箱变及成套一次系统元器件选型详解

企业   科技   2024-10-30 11:13   辽宁  

式变电站(简称箱变)是一种将高压开关设备、配电变压器、低压开关设备、电能计量设备和无功补偿装置等按一定接线方案组合在一起的紧凑型成套配电装置。
箱变适用于额定电压10/0.4kV三相交流系统中,作为线路和分配电能之用。
箱变的选型涉及多个方面的考量,包括但不限于高压侧设备、变压器、低压侧设备及其它辅助设备的选择。

1. 高压侧设备选型

1.1 高压开关柜

  • 选型要点:
    • 根据系统电压等级(如10kV)选择;
    • 考虑短路容量,选择能承受相应短路电流的设备;
    • 操作方式:手动或电动操作。
  • 示例参数:
    • 额定电压:10kV;
    • 额定电流:630A;
    • 短路开断能力:25kA/4s;
    • 防护等级:IP4X/IP54。

1.2 高压断路器

  • 选型要点:
    • 根据系统电压等级选择;
    • 确保额定电流大于系统最大工作电流;
    • 分断能力高于预期短路电流。
  • 示例参数:
    • 额定电压:10kV;
    • 额定电流:630A;
    • 分断能力:25kA。

1.3 避雷器

  • 选型要点:
    • 电压等级与系统电压一致;
    • 保护水平根据设备耐压能力选择。
  • 示例参数:
    • 额定电压:10kV;
    • 持续运行电压:7.6kV;
    • 标称放电电流:5kA。

2. 变压器选型

  • 选型要点:
    • 容量:根据负荷需求选择;
    • 冷却方式:干式或油浸式;
    • 联结组别:Dyn11、Yyn0等。
  • 示例参数:
    • 额定容量:1000kVA;
    • 高压侧电压:10kV;
    • 低压侧电压:0.4kV;
    • 空载损耗:1.5kW;
    • 负载损耗:7.5kW;
    • 冷却方式:干式(AN)。

3. 低压侧设备选型

3.1 低压配电柜

  • 选型要点:
    • 额定电压:400V;
    • 额定电流:根据负荷电流选择;
    • 保护装置:断路器、漏电保护器等。
  • 示例参数:
    • 额定电压:400V;
    • 额定电流:400A;
    • 断路器类型:塑壳断路器(MCCB);
    • 漏电保护器:30mA/0.1s。

3.2 电容器补偿装置

  • 选型要点:
    • 容量:根据系统无功功率需求选择;
    • 额定电压:与系统电压一致。
  • 示例参数:
    • 额定电压:400V;
    • 容量:100kvar。

4. 辅助设备选型

4.1 浪涌保护器(SPD)

  • 选型要点:
    • 电压等级与系统电压相匹配;
    • 最大持续工作电压高于系统最高工作电压;
    • 标称放电电流根据雷电流大小选择。
  • 示例参数:
    • 最大持续工作电压:250V;
    • 标称放电电流:40kA。

5. 具体应用示例

假设为一个住宅区设计一套箱变系统,主要参数如下:
  • 高压侧电压:10kV
  • 低压侧电压:0.4kV
  • 负荷需求:800kVA

5.1 高压开关柜选型

选择额定电压为10kV,额定电流为630A,短路开断能力为25kA/4s的高压开关柜。

5.2 变压器选型

选择额定容量为800kVA,高压侧电压为10kV,低压侧电压为0.4kV,联结组别为Dyn11的干式变压器。

5.3 低压配电柜选型

选择额定电压为400V,额定电流为400A,配备塑壳断路器和漏电保护器的低压配电柜。

5.4 电容器补偿装置选型

选择额定电压为400V,容量为100kvar的电容器补偿装置。

5.5 浪涌保护器选型

选择最大持续工作电压为250V,标称放电电流为40kA的浪涌保护器。

6. 特殊环境下的设计考量

6.1 高海拔地区

在高海拔地区,空气密度较低,导致绝缘距离增加,因此在选型时需要注意:
  • 绝缘距离增加:选择具有更高绝缘水平的设备。
  • 散热问题:由于空气稀薄,自然冷却效率降低,可能需要选择带强制冷却功能的设备。

6.2 潮湿或盐雾环境

在潮湿或盐雾环境中,设备需要具备更强的防腐蚀能力:
  • 外壳材质:选择不锈钢或经过特殊处理的铝合金材料。
  • 密封性:增强设备的密封性能,防止潮气侵入。

6.3 高温或极寒地区

在极端温度条件下,设备的选型需要考虑温度对材料性能的影响:
  • 温度系数:选择具有较低温度系数的导电材料。
  • 冷却方式:在高温地区可能需要水冷或风冷等强化冷却手段。

7. 成套一次系统的设计要点

7.1 主接线方案

  • 单母线接线:适用于小型电站,结构简单,但可靠性较低。
  • 双母线接线:提高供电可靠性,但成本较高。
  • 桥形接线:兼具灵活性和经济性,适用于中等规模电站。

7.2 保护配置

  • 过流保护:用于检测过载和短路故障。
  • 差动保护:适用于变压器等大型设备,检测内部故障。
  • 零序保护:用于检测接地故障。

7.3 自动化与监控

  • 自动化系统:实现无人值守的自动化运行。
  • 监控系统:实时监控设备状态,提前预警故障。

8. 元器件选型的细节

8.1 高压熔断器

  • 选型要点:考虑额定电压、电流和断流能力。
  • 示例参数:额定电压10kV,额定电流200A,断流能力31.5kA。

8.2 互感器

  • 选型要点:根据电流或电压测量需求选择。
  • 示例参数:电流互感器CT,额定电流比为600/5A;电压互感器PT,额定电压比为10000/100V。

8.3 二次回路

  • 选型要点:确保二次回路的可靠性和稳定性。
  • 示例参数:选择具有高精度和抗干扰能力的二次设备,如继电器、信号灯等。

9. 环境安全要求

9.1 防火

  • 选型要点:选择阻燃或不燃材料制成的电缆。
  • 示例参数:电缆外护套采用PVC或XLPE材料。

9.2 防震

  • 选型要点:对于地震多发地区,设备需具备抗震设计。
  • 示例参数:变压器基础应进行抗震加固,确保设备稳固。

10. 经济性与可靠性平衡

10.1 成本控制

  • 选型要点:在满足性能要求的前提下,尽量降低成本。
  • 示例参数:选择性价比高的设备,如国产优质品牌。

10.2 长期运维

  • 选型要点:考虑设备的可维护性和配件的易获取性。
  • 示例参数:选择具有成熟售后服务体系的品牌,确保后期维护方便快捷。

11. 实际应用中的特殊要求

11.1 微电网应用

  • 选型要点:微电网系统需要具备孤岛运行能力。
  • 示例参数:选择具有孤岛检测功能的逆变器和同步控制器。

11.2 电动汽车充电站

  • 选型要点:满足快充要求,同时考虑电网负荷平衡。
  • 示例参数:选择具有动态功率分配功能的充电桩,根据电网情况调整充电速度。


  
                               

           

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