胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘要：以某工廠(chǎng)變電所與配電線(xiàn)路為例，分析工廠(chǎng)的性質(zhì)、規劃、規模以及未來(lái)的發(fā)展，對供電的具體需求，提出變電所與配電線(xiàn)路的綜合設計方案。

關(guān)鍵詞：變電所，配電線(xiàn)路，綜合設計

0、引言

在供電系統中，變電所具有至關(guān)重要的地位，其核心功能就是對電能的電流、電壓實(shí)施相應的轉化，然后再按照既定的要求重新分配，從而是電能的相關(guān)性質(zhì)從符合運輸需求調整為符合用電需求，以滿(mǎn)足生產(chǎn)或生活對電力資源的需要。一旦變電所運行出現故障，必然會(huì )直接影響用戶(hù)對電能的使用，甚至嚴重的情況下還有可能造成電力系統的整體性崩潰。本文將主要針對某工廠(chǎng)的變電所以及其低壓配電系統展開(kāi)設計，這首先需要對該工廠(chǎng)的整體符合展開(kāi)科學(xué)的計算，并以此為基礎明確該工廠(chǎng)對于電能的具體需求，進(jìn)而完成供配電方案的編制，其中至關(guān)重要的內容是高低壓電設備的選擇。對變電所與配電線(xiàn)路的綜合設計，就是要確保整個(gè)工廠(chǎng)的整個(gè)供電系統較大程度保證其可靠性、穩定性，從而更好地服務(wù)于工廠(chǎng)的需求。

1、工廠(chǎng)負荷的計算

計算和分析工廠(chǎng)的用電負荷，是設計變電所與配電線(xiàn)路的基礎。這一過(guò)程本質(zhì)上來(lái)看，就是根據工廠(chǎng)的用電設備的安裝容量的實(shí)際情況，評估和預測工廠(chǎng)運行狀態(tài)狀態(tài)下可能達到的*大負荷；這一數據本身屬于一個(gè)假象數據，也被稱(chēng)之為需求負荷、*大負荷。這一指標在整個(gè)系統設計過(guò)程中有非常重要的意義，是用來(lái)選擇供電線(xiàn)路導向截面積的重要依據，也是用來(lái)選擇開(kāi)關(guān)電器、變壓器容量相關(guān)參數的重要基礎。*大負荷的計算方法，在工作中常用的方法有如下幾種：①單位指標法；②需要系數法；③利用系數法。其中，需要系數法是應用作為廣泛的方法，就是對用電設備功率與需要系數以及同時(shí)系數的乘積進(jìn)行計算，從而可以直接得出計算負荷。利用系數法需要首先得出*大負荷的均值，然后再結合這一數據考慮工廠(chǎng)用電設備的數量、功率等，*后在將相應的系數聯(lián)系得出目標數據。這三種方法相對來(lái)說(shuō)，利用系數法的計算較為復雜，通常僅用于數理統計計算中，而單位指標法一般只會(huì )應用于民用建筑的設計中，需要系數法的應用范圍得要廣泛得多。此外，還有一種二項式法也能夠用于計算*大負荷，但這這種方法僅局限于目標設備數量較少，且彼此之間的容量差異較大的情況。

2、變電所主變壓器與主接線(xiàn)方案的選擇

一般來(lái)說(shuō)，變電所的主變壓器有如下三種類(lèi)型：①氣體絕緣變壓器；②干式變壓器；③油浸式變壓器。三種類(lèi)型的變壓器，有不同的性能優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同的環(huán)境條件。所以，要根據變電所所處的實(shí)際情況、工廠(chǎng)的符合特點(diǎn)等情況，并基于經(jīng)濟性和符合容量的條件，選擇合適的類(lèi)型，明確變壓器的具體臺數。特別需要注意的是，如果系統中的一級、二級負荷相對較多，存在著(zhù)較大的季節性負荷差異，并且負荷相對集中，*好選擇兩臺或以上變壓器。這樣能夠在充分滿(mǎn)足需求的同時(shí)，較大程度保證安全性，即使其中一臺變壓器斷開(kāi)，另外的變壓器依然可以滿(mǎn)足工廠(chǎng)的一二級符合用電需求，較大程度的保障供電系統穩定性。

