10kV室内变电所设计思路及方案

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                                                             10kV室内变电所设计思路及方案
一、高压配电系统设计
     （1）高压配电系统主接线型式
       配电系统的主接线型式的选择正确与否，对电气设备选择、配电装置布置、运行可靠性和经济性等都有重大的影响。主要包括单电源单母线、双电源单母线及双电源单母线分段三种主接线型式。
      其中，单母线不分段主接线型式高压配电系统接线简单、清晰、明了，工程造价较低；但系统不够灵活可靠，当主母线、隔离开关故障或检修时，将导致整套系统停电。
     单母线分段主接线型式高压配电系统，具有单母线不分段系统的简单，清晰，方便的优点，且可缩小了母线故障和母线检修时的停电范围，提高了供电可靠性，灵活性；缺点是增加了工程造价及设备安装空间需求。
     根据供电可靠性的要求、变压器的配置数量、容量及分布、安装条件等情况，一类、二类通信局站及数据中心建议采用双电源单母线分段主接线型式高压配电系统，其它类型通信局站建议采用双电源单母线或单电源单母线主接线型式高压配电系统。
    （2）高压配电系统设备配置要点
      当前，高压配电系统设备已由传统的固定式空气绝缘开关柜，向着中置式抽出柜及小型化、智能化方向发展。10kV高压开 关柜主要配置原则如下：
1）当采用双电源供电时，两路市电进线断路器和联络断路器应设置联锁装置，且两路市电电源宜采用自动转换方式。
2）高压计量仪表、保护装置的规格型号、装设方式应符合当地供电部门的相关规定。
3）10kV高压开关柜应采用中置柜或环网柜。
     当采用高压发电机组，且市电与发电机组在高压供电系统进行转换时，其转换宜采用自动转换方式，两路电源间应设置可靠的联锁装置，并取得当地供电部门认可。
4）高压供电系统宜采用220V直流操作电源作为系统控制、保护用供电电源，其蓄电池组配置容量不应超过65Ah，蓄电池容量按2H事故放电时间考虑。
二、变压器配置思路
       节能、环保、防火、低噪声是室内变电所应重点考虑的因素。据统计，我国配电变压器损耗占输配电损耗的40～50%，变压器电能损耗十分严重。
（1）变压器配置方式及配置容量
       变压器的配置容量将直接影响工程建设规模、工程投资及运营成本，变压器的配置方式及配置容量原则如下：
1）根据通信局站类别及计算负荷情况，一类、二类、三类通信局站宜采用专用变压器供电，四类、五类通信局站可采用专用变压器供电，当条件不满足时，也可就近引入380V或220V市电电源。
2）变压器配置容量应按满足近期负荷并考虑一定的发展负荷需要。季节性负荷变化较大时，宜设置2台或多台变压器，其中部分变压器承担季节性负荷，其他变压器承担长期性负荷。
3）一、二类通信局站变压器宜采用冗余设计，在其中1台变压器故障或检修时，其余变压器应能满足系统全部负荷用电；变压器的长期工作负载率宜按85%额定容量设计。三、四、五类通信局站变压器不宜设置备用变压器。对小型通信局站可选用户外箱式变电站或组合式成套变电站（一般不大于630kVA）。
（2）变压器选型及安装
      室内变电站变压器在实际选用时应考虑以下几个方面事宜：
1）根据安装条件，变压器选择上宜选用S11、S13及以上节能型干式变压器，或非晶合金变压器，以降低运行费用及满足防火需求。另，变压器负载中，UPS、高频开关电源等负载设备比例较大，这将导致供电系统中存在较大的谐波源，因此应选用Dyn11接线组别的三相配电变压器。
2）当未设置独立变压器室时，变压器应加装保护罩，其保护罩防护等级一般应不低于IP20，当干式变压器与其它变压器或高低压配电设备相互靠近时，防护罩防护等级应不低于IP30，但考虑散热及变压器运行震动因素，建议变压器与其它设备离开一定距离安装。
3）变压器不宜采用有载调压变压器，但当高压市电电压变动范围超出额定电压的±7%，可采用有载调压变压器。
4）变压器的进、出线方式及安装轨距应满足工程实际需求。
