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10(20)kV中压终端用户配电方式及相关电

10(20)kV中压终端用户配电方式及相关电

点击数:7519 次   录入时间:03-04 11:38:25   整理:http://www.55dianzi.com   电工文摘
  负荷开关环网柜的造价仅为断路器柜的30%~50%,组合电器组成的开关柜仅为用断路器的成套开关柜体积的60%~70%,这类开关柜高度低,外形尺寸小,它们不仅可以靠墙或离墙安装,减少高压配电室的面积并降低层高,节约土建造价,而且不需操作电源,不需专门的控制室,可进一步减少占用面积,这对于大型公共建筑群和高层建筑物内的变电所更具优越性。安装、调试方便,维护简单,也易于实现电网自动化管理。
  除了降低高压开关设备的投资费用外,组合电器组成的开关柜比断路器柜还有以下优点:首先,减少对用电设备电能质量的影响。在熔断器后出现短路故障时,电压扰动十分小,而断路器在分断短路期间出现的电压扰动几乎达到100%,并给用电设备带来相应的干扰。其次,由于熔断器的限流作用,可采用小截面的中压电缆。在发生短路时释放的能量(正比于I2t)通过熔断器的限流作用以及与此相关的极短的断开时间大大衰减,因此可敷设最小截面的电缆(10kV、20kV时为25mm2),从电缆经济密度选择角度,应选截面更大的电缆。在使用断路器时,一般都根据所需短路强度来确定截面(例如IK=20KA和tk=5%),电缆的最小截面为95mm2的聚氯乙烯电缆)。必须指出,不论IEC标准和国内标准都规定,在装有限流元件的回路中,由于已经免除了动热稳定作用的威胁,不再需要做动热稳定试验,标准中已经肯定了限流熔断器的卓越保护功能并列入了规定。可见采用环网柜比断路器柜产生的综合经济效益要大的,以上对于预装箱式变电站同样适用。
  2.1.3开关电器选用需要引起注意的问题
  虽然采用环网柜比断路器柜有诸多优点,但仍需在使用中注意一些问题,否则事与愿违。首先,转移电流应小于低压侧三相短路电流折算到中压侧的电流,与变压器容量和系统短路容量有关,组合电器较多用于800kVA及以下的变压器。
  其次,如果采用脱扣器操作负荷开关分闸实现过负荷防护,则应校验交接电流,见《工业与民用配电设计手册》217页,否则无过负荷防护。
  还有,中压熔断器与低压主开关(一般是断路器)有选择性,中压熔断器的曲线必须位于低压主开关曲线的右上侧;为了不是中压熔断器不误动作,熔断器最小预燃弧曲线必须位于断路器的右侧,且乘以≥1.35的系数,熔断器的曲线还必须位于断路器的上侧,且乘以≥2的系数。系数1.35和2是以中压熔断器和低压断路器产品制造的最大标准容许误差值为基础的。为了比较两个曲线,中压电流必须转换成低压电流,或反之亦然。接线及曲线配合见下图。
2.2合理选用变压器
  对于许多工业及商业建筑物而言,干式变压器看起来比油浸式变压器更为有利。它可避免了油浸式变压器的火灾危险,并且很方便地布置在建筑物内。很容易将干式变压器与低压开关设备布置在一起,这样能够减少连接母线长度,缩小变电所面积,尤其是无须象油浸式变压器需要专门房间和储油场所,对防火要求没有那么严格。正是干式变压器具有以上优点,使得干式变压器被制造厂家积极大力推向市场,特别是环氧树脂变压器被大量使用。但不少人不分场合、不进行必要的技术经济比较,都采用干式变压器的做法是值得商榷的。
  相同容量干式变压器的价格是普通油浸式变压器的1.5倍以上,许多用户也知道这一点,基于防火及减少变电所建筑面积的想法,愿意为此支付增加的费用。然而,许多人并不清楚干式变压器的电能效益较低,并且运行费用会明显不断增加的。相同容量干式变压器的体积比普通油浸式变压器的要大,因为用空气作为绝缘系统的一部分时,需要有较大的电气绝缘间隙,加之开启作为传热介质时,其效率比油的要低,所以虽然通常允许有较高的温升,但要求的冷却风道也更大。尺寸增加意味着空载损耗的增加,由于变压器工作温度较高,绕组电阻随之增加,使I2R损耗也上升,而这些都与所用干式变压器的等级无关。另外铝的热膨胀系数和树脂的相接近,并且这样能够使封装的质量达到提高,故浇铸的变压器通常用铝作为绕组材料,如此使得绕组体积更大,结果损耗也更大。需要提出的是,由于变压器损耗的增大而要加装通风机增加的用电负荷也不能忽略,此外干式的噪音比油浸式高。
  综上所述,对于变压器的使用在环境应综合分析,对于防火要求高和减少变电所建筑面积角度,变压器布置在室内应选用干式变压器,其它情况下应首选油浸式变压器,尤其是布置在室外,如果尽量减少检修的话,可采用全密封油浸式变压器,这种变压器完全杜绝变压器油的氧化,至少10年内不需要做油的电介质强度试验,因不用空气干燥设备而无须维护,及时探测出漏油(即使很少)储箱也不会进水。
  无论干式变压器还是油浸式变压器,都要采用符合国家标准《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》(GB20052-2006)的节能产品。节能效果最好的是非晶合金变压器,非晶合金变压器是用导磁性能好的铁基非晶态合金取代传统的硅钢片作变压器铁心材料,可以大大降低变压器空载损耗,据介绍,不管油浸式或干式的非晶合金变压器比同类变压器空载损耗降低70~75%。
  
