免建筑内火灾，爆炸等危险事故的发生。与此同时，在进行PE线设置时，如果在应用TN-S系统时出现接地故障，PE线就会在故障时间内承受相应的单项短路电流，因此应保发生在PE线上的电压低于建筑安全电压50V以上。此外，敷设PE线时，应尽力使其与配电导线的距离更加接近，并以同路的形式即同管、同槽的形式进行敷设。对中性线与地相线间的回路阻抗进行最大程度的降低，从而保护了应对故障时电气的灵敏识别度。

（二）实际用电时的接地系统应用建议

在国进行配电系统初期，常常选择TN-C系统进行接地，改革开放以来，我国采用了国际IEC标准，渐渐改用TN-S的接地系统。TN-S作为低压配电接地的标准形式通常应用于我国的建筑工程中。TN-C系统通常应用于我国各种低压配电所中，从而使我国的民用建筑中出现室内为TN-S，室外为NT-C的特点。在TN-S系统中，因为此系统N线与地面绝缘和其N线与PE线绝缘的特点，在低压网路范围较大时，其N线的路径就会相对变得很长，从而导致N线的阻抗也相对增大。正因为这种特点的存在使得当三相不平衡时，电路中偏离的电位过多而导致用电设备的安全性受到影响。而此时就应使用TN-C系统或者TN-C-S系统，来保证用电人员的安全。

三、总结

综上所述，接地系统在建筑电气低压配电系统的运行过程中极其重要，进行相应的接地系统设计和安装是必要的，因此建筑电气系统的安全运行才能得到保障。我们应结合实际环境，在接地系统设计中采取相对更安全更高效的接地系统方式，使现代建筑电气系统得以安全运行，用电人员的安全得以保障。

参考文献：

[1]高瑞.浅析建筑电气低压配电设计中各种接地系统[J].建筑工程技术与设计，2014，（15）：702-702.

[2]沈天杭.关于建筑电气低压配电设计中各种接地系统的分析[J].中华民居，2014，（18）：177-177.

低温低压环境舱压力系统设计 篇7

1 压力控制系统设计

高低压环境舱设计参数如下。

模拟环境箱模拟海拔高度变化范围在当地海拔高度0~5 000 m之间, 因此压力系统只有真空系统一个部分, 真空系统用于模拟高海拔状态下对应的真空度, 同时要保证升降压速率要求。压力系统主要由真空泵组、电动调节阀、电动阀组、传感器、截止阀等组成。压力系统原理图如图1所示。

2 真空系统设计

真空系统用来实现低气压、高低温、高湿环境箱所需的低气压环境, 系统由真空机组、阀件及其他附属设备组成。压力控制子系统原理如下。

在不同的流动状态下, 管道中的气体流量和导气能力计算方法不同, 由于在真空抽气过程中湍流的出现时间较短, 常常不加以单独考虑, 而是将其归入粘滞流态。其他流动状态的判别可用克努曾数λ/d或管道中平均压力p与几何尺寸d的乘积pd作为判据。

当粘滞流满足λ/d<1/100的条件时, pd>1 Pa·m;当中间流满足1/100<λ/d<1/3的条件时, 0.03 Pa·m<pd<1 Pa·m。

根据以上分析, 环境箱真空系统在常用工作高度内, 主要为粘滞流, 因此, 系统设计中流导按粘滞流进行计算。

环境箱为单室试验设备, 其有效容积约为10 m3, 最大工作高度5 000 m (54.0 k Pa) , 高度升降速率按5 m/s计, 则箱内海拔高度由当地 (按101 k Pa) 升至5 000 m所需时间最少为1 000 s。

式中:s为泵的计算抽速 (m3/h) ;V为箱体的最大箱容 (L) ;t为高度上升时间 (s) ;P1为箱体初始压力 (k Pa) ;P2为箱体最终压力 (k Pa) 。

一般情况下, 泵的名义抽速取泵计算抽速的1.3倍。

式中:S名为指泵的名义抽速 (m3/h) ;S为指泵计算抽速 (m3/h) 。

即按最大上升速率计算所需真空泵的名义抽速为25 m3/h。

3 复压系统设计

需要恢复压力时, 中央控制器按最终压力目标或升压速率自动调节真空泵的开启或高真空阀的开闭时间, 以达到所需升压速率或最终压力。具体计算如下。

低气压、高低温、高湿环境箱需下降高度时, 依靠向舱内补充常压空气实现, 因复压速率为182.6 k Pa/h, 环境箱高度为54 k Pa, 高度恢复100 k Pa的时间为30 min。

在舱内绝对压力为54 k Pa, 要使舱内压力升至100 k Pa, 即将舱室内空气转换为常压状态, 假设在此过程中忽略温度变化的影响, 根据理想气体定律有:P1V1=P2V2, 则变化后的空气量为:

式中:P1为初始压力;P2为终始压力;V1为变化前容积 (m3) ;V2为标准状态下舱内气体的容积 (m3) 。

则需要补充的新风量=9.36-4.99=4.37m3, 因舱室高度 (海拔) 下降到当地海拔高度的时间为30 min=0.5 h, 则新风流量为4.37/0.5=8.74 m3/h。为保证系统具有良好的可调节性能 (实现不同的降压速率) , 因此系统设置电动调节阀进行流量调节 (见表1) 。

在新风补充的过程中, 舱内压力是不断变化的, 初始时可资用压力 (管道两端压差) 远大于空气流动所需的动压, 此时流速高于计算流速, 实际的风量大于设计流量。因此计算结果完全可以满足下降速率的要求。

4 结语

该低压环境舱实现了海拔高度变化范围为0~5 000 m (54.0 k Pa) , 高度控制精度为±3 k Pa (3%~4%) ;高度升、降速率≤5 m/s。较好地满足了GJB150A中试验的要求。

参考文献

[1]达道安.真空设计手册[M].国防工业出版社, 2014.

低压储罐系统的工艺安全设计 篇8

1 氮封系统

对于低压储罐,目前一般采用固定顶罐。低压储罐一般需要采用氮封,氮封的作用主要有以下几方面:

1) 保持罐内微正压,防止空气或灰尘进入罐内,保证介质产品质量,保证介质不与空气接触,避免介质吸收水分或介质被氧化。

2) 采用氮封后,罐内气体空间是介质和氮气的混合气体,可减少形 成混合性 爆炸气体 的机率。

氮封系统的工作原理是: 当储罐内压力下降,低于设定值时,压力调节阀或自力式调节阀开启,向罐内补充氮气; 当储罐内压力达到设定压力时,压力调节阀或自力式调节阀关闭,停止补充氮气; 当储罐内压力升高,达到设定值时,通过自力式调节阀、压力调节阀或呼吸阀向罐外排出气体。相对于常压储罐,低压储罐由于设计压力相对较高,故储罐操作压力允许变化的范围较宽,利于选择调节系统,同时也可避免气相进出管线上的压力调节阀( 或自力式调节阀) 频繁动作,减少损坏的几率。

氮气供气管的接管位置应远离呼吸阀的接口,并且最好插入罐内约200 mm,这样氮气进罐后不直接排出,可更好地达到氮封的目的。

目前主要的排气回收工艺有吸收法、吸附法、冷凝法和膜分离法等。选择何种回收工艺,与介质和工艺流程有关,原则上是尽量回收产品和减少对环境的影响。经上述方法回收处理后的排气如仍达不到排放要求,则需要采用焚烧或催化氧化的方法处理。

除采用氮气作为密封气外,有的装置还采用燃料气( 或天然气) 作为密封气。主要由于供给便利,燃料气( 或天然气) 不会对介质的质量产生影响,并且排放气作为燃料回收热量的场合。燃料气不能作为开放式固定顶储罐的密封气。

2 压力控制系统

2. 1 负压控制系统

采用压力控制系统加安全附件,保证低压储罐不会因过度负压而损坏。当储罐由于出料或气温降低,罐内压力下降时,首先通过氮封的调节阀( 或自力式调节阀) 进行补气,维持罐内压力,如压力继续下降,达到呼吸阀的设定值时,则通过呼吸阀进行补气,保证储罐不会由于过度真空而造成损坏,但此时氧气将进入系统。如氮气供气系统可靠,且有足够的容量,也可将呼吸阀接至氮气系统,保证不会有氧气进入系统。如氮气的用量无法保证,不能完全避免氧气进入系统,可设置在线氧分析仪或通过定期分析排气的氧含量来保证系统安全。如果介质不允许接触空气,其呼吸阀应接至氮气系统,如氮气系统无法满足要求,则需要考虑更换罐型。

2. 2 正压控制系统

采用压力控制系统加安全附件,保证低压储罐不会因超压而损坏。当储罐由于进料或气温升高,罐内压力上升时,首先通过排气的调节阀( 自力式调节阀) 进行排气; 如压力继续升高,达到呼吸阀的设定值时,则通过呼吸阀向外排气;若压力继续升高,达到泄压人孔的设定值时,泄压人孔开启,泄放超压的气体。低压储罐由于设计压力相对较高,三级排放的设定值相对常压罐而言范围较宽。调节阀的设定值、呼吸阀和泄压人孔定压的选择均有较大的空间。

