第3章 变配电所及应急电源
3.1 变配电所
3.1.1 变配电所的分类和所址选择
变配电所起着变换和分配电能的作用。
1.变配电所分类
变配电所是各级电压的变电所和配电所的总称,不包括35kV以上变电所时,也可称配变电所。
(1)35kV变电所包括35/10(6)kV变电所和35/0.38kV变电所。前者对用电单位来说常称总降压变电所或总变电所,后者又称35kV直降变电所。
(2)10(6)kV配电所(简称配电所),有些地方又称开闭所。用户单位内的配电所常带有10(6)kV变电所。
(3)10(6)kV变电所(简称变电所),指高压侧电压为10(6)kV的变电所。在工业企业内又称车间变电所。
2.变配电所所址选择
(1)变配电所所址选择应根据下列要求综合考虑确定:
1)接近负荷中心。
2)接近电源侧。
3)进出线方便。
4)运输设备方便。
5)不应设在有剧烈振动或高温的场所。
6)不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所,如无法远离,不应设在污染源的主导风向的下风侧。
7)不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方(指相邻楼层的正下方),也不宜与上述场所相贴邻。
8)不应设在地势低洼和可能积水的场所。
9)不应设在有爆炸危险的区域内,但当变配电室为正压室时,可布置在1区、2区内。
对于易燃物质比空气重的爆炸性气体环境,位于1区、2区附近的变电所、配电所的室内地面,应高出室外地面0.6m。
10)不宜设在有火灾危险区域的正上方或正下方。
(2)变配电所如果与火灾危险区域的建筑物毗连时,应符合下列要求。
1)电压为1~10kV配电所可通过走廊或套间与火灾危险环境的建筑物相通,通向走廊或套间的门应为难燃烧体。
2)变电所与火灾危险环境建筑物共用的隔墙应是密实的非燃烧体,管道和沟道穿过墙和楼板处,应采用非燃烧性材料严密堵塞。
3)变压器室的门窗应通向非火灾危险环境。
(3)装有可燃性油浸电力变压器的车间内变电所,不应设在耐火等级为三级、四级的建筑物内;如设在耐火等级为二级的建筑物内,建筑物应采取局部防火措施。
(4)多层建筑中,装有可燃性油的电气设备的配变电所应布置在底层靠外墙部位,但不应设在人员密集场所的正上方、正下方、相邻或疏散出口的两旁。
(5)高层主体建筑物内不宜布置装有可燃性油的电气设备的配变电所,如受条件限制必须布置时,应设在底层靠外墙部位,但不应设在人员密集场所的正上方、正下方、贴邻或疏散出口的两旁,并应采取相应的防火措施。
(6)露天或半露天的变电所,不应设在下列场所:
1)有腐蚀性气体的场所。
2)挑檐为燃烧体或难燃体和耐火等级为四级的建筑物旁。
3)附近有棉、粮及其他易燃物大量集中的露天堆场。
4)有可燃粉尘、可燃纤维的场所,容易沉积灰尘或导电尘埃,且严重影响变压器安全运行的场所。
3.1.2 变配电所形式选择
变电所形式的选择应符合下列规定。
(1)负荷较大的车间和动力站房,宜设附设变电所、户外预装式变电站或露天、半露天变电所。
(2)负荷较大的多跨厂房,负荷中心在厂房的中部且环境许可时,宜设车间内变电所或预装式变电站。
(3)高层或大型民用建筑内,宜设户内变电所或预装式变电站。
(4)负荷小而分散的工业企业,民用建筑和城市居民区,宜设独立变电所或户外预装式变电站,当条件许可时,也可设附设变电所。
(5)城镇居民区、农村居民区和工业企业的生活区,宜设户外预装式变电站,当环境允许且变压器容量小于或等于400kVA时,可设杆上式变电站。
3.1.3 变配电所的布置
1.变配电所的总体布置要求
(1)布置紧凑合理,便于设备的操作、搬运、检修、试验和巡视,还要考虑发展的可能性。
(2)适当安排建筑物内各房间的相对位置,使配电室的位置便于进出线。低压配电室应靠近变压器室,35kV主变压器室宜靠近10(6)kV配电室。电容器宜与变压器室及相应电压等级的配电室相毗连,控制室、值班室和辅助房间的位置应便于运行人员工作和管理等。