  非晶合金干式变压器与普通干式变压器性能比较见下表。
性能参数                   SCBH15-500kVA              SCB10-500kVA
空载损耗/W                          360                                1020
负载损耗/W                        4260                                4880
  非晶合金变压器节能效果明显,且对输电系统无特殊要求,无论是电力使用高峰或是低谷它都是连续节能,对长期处于负荷率低时段或季节的城市电网和农村电网尤为重要;虽然其初始价格稍高,由于节能,多投资的部分,在几年以后可以从节省的电费中回收,余下在变压器寿命内节省的电费就是用户白赚的。根据电力行业标准《配电变压器能效及技术经济评价导则》(DL/T985-2005)提供的配电变压器能效的技术经济分析计算方法中提出的总拥有费用(TOC)法(TotalOwningCost),总拥有费用法是变压器在使用寿命期间总的经济代价的评价,用总费用最低的方法评价和选择变压器意味着能使购买者,取得最佳的经济效益,而非晶合金变压器是最典型的产品。各类变压器的价格见下表:
变压器类型 S11-M.RL-630/10(卷铁芯) 10kV非晶合金630KVA油浸式 干式SCB10-630/10
变压器价格(元) 84000 114500 123000
环保问题
  国外已在考虑对环境的影响,并分为三个阶段:制造过程采用材料的质量和类型对自然资源的消耗;运行过程能源的消耗;材料使用寿命终期的可回收性。
  前面主要谈及节能,属运行阶段,也有利于环保,这是因为我国1/3能源用于发电,75%的电力来自于火力发电,其中绝大部分来自于煤炭,减少发电厂各类污染的排放使节电的环境意义更为重要。以非晶合金变压器SCBH15取代SCBH10,不仅在运行中节能,而且环保,以10kV、1250kVA,变压器正常寿命30年为例,节约电能342,954kWh,少排放二氧化碳334吨、二氧化硫3.04吨、二氧化氮1.67吨,节约天然煤152吨。
  需要引起重视的是相关设备在制造阶段和可回收阶段的环保问题,尤其是欧盟针对电子电气产品在制造和可回收的RoHS和WEEE环保指令,而我国却将这两个指令规定适用于电子产品,并未强制包括电气产品,反观国外公司的电气产品不少都执行这两个指令。不得不提的是应用范围广大的SF6气体具有优良的电气强度和灭弧性能,在电力系统中得到了广泛的应用,但SF6气体是高度稳定的温室效应气体,它却能促使地球气候变化,给人类的生存环境带来严重影响。从抑制地球温室效应的角度来看,应当削减电力用SF6气体的使用量并限制排放量,探索新的可替代气体,加强对SF6混合气体回收技术的攻关。
  由此在产品的使用应要多从环保角度考虑,减少原材料的使用,尽量选用对环境污染低的电气产品,在尽可能的情况下不选有SF6装置,从而做到节能、环保两不误。
  结论:从国外运行经验,中压配电系统采用环网小容量变压器分布式供电,大量使用环网柜,终端用户变压器采用组合电器进行保护,不仅从安全上是可行的,而且提高供电可靠性,还有节约大量材料,降低运行用电能耗,值得我国借鉴,并应用在中压系统。我国过去那种不分使用场合和使用性质,一律采用断路器或干式变压器的做法既不经济也不科学,应尽快改变这种现状,大力推广安全可靠、节能环保的环网分布式供电,我国正在推广20kV中压供配电系统,其比10kV更加节能,希望这些能使我国中压电网无论从技术上还是经济上更加合理。
  
  参考文献:1:法国施耐德电气有限公司编,施耐德电气(中国)投资有限公司译,《电气装置应用(设计)指南》2008(第二版),中国电力出版社,2008年:B19,B27,D18,D26
  2、宋卫东,居住小区供电规划??变电所位置和数量的确定,2006年四川电气联合会年会论文集
  3、李建基建筑小区、大型建筑开关柜的选型中国建筑电气设备选型年鉴2000-2001中国城市出版社2001年1月:42~55
  4、(德)GunterG.seip著,胡明忠胡沫非译,《电气安装技术手册》第二版,中国建筑工业出版社,2002年2月:18~19,107
  5、吴彬 舒立春 司马文霞 顾乐观 SF6气体绝缘与地球温室效应问题

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