中压技术及基础设计指南2024VIP免费

se.com/cn 施耐德电气专家团队 编译中压技术及基础设计指南基于 IEC 和 IEEE 标准中压技术及基础设计指南2 I"作者感谢国际电工委员会(IEC)允许从其国际标准中复制信息。所有这些摘录均为瑞士日内瓦IEC的版权所有。保留所有权利。有关IEC的更多信息可从 www.iec.ch获得。IEC对作者复制摘录和内容的位置和上下文不承担任何责任，IEC也不以任何方式对其中的其他内容或准确性负责。"对于本指南中引用的所有IEC标准，请参阅第178页中压技术及基础设计指南 I 3内容产品介绍4设计规则54开关柜定义110计量单位162标准168深入阅读176中压技术及基础设计指南4 I产品介绍中压技术及基础设计指南 I 5中压系统 6变压器 10概述 10正常使用条件 11温升限制 12变压器效率 15电压降 16并联运行 17三相共变矢量组 18保护、控制和监测 19数字化 20资产绩效 管理 20使用条件影响环境足迹 21无线通信协议示例 22中压/低压架构 23智能电网 24环境 25监管框架 38预制 金属封闭和金属外壳 开关柜 40介绍 40电压 41电流 45频率和开关设备功能 49可达性 和服务连续性 50示例 516 I 中压技术及基础设计指南产品介绍中压系统术语“中压”，通常用于电压高于1 kV，并小于或等于 52 kV(1)和69 kV(2)的配电系统。由于技术和经济原因，中压配电网的工作电压一般不超过36kV。电气装置与中压公用配电网的连接通常通过一个专用的中压变电站来实现，通常被称为“主变电站”。其规模和具体标准，主要与负载（额定电压、数量、功率、位置等）有关，安装可包括指定为“二级变电站”的附加变电站。这些变电站的位置是经过精心设计的，以优化中压和低压电缆的预算。这些次级变电站由主变电站通过内部中压配电供电。一般情况下，大部分负荷通过中压/低压降压变压器低压供电。大型负载，如120千瓦以上或左右的异步电动机，则采用中压供电。中压/低压降压电力变压器位于主变电站或二级变电站。小型装置可能只包括一个中压/低压变压器，在大多数情况下安装在主变电站。主变电所包括五个基本功能：• 功能1：连接中压公用电网；• 功能2：装置的总线保护；• 功能3：变电站内的中压/低压电力变压器的供电和保护；• 功能4：站内中压配电的供电和保护；• 功能5：计量 。主变电站包括基本设备：1. 断路器：断路器是一种保证系统控制和保护的装置。它能够关合、承受和中断负载电流和故障电流，以及系统的短路电流。2. 开关：用于开关功能的交流开关和开关隔离器，具有负载闭合和断开的额定电流。3. 接触器：接触器用于在正常使用期间断开和接通需要这些操作的负载，特别是在特定活动中使用，例如MV公共照明和工业电机。4. 限流熔断器：中压限流熔断器主要用于保护变压器、电机和其他负载。通过熔断一个或多个专门设计和比例的元件，当熔断值超过给定值一段足够的时间时，就会打开插入它的回路。限流熔断器在清除中间电流值（超过服务值的系数小于6到10）时可能有困难，因此通常与开关装置结合使用。5. 隔离开关和接地开关：隔离开关用于在不影响其绝缘水平的情况下将两个带电且独立的回路之间进行隔离。通常用于环路网络的开路点。将安装的一部分与电源分开，具有比其他开关设备提供的性能更好的电源。隔离开关不是安全装置。接地开关是通过可靠的方式将导体与接地连接起来的专用设备，以便安全地接近导体。具有额定短路电流，以确保它们能够承受操作故障，例如关闭带电导体。(1) 根据IEC的规定，中压和高压之间没有明确的界限。当地和历史因素也起一定作用，限制通常在30到100kV之间（参见IEV 601-01-28）。出版IEC 62271-1:2017/A1:2021高压开关设备和控制设备；通用规范”在其范围内包含一个注释： “对于本标准的使用，高电压（见IEV 601-01-27）是高于1000V的额定电压。