國網(wǎng)天水供電公司 陳昀亮

變配電所配電方案及斷路器選擇分析

國網(wǎng)天水供電公司 陳昀亮

我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,人民生活水平越來越高,電力能源對生產(chǎn)生活越來越重要,而多樣化的變配電系統(tǒng)能夠滿足人們的生活生產(chǎn)要求,10kV的變配電所所供電設(shè)計的環(huán)節(jié)對于是電網(wǎng)建設(shè)中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié).本文主要介紹了變配電所配電方案,分析了配電方案的優(yōu)缺點,針對各自的優(yōu)缺點闡述了配電方案的應(yīng)用范圍.還介紹了斷路器的類型以及選擇類型的原則,進(jìn)一步分析了斷路器的要點.

變配電所;配電方案;斷路器;過電流

1 引言

在城鎮(zhèn)供電系統(tǒng)中,給居民提供生活用電的是10kV變配電,設(shè)計好變配電所配電方案對于保障人民的供電穩(wěn)定至關(guān)重要.根據(jù)我國的《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中要求的供電要點,雙重電源為一級負(fù)荷供電,二級負(fù)荷供電需要經(jīng)過兩回線路.如果一級負(fù)荷和二級負(fù)荷同時用于一所建筑中,需要有兩路供電電源安裝在兩個電源點之間不同的母線的接線處.如果一個供電電源出現(xiàn)斷電故障時,不至于造成整個建筑的供電系統(tǒng)癱瘓.另一個供電電源所在線路可以滿足全部用電負(fù)荷,所以選擇斷路器和設(shè)計配電方案至關(guān)重要.

2 10kV變配電所配電方案概述及其原則

2.1 變配電所配電方案

有三種10kV變配電所配電方案符合《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中的相關(guān)要求,第一種配電方案是一路電源,接線簡便、易操作,用到的設(shè)備很少,成本低廉,但是只滿足三類用戶的用電負(fù)荷,不能滿足大負(fù)荷用電,而且對于電路檢修非常不便,需要停掉整個系統(tǒng)的用電.第二種配電方案是兩路電源,實現(xiàn)兩路電源配電方案的方式有三種,分別是單母線、斷路器分?jǐn)鄦文妇€和隔離開關(guān)分?jǐn)鄦文妇€.斷路器分?jǐn)鄦文妇€應(yīng)用的最普遍,隔離開關(guān)分?jǐn)鄦文妇€使用條件較復(fù)雜,需要沒有自動裝置、繼電保護(hù)和帶負(fù)荷操作等.兩路電源配電方案適用于一類和二類用戶的用電負(fù)荷,用電負(fù)荷在1萬kV左右,能夠?qū)⑴潆娝O(shè)計成多配電回路,具有較大的容量,而且操作靈活但較復(fù)雜,供電穩(wěn)定可靠.缺點就是高成本、需要大面積的用地.第三種配電方案是三路電源.在一、二類用戶中,用電負(fù)荷較大的用戶選擇三路電源配電方案較適用,比兩路電源配電方案安全可靠,缺點也是高成本,需要使用大容量的UPS,還需要備用發(fā)電機(jī),但是很好運用到這些設(shè)備,造成浪費.

2.2 供配電方案選擇必須遵循的一般原則

1)必須遵循國家的有關(guān)法令、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,執(zhí)行國家的有關(guān)方針、政策.包括節(jié)約能源、節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策.

2)應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全,供電可靠,電能質(zhì)量合格,技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理,設(shè)計中應(yīng)采用符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的效率高、耗能低、性能先進(jìn)的電氣.

3)必須從全局出發(fā),統(tǒng)籌兼顧,按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件,合理確定設(shè)計方案.

4)應(yīng)根據(jù)工程特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃,正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系,做到遠(yuǎn)近結(jié)合,以近期為主,適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性.

