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建筑电气10KV配电系统设计及设备选型问题分析

乐祺

中信建筑设计研究总院有限公司,湖北省武汉市,430000

摘要: 近年来智能配电系统已广泛应用于各行业中,其中配电系统存在用电设备种类繁多、负荷类型复杂、设备更新换代快、自动化程度高等特点,如果配电系统出现异常问题后将直接影响工业连续生产,居民稳定用电。本文聚焦于智能化技术在配电系统电气设备与运维管理两大功能模块的应用,论述了智能配电系统的含义,结构与优点,并分别在电气设备与运维管理层面与传统配电系统进行对比。所研究内容将对未来智能配电系统的发展趋势,以及其在各个行业的使用布局带来一定实际意义。
关键词: ​10kV配电;电气安装;质量控制;措施
DOI:10.12721/ccn.2023.157209
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引言

建筑工程在构建的过程中会对智能化技术进行应用,而建筑技术与智能化技术的相关结合也可以提高整个工程的整体设计和施工水平。建筑工程中智能化技术主要是通过对互联网技术、计算机技术等自动化技术的结合应用,在工程的设计过程中,可以加强对工程使用功能的完善化。在通信和安全方面也可以保证各项技术的灵活应用,有效地提高建筑工程的智能化特性。现阶段,我国建筑工程电气设计工作存在多样化的需求,同时,也需要建筑工程设计采取针对性的智能化技术,提高整个建筑工程楼宇电气设计的水平,促进建筑行业智能化。

1 传统电气设备面临的挑战

传统的配电控制系统通常是利用普通断路器,控制继电器以及接触器等电力电子元件组成一个控制机柜,从而完成对电气设备配电过程的整体监督,保护与控制。此类控制机柜一般采用人工操作方式,若要引入网络通讯技术对其进行智能化的操纵与控制,则需应用PLC或微处理器等。该过程需要使用大量电量变送器,而电量变送器往往采购成本较高,使用过程中伴随着接线困难,功能单一,精度与稳定性较差等缺陷,不利于电气设备的安全稳定运行。随着当前互联网通讯技术以及微处理器智能测控技术的迅速发展,众多行业越来越重视智能化电气设备在配电系统中的布置比例,其需求量也随着我国经济形势的快速发展在不断增加。

2 建筑电气10KV配电系统设计及设备选型

2.1 变压器选型

首先,根据变压器的冷却方式进行选择。根据变压器的冷却方式,可分为干式变压器和油浸式变压器。干式变压器采用环氧树脂浇注。为了达到真空状态,他们的高低压绕组都用玻璃纤维加固,使其防潮防尘。总之,干式变压器具有阻燃性好、防爆能力强、低污染等特点,使变电站实现稳定安全运行更加可行。损耗和噪音的减少减少了设备运行的投资,体积小、重量轻,节省了设备安装过程中的空间。在这些特性上,干式变压器明显比油浸式变压器更实用。与干式变压器相比,油浸式变压器的优势在于其价格相对较低。与干式变压器相比,油浸式变压器的高重量和高噪音需要大量的空间,并且需要相对复杂的操作和手动维护。由于缺乏相应的防火措施,在使用过程中会对整个入口造成严重的安全隐患。其次,根据接线方式进行区分。变压器的接线有两种类型,即三角形接线和星形接线。两种接线方式的优缺点比较如下:1)比较变压器在运行过程中的损耗。变压器的运行方式分为空载运行和负载运行两种。以空载运行周期为例,在相同容量的配电变压器中,三角形连接的空载比星形连接的空载小约10%。以负载操作为例,增量连接可以充分利用分配的容量,从而减少损耗。2) 比较防雷性能。当变压器的高压侧被雷击时,雷电电流通过避雷器和接地装置泄漏到地面。在这一点上,接地电阻上会有电压降,这将大大增加中性点的电位。配电变压器以三角形方式连接,在高压侧使用三角形连接会导致雷电在三角形连接的高压绕组的闭环内流动。每个铁芯柱上的雷电电流的总磁势几乎为零,从而消除了正逆变换引起的过电压。因此,就防雷性而言,三角形布线比星形布线更出色。3) 根据变压器的相关规范进行选择。连续零序电流,也称为中性点电流,可以通过三角形连接的变压器中性点承受绕组的额定电流。通常情况下,星形连接的三柱配电变压器不会承受相位和中性点之间的负载。如果中性点承受的绕组额定电流超过10%,电压不对称性将过大,无法承受这个范围。因此,对于向四线制配电系统供电的配电变压器,三角形连接方法是优选的。从上面的解释可以得出结论,三角形连接比星形连接在低压侧具有低损耗、强防雷性、较强的相对适应性和更好的性能。在中国,500kV、220kV和110kV电压矢量的相位差为0,主变压器为三相三绕组型。高压和中压都需要使用星形连接方法。