(3)尽量利用自然采光和自然通风,变压器室和电容器室尽量避免西晒,控制室尽可能朝南。
(4)配电室、控制室、值班室等的地面,宜高出室外地面150~300mm,当附设于车间内时,则可与车间的地面相平。变压器室的地坪标高视需要而定。
(5)35kV屋内变电所宜双层布置,变压器室应设在底层。采用单层布置时,变压器宜露天或半露天安装。
(6)10(6)kV配变电所宜单层布置,当采用双层布置时,变压器室应设在底层。
(7)设于二层的配电室应留有吊运设备的吊装孔、吊装平台等。
(8)不带可燃性油的高、低压配电装置和非油浸的电力变压器,可设在同一房间内,具有符合IP3X防护等级外壳的不带可燃性油的高、低压配电装置和非油浸的全封闭型电力变压器,当环境允许时,可相互靠近布置在车间内。
(9)屋内变电所的每台油量为1000kg及以上的三相变压器,应设在单独的变压器室内。
(10)变配电所的辅助用房间,如载波通信室、值班室、休息室、工具室、备件库、厕所等,应根据需要和节约的原则确定。
有人值班的变配电所应设单独的值班室(可兼作控制室)。值班室与高压配电室应直通或经过通道相通,值班室应有门直接通向户外或通向走道。有人值班的独立配变电所,宜设有厕所和上、下水设施。
(11)变配电所各房间经常开启的门、窗不宜直接通向相邻的酸、碱、蒸气、粉尘和噪声严重的场所。
(12)配电室、变压器室、电容器室的门应向外开。相邻配电室之间有门时,该门应双向开启或向低压方向开启。
(13)当地震设防烈度为7度及以上时,电气设备的安装应符合下列要求。
1)设备引线和设备间连线宜采用软导线,其长度应留有余量,当采用硬母线时,应有软导线或伸缩接头过渡。
2)电气设备和装置的安装必须牢固可靠,设备和装置安装螺栓或焊接强度必须满足抗震要求。
3)变压器类宜取消滚轮及轨道,并应固定在基础上。
(14)可燃油油浸电力变压器、充有可燃油的高压电容器和多油断路器等宜设置在高层建筑外的专用房间内。当受条件限制必须布置在高层建筑或其裙房内时,可燃油油浸变压器总容量不应超过1260kVA,单台容量不应超过630kVA,并应符合下列规定:
1)不应布置在人员密集场所的上一层、下一层或贴邻,并采用无门窗洞口的耐火等级不低于2.0h的隔墙和1.5h的楼板与其他部位隔开。当必须开门时,应设甲级防火门。
2)变压器室应布置在首层或地下一层靠外墙部位,并应直接对外的安全出口。外墙开口部位的上方,应设置宽度不小于1.0m非燃烧体的挑檐。
3)变压器下面应设有储存变压器全部油量的事故储油设施;变压器室、多油断路器室、高压电容器室,应设置防止油品流散的设施。
4)应设置火灾自动报警系统和自动灭火系统。
(15)配变电所设于地下室时,应注意以下事项。
1)严禁设置装有可燃性油的电气设备的配变电所。
2)高层建筑地下层配变电所的位置,宜选择在通风、散热条件较好的场所,并应有解决变压器、电容器等设备散热的措施。
3)配变电所位于高层建筑(或其他地下建筑)的地下室时,不宜设在最底层。当地下仅有一层时,应采取适当抬高该所地面等防水措施,并应避免洪水或积水从其他渠道淹渍配变电所的可能性,还应采取防潮措施。
4)高层建筑的配变电所,宜设置在地下层或首层;当建筑物高度超过100m时,也可在高层区的避难层或技术层内设置变电所。该变电所严禁选用带可燃性油的电气设备。
5)采用干式变压器、无油断路器的配变电所,其高压开关柜、变压器、低压配电屏可以设于同一房间,亦可分室布置。
6)柴油发电机室、控制室、重要变电所的值班室,应为单独房间。
(16)变配电所布置方案,如图3.1~图3.4所示。
2.控制室
(1)控制室应位于运行方便、电缆较短和朝向良好的地方。
(2)控制室一般毗连于高压配电室。当整个变电所为多层建筑时,控制室一般设在上层。
(3)控制室内设置集中的事故信号和预告信号。室内安装的设备主要有控制屏、信号屏、所用电屏、电源屏,以及要求安装在控制室内的电能表屏和保护屏。
