變配電所設計中普遍存在的問題綜述
接地接線柱。接地接線柱的做法可參見國家標準圖集86D563《接地裝置安裝》第25頁。
6.推薦選用D,yn11結線變壓器最近十年,在TN系統中采用D,yn11結線組別的變壓器已很普遍,但還有不少工程仍選用Y,ynO結線組別的變壓器,其原因主要是不清楚前者的優點。在GB50052-95《供配電系統設計規范》中第6.0.7條規定:“在TN及TT系統接地型式的低壓電網中,宜選用D,yn11結線組別的三相變壓器作為配電變壓器”。這里“宜選用”的理由,主要基于D,yn11結線比Y,ynO結線的變壓器具有以下優點:
1)有利于抑制高次諧波電流。三次及以上高次諧波激磁電流在原邊接成△形條件下,可在原邊形成環流,有利于抑制高次諧波電流,保證供電波形的質量。
2)有利于單位相接地短路故障的切除。因D,yn11結線比Y,ynO結線的零序阻抗小得多,使變壓器配電系統的單相短路電流擴大3倍以上,故有利于單相接地短路故障的切除。
3)能充分利用變壓器的設備能力。Y,ynO結線變壓器要求中性線電流不超過低壓繞組額定電流的25%見GB50052-95第6.0.8條,嚴重地限制了接用單相負荷的容量,影響了變壓器設備能力的充分利用;而D,yn11結線變壓器的中性線電流允許達到相電流的75%以上,甚至可達到相電流的100%,使變壓器的容量得到充分的利用,這對單相負荷容量大的系統是十分必要的。因此在TN及TT系統接地型式的低壓電網中,推薦采用D,yn11結線組別的配電變壓器。
7.電纜型號與截面的選擇
1)電纜選型:YJV型交聯聚乙烯電纜和VV型聚氯乙烯電纜,是工程建設中普遍選用的兩種電纜。YJV型交聯電纜與VV型電纜相比,雖然價格略貴,但具有外徑小、重量輕、載流量大、壽命長YJV型電纜壽命可長達40年,而VV型電纜僅為20年 等顯著優點,因此在工程設計中應盡量選用YJV型交聯聚乙烯電纜,逐步淘汰VV型聚氯乙烯電纜。
2)電纜截面選擇:電纜作為導體的一種,其截面選擇應滿足規范強制性條文GB50054-95第2.2.2條,有關選擇導體截面應符合的四點要求,而我們設計選用的電纜截面有時卻不符合該條規范中第一、第二點的要求。
第一點:“線路電壓損失應滿足用電設備正常工作及起動時端電壓的要求”。電纜截面的選擇除了載流量要滿足計算電流要求外,還應按電壓損失進行校驗。由于未進行電壓損失校驗,我們多次發現因選用6mm2、10mm2截面的電纜作遠距離配電干線而不能滿足用電設備端電壓要求的錯誤,因此應進行電壓損失計算,用以校驗所選用的電纜截面是否滿足用電設備端電壓的要求。規范GB50052-95第4.0.4條,對用電設備端電壓偏差允許值有下列要求:電機機為±5%;在一般工作場所的照明為±5%,遠離變電所的小面積一般工作場所照明、應急照明、道路照明和警衛照明為+5%、-10%;其它用電設備當無特殊規定時為±5%。
第二點:“按敷設方式及環境條件確定的導體載流量,不應小于計算電流。”在執行本條時應考慮環境溫度、導體工作溫度,并列系數等對電纜載流量的影響,尤其是電纜敷設時并列數對載流量的影響。如電纜在橋架上無間距配置2層并列時持續載流量的校正系數,梯架水平排列為0.65,托盤水平排列為0.55見92DQ1-77 。有關電線電纜載流量的各種修正系數可參見華北標《建筑電氣通用圖集》92DQ1-75~77頁。
此外,電纜截面的選擇還須適當考慮備用設備的用電和新增設備的用電。