3、變壓器及其冷卻與調壓方式的選擇

（1）變壓器繞組的選擇。就當前的實(shí)際情況來(lái)看，電力系統運用較為廣泛的繞組方式一種是星形繞組，另一種是三角形繞組；具體選擇哪一種，需要結合項目的具體情況和需求，選擇合適的方式。一般依據如下的原則決定繞組方式，對于大于110kV，以及35kV的電壓，則應當選擇使用星形繞組，同時(shí)完成繞組在以后可采用消弧線(xiàn)圈連接中心點(diǎn)從而保證接地。對于35kV以下的電壓，則應當選擇三角形繞組。（2）冷卻方式與調壓方式。主變壓器的冷卻方式，有如下幾種方式可以選擇，包括自然風(fēng)冷卻、強迫油循環(huán)水冷卻、強迫循環(huán)風(fēng)冷卻。變壓器調壓功能的實(shí)現，一般是以分接開(kāi)關(guān)來(lái)切換變壓器分接頭的方式來(lái)實(shí)現，從而達到變更變壓器變比的目的。設計過(guò)程中對于切換方式的設計，可選擇無(wú)激勵調壓或有載調壓。其中前者的調壓范圍一般在5%的范圍內，而后者的調壓范圍則能夠達到30%。本次設計中該工廠(chǎng)對于變壓器調壓范圍沒(méi)有太大的要求，5%以?xún)纫呀?jīng)足夠滿(mǎn)足日常生產(chǎn)使用?；诖?，本次設計中，變壓器調壓方式選擇無(wú)載變壓器調壓。

4、一次設備的校驗

在變電所及配電線(xiàn)路綜合設計中，其中還包括了對設備的校驗工作，這也直接影響著(zhù)設計的合理性。設備校驗需要技術(shù)人員對高壓側、低壓側的一次設備，按照相關(guān)技術(shù)參數展開(kāi)整體校驗，這也是保證整個(gè)變電所及配電線(xiàn)路可靠性的重要工作。

5、變電所進(jìn)出線(xiàn)的選擇

在進(jìn)出線(xiàn)的選擇方面，10kV出線(xiàn)電纜一般都設計為電纜溝的方式完成，并以電纜的形式連接10kV側。需要特別注意的是，對于投入使用的電纜，須要對其實(shí)施短路電流熱效益計算，以保證其性能符合實(shí)際需求。在380V低壓出線(xiàn)的選擇中，要先對配電室連接主變低壓側的電纜實(shí)施普遍校驗，在此基礎上再對工廠(chǎng)給供氣、供水站、鍋爐車(chē)間、污水處理車(chē)間實(shí)施線(xiàn)路選擇。

6、二次回路方案與繼電保護方案的制定

在這一過(guò)程中，要首先完成高壓斷路器操作機構與信號回路方案的確定。因為該工廠(chǎng)的配電系統中操作顯示機構相對簡(jiǎn)單，所以只需要以手動(dòng)操作完成即可。另外，根據該工廠(chǎng)的實(shí)際需求，系統中的斷路器要具備機械分合閘與儲能指示功能。其次，需要完成主變壓器斷電保護裝置的設計，這一裝置的功能置于設定限過(guò)電流保護。通常情況下選擇真空斷路器，這樣能夠對線(xiàn)路系統實(shí)現三段式保護。①能夠實(shí)現短路速斷保護；②能夠做到過(guò)流延時(shí)保護；③可以實(shí)現通電瞬間防涌閉鎖。對于具體的保護限制，可以由技術(shù)人員基于實(shí)際情況對參數做出相應調整即可。這也需要在設計的過(guò)程中對電流保護整定值有較為準確的估算。*后針對線(xiàn)路開(kāi)關(guān)繼電保護整定。如果在實(shí)際設計線(xiàn)路中選擇了真空斷路器開(kāi)關(guān)用于保護10kV，則應當以短路速斷保護作為系統的主保護措施，以過(guò)電流保護作為后備保護方式。速斷保護則需要首先明確速斷電流設定，還需要確定動(dòng)作時(shí)間設定。

7、安科瑞AcrelCloud-1000變電所運維云平臺

7.1概述

基于互聯(lián)網(wǎng)＋、大數據、移動(dòng)通訊等技術(shù)開(kāi)發(fā)的云端管理平臺，滿(mǎn)足用戶(hù)或運維公司監測眾多變電所回路運行狀態(tài)和參數、室內環(huán)境溫濕度、電纜及母線(xiàn)運行溫度、現場(chǎng)設備或環(huán)境視頻場(chǎng)景等需求，實(shí)現數據一個(gè)中心，集中存儲、統一管理，方便使用，支持具有權限的用戶(hù)通過(guò)電腦、手機、PAD等各類(lèi)終端鏈接訪(fǎng)問(wèn)、接收報警，并完成有關(guān)設備日常和定期巡檢和派單等管理工作。