3 10kV變配電所斷路器的選擇

3.1 斷路器類型與選擇因素

關(guān)于10kV 變配電所的斷路器的類型,從不同的角度有不同的類型.首先在設(shè)計型式角度,可以分為塑殼型、微型和框架型;從使用類別的角度考慮,有A、B兩類;而根據(jù)用電負(fù)荷來區(qū)分,可以分為電機(jī)、配電、家用和剩余電流保護(hù).正確選擇斷路器的類型,首先要了解配電方案中斷路器的類別,選擇需要的斷路器.

關(guān)于斷路器的選擇,要考慮很多因素,主要有額定電壓和電流、極數(shù)、電流類型、短路特性、負(fù)荷性質(zhì)、負(fù)荷功率和保護(hù)的選擇性配合.電流類型有交流電和直流電,額定電壓有包含許多,有額定沖擊耐受電壓、額定工作電壓和額定絕緣電壓;短路特性又有運行短路、額定極限短路和短路接通能力.

選擇斷路器要根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇,框架斷路器應(yīng)用在母聯(lián)斷路器、低壓側(cè)進(jìn)線斷路器和電流高于800A 的出線斷路器.而線路電流在低于630A,塑殼型斷路器比較適合.而用在末端線路的斷路器,要充分考慮安裝斷路器的位置,短路電流,塑殼型和微型斷路器都適用于末端線路.

選擇不同類型的斷路器,設(shè)置保護(hù)脫扣器的方式也不同,除了母聯(lián)斷路器不設(shè)置保護(hù)脫扣器外,其余的都要設(shè)置保護(hù)脫扣器,如果安裝斷路器的配電線路是低壓側(cè)出線和末端,保護(hù)脫扣器應(yīng)該設(shè)置成延時和瞬時;如果斷路器安裝在變壓器低壓側(cè)進(jìn)線處,保護(hù)脫扣器應(yīng)該設(shè)置成長延時、短延時和瞬時.

3.2 整定斷路器

選擇好了斷路器,下一步是整定斷路器,確保選擇的斷路器符合配電方案的需求,在配電線路中能夠起到保護(hù)作用.整定斷路器的內(nèi)容隨著斷路器的安裝位置不同而不同,下面對斷路器的整定內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)介紹.

低壓進(jìn)線斷路器的整定內(nèi)容.斷路器安裝在低壓進(jìn)線處,斷路器的整定內(nèi)容為短延時過電流、長延時過電流和瞬時過電流.變壓器低壓側(cè)額定電流乘以長延時可靠系數(shù)就是長延時過電流的整定值;變壓器低壓側(cè)額定電流乘以短延時可靠系數(shù),之后再乘以過電流倍數(shù)得到短延時過電流整定值;而瞬時過電流整定值最小值是長延時過電流整定值的10倍.

出線斷路器的整定內(nèi)容.出線斷路器的整定內(nèi)容主要有:

(1)斷路器額定電流,斷路器額定電流的最小值要大于工作電流,而最大值又不能比斷路器殼架等級額定電流大;

(2)長延時過電流脫扣器整定值,長延時過電流脫扣器整定值最小值要大于工作電流,最大值要低于配電線路載流量;

(3)短延時過流整定值,對于短延時過流整定值,要躲開短時刻的負(fù)荷尖峰電流,短延時過流整定值最小值的計算公式為先將線路最大電機(jī)啟動電流和最大電流電機(jī)以外其它線路計算電流相加,其和乘以短延時過流脫扣器可靠系數(shù),在脫扣器的上下級之間,時間差要大于0.1;

(4)瞬時電流整定值,要和配電線路尖峰電流錯開,其最小值計算公式和短延時過流整定值最小值的計算公式相似,等于線路最大電機(jī)全啟動電流和最大電流電機(jī)以外其它線路計算電流之和乘以瞬時過電流脫扣器可靠系數(shù).