3 安全附件

3. 1 真空泄放装置和压力泄放装置

通常情况下,真空泄放装置和压力泄放装置是建立在防止损坏储罐本体的基础上的,其真空度和泄放压力不应超过储罐的设计条件。常用的保护措施有呼吸阀、泄压人孔、低压安全阀和液压安全阀等,呼吸人孔一般仅用于常压储罐,不适用于低压储罐。由于这些泄放装置的完全开启压力不完全等于定压,所以选择定压时要考虑超压百分数和制造误差。

如果环境条件或介质会导致真空泄放装置和[压1]力泄放中装国置石难油以化打工开集,团就公应司采. 用GB额5外01的60防—护200装8置或采取石相油应化措工施企保业证设安计全防。火如规果范介 [质S]容. 易北聚京合:或容易凝中固国,计可划采出用版氮社气,吹200扫9:防3止3.介质积聚或采用伴热防止介质凝固的方法来解决。如果仅仅是因为水气结冰的原因妨碍呼吸阀动作,可采用防冻型呼吸阀。

3. 2 阻火器

阻火器通常是由能够通过气体的许多细小通道或孔隙的固体材质所组成,这些通道或孔隙小到能使火焰被熄灭。火焰能够被熄灭的机理是传热作用和器壁效应,器壁效应为主要机理。储存甲、乙、丙A类介质的储罐或最高操作温度大于或等于介质闪点的储罐放空管道( 包括呼吸阀的放空管道) 上应设置阻火器,可以通过选择带阻火器的呼吸阀来解决。

阻火器的结构特点非常容易堵塞。呼吸阀锈蚀产生的铁锈、尘土、水结冰、介质聚合或凝固等,均会造成阻火器堵塞,引起储罐通气量变小,造成危险。所以除在工艺流程上通过伴热或气体吹扫等方式加以预防外,还要重视阻火器的定期检查和保养。

3. 3 静电接地

石化产品大多是不导电的,介质在流动和过滤时,会因摩擦而产生静电荷,当产生静电荷的速度大于其导出速度时,就会形成静电荷的积聚。而储罐中的电荷不易消除。因此,在设计时,首先应采取减少产生静电的措施,从根本上减少电荷的积聚,如降低管线内介质的流速,进料口设置在储罐底部( 如必须从上部接入,则采用插底管,宜延伸至距罐区200 mm处[1]) ,介质通过精细过滤器时,从其出口到储罐间留有30 s的缓和时间[2]等措施。其次,为避免不断产生的静电在储罐中积累,储罐应设静电接地,以导走静电荷,防止静电积聚造成危险。当储罐内壁喷涂涂料时,涂料的导电性能应高于储存的介质。

3. 4 人体静电消除器

人体自身的活动会产生静电,接近或接触带电体也会产生静电。人体的静电也可能引起介质燃烧或爆炸。所以储罐的扶梯口应设人体静电消除器,将人体本身所积累的静电电荷安[全2]地泄放中国,石避油免化因工人股体份静有电限而公引司发青火岛灾安或全爆工炸程事故。研究院. GB 13348—2009液体石油产品静

4 结 语

浅谈企业低压配电系统的设计 篇9

1 主接线方案的设计原则及一般要求

1.1 主接线设计的基本要求:

安全、可靠、灵活、经济。此外, 电气主接线在设计时应留有发展余地, 不仅要考虑最终接线的实现, 同时还要兼顾到分期过渡接线的可能和施工方便。

1.2 主接线设计的原则

1) 变配电所电气主接线, 应按照电源情况、生产要求、负荷性质、用电容量和运行方式等条件确定, 并应满足运行安全可靠、简单灵活和经济等要求。

2) 在满足上述要求时, 变电所高压侧应尽量采用断路器少的或不用断路器的接线, 如线路-变压器组或桥形接线等。当能满足电力系统继电保护时, 也可采用线路分支接线。

3) 当能满足电力系统安全运行和继电保护的要求时, 终端变电所和分支变电所的35kV侧可采用熔断器。

4) 连接在母线上的阀型避雷器和电压互感器, 一般合用一组隔离开关。连接在变压器上的阀型避雷器, 一般不用隔离开关。

5) 在110-220kV配电装置中, 当出线为2回时, 一般采用桥形接线;当出线不超过4回时, 一般采用单母分段接线;当枢纽变电所的出线在4回及以上时, 一般采用双母线。

6) 所用电源。当变电所有两条35kV电源进线时, 一般装设两台所用变压器, 并宜分别接在不同电压等级的线路上。

2 选择确定主接线

根据本车间的情况, 负荷量不大, 但属于二级负荷, 可靠性要求较高;根据上面的设计原则和要求我设计了两种方案比较, 其设计比较如下:

2.1 第一种方案

本主接线采用了一台变压器的小型变电所, 其高压侧一般采用无母线的结构。这种主接线采用了高压断路器, 因此变电所的停、送电操作十分灵活方便, 同时高压断路器都配有继电保护装置, 在变电所发生短路和过负荷时均能自动跳闸, 而且在短路故障和过负荷情况消除后, 又可直接迅速合闸, 从而使恢复供电的时间大大缩短。如果配电自动重合闸装置, 则供电可靠性更进一步提高。

2.2 第二种方案

这种方案是采用装有两台主变压器的小型变电所。如图1所示

这种主接线的供电可靠性较高。当任一主变压器或任一电源线停电检修或发生故障时, 该变电所通过闭合低压母线分段开关, 即可迅速恢复对整个变电所的供电。如果两台主变压器低压侧主开关 (采用电磁或电动机合闸操作的万能式低压断路器) 都装设互为备用电源自动投入装置 (APD) , 则任一主变压器低压主开关因电源断电 (失压) 而跳闸时, 另一主变压器低压侧的主开关和低压母线分段开关将在APD作用下自动合闸, 恢复整个变压所的正常供电。这种主接线可供一、二级负荷。

2.3 两种方案的比较

1) 从安全性看这两种主接线方式都满足国家的标准的技术规范的要求, 能充分保证人身和设备的安全。

2) 从可靠性看这两种电力负荷满足该车间的二级负荷要求。对于第一种主接线的工作方式是当机电修车间或轧钢车间任意一个故障停电检修时, 通过联络线由另一个车间提供电源.在低压联络线上, 轧钢低压联络线侧的配电瓶将它始终处于打开状态, 当机电修车间变压器要检修时, 先打开机电修车间侧配电瓶的开关, 使其与轧钢车间通电, 然后断开其本车间母线上的开关, 这样保证了不影响生产断电。

3) 从灵活性看能适应各种不同的运行方式, 便于切换操作和检修, 且适应负荷的发展。

4) 从经济上看, 第一种方案比第二种方案少一套高压线路、变压器、高压熔断器、和开关设备, 减少了土建面积, 因此能节约大量投资。从第一种来看它由负荷不大的轧钢车间提供低压联络备用电源。联络线大约60米, 因此线路比较短, 出现问题的可能性比较小, 在加上本机电修车间与轧钢车间的共同负荷也比较小。根据性能比较可知道, 第一种方案利用率更高。有在综合投资上, 有Z1~1/2Z2;运行年费上F1~F2, 从而可知第一种方案更为理想。

2.4 主变压器的选择

变电所中主变压器的容量应按照变电所的负荷总容量及主变压器的台数和运行方式确定, 还应考虑5~10年的发展规划。主变压器应选择低压损耗变压器, 同一变电所中的几台主变压器的型号和容量应该相同。

工矿企业变电所主变压器的台数, 应根据负荷的重要程度确定。对于有一、二类负荷的工矿企业的一、二类负荷用电, 并不得少于变电所总计算负荷的80%或70%。即每台变压器的容量应为

式中:--变电所总的有功率计算负荷, kW;--变压器的额定容量, kV·A;--变电所人工补偿后的功率因数, 一般应在0.95以上;--变电所人工补偿后的视在容量, kV·A;--故障保证系数, 根据全企业一、二类负荷所占比例确定。

当变电所只选一台变压器时, 变压器容量的容量应满足全部用电负荷的需要。此外。一般还应考虑15%~25%的富裕容量, 即

当两台变压器采用一台工作, 一台备用时, 则变压器的容量应按下式计算:

当两台变压器采用并列运行时, 则每台变压器的容量应按下式计算

根据上面的计算和比较选择一台变压器的方案, 可知道当一台承受机电修车间和轧钢车间的总负荷时, 将两车间的总容量结合一起来算, 由现场查勘得知轧钢车间的容量为493.8kVA, 可得:

通过查变压器的型号表可选

可知SN.T=800≥1.25=774.4 kV·A

3 供配电线路的接线及其结构

低压配电线路的接线方式:

3.1 放射式接线:

配电线路互不影响, 供电可靠性较高, 但配电设备和导线材料耗用较多, 且运行不够灵活。主要用于容量大、负荷集中或重要的用电设备, 或者需要集中联锁启动。

3.2 树干式接线:

配电设备和导线材料耗用较少, 运行灵活性好, 特别是采用封闭式母线槽时;但干线故障时影响范围大, 供电可靠性较低。一般用于用电设备容量不很大、布置较均匀的场合, 例如对机械加工车间的中小机床设备供电以及对照明灯具供电等, 均采用树干式接线。

参考文献

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[2]周菁华, 对低压配电系统存在问题的探讨[J]供用电, 2006 (03) .

[3]陈平, 王宏.智能低压配电系统的分析及实现[A].中国电工技术学会低压电器专业委员会第十五届学术年会论文集[C].2010.