然而，术语“中压”（参见IEV 601-01-28）通常用于电压高于1kV的配电系统，通常适用于及包括52kV。(2) ANSI C84.1定义了3线制系统2.4 kV至69 kV的中压，4线制系统4.16 kV至34.5 kV的中压。电力系统的保护取决于其结构和运行模式。I 7中压技术及基础设计指南产品介绍中压系统中压和高压电力系统中性点接地的选择一直是一个备受争议的话题，因为不可能为各种类型的电力系统找到一个单一的折衷方案。 现在获得的经验允许根据具体的约束条件去做出适当的选择。6. 电流互感器：它旨在为二次电路提供与一次电流(MV)成比例的电流。7. 电压互感器：电压互感器旨在为其二次电路提供与在一次电路上的电压成比例的二次电压。对于包括单个中压/低压电力变压器的装置，一般保护和变压器的保护是合并的。计量可以在中压侧或低压侧进行。对于包括单个中压/低压变压器在内的任何装置，只要变压器的额定功率保持在为该装置供电的公用电网规定的限值以内，通常在低压侧进行计量。除了功能要求外，主变电站和二次变电站的施工也应符合当地标准和法规。也应考虑IEC的建议。电力系统架构电力系统的各个组成部分可以以不同的方式排列。由此产生的体系结构的复杂性决定了电能的可用性和投资成本。因此，为给定应用选择体系结构是基于技术需求和成本之间的权衡。架构包括以下内容：• 径向系统 - 单馈路， - 双馈路， - 平行馈路，• 回路系统 - 开放环路， - 闭合回路。• 内部发电系统 - 常用电源发电 - 替换电源发电接地阻抗根据阻抗ZN的类型（电容、电阻、电感）和值（从零到无穷大），中性电位可以通过五种不同的接地方式固定或调整：• ZN = :：隔离中性点，即无明确接地连接；• ZN是一个值相当高的电阻；• ZN是电抗，一般值较低；• ZN是补偿电抗，调整后补偿系统电容；• ZN = 0：中性点接地。DM105265发生接地故障的电力系统等效图。ZNCCCIk18 I 中压技术及基础设计指南产品介绍中压系统难点与评选标准评选标准涉及多个方面：• 技术方面的考虑（电力系统功能、过电压、故障电流等）；•• 运行方面的考虑（运行连续性、维护）；• 安全性（故障电流水平、接触电压和跨步电压）；• 成本（资本支出和运营费用）；• 地方和国家法规。两个主要的技术考虑恰好是相互矛盾的：降低过电压水平过高的过电压可能引起电气绝缘材料的介电击穿，造成短路。由装置引起的过电压有几个原因：• 雷电过电压，由暴露在架空系统上的部分上直接冲击或感应电压引起，过电压传递到用户供电点以及装置内部；• 由开关和谐振等引起的系统内过电压；• 由接地故障本身产生的过电压及其消除。减小接地故障电流(Ik1)故障电流会产生一系列与以下内容相关的后果：• 故障点电弧造成的损坏；特别是旋转机器中磁路的熔化；• 电缆屏蔽的耐热性；• 接地电阻的尺寸和成本；• 相邻电信电路中的感应；• 暴露在外的导电部件电位上升对人造成的危险。减小故障电流有助于减少这些后果：但是，优化其中一种效果会对另一种产生不利影响。两种典型的中性接地方式就突出了这种对比：• 隔离中性点，大大减少通过中性点的接地故障电流，但会产生更高的过电压；• 中性点固定接地，将过电压降低到最小，但会导致高故障电流。至于运行方面的考虑，根据所采用的中性点接地方法：• 在持续的第一次故障情况下，可能持续运行，也可能不持续运行；• 接触电压不同；• 可能易于实施或难以实施保护选择性。因此，通常选择中间解决方案，即通过阻抗进行中性接地。I 9中压技术及基础设计指南中压系统接地系统和高压开关设备和控制设备高压开关设备和控制设备的接地系统分为两类：有效接地中性点系统和无效接地中性点系统。 有效接地的中性点系统是通过足够低的阻抗接地的系统，这样对于所有系统条件，零序电抗与正序电抗(X0/X1)的比值为正且小于3，零序电阻与正序电抗(R0/X1)的比值为正且小于1。通常，这样的系统是固定接地（中性点）系统或低阻抗接地（中性点）系统。