(4)屏的布置应使电缆最短、交叉最少。
(5)屏的布置要求监视、调试方便,力求紧凑,并应注意整齐美观。
图3.1 35/10kV变电所布置方案(双层)
1—35kV架空进线;2—主变压器6300kVA;3—JYN1-35型开关柜;4—KYN28A-12型开关柜
图3.2 35/10kV变电所布置方案(单层)
1—35kV架空进线;2—主变压器4000kVA;3—GBC-35A(F)型开关柜;4—KYN28A-12型开关柜
图3.3 10/6kV配电所布置方案
1—10(6)kV电缆进线;2—高压开关柜;3—10(6)/0.4kV油浸式变压器;4—低压配电屏;5—10(6)/0.4kV干式变压器
图3.4 10(6)kV变电所布置方案
1—变压器室;2—低压配电室;3—低压电容器室
(6)屏的排列方式视屏的数量多少而定,主环采用一字形、L形或E形布置。
(7)主环的正面布置控制屏、信号屏。电源屏和所用电屏一般布置在主环的侧面或正面的边上。控制屏的模拟接线应清晰,并尽量与实际配置相对应。
(8)控制室应有两个出口,出口应靠近主环。
(9)控制室的门不宜直接通向屋外,宜通过走廊或套间。
3.高压配电室
(1)一般要求。
1)高压配电设备应装设闭锁及连锁装置,以防止误操作事故的发生。
2)带可燃性油的高压配电装置,宜装设在单独的高压配电室内;当10(6)kV高压开关柜的数量为6台及以下时,可和低压配电屏装设在同一房间内。
3)在同一配电室内单列布置的高低压配电装置,当高压开关柜或低压配电屏顶面有裸露带电导体时,两者之间的净距不应小于2m;当高压开关柜和低压配电屏的顶面外壳的防护等级符合IP2X时,两者可靠近布置。
4)高压配电室内宜留有适当数量开关柜的备用位置。
5)由同一配电所的两段母线供给一级负荷用电时,母线分段处应设防火隔板或有门洞的隔墙。供给一级负荷用电的两路电缆不应通过同一电缆沟,当无法分开时,则该电缆沟内的两路电缆应采用阻燃性电缆,且应分别敷设在电缆沟两侧的支架上。
6)高压配电室可开窗,但应采取防止雨、雪、小动物、风沙及污秽尘埃进入的措施。窗台距室外地坪不宜低于1.8m,但临街的一面不宜装设窗户。
(2)安全净距、通道、围栏及出口。
1)室内外配电装置的最小电气安全净距,对照图3.5,见表3.1。
图3.5 供校验用室内外高压配电装置最小电气安全净距
2)配电装置的布置应便于设备的搬运、检修、试验和操作。
3)高压配电室内各种通道的宽度不应小于表3.2所列数值。高压开关柜靠墙布置时,侧面离墙不应小于200mm,背面离墙不应小于50mm。
表3.1 室内外配电装置的最小电气安全净距 单位:mm
注 1.表中括号内的数值适用于室外。2.海拔超过1000m时,A值应按每升高100m增大1%进行修正。3.表中各值不适用于制造厂的产品设计。4.室外设备运输时,设备外廓至裸导体的净距以及不同时停电检修的裸导体之间的垂直交叉净距不应小于表中B1值。5.室外带电部分至建筑物边沿之间的净距不应小于D值。6.遮栏或栅栏的门应装锁,栅栏栅条间的净距以及栅栏最低栏杆至地面的净距不应大于200mm。
表3.2 高压配电室内各种通道最小宽度(净距) 单位:mm
注 1.如果开关柜后面有进 (出)线附加柜时,柜后维护通道宽度应从其附加柜算起。2.括号内的数值适用于35kV开关柜。
4)当电源从柜后进线且需在正背后墙上另设隔离开关及其手动操动机构时,柜后通道净宽不应小于1.5m;当柜背面的防护等级为IP2X时,可减为1.3m。
5)长度大于7m的高压配电室应设两个出口,并宜布置在配电室的两端。长度大于60m时,宜增添一个出口;位于楼上的配电室至少设一个出口通向室外的平台或通道。
6)配电装置的长度大于6m时,其柜(屏)后的通道应为两个出口。
7)配电室内裸带电部分上方不应布置灯具,若必须设置时,灯具与裸导体的水平净距应大于1m。灯具不得采用吊链或软线吊装。