低压蒸汽凝液回收系统设计 篇10

在化工生产装置中,蒸汽加热使用广泛,蒸汽冷凝液的回收应给予足够的重视。在蒸汽系统中,疏水阀既能及时排出加热设备及蒸汽管线中产生的凝液,保证设备及管线所需要的温度,又能避免蒸汽进入凝液管网产生大量的热量损失,对凝液管网的稳定造成影响。在常规的生产场合,凝结水的回收方案已经很成熟,但对于低压蒸汽凝液的回收还未见系统报道。

疏水阀前后需要一定的压差来保证正常疏水,现有的疏水阀产品都要求阀前压力大于阀后压力。对于一些热敏性物料或产品(如丙烯酸),为避免其聚合或分解,要求在精制或分离过程中,加热温度在85～100℃之间,为增加传热效果,并使温度控制灵敏,通常采用饱和蒸汽压力较低(小于大气压)的低压蒸汽,但会出现疏水阀阀前压力小于大气压且小于阀后管网压力,导致疏水阀无法工作。现在已有的用压缩空气作为动力源的凝液泵,虽然可以解决疏水阀背压大于阀前压力的问题,但其设计原理决定了其不能在蒸汽饱和蒸汽压低于大气压的场合使用。因此需设计低压蒸汽加热装置的凝液回收系统,回收冷凝液,以达到节能降耗的目的。

中石化南京设计院在2005年设计了一个低压蒸汽(蒸汽压力<1atm)凝液回收系统,并在2005年底投入使用,到目前为止运转良好。中石化南京设计院对该系统的设计拥有完全知识产权。

1 系统设计

低压蒸汽加热系统主要包括:精馏塔再沸器、疏水器、冷凝液冷却器、喷射器、限流孔板、冷凝液泵、冷凝液排液控制阀。系统如图1所示。

图1中A、B、C、D、E、G为水力学计算点,管路上F为限流孔板。因系统中所使用的低压蒸汽饱和蒸汽压小于大气压,系统设计的原理为通过喷射器和设备布置形成的液位差,使正常操作情况下疏水阀阀后形成负压,小于阀前压力,保证疏水阀正常工作所需的压差;喷射器正常工作需要持续的动力源,所以在系统内加一冷凝液循环泵;为避免疏水阀后泡点冷凝液在抽真空后汽化形成气液两相流影响喷射器正常工作,在疏水阀后加一冷凝液冷却器;为了使系统的阻力平衡,保证系统有一定的调节范围,使系统能稳定运行,在管路系统中增加若干限流孔板。

1-精馏塔再沸器;2-疏水阀;3-冷凝液冷却器;4-喷射器;5-循环泵。

2 应用实例

根据一工程实例,依照图1所示的系统图,对低压蒸汽加热系统的设计进行详细说明。

2.1 流体力学计算理论依据

2.1.1 管道管径的确定

式中:d—管道的内径,mm;

W—管内介质的质量流量,kg/h;

u—介质在管内的平均流速,m/s;

ρ—介质在工作条件下的密度,kg/m3。

2.1.2 机械能衡算式(伯努利方程式)

式中:u1,u2—流体分别在截面1与2处的流速,m/s;

p1,p2—流体分别在截面1与2处的压强,Pa;

Z1,Z2—截面1与2的中心至基准平面o的垂直距离,m;

We—输送设备对单位质量流体所做的有效功,J/kg;

hf—流体的能量损失,J/kg;

g—重力加速度,m/s2。

2.1.3 单相流(不可压缩流体)管道的压力降计算

式中:ΔpH—静压力降,Pa;

ΔpV—加速度压力降,Pa;

Δpf—阻力压力降,Pa;

Z1,Z2—管道起点、终点的标高,m;

u1,u2—管道起点、终点的流速,m/s;

u—流体平均流速,m/s。

2.1.4 气液两相流(闪蒸型)管道的压力降计算

式中:WT—气液两相流体总质量流量,kg/h;

A—管道截面积,m2;

p1—管道始端压强,MPa;

p2—管道n点压强,MPa;

ρa—气液两相流平均密度,kg/m3;

d—管道内直径,m;

λ—摩擦系数;

L—管道计算长度。

2.2 系统工艺计算结果

流体力学计算采用ASPEN PLUS和HTFS PIPE软件,计算结果如下:

(1)为避免由于塔釜温度过高导致热敏物料聚合,再沸器采用低压蒸汽的规格为552hPa(a),83.8℃,蒸汽量为3000kg/h。

(2)再沸器冷凝液疏水管道疏水阀前选用规格为2″,因疏水阀后压力低,阀后至冷却器的管道内为两相流,管道选用规格为6″,冷却器至喷射器进口管道选用规格为1.5″,循环泵出口至喷射器的管道选用规格为2″,喷射器后至泵入口的管道选用规格为3″,D点至E点管道选用规格为2″。