8.斷路器選擇與短路電流計算在低壓配電系統中用作保護電器的有斷路器和熔斷器兩種。目前我們使用最多的是斷路器,用它來作配電線路的短路保護和過載保護。但是,在選用低壓斷路器時存在不少問題,其中突出的問題是沒有進行短路電流計算。配電線路短路保護電器的分斷能力應大于安裝處的預期短路電流。選擇斷路器應先計算其出口端的短路電流,但有的設計者卻沒有進行短路電流計算,所選短路器的極限短路分斷能力不夠,不能切斷短路故障電流。要確定斷路器安裝處的短路電流,可按設計手冊進行計算,但比較煩雜;也可以采用“短路電流查曲線法”來確定計算電流,比較簡便。現將由上海電器科學研究所設計、浙江瑞安萬松電子電器有限公司斷路器產品資料中提供的一種“短路電流查曲線法”附在后面。通過查此曲線,可以較方便地求得任意安裝位置的短路電流近似值。所舉例子的短路點僅為假設,實際工程設計中最常用的短路點是選在保護電器的出口端。
9.斷路器與斷路器的級聯配合低壓配電線路采用斷路器作短路保護時,斷路器的分斷能力必須大于安裝處可能出現的短路電流。但是有時不能滿足此要求。例如:C45N、C65N/H微型斷路器的分斷能力僅分別為6kA、10kA,但其安裝處出口端的短路電流有時可達15kA甚至更高。這時可用兩路辦法來解決此問題,第一是改用短路分斷能力高的塑殼斷路器;第二是仍選用微型斷路器,利用其與上級斷路的級聯配合來實現短路保護。但是,進行級聯配合的上下級斷路器的選擇須滿足下列條件:
1)先決條件是上級斷路器的固有分斷時間比下級斷路器的全分斷時間短。也就是說下級斷器出口端短路時,下級未來得及切斷短路電流,上一級先行切斷了短路電流。
2)下級斷路器雖不能切斷短路電流,但下級斷路器及其被保護的線路應能承受短路電流的通過。
3)越級切斷電路不應引起故障線路以外的一、二級負荷的供電中斷。
4)上下級斷路器宜采用同一系列的產品,其額定電流等級最好相差1~2級,或根據生產廠提供的級聯配合表來選擇。現將施耐德電氣公司提供的級聯配合表附后。 由此表可見,C65N/H型斷路器可與NS100、NS160、NS250型斷路器進行級聯配合,不能與更大的NS400、N630及以上的斷路器進行配合,更不能直接接在變壓器低壓側框架式主開關后的母線低壓屏上。
10.斷開中性線及應用四極開關 GB50054-95《低壓配電設計規范》實施以來,由于設計人員對規范的理解和認識不一致,因此在設計低壓配電系統時對斷開中性線及應用四極開關的做法也就很難統一。針對這一情況,《電氣工程應用》雜志從1999年第一期起,陸續發表了多篇國內知名專家的專題論文。專家們就國內外規范和IEC標準對斷開中性線及應用四極開關的有關規定和做法闡明了各自觀點,使我們獲益不少。現僅將專家們普遍認同,又與我們設計工作密切相關的一些觀點整理如下。盡管這些觀點尚未納入國家規范中,但對我們的設計工作頗具現實指導意義。
1)當兩個電源間需進行電源轉換時,如果兩電源系統的接地型式不同,或者供電變壓器繞組的接線組別不同,則應斷開中性線,并采用四極開關。
2)IT系統和TT系統應當隔離中性線。TN-C系統中禁止斷開PEN線。
3)TN-S系統中,不需要斷開中性線;變壓器低壓側出口總開關與母聯開關不必斷開中性線;由外部低壓電網向民用建筑物供電的進線處,宜隔離中性線可采用四極隔離開關等隔離電器,也可采用在中性線上設置連接片、接線端子或連接匯流排等措施 ;每戶住家的入戶線處應隔離中性線大多居民用戶為單相負荷,采用雙極開關即可解決問題 。
4)正常供電電源與應急備用發電機電源間的轉換開關需采用能斷開中性線的四極開關,并使二者不能并聯。
5)在有氣體爆炸危險的1區及有粉塵爆炸危險的10區場所,游泳池、浴池等特別潮濕場所,應裝設將中性線和相線一起斷開的隔離電器。
6)為了在檢修維護時,保護人身安全,必須裝設隔離電器把帶有危及人身安全的中性線電位隔離。
綜上所述,我們在變配電所設計中還存在各種各樣的問題,有待今后改進。本人的簡單分析和點滴看法,僅供參考。不當之處,請予以指正。

責任編輯:電力交易小郭
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