8)室内配电装置裸露带电部分上方不应有明敷的照明或电力线路跨越。
9)配电装置室内通道应保证畅通无阻,不得设立门槛,并不应有与配电装置无关的管道通过。
(3)防火与蓄油设施。
1)室内单台电气设备的总油量在100kg以上时,应设储油设施或挡油设施。挡油设施宜按容纳20%油量设计,并应有将事故油排至安全处的设施,否则应设置能容纳100%油量的储油设施。排油管内径的选择应考虑尽快将油排出,其值不应小于100mm。
2)配电室的门应为向外开的防火门,门上应装有弹簧锁,严禁用门闩,相邻配电室之间有门时,应能向两个方向开启。
3)配电装置室按事故排烟要求,可装设事故通风装置。事故通风装置的电源、应由室外引来,其控制开关应安装在出口处外面。
4.低压配电室
(1)低压配电设备的布置应便于安装、操作、搬运、检修、试验和监测。
(2)低压配电室的长度超过7m时,应设两个出口,并宜布置在配电室两端;位于楼上的配电室至少应设一个出口通向室外的平台或通道。
(3)成排布置的低压配电屏的长度超过6m时,其屏后通道应设两个通向本室或其他房间的出口,如果两个出口间的距离超过15m时应增加出口。
(4)低压配电室可设能开启的自然采光窗,但应有防止雨、雪和小动物进入室内的措施。临街的一面不宜开窗。
(5)同一配电室内并列的两段母线,当任一段母线有一级负荷时,母线分段处应设防火隔断措施。由同一低压配电室供给一级负荷用电的两路电缆不应通过同一电缆沟,当无法分开时,则该两路电缆应采用阻燃电缆,且应分别敷设在电缆沟两侧支架上。
(6)低压配电室内各种通道宽度不应小于表3.3所列数值。
表3.3 低压配电室内各种通道最小宽度(净距) 单位:mm
注 1.当屏后需要有操作的断路器时,则称为屏后操作通道。2.当建筑物墙面有柱类局部凸出时,凸出处通道宽度可减少0.2m。
(7)低压配电室兼作值班室时,配电屏正面距墙不宜小于3m。
(8)低压配电室的高度应和变压器室综合考虑,一般可参考下列尺寸。
1)与抬高地坪变压器室相邻时,其高度为4~4.5m。
2)与不抬高地坪变压器室相邻时,其高度为3.5~4m。
3)配电室为电缆进线时,其高度为3m。
5.变压器室
(1)每台油量为100kg及以上的三相变压器,应装设在单独的变压器室内。宽面推进的变压器低压侧宜向外;窄面推进的变压器油枕宜向外。
(2)设置于变电所内的非封闭式干式变压器,应装设高度不低于1.7m的固定遮栏,遮栏网孔不应大于40mm×40mm。变压器的外壳与遮栏的净距见表3.4,变压器之间的净距不应小于1m,并应满足巡视、维修的要求。
(3)变压器室内可安装与变压器有关的负荷开关、隔离开关和熔断器。在考虑变压器布置及高、低压进出线位置时,应尽量使负荷开关或隔离开关的操动机构装在近门处。
(4)在确定变压器室面积时,应考虑变电所所带负荷发展的可能性,一般按能装设大一级容量的变压器考虑。
(5)有下列情况之一时,可燃性油浸变压器室的门应为甲级防火门。
1)变压器室位于车间内。
2)变压器室位于高层主体建筑物内。
3)变压器室下边有地下室。
4)变压器室位于容易沉积可燃粉尘、可燃纤维的场所。
5)变压器室附近有粮、棉及其他易燃物大量集中的露天堆场。
此外,变压器室之间的门、变压器室通向配电室的门,也应为甲级防火门。
表3.4 变压器外廓(防护外壳)与变压器室墙壁和门的最小净距 单位:m
注 1.表中各值不适用于制造厂的成套产品。2.括号内的数值适用于35kV变压器。
(6)变压器室的通风窗应采用非燃烧材料。
(7)车间内变电所和民用主体建筑内的附设变电所的可燃性油浸变压器室,应设置容量为100%变压器油量的储油池。通常的做法是在变压器油坑内设置厚度大于250mm的卵石层,卵石层底下设置储油池,或者利用变压器油坑内卵石之间的缝隙作为储油池。
(8)在下列场所的可燃性油浸变压器,应设置容量为100%变压器油量的挡油设施(挡油设施的形式可有多种,例如利用变压器室地坪抬高时的进风坑兼作挡油设施、设置挡油门、使变压器室的地坪有一定的坡度坡向后壁等),或设置容量为20%变压器油量的挡油池,并能将油排到安全处所的设施。