2.2 断路器

在变电站电力系统中,高压断路器是最重要的高压开关设备。它不仅可以用来接通和断开正常负载,还可以用来切断短路电流。它不仅在变电站电力系统中起着控制作用,而且在保护电路方面也起着作用。目前,高压断路器和SF6断路器在变电站电力系统中的应用越来越普遍。当电压等级为10kV或以下时,真空断路器无论在室外还是室内都具有优异的性能,并被广泛使用。当电压水平低于66kV时,有必要考虑断路器的机械寿命和操作过程中的过电压问题。在室外安装66kV配电装置时,应考虑过电压保护装置的各种点距离的验证,并应首选真空断路器。在电压等级为66kV及以上的变电站中,首选SF6断路器。

2.3 高压柜

在电气设备高压柜安装期间,应严格按照设计图纸中的要求对照施工。在安装柜体时,为保障柜体准确放置在对应基础型钢位置上,应通过滚杠方式来缓慢移动柜体,其在移动这一期间,还需不断地对柜体位置进行相应的调整,柜体就位后调整柜体高差并应用镀锌螺栓做好固定工作,同时为确保柜体与地面连接更为牢固,通过砂浆填充的方式做好基础处理,确保柜底与地面接触面平稳牢固。在安装高压柜排列工作时应严格按照设计要求规范安装,确保安装效果达到设计标准,保障母线安装连接可靠,各柜体间不应产生应力,并对气室充气检验其气密性。高压柜各部件安装除按照要求规范安装外还应对继电保护等电气元件进行功能性调试,确保满足设备安全运行要求。另外还需要合理地设置电缆端口及连接方式,保障电缆可靠连接,避免产生环流。

2.4 电流互感器

电流互感器的功能是通过一定比例的变化将大电流转换为小电流,并向测量仪器和继电器的电流线圈提供小电流。转换器还可以通过对测量仪器和操作人员施加高压保护来确保其安全。电流互感器的工作原理实际上是电磁感应的原理。通常,在测试电路中,初级绕组有一定的磨损量。由于电流互感器的匝数非常少,它通常流过线路的全部电流。电压互感器和电流互感器的主要区别在于,电流互感器二次电路中的阻抗非常小,在正常运行条件下可以接近短路,而电压互感器或电力互感器则不会。电流互感器根据其环境可分为室内和室外两类。室内保温有两种,即瓷保温和铸塑保温,大多数都做成了穿墙式。中国变电站的10kV室内电流互感器大多为壁挂式。考虑到体积小、性能优异的优点,66kV以上的户外电流互感器大多采用配套的磁箱油浸式绝缘电流互感器。

3 结束语

总而言之,10kV变配室作为电力系统运行的重点内容,其运行质量将会给电力系统运行安全带来一定影响,乃至影响人们的日常生活。所以,在10kV变配室电气设备安装过程中,需要严格按照施工要求进行操作,做好各个环节的验收和质量控制工作,确保各个环节能够稳定运行,给人们提供一个安全、稳定的供电环境。

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