三、低压配电系统
（1）低压配电系统配置基本要求
1)        低压配电系统应根据工程性质、规模、负荷容量及现场情况等因素综合考虑。系统应满足通信生产和办公、生活、消防等所需的供电可靠性和电能质量的要求，同时应注意主接线型式简单，操作方便安全，具有一定的可扩容性，能适应通信机房用电需求的变化及设备检修的需要。
2)        设计低压配电系统时，应对不同功能分区负荷性质作详细的归类、分级，使系统配置结构及配电端子配置科学、合理。
（2）系统接地型式
        根据《通信电源设备安装工程设计规范（YD／T 5040-2005）》、《低压配电设计规范GB50054-2011》等规范、设计手册相关要求，通信局站低压配电系统带电导体（相线及中性线）型式及接地系统型式应分别按三相四线制及TN-S接地系统设计。
（3）无功补偿及谐波治理
        无功补偿与谐波治理主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率损耗，稳定电压和提高供电质量，对于提高供电系统的电能质量和提高供电能力具有重要意义。
        对于通信系统，宜采用并联电力电容器装置进行集中补偿。补偿后的系统功率因数应符合现行国家标准《供配电系统设计规范》GB 50052 的有关规定。并联电容器装置的无功补偿容量、投切方式、无功自动补偿的调节方式、电容器的分组容量，应符合现行国家标准《供配电系统设计规范》GB 50052 的有关规定。
        无功补偿类型主要依据系统谐波污染程度确定，即将非线性负载占系统容量的比例（Gh/Sn）作为补偿类型的选型依据（Sn-变压器容量，Gh-所有非线性负载总容量），包括以下五种型式：
1)        当Gh/Sn≤15%时，表示系统谐波污染程度较轻，推荐补偿类型为标准型无功功率补偿。
2)        当15%＜Gh/Sn≤25%时，表示系统谐波污染程度较严重，推荐补偿类型为过谐型无功功率补偿。过谐型无功功率补偿方案采用比电网高一等级的电容器，如400V配电系统采用450V或480V的电容器。
3)        特别提示：采用过谐型电容器时，应提高电容器补偿容量，即需将电容器降容，降容系数为K=（Vn/Vr）2（Vn为电网电压等级、Vr为电容器标准电压等级）。
4)        当Gh/Sn≥25%时，表示系统谐波污染程度严重，推荐补偿类型为调谐型无功功率补偿。调谐型无功功率补偿方案由过谐型电容器串联调谐电抗器组成，须采用480V电容器，且需考虑电容器降容。
5)        当Gh/Sn≥50时，建议使用有源滤波设备。对应用电需求、负荷性质明确、一次建成的数据中心，建议在低压配电系统中或在低压系统下级设置有源滤波装置；而对用电需求不明确、且分期建设的通信局站、数据中心，建议预留有源滤波设备接口及设备安装空间。
四、发电机配电系统
         对于一类、二类通信局站及数据中心，当配置2台及以上数量发电机时，为实现发电机电源的接入、统一分配及并机，建议设置相应的发电机配电系统，对于其它类型通信局站，一般不需单设发电机配电系统。
          发电机配电系统配置型式通常采用单母线分段主接线型式。正常情况下，母线联络开关断开，本段母线所接发电机各为本段母线供电。当一段母线故障，母线联络开关闭合，由其它母线段发电机供电。另外，为满足应急发电机的接入需求，建议为低压配电系统配置车载发电机接入单元。
五、防雷与接地
1）根据局站现状及未来需求情况，室内变电站应按二类或三类防雷建筑物措施设防。除应设置防直击雷的外部防雷保护装置，并应设置防外部闪电电涌侵入的措施。包括在高压进线柜内安装氧化锌避雷器、各类管线直埋入局、出入局管线金属护套就近接地等防护措施。
2）设备导电外壳底座、管线金属护套、金属槽道、金属支架、金属门窗及变压器、发电机中性点等均需可靠接地。
3）低压配电系统主进线侧应配置满足I级试验的浪涌保护器，且浪涌保护器前端保护装置建议采用低压电涌保护器专用断路器。
六、10kV变电所土建工艺设计
