变压器与发动机配合

双变压器与柴油发电机结合配电系统小议 沈冬冬(华东建筑设计研究院有限公司，上海市200002) Discu翳ionabouttheDistributionSystemC帅binedtheDual-tra璐fomer withDieselGenerator ShenD佃gdong(E鹅tChinaArchitecturalDesign&Re∞archInstituteCo．，Ltd．，shaflghai200002，Chi眦) AbstractBu订dingtypesthataresuitablefortlle combineddistributionofdual—transfb肿erwithdiesel generatorareintmduced．S0mepmblemstowhich attentionshouldbepaidint|lede8igIlofdual-transfo衄er distributionanddieselgeneIlatordistributiona1．e analyzed．nmugIlpE∞ticalen矛neeringdesigfl，both distdbutionconnectionmodesarecomprehensiVely described．Aviablefo彻ofdistributionsystemisput f．01ward． KeywordsDistributionsystemGmundingmode ElectricaldesigIl’rransfo珊erDieselgenerator 摘要介绍了适合采用双变压器与柴油发电机 相结合进行配电的建筑类型．分析了双变压器配电及 柴油发电机配电设计中需注意的一些问题，通过实际 设计．对这两种配电接线方式进行了综合表述， 提出了一种可行的配电系统形式。 关键词 配电系统接地形式 电气设计 变压 器柴油发电机 在大中城市的建设中，办公楼与酒店建筑占据 了相当的比例。作为电气设计工作者常会涉及到这 些建筑。这些建筑大多为高层建筑，其电力负荷一 般都有较多的一级负荷。在电气设计中，由于申请 的两路市电电源往往来自同一个区域站，不能满足一 级负荷的要求，因此在解决此类建筑的配电问题时 经常采用市电与柴油发电机结合的方式，满足一级负 荷的供电要求。 对于一栋建筑面积为3～5万m2的高层建筑来 说．用电指标取70W，mz，根据估算一般采用两台规 格相同，容量为l000～2000kV·A的变压器供电。 又由于具体建筑的设计要求不同，其一级负荷大约占 总负荷的10％。20％，即为100～400kV·A不等，另 需要采用一台150—600kV·A柴油发电机供电。 对于上述估算的计算过程，由于已有很多文献 资料介绍，本文不再赘述，具体可参考《工业与民用 配电设计手册》(第三版)中的计算公式与过程。 本文将结合实际工程设计，着重就双变压器与 柴油发电机结合的配电系统的应用，展开讨论。 1 双变压器配电系统 1．1 电源 偿无功功率，计算采用《工业与民用配电设计手 册》中补偿容量的计算公式。在实际应用中，下表中 钢构厂车间变电所实测数据 7I铀． Measureddataforthe8ubstationintllework8h叩 ofsteelconstructionplant 序号 有功功率(kW)补偿容量(kv盯)高压侧功率因数 l 1 152 900 0．922 2 l 025 840 0．912 3 1 072 870 O．91l 实测数据充分证明该公式满足工程中低压侧并联电容 器补偿容量的计算。 叠番盏函五■ 1 中国航空工业规划设计研究院组编．工业与民用配 电设计手册．第三版．北京：中国电力出版社，2005：2l，22． 2《钢铁企业电力设计手册》组委会编．钢铁企业电力 设计手册．北京：冶金工业出版社，1996：414． 2009一02一12来稿 2009一03—24修回 堡塞曼曼墨矍垫壅皇墼篓鱼曼皇墨堡：!：堡!些±±!■I一 23 万方数据 电气设计网 http://www.chinapwr.com 建裁电乞·I——_l—-_—_BUILDING 2口口9年第4期IELECTRIC-TY 在城市电网中。10kV电压等级作为城市中压 供电的基础电压等级已被广泛采用，本文变压器进 线采用两路10kv市电同时工作、互为备用。低压 侧单母线分段运行，设母线联络。低压母线分段断 路器的自动投入。应设有延时，并应躲过高压母线 分段断路器的合闸时间：当变压器低压侧总断路器 因过流或短路故障而跳闸时，其低压母线分段断路 器不应合闸；为防止两台变压器并列运行，变压器 低压侧总断路器与低压母线分段断路器问应设有电 气、机械联锁装置。 1．2双变压器主接线分析 双变压器主接线如图1所示。由图l可以看出， TI和T2变压器中性点接地不在变压器处就近直接接 地．而是通过PEN线与低压配电屏中的PEN母排连 接在一起，低压配电屏中的PEN母排与PE母排则采 用一点连接。系统在低压配电屏处一点接地，低压配 电系统从“一点接地”前配出PEN(N)线，从“一 点接地”后配出PE线，需要指出的是该“一点接 地”是配电系统的关键。必须确保连接牢固。 