接地条件不仅取决于相关位置周围的物理接地条件，而且取决于整个系统。非有效接地中性点系统是有效接地中性点系统以外的系统，不满足前面提到的条件。这些注意事项都在IEC 62271-100（高压断路器，IEC 62271-103中压开关和IEC 62271-37-13中压交流发电机断路器)范围内。）中性点接地特性总结特性中性接地隔离补偿电阻电抗直流 瞬态过电压的阻尼 50Hz过电压限制 故障电流限制 运行连续性（无跳闸，持续故障意味着 故障电流大大减小） *易实现的保护判别 操作人员专业性Legend: advantage 特别关注(*) 100 % 电容电流补偿几乎是不可能的.10 I 中压技术及基础设计指南产品介绍电力变压器概述电力变压器是一种具有两个或更多绕组的静态设备，其通过电磁感应将交流电压和电流系统转换成通常具有不同值，但具有相同频率的另一电压和电流系统，以传输电能。 IEC 60076系列标准涵盖了电力变压器，其中中压网络的主要要求总结如下：• IEC 60076-1《电力变压器》第1部分：总则；• IEC 60076-2《电力变压器》第2部分：液浸式变压器温升；• IEC 60076-7《电力变压器》第7部分：油浸式变压器负载导则；• IEC 60076-10《电力变压器》第10部分：声级测定；• IEC 60076-11《电力变压器》第11部分：干式变压器；• IEC 60076-12《电力变压器》第12部分：干式电力变压器负载导则；• IEC 60076-13《电力变压器》第13部分：自我保护式充液变压器；• IEC 60076-16《电力变压器》第16部分：风力发电用变压器。根据IEC 60076-8应用指南，该导则旨在提供变压器并联运行期间进行计算所需的信息、负载情况下电压下降或上升以及三绕组负载组合的负载损耗。关于电力变压器负载能力的信息，请参见IEC 60076-7（液浸式变压器）和IEC 60076-12（干式电力变压器）。I 11中压技术及基础设计指南产品介绍电力变压器使用条件本部分给出的变压器详细要求，是用于下列使用条件的：• 海拔：高度不超过1000米；• 冷却介质温度： 冷却设备入口处的冷却空气温度 - 不超过：任何时候40°C，最热月平均30°C，年平均20°C， - 且不低于：户外变压器：-25°C，变压器和冷却器都拟用于户内的变压器：-5°C。 对于水冷式变压器，入口处冷却水温度不应超过：任何时刻：25℃，年平均：20°C。 对于冷却方面的进一步规定： - 液浸式变压器见：IEC60072-2； - 干式变压器见：IEC60076-11。• 电源电压波形：电源电压波形应为正弦波，总谐波含量不超过5%、偶次谐波含量不超过1% • 负载电流谐波含量：负载电流总谐波含量不超过额定电流的5%。 注：总谐波含量超过负载额度电流5%的变压器，或按照IEC 61378系列标准，拟向电力电子或整流器负载供电的变压器，均应进行说明。 注：变压器可以在电流谐波不超过额定电流5%的情况下运行而不会有过多的寿命损失，然而需要注意的是任何谐波负载下的温升可能会增加并超过额定温升。• 三相电源电压的对称性 对于三相变压器。一组三相电源电压应近似对称。 近似对称意味着连续的最高相间电压比最低相间电压不应高1%，或在异常的短期 (近似30min）情况下，不应高2%• 安装环境 - 变压器套管或变压器外部绝缘不需要特殊考虑环境的污秽等级（见IEC/TS 60815-1） 注：国标描述为：GB/T4109和GB/T 26218.1) - 变压器安装环境不应有需要特殊考虑的地震干扰（这里认为地表加速度水平方向低于2m/s2约0.2g） 注：国标描述为：这里认为地表加速度水平方向低于3m/s2，垂直方向2m/s2，见GB/T 2424.25 - 当变压器安装在非变压器制造商提供的外壳中时，应注意确保变压器温升极限的正确定义和外壳的冷却能力，这是由其自身的满负荷温升等级定义的(见IEC...