(3)根据疏水量的大小对疏水阀选型,疏水阀工作需要压差为660hPa(a),所以要求疏水阀后压力为-108hPa(a)。

(4)冷却器与喷射器设备布置垂直高差为6.2m,根据管道流体力学计算结果,G点至疏水阀前管道阻力为1.0hPa,疏水阀至冷却器前管道阻力为1.0hPa,冷却器设备阻力51.0hPa,冷却器至喷射器前管道阻力为3.0hPa,喷射器冷凝液口应达到的压力为440hPa(a)。

(5)根据喷射器冷凝液口应达到的压力,对喷射器进行选型。喷射器进口B点的压力应为0.5MPa(g),动力液体流量10m3/h,根据此数据对循环管路进行流体力学计算,C点至D点管道阻力为1.15kPa,D点至A点管道阻力为2.3kPa。根据循环管路流体力学计算结果,为了系统阻力平衡,维持E点与冷凝液管网压力相当,使冷凝液稳定输出,排放管线上孔板阻力降为0.02MPa,循环管路上孔板阻力降为0.045MPa。

2.3 系统效果

采用低压蒸气凝液回收系统,每小时可以回收3000kg的脱盐水,按装置年运行8000h计算,每年可节水24000t。同时,由于低压蒸汽为潜热加热,可以减少所需换热面积,减少设备投资。

3 设计要点

为了使系统能稳定的运行,在工程设计中需注意以下几点:

(1)明确凝液回收总体管网的压力,以确定循环系统的排出压力;

(2)在设备布置时就应考虑冷凝液冷却器与喷射器的高度差,足够的高度差可以最大限度地降低循环能量损耗;

(3)疏水阀和喷射器的选型都应在系统流体力学初步计算后进行,确定型号后再对系统进行二次计算;

(4)系统中限流孔板的设置十分重要,需考虑操作负荷的变化,使限流孔板阻力曲线与系统阻力曲线吻合,避免系统内压力保持不住,导致循环泵无法工作;

(5)需考虑开车阶段系统循环所需脱盐水的来源。

4 结论

通过以上所设计的系统,可以解决常规凝液系统不能回收低压凝液的难题,每年可回收24000t脱盐水,同时使系统温度容易控制,便于系统的长时间稳定运行。该系统在石油化工行业对蒸汽消耗较大的装置有很大的使用前景,可以最大限度地减少水消耗量。该系统还可以用来回收低压工艺蒸汽的凝液，在一些负压场合替代真空设备，降低设备投资，节省能耗。

摘要：在石油化工生产过程中,低压蒸汽的凝液回收是常规凝液回收系统所不能实现的。通过设计一个循环回路系统,解决了低压蒸汽凝液的回收问题,并可推广应用到回收低压工艺蒸气凝液。

关键词：低温低压,凝液回收,系统设计,ASPEN

参考文献

[1]中国石化集团上海工程有限公司.化工工艺设计手册[M].北京:化学工业出版社,2003.

[2]王松汉.石油化工设计手册(第4卷)[M].北京:化学工业出版社,2001.

[3]夏清,等.化工原理[M].天津:天津大学出版社,2005.

[4]王汝武.凝结水回收方式的选择[J].节能与环保,2005,(1):52-53.

低压系统设计 篇11

摘 要：随着电力事业的发展和国家电网的日趋复杂，低压用电负荷增长幅度越来越大，随之而来的问题也越来越多。目前，低压配电系统普遍采用低压无功补偿的方式进行补偿，无功补偿对于低压配电系统的工作效率有很大程度的提高，了解低压无功补偿的原理、方法、规律以及技术对于低压配电系统的完善和发展有很大的帮助。低压无功补偿不仅能够减少电能耗提高工作效率，同时能够加快电力事业的发展。本文充分介绍了低压无功补偿在低压配电系统中的应用的重要性，从低压无功补偿的原理、配置原则、补偿方法等方面进行解析，深入分析低压无功补偿在低压配电系统中的应用。

关键词：无功补偿；低压；配电系统

低压无功补偿在低压配电系统中的作用非常重要，研究低压无功补偿对于配电系统的发展和国家电网的改进和完善有很大的帮助。

1.低压无功补偿的原理

低压无功补偿的根本原理是设置无功功率补偿装置。即在变配电所抵押或者高压母线上并联电容器或者相机，以此来补偿所需部分或者全部无功功率，从而提高设置点用户的功率因数，达到减少网络输送无功功率以减低损耗的目的。无功补偿装置能够使配电系统的所有无功补偿都保持一种高精度的状态，能够减少能耗，达到节能减排，从而减少企业能耗和开支，提高电能质量。