          近年，随着业务的快速发展，部分变电所容量不足已成为业务发展的瓶颈。变电所容量不足、局房空间不足的矛盾愈发突出，在变电所新建、改造中，变电所土建工艺设计思路如下：
（1）所址选择
1）宜接近负荷中心及电源侧；
2）应方便进出线及设备运输；
3）不应设在有剧烈振动或高温的场所；
4）不应设在厕所、浴室、厨房或其他经常积水场所的正下方处，也不宜设在与上述场所相贴邻的地方，当贴邻时，相邻的隔墙应做无渗漏、无结露的防水处理；
5）当与有爆炸或火灾危险的建筑物毗连时，变电所的所址应符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB 50058的有关规定；
6）不应设在地势低洼和可能积水的场所；
7）不宜设在对防电磁干扰有较高要求的设备机房的正上方、正下方或与其贴邻的场所，当需要设在上述场所时，应采取防电磁干扰的措施；
8）当有多层地下层时，不应设置在最底层；当只有地下一层时，应采取抬高地面和防止雨水、消防水等积水的措施。
（2）土建工艺
1）应设置设备运输通道；
2）应根据工作环境要求加设机械通风、去湿设备或空气调节设备；
3）变电所机房应满足防火及消防要求；
4）高、低压配电室、变压器室、电容器室、控制室内不应有无关的管道和线路通过；
5）在变压器、配电装置和裸导体的正上方不应布置灯具，当在变压器室和配电室内裸导体上方布置灯具时，灯具与裸导体的水平净距不应小于1.Om ，灯具不得采用吊链和软线吊装；
6）高低压配电设备、变压器设备安装基础应满足实际供货要求；
7）变压器噪声是变配电室的主要噪声来源，当变压器室与其它噪声敏感区域相邻时，应考虑变压器室的降噪措施。
七、箱式变电站设计思路
        箱式变电站，即预装式变电站。是一种高压开关设备、配电变压器和低压配电装置，按一定接线方案排成一体的工厂预制户内、户外紧凑式配电设备。就广东移动而言，箱式变电站适用于各县公司及环境要求较高不允许安装柱上变压器的城区中小型通信局站，根据各地供电公司具体要求，其配置容量一般不大于630kVA。
（1）箱式变电站主要技术要求
        箱式变电站设备型式可分为美式箱变和欧式箱变2种，其主要技术要求如下：
项目        美式箱式变电站        欧式箱式变电站
变压器容量
（kVA）        200、400、500 （S13及以上节能型油浸式变压器）        400、500、630 （S13及以上节能型油浸式变压器）
电气主接线
和进出线
回路数        高压侧：线变组接线方式、1～2回进线
低压侧：4～6回馈线        高压侧：单母线接线方式、1～2 回进线，
低压侧：4～6回馈线
短路电流水平
（kA）        10kV侧：≥20kA
0.4kV侧：≥30kA        10kV侧：≥20kA
0.4kV侧：≥30kA
无功补偿        可按20%～30%变压器容量补偿，按无功需量自动投切        可按20%～30%变压器容量补偿，按无功需量自动投切
主要设备
选择        高压侧：二位置负荷开关；四位置负荷开关；
节能型变压器：低损耗、全密封、油浸式；
低压侧：空气断路器。        高压侧：气体绝缘负荷开关柜、气体绝缘负荷开关柜+熔断器；
节能型变压器：低损耗、全密封、油浸式；
低压侧：空气断路器。
（2）防雷保护及接地
1）10kV箱式变电站周围有较高的建筑物时，可不单独考虑防雷设施。若设置在较为空旷的区域，则要根据现场的实际情况考虑增加防雷设施。 当进出线电缆为从电线杆上进线或出线时，为防止线路侵入的雷电波过电压，需在10kV进、馈线侧和0.4kV母线安装避雷器，避雷器宜装设在进出线线路电杆上。当进出线为全电缆时避雷器宜安装在上级馈线柜内。
2）10kV箱式变电站接地网以水平敷设的接地体为主，垂直接地极为辅，联合构成复合式人工接地装置。接地网建成后需实测总接地电阻值，应满足相关规程规范的要求，否则应采用措施，使之达到规程要求。变电站所有电气设备外壳、电缆支架、预埋件均应与接地网可靠连接，凡焊接处均应作防腐处理。接地体一般采用镀锌钢，腐蚀性高的地区宜采用铜包钢或者石墨。