3.3 斷路器的分?jǐn)嗄芰εc短時耐受能力

斷路器的性能好不好,額定運行短路分?jǐn)嗄芰κ且豁椃浅Ｖ匾暮饬恐笜?biāo),所謂的額定運行短路分?jǐn)嗄芰?是斷路器在完成了多次短路分?jǐn)喙ぷ髦?還沒有失效,可以繼續(xù)進(jìn)行分段工作;斷路器極限分?jǐn)嗄芰Φ暮饬恐笜?biāo)是極限短路分?jǐn)嗄芰?極限短路分?jǐn)嗄芰κ侵笖嗦菲髟谕瓿梢淮味搪饭收戏侄沃缶褪?無法進(jìn)行正常工作.

斷路器的類型很多,應(yīng)用最廣泛的還是框架型,如果主干線幾線出現(xiàn)故障,斷路器將分?jǐn)嚯娏?之后就要換新的斷路器.主干線停電后,影響非常大,加上框架型斷路器成本高,所以在選擇斷路器時,要充分考慮額定運行短路分?jǐn)嗄芰?避免主干線停電而造成大的影響.

塑殼斷路器在配電箱和變電所的出線處用的比較多,如果出現(xiàn)極限故障而被切斷后,也要更換成新的,配電箱和變電所停電后產(chǎn)生的影響較大,所以也要把極限短路分?jǐn)嗄芰ψ鳛檫x擇斷路器的重要指標(biāo).

斷路器不脫扣能力取決于短時耐受電流,斷路器不脫扣能力作為一項重要考核指標(biāo)來考核短延時脫扣斷路器動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性.對于B類斷路器,額定電流小于2500A時,比較1.2 倍額定電流與5kA的大小,取較大的值作為短時耐受電流最小值,當(dāng)額定電流大于2500A時,則取 30kA作為短時耐受電流最小值.

3.4 斷路器異常操作情況

當(dāng)線路、主變停電的時候,斷路器合環(huán)運行的操作方法如下:如果是在短引線一側(cè)發(fā)生帶負(fù)荷拉合閘故障,則需要切除兩邊斷路器跳閘的故障,避免故障的發(fā)生會給整個電力系統(tǒng)的正常運行及其安全性帶來影響.如果是母線一側(cè)發(fā)生帶負(fù)荷拉合閘故障而致使母線處在沒有電壓的情況下,則需要將雙母線運行的方式轉(zhuǎn)換成單母線運行,盡可能降低故障對電力系統(tǒng)安全性帶來的不良影響.因此,斷路器合環(huán)運行的操作順序應(yīng)該嚴(yán)格研究母線側(cè)隔離開關(guān)到短引線側(cè)隔離開關(guān)再到斷路器這一操作順序來進(jìn)行停電操作,而解環(huán)操作順序則正好與此順序相反.

4 結(jié)束語

對于變配電所配電方案的設(shè)計,首先要符合《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中的規(guī)范要求,在這個前提下,盡量做到成本低、操作靈活簡便,具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性.隨著科學(xué)技術(shù)的突破與發(fā)展,低壓斷路器也在不斷更新?lián)Q代,將最新的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到斷路器中,斷路器已經(jīng)實現(xiàn)了模塊化和組合化,到現(xiàn)在,斷路器已經(jīng)實現(xiàn)智能化,在之前具備監(jiān)視、自診斷、保護(hù)、試驗、顯示功能的基礎(chǔ)上進(jìn)一步引入了電能管理和通信功能,所以在選擇斷路器時,要了解斷路器整定計算原則,同時調(diào)研市面上最新產(chǎn)品的功能,將擁有最新技術(shù),功能全面的斷路器應(yīng)用到配電方案中,滿足多樣化的配電方案需求.

[1]上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司等.GB 14048.2-2008/IEC 60947-2:2006,IDT.低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第2部分:斷路器[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.

[2]中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院,住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)管司.全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施電氣[M].北京:中國計劃出版社,2009.

[3]楊浩.淺析10kV變配電所主要一次、二次電氣設(shè)備的選擇[J].科技傳播,2011,14:161,159.