如今，无功功率补偿普遍采用并联电容器，因为并联电容器以其独有的优势取代了同步调相机，例如，并联电容器能耗低，成本小，便于安装，方便维护等等。本文主要研究电容器无功补偿。

低压无功补偿根据电容器安装的位置不同主要分为三种补偿方式。即分组补偿、集中补偿以及就地补偿。

1.1分组补偿

分组补偿也叫分散补偿，是普遍采用的一种补偿方式。就是将电容器分组装设在功率因数略低的低压或者高压母线之上，分散补偿功率。这种补偿方式具有范围小、效果强的优点。

1.2集中补偿

集中补偿即为提高变电所的功率因数，将电容器集中装设在总降压变配电所10KV的母线之上，从而使变配电所要供电的范围无功功率平衡。集中补偿的优点是能够减少损耗，提高供电电压的质量。

1.3就地补偿

就地补偿又叫个别补偿。即将电容器装设在用电设备旁边，从而实现就地补偿。就地补偿方式具有提高用电设备的电压质量的优点。

2.低压无功补偿的配置原则

无功补偿的目的是为了最大限度的减少无功功率的传输能耗，提高输配电设备的效率和质量，针具配电的原理的特点，低压无功补偿应该遵循就地补偿、分级补偿的原则，具体主要包括以下几点：首先，局部平衡结合总体平衡，以总体平衡为辅，局部平衡为主。其次，电力补偿结合用户补偿。在配电网络中，用户消耗的无功功率占总消耗的一半甚至以上，而其余的无功功率消耗在配电网中。

3.低压无功补偿在低压配电系统中的重要性

首先，无功补偿能够有效地稳定电压。电压的稳定性对于电力运输的过程中起着重要的作用，提升配电系统电力质量的前提是稳定电压。使用无功补偿的方式不仅能够对电力的输送过程实现电压的稳定，还能够减少电能的损耗。其次，无功补偿能够节省电力企业的开支。 无功补偿的使用对于减少企业开支，节省电力能源，帮助企业减少机器使用的电力损耗有很大的作用。通过使用低压无功补偿能够控制电力的使用，节省能源。

4.低压无功补偿的方法

随着社会的发展和经济的提高，社会不断进步，电力行业的发展也日新月异，逐步稳定和完善，随着电力行业的发展，对于配电系统提出了更好的要求。这也加重了当前配电系统的负荷，对于无功补偿的要求越来越高。我国配电系统随着社会和电力行业的发展而发展，当前对于配电系统的无功补偿主要有以下几种方式方法：

4.1采取集中补偿的方式

集中补偿的方式是通过低压并联电容器对配电变压器进行补偿。集中补偿方式对于配电系统的发展有很大的作用。目前，低压自动补偿装置是根据相应的功率因数进行自动投切，集中补偿的方式能够更好地进行投切。集中补偿能够更好地让企业及时发现用电过程中的一些问题，使得电压运行检查工作更好的进行。

4.2对线路中采取静止或者同步补偿的方法

当前，在远距离的输电路线中大多采用静止补偿方式，即在线路中安装补偿装置，静止补偿能够有效的稳定电压，提高电容量，具有较强的调节能力。但是在实际操作过程中也存在一定的问题，主要有三点：首先，在输电线路中安装无功补偿装置时要选择合适的位置。其次，合理设计无功补偿范围，减少外力原因对于系统的影响。最后，对无功补偿装置进行定期检查和维护，减少问题的发生。

4.3对用户终端采取分散补偿的方法

用户作为输电过程的最后环节，对用户终端进行分散补偿能够提高电压利用率，降低电气破坏率，在进行的过程中应该注意随时补偿，设置保护装置，设计合理的运行模式，将抵押电容组和电机连接在一起，减少流通过程的电能损耗，提高工作效率。

5.低压无功补偿带来的效益

低压无功补偿对于改善电能质量、减少电能损耗、提高设备效率有重要的作用。低压无功补偿在低压配电系统中的应用给电力系统带来了很大的效益。它能够改变功率因数，降低配电系统中电压的损失，通过改善电能的质量，使电压更加稳定，从而达到减少损失、节省企业开支的目的。此外，无功补偿的使用增加了配电系统的裕度，很好地挖掘了电力系统的潜力。

总而言之，电力系统在进行低压无功补偿的过程中，一定要对低压线路的具体特征进行具体的分析，根据低压线路的具体特征设计出最为适合的运行模式，最终实现有效地提高配电系统的工作效率，达到电力系统阶段性的进步和改革。

6.结语

低压无功补偿在低压电配电系统中的运用使得电力系统得到了很大的改善，保障了用户的电压水平，维持电流的顺畅流通。大力推广低压无功补偿技术能够给电力系统带来很大的经济效益。

参考文献：

[1]孙建东，陶小虎，岳仁超，夏燕东.低压配电系统中的无功补偿控制策略[J].低压电器，2014，（03）：50-51.