1)变压器室位于容易沉积可燃粉尘、可燃纤维的场所。
2)变压器室附近有粮、棉以及其他易燃物大量集中的露天场所。
3)变压器室下面有地下室。
(9)变压器室内宜安装搬运变压器的地锚。
(10)变压器室的大门一般按变压器外形尺寸加0.5m。当一扇门的宽度为1.5m及以上时,应在大门上开一小门,小门宽0.8m,高1.8m。
6.露天安装的变压器、户外箱式变电站
(1)露天或半露天变压器的安装要求如下。
1)靠近建筑物外墙安装的普通型变压器不应设在倾斜屋面的低侧,以防止屋面冰块或水落到变压器上。
2)10(6)kV变压器四周应设不低于1.7m的固定围栏(或墙)。变压器外廓与围栏(或墙)的净距不应小于0.8m,变压器底部距地面的距离不应小于0.3m。相邻变压器之间的净距不应小于1.5m。
3)供给一级负荷用电或油量均为2500kg以上的相邻可燃性油浸变压器的防火净距不应小于5.0m,否则应设置防火墙,墙应高出油枕顶部,其长度应大于挡油设施两侧各0.5m。
4)建筑物的外墙距室外可燃性油浸变压器外廓不足5m时,在变压器高度以上3m的水平线以下及外廓两侧各加3m[10(6)kV变压器油量在1000kg以下时,两侧各加1.5m]的外墙范围内,不应有门、窗或通风孔。当建筑物外墙与变压器外廓的距离为5~10m时,可在外墙上设防火门,并可在变压器高度以上设非燃烧性的固定窗。
5)当油量为1000kg以上时,应设置能容纳100%油量的储油池,或设置20%油量的储油池或挡油墙。
设置容纳20%油量的储油池或挡油墙时,应有将油排到安全处所的设施,且不应引起污染危害。当设有油、水分离的总事故储油池时,其容量不应小于最大一台变压器的油量的60%。储油池或挡油墙的长、宽尺寸,一般较变压器外廓尺寸每边相应加大1m。储油池的四周应高出地面100mm,以防止雨水泥沙流入池内。储油池内一般铺设厚度不小于250mm的卵石层,卵石直径为50~80mm。
(2)户外箱式变电站的进出线应采用电缆。
3.1.4 变压器的选择
1.变配电所变压器的选择 应满足用电负荷时对供电可靠性的要求
(1)当符合下列条件之一时,变电所宜装设两台及以上变压器:
1)有大量一级负荷或二级负荷时。
2)季节性负荷变化较大时。
3)集中负荷较大时。
(2)装有两台及以上变压器的变电所,任一台变压器单独运行时,可承担总视在计算负荷的60%~70%;当任意一台变压器断开时,其余变压器的容量应能满足全部一级负荷及二级负荷的用电。
(3)变电所中低压为0.4kV的单台变压器的容量不宜大于1250kVA,当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时,可选用较大容量的变压器。
(4)动力和照明宜共用变压器。当属于下列情况之一时,应设专用变压器:
1)当照明负荷较大或动力和照明采用共用变压器严重影响照明质量及光源寿命时,应设照明专用变压器。
2)单台单相负荷较大时,应设单相变压器。
3)冲击性负荷较大,严重影响电能质量时,应设冲击负荷专用变压器。
4)采用不配出中性线的交流三相中性点不接地系统(IT系统)时,应设照明专用变压器。
5)采用660(690)V交流三相配电系统时,应设照明专用变压器。
(5)高层主体建筑内变电所应选用不燃或难燃型变压器;多层建筑物内变电所和防火、防爆要求高的车间内变电所,宜选用不燃或难燃型变压器。
(6)在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全运行的场所,应选用全封闭型或防腐型的变压器,也可采取防尘或防腐措施。
(7)在低压电网中,配电变压器宜选用D,yn11接线组别的三相变压器,目的是为了减少3次谐波。
2.变压器并列运行的条件
两台或多台变压器并列运行时,必须满足以下基本条件:
(1)并列运行变压器的额定一次电压及二次电压必须对应相等。否则,二次绕组回路内将出现环流,导致绕组过热或烧毁。
(2)并列运行变压器的阻抗电压(即短路电压)必须相等,否则,各变压器分流不匀,导致阻抗小的变压器过负荷。
(3)并列运行变压器的连接组别必须相同,否则,各变压器二次电压将出现相位差,从而产生电位差,将在二次侧产生很大的环流,导致绕组烧毁。
(4)并列运行变压器的容量比应小于3∶1。否则,容量比大,特性稍有差异,环流显著,容易造成小的变压器过负荷。
3.1.5 互感器
1.电压互感器
(1)电压互感器的构造和工作原理。电压互感器按其工作原理可以分为电磁感应原理和电容分压原理(220kV以上系统中使用)两类。常用的电互感器是利用电磁感应原理工作的,它的基本构造与普通变压器相同,主要由铁芯、一次绕组、二次绕组组成。电压互感器一次绕组匝数较多,二次绕组与测量仪表或继电器等电压线圈并联。由于测量仪表、继电器等电压线圈的阻抗很大,电压互感器在正常运行二次绕组中的电流很小,一次和二次绕组中的漏阻抗压降都很小。因此,它相当于一个空载运行的降压变压器,其二次电压基本上等于二次电动势值,且取决于恒定的一次电压值,所以电压互感器在准确度所允许的负载范围内,能够精确地测量一次电压。测量用电压互感器二次绕组中所接入的负荷,应保证在额定二次负荷的25%~100%,实际二次负荷的功率因数应与额定二次负荷功率因数相接近。
电压互感器的一次电压U1与其二次电压U2之间有下列关系:
式中 N1、N2——电压互感器一次、二次绕组匝数。
(2)电压互感器使用的注意事项。
1)电压互感器二次侧不得短路,电压互感器一、二次侧都是在并联状态下工作,如发生短路,将产生很大的短路电流,有可能烧坏互感器,甚至影响一次电路的安全运行,所以建筑供配电系统中的电压互感器的一、二次侧都必须装设熔断器保护。
图3.6 电压互感器构造原理图和实物图
2)电压互感器二次侧必须有一点接地,电压互感器二次侧一点接地,其目的是为了防止一、二次绕组的绝缘击穿时,一次侧的高电压窜入二次侧,危及人身和二次设备的安全。
3)电压互感器在接线时要注意端子极性,所谓极性就是指一次和二次绕组感应电动势之间的相位关系。在某一瞬间一次和二次绕组同时达到高电位或低电位的对应端称之为同极性端或同名端。电压互感器端子上标注A和a、X和x为同极性端,如图3.6所示。
2.电流互感器
(1)电流互感器的构造和工作原理。电流互感器也是按电磁感应原理工作的。它的构造与普通变压器相似,主要由铁芯、一次绕组和二次绕组等到几个主要部分组成,如图3.7所示。所不同的是电流互感器的一次绕组匝数很少,使用时一次绕组串联在被测线路里。而二次绕组串联在被测线路里。而二次绕组匝数较多,与测量仪表和继电器等电流线圈串联使用。运行中电流互感器一次绕组内的电流取决于线路的负荷电流,与二次负荷无关(与普通变压器正好相反),测量用电流互感器二次绕组中所接入的负荷,应保证在额定二次负荷的25%~100%。
由于接在电流互感器二次绕组内的测量仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小,所以电流互感器在正常运行时,接近于短路运行的变压器,这是电流互感器与变压器的主要区别。电流互感器的一次电流I1与二次电流I2之间有下列关系:
式中 N1、N2——电流互感器一次、二次绕组匝数;
Ki——电流互感器的变流比,一般表示为额定的一次和二次电流之比,即Ki=I1N/I2N。
(2)电流互感器使用的注意事项。
1)电流互感器二次侧不得开路,电流互感器正常运行时,根据单相变压器负载运行磁势平衡关系式i1N1=i2N2+i0N1可知,由于二次绕组负荷阻抗和负荷电流均很小,也就是说二次绕组内感应的电势一般不超几十伏,所以所需的激磁安匝i0N1及铁芯中合成磁通很小。为了减小电流互感器的尺寸、重量和造价,其铁芯截面按正常运行时通过不大的磁通设计的。运行中电流互感器一旦二次侧开路,I2=0,则I0N1=I1N1,一次安匝I1N1将全部用于激磁,它比正常运行的激磁安匝大许多倍,此时铁芯将处于高度饱和状态。