双变压器变电所系统接地若设计不当。部分中 性线电流将流经不期望的途径返回电源，可能引起 火灾、地下金属部分被腐蚀，以及对信息技术设备 的干扰等不良后果。这一不期望的电流被称作杂散 电流。如果按图l作“一点接地”，则杂散电流仅限 于电气装置的正常对地泄漏电流，其值甚小不足以引 起危害。 著名电气专家王厚余老前辈所著《低压电气装 置的设计安装和检验》一中对这“一个点”有详 尽的说明：按IEC60364—1新规定作系统接 地(即“一点接地”)，变压器内部和外部的一小段 PEN线的阻抗和压降可忽略不计，因此可将变电所 看成一个“电源点”而不计这段PEN线的存在， 则从电源点的低压配电盘处可同时引出除IT系统外 的1N—S、TN—C、TN—C—S以至TT等不同接地系 统的供电线路。 2柴油发电机与变压器结合的配电系统 对于办公楼和酒店来说，其内部电力一级负荷中 的消防用电设备负荷，该类设备具有单机容量大，启 动电流大等特点，但对启动时间要求并不苛刻，一般 可在15秒以上。而柴油发电机作为一种长寿命、可 靠的应急电源，比较适用于有此类应急负荷特点的配 电系统中。下面仅讨论低压侧柴油发电机投入配电系 统的转换情况。 配电变压器与柴油发电机同在一处，并共用一组 低压配电屏，末端电源(包括变压器电源和自备柴油 一Q尊 PEN 。R3L≮ PEN ．7l ＼，’ f 厶12厶ll+厶12 QF3 QF2l 厶2=厶2I+厶22 PEN(N)／：＼ ”／ 母排妙一i ＼l／ ^ ^ ●● 一 ’P’一 e接地 彳灾夕 ( 专 ( ^ 士／ ＼， ( f 占 ＼ +i 占 ＼， |7I ≠1．? ·i占 ：辇塞譬喜／ QFIl＼厶ll QFl2’‰ QF2l＼厶2l QF22列22：压配电屏7 ”“ l 24 —●l塑垫型：垫坠1 3LPEN TN—C系统 3LNPE TN—S系统 3LPEN TN—C系统 图1 双变压器配电系统主接线 Fig．1Mainwi而ngofdual-tra瑚fo珊erdismuti如8yBtem 3LNPE TN—s系统 发电机电源) 转换开关应采 用四极开关． 《低压电气装 置的设计安装 和检验》第18 章有精辟的论 述。由图2可 以看出。如电 源转换开关 ATS为三极开 关。中性线电 流即可由本回 路的中性线返 回变压器．也 可绕道沿柴油 万方数据 电气设计网 http://www.chinapwr.com 发电机的电源线路的中性线经配电盘的PEN母排返 回变压器电源，后一电流即是杂散电流。为消除此杂 散电流。末端电源转换开关不应采用三极开关而应采 用四极开关以截断中性线上的杂散电流通路。 低 电机 堕0一⋯一⋯一⋯一⋯，⋯． 上 上 = = 图2柴油发电机与变压器的配合 Fig．2Combination“tIledieselgenemtorwi山thetmnsformer 3某工程低压配电系统设计 笔者在某办公楼的电气设计中，采用了双变压器 与柴油发电机结合的配电系统，在系统设计中综合了 上述两种配电系统的接线方式。见图3。 该系统采用两路10kV市电供电。经中压计量配 电后，分经两路10kV电缆引至变压器高压侧．两台 变压器T．、T2将变压后的低压电源经母线槽引至低 压配电屏，分别通过QF。、QF：断路器配至两段低压 母线，两段低压母线经断路器QE形成联络。在2# 低压母线段上经过断路器QF2。引出一路电源(TN—S 系统)与柴油发电机引出的一路电源经双电源转换开 关ATS切换。送至应急母排。应急母排经断路器 QF。。配出一路应急电源至消防泵控制箱，l。低压母 线段上经断路器QF¨配出一路工作电源至消防泵 控制箱，两路电源在消防泵控制箱形成双电源末端 切换。 在市电供电正常的情况下，如一路电源由于内部 配电线路故障，QF．跳闸断电，l#母线段失电，应急 负荷由T2经QF2、QF2l、ATS(正常状态下接在市电 端)、QF。。供电；如2。母线段由于QF：跳闸失电， 应急负荷由电源l经QFI、QFl。供电。 在无市电或两段母排均故障失电的情况下。柴 油发电机启动馈电至ATS．ATS切换至柴油发电 机端，应急母排带电，经QF。。配电至消防泵控 制箱。 —刍击五啦 l 建设部工程质量安全监督与行业发展司．中国建筑 标准设计研究所．全国民用建筑工程设计技术措施 电气． 3LN PE 3L TN—S系统 消防泵控制箱(电源1) 3LNPE TN—S系统 消防泵控制箱(电源2) 图3双变压器与柴油发电机结合的低压配电系统 Fig．3Low·voltagedistributionsystemofthecombi眦tionoft}Iedual一砸m8fo肺er wit}ldie∞lgemmtor 北京：中国出 版社。2004：2一 11． 2 王厚余． 低压电气装置的设 计安装和检验．第 二版．北京：中国 电力出版社。2007： 12—17．151—154． 3 中国航空 工业规划设计研究 院组编．工业与 民用配电设计手册． 第三版．北京：中 国电力出版社。 2005：65，66． 2008一ll一15来稿 25墨塞垦曼三矍塑篓皇熟苎堂曼皇墨苎尘堕羔皇±±上■_万方数据 电气设计网 http://www.chinapwr.com