[2]郭涛.低压无功补偿装置在配电网中的应用分析[J].科技与企业，2014，（03）：76-77.

低压系统设计 篇12

低压电力用户用电信息采集系统可实现对用电信息的自动采集, 随时掌握用电客户的用电信息, 为实行居民阶梯电价政策奠定物质基础。

2 系统设计思路

主站应用软件平台是整个系统的核心, 所有的数据采集、管理、应用分析都由主站应用软件来完成。主站软件支持多个操作系统和数据库平台, 能根据应用要求合理裁减功能, 满足不同用户的需要。

3 系统功能及需求

3.1 数据采集

用GPRS数据中心前置机采集系统, 通过移动GPRS专线进行数据采集, 将数据保存在数据中心的数据库中。前置机采集系统能按照设定的采集方案定时从终端召测数据。

可召测用户的日月冻结表码、重点用户的24点冻结表码等数据。前置机数据采集采用多任务并行执行方式, 一台采集数据伺服服务器可同时对多个集中器实施用电信息数据采集, 如存在未采集成功的数据可以自动对其给予补抄。

3.2 主要数据类型

系统中的主要数据类型为:计量主要参数:电能主要参数;工况数据参数;电能质量越限数据。

3.3 电能信息采集方式

⑴定时自动采集:主站通过通讯网络, 按照主站设定的抄表方案:抄收间隔、抄收周期, 自动的读取集中器的各用户电能表的累计电能量及其他信息;根据管理人员配置的“抄读任务列表”定时开始对指定集中器的抄表任务。⑵定向召测数据:系统可根据实际需求, 实时读取单个电表数据, 监控继电器状态 (针对预付费) ;也可根据“点抄列表”中选定的电表实时读取批量电表信息, 监控设备运行状态。如出现告警事件, 自动执行召测与事件相关的重要数据, 为故障分析提供参考依据。可按预设定的时间隔进行数据采集, 便于分时间段进行线损分析计算。

3.4 采集数据质量统计及分析

跟踪采集任务的执行情况, 结合采集数据将“用电分析专家管理系统”自动分析和报告抄读不成功的采集任务或数据异常, 以便系统管理人员及时发现问题并通知用电检查人员进行现场处理。同时, 系统可按日、月统计数据采集成功率、采集数据完整率等指标。

4 数据管理及分析

4.1 数据合法性检查

系统提供对采集数据的正确性、完整性进行校验和分析的手段, 主要功能如下:数据筛选;数据处理。

系统通过上述手段对数据合理性检查完成后, 如果发现异常数据或数据不完整系统应能自动进行补抄, 并记录异常事件, 根据设定主动告警。对于异常数据, 通过限制其发布, 从而保证原始数据的真实性和唯一性。

4.2 数据统计及分析

⑴台区线损:台区线损是对台区线损情况统计, 包括台区线损分析、时间段台区线损分析、时间段累计台区线损分析。对台区下面所有用户的电量, 表码分析, 找出线损的原因。功能分为时间点与时间段查询。⑵异常分析:实现低压客户用电情况变化率情况与对比分析, 查询异常电量使用结果, 同时在日志记录表中记录操作日志。无表码查询, 可以分析3天以上无表码采集返回的情况, 并把对应的客户表计和集中器终端列表显示。

5 实际应用

5.1 自动抄表

根据实际工作中对采集任务的要求, 获取系统内用电用户电能表相关数据, 获取电费结算所需的各种计量数据及相关信息数据。

5.2 台区隶属关系自动核对

可通过电力载波方式实时跟踪核对配变与隶属表箱及下挂电能表的对应关系, 能适应低压配电网运行方式变化、配网改造等情况下, 统计台区真实线损。通过配变与表箱关系及电能表抄表数据可直接为配变台区线损考核提供有效依据。同时可识别各用户电能表的安装相别, 实现配变分相负荷平衡率统计分析。

6 信息系统接口

系统部署可采用中间数据的方式, 通过接口提取信息系统中的档案信息导入到本系统中, 同时本系统采集回的电量、瞬时量等数据写到中间库, 供营销系统共享。中间数据库有明确的读写权限控制, 营销系统拥有档案中间表的“写”权限, 可往中间数据库写入档案数据、删除中间数据库档案信息等;本系统对电量表有“写”权限, 按双方约定定时将电量数据写入中间数据库相关表。

参考文献

[1]陈伟, 王志强, 张文勇.基于LM1893的电力线载波电路设计.微计算机信息, 2008 (8) :267-269.

[2]胡荣玉, 黄光明.基于PL3105的电力线通信研究.襄樊学院学报, 2007 (11) :52-54.