7.2應用場(chǎng)所

適用于電信、金融、交通、能源、醫療衛生、文體、教育科研、農林水利、商業(yè)服務(wù)、公用事業(yè)等行業(yè)變配電運行維護系統的新建、擴建和改建。

7.3系統結構

系統可分為四層：即感知層、傳輸層、應用層和展示層。

感知層：包含變電所安裝的多功能儀表、溫濕度監測裝置、攝像頭、開(kāi)關(guān)量采集裝置等。除攝像頭外，其它設備通過(guò)RS485總線(xiàn)接入現場(chǎng)智能網(wǎng)關(guān)RS485端口。

傳輸層：包含現場(chǎng)智能網(wǎng)關(guān)和交換機等設備。智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現場(chǎng)設備層設備的數據，并可進(jìn)行規約轉換，數據存儲，并通過(guò)交換機把數據上傳至服務(wù)器端口，網(wǎng)絡(luò )故障時(shí)數據可存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò )恢復時(shí)從中斷的位置繼續上傳數據，保證服務(wù)器端數據不丟失。

應用層：包含應用服務(wù)器和數據庫服務(wù)器，若變電所數量小于30個(gè)則應用服務(wù)器和數據庫服務(wù)器可以合一配置。服務(wù)器需要具備固定IP地址，以接收各智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)傳送過(guò)來(lái)的數據。

展示層：用戶(hù)通過(guò)手機、平板、電腦等多終端的方式訪(fǎng)問(wèn)平臺信息。

7.4系統功能

7.4.1用能月報

用能月報支持用戶(hù)按總用電量、變電站名稱(chēng)、變電站編號等查詢(xún)所管理站所的用電量，查詢(xún)跨度可設置為月。

7.4.2站點(diǎn)監測

站點(diǎn)監測包括概況、運行狀態(tài)、當日事件記錄、當日逐時(shí)用電曲線(xiàn)、用電概況。

7.4.3變壓器狀態(tài)

變壓器狀態(tài)支持用戶(hù)查詢(xún)所有或某個(gè)站所的變壓器功率、負荷率、等運行狀態(tài)數據，支持按負荷率、功率等升、降序排名。

7.4.4運維

運維展示當前用戶(hù)管理的有關(guān)變電所在地圖上位置及總量信息。

7.4.5配電圖

配電圖展示被選中的變電所的配電信息，配電圖顯示各回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電流等運行狀態(tài)及信息，支持電壓、電流、功率等詳細運行參數查詢(xún)。

7.4.6視頻監控

視頻監控展示了當前實(shí)時(shí)畫(huà)面（視頻直播），選中某一個(gè)變配電站，即可查看該變配電站內視頻信息。

7.4.7電力運行報表

電力運行報表顯示選定站所選定設備各回路采集間隔運行參數和電能抄表的實(shí)時(shí)值及平均值行統計。

7.4.8報警信息

對平臺所有報警信息進(jìn)行分析。

7.4.9任務(wù)管理

任務(wù)管理頁(yè)面可以發(fā)布巡檢或消缺任務(wù)，查看巡檢或消缺任務(wù)的狀態(tài)和完成情況，可以點(diǎn)擊查看任務(wù)查看具體的巡檢信息。

7.4.10用戶(hù)報告

用戶(hù)報告頁(yè)面主要用于對選定的變配電站自動(dòng)匯總一個(gè)月的運行數據，對變壓器負荷、配電回路用電量、功率因數、報警事件等進(jìn)行統計分析，并列出在該周期內巡檢時(shí)發(fā)現的各類(lèi)缺陷及處理情況。

7.4.11APP監測

3.12 APP支 電力運維手機支持“監控系統"、“設備檔案"、“待辦事項"、“巡檢記錄"、“缺陷記錄"、“文檔管理"和“用戶(hù)報告"七大模塊，支持一次圖、需量、用電量、視頻、曲線(xiàn)、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報警查詢(xún)，設備檔案查詢(xún)、待辦事件處理、巡檢記錄查詢(xún)、用戶(hù)報告、文檔管理等。

7.5系統硬件配置

結束語(yǔ)

隨著(zhù)我國社會(huì )經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的不斷成熟，各種工業(yè)企業(yè)的規模和技術(shù)都有了大幅進(jìn)步，電能作為當前工業(yè)企業(yè)中十分重要的能源，發(fā)揮著(zhù)B可或缺的作用。所以，應當要做好企業(yè)的電力能源的供應公共工作。這一方面需要保證供電效率，另一方面需要保證供電的穩定性和可靠性。如果電力供應穩定性不足，則會(huì )對工廠(chǎng)造成損失，甚至可能引發(fā)安全事故。而保證電力供應穩定性和可靠性，首先要強化變電所與配電線(xiàn)路設計的合理性和科學(xué)性，這樣才能為企業(yè)營(yíng)造更好的生產(chǎn)和發(fā)展環(huán)境。

參考文獻

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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.

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