浅谈企业低压配电系统的设计

姚晓琴 王瑞军

酒泉钢铁集团有限责任公司,甘肃 嘉峪关 735101

我国的电力工业已居世界前列，但与发达国家相比还是有一定的差距，我们人均电量水平还很低，电力工业分布也不均匀，还不能满足国民经济发展的需要。电力市场还未完善，管理水平、技术水平都有待提高。本文根据某企业以生产车间供电系统的需求，设计出变配电所的主接线设计方案，提出了采用低压联络线联络一台变压器的方案，解决了该车间负荷小但负荷可靠性要求高的问题。

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35 kV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。

图1 两台变压器主接线方案

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。

[1]张立华，张立文，屈炳芬.浅析如何提高10kV配网的供电可靠性[J].中国高新技术企业，2011（02）.

[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.

[4]刘树法，鲍俊花.低压配电线路的短路保护[J].农村电工，1999（03）.