铁芯的饱和,一方面导致铁芯损耗加剧、过热而损坏互感器绝缘;另一方面导致磁通波形畸变为平顶波。由于二次绕组感应的电势与磁通的变化率dφ/dt成正比,因此在磁通过零时,将产生很高的尖顶波电势,其峰值可达几千伏,这将危及工作人员、二次回路及设备的安全,此外铁芯中的剩磁还会影响互感器的准确度。为此,为防止电流互感器在运行中和试验中开路,规定电流互感器二次侧不准装设熔断器,如需拆除二次设备时,必须先用导线或短路压板将二次回路短接。
2)电流互感器二次侧有一点必须接地。电流互感器二次侧一点接地,是防止一次、二次绕组间绝缘击穿时,一次侧的高电压窜入二次侧,危及人身和二次设备的安全。
3)电流互感器在接线时要注意其端子的极性。电流互感器的一次绕组端子标以L1、L2,二次绕组端子标以K1、K2。L1与K2是同极性端。如果一次电流从L1流向L2,则二次电流I2从K1流出,经外电路流向K2,如图3.7所示。
图3.7 电流互感器构造原理图和实物图
在安装和使用电流互感器时,一定要注意端子在极性,否则其二次仪表、继电器中流过的电流就不是预期的电流,甚至可引起事故。例如引起保护的误动作或仪表烧坏。
3.1.6 变配电所的电气主接线
1.主接线的一般要求
(1)35kV变电所主接线设计应根据负荷容量大小、负荷性质、电源条件、变压器容量及台数、设备特点以及进出线回路数等综合分析来确定。主接线应具备简单、运行可靠、操作方便、设备少并便于维修,节约投资和便于扩建等要求。
(2)35kV采用室外配电装置,并有两回路电源线和两台变压器时,主接线可采用“桥形接线”。当电源线路较长时,应采用内桥接线,为了提高可靠性和灵活性,可增设带隔离开关的跨条。当电源线路较短,需经常切除变压器,或桥上有穿越功率时,应采用外桥接线。当35kV出线数为两回路以上或采用室内配电装置时,宜采用单母线或分段单母线接线。10(6)kV侧宜用分段单母线、单母线接线。
(3)10(6)kV配电所主接线宜采用单母线或分段单母线;当供电连续性要求较高,不允许停电检修断路器或母线时,可采用双母线接线。
(4)10(6)kV配电所专用电源线的进线开关宜采用断路器或带熔断器的负荷开关。当无继电保护和自动装置要求,且出线回路少无需带负荷操作时,可采用隔离开关或隔离触头。
(5)在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的一侧,必须装设高压隔离开关或隔离触头。
(6)向高压并联电容器组或频繁操作的高压用电设备供电的出线断路器兼做操作开关时,应采用具有高分断能力和频繁操作性能的断路器。
(7)10(6)kV母线的分段处,宜装设断路器,但符合下列情况时,可装设隔离开关或隔离触头组。
1)事故时手动切换电源能满足要求。
2)不需要带负荷操作。
3)继电保护或自动装置无要求。
4)出线回路较少。
(8)10(6)kV两配电所之间的联络线宜在供电可能性大的一侧配电所装设断路器,另一侧装隔离开关或负荷开关,如两侧供电可能性相同,宜在两侧均装设断路器。
(9)变电所、配电所每段高压母线上及架空线路末端必须装设避雷器。接在母线上的避雷器和电压互感器,宜合用一组隔离开关。架空进出线上的避雷器回路中,可不装设隔离开关。
(10)每段高压母线上应装设一组电压互感器。电压互感器应采用专用熔断器保护。
(11)由地区电网供电的变配电所电源进线处,宜装设供计费用的专用电压及电流互感器或专用电能计量柜。
(12)所用变压器宜采用高压熔断器保护。
2.35kV变电所的主接线
常用35kV变电所主接线可参照表3.5选用。
表3.5 常用35kV变电所主接线
续表
3.10(6)kV配变电所的主接线
10(6)kV配变电所常用主接线可按表3.6选用。
表3.6 10(6)kV配变电所常用主接线
续表