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13651854162摘要：以某工廠變電所與(yu) 配電線路為(wei) 例，分析工廠的性質、規劃、規模以及未來的發展，對供電的具體(ti) 需求，提出變電所與(yu) 配電線路的綜合設計方案。
關(guan) 鍵詞：變電所，配電線路，綜合設計
0、引言
在供電係統中，變電所具有至關(guan) 重要的地位，其核心功能就是對電能的電流、電壓實施相應的轉化，然後再按照既定的要求重新分配，從(cong) 而是電能的相關(guan) 性質從(cong) 符合運輸需求調整為(wei) 符合用電需求，以滿足生產(chan) 或生活對電力資源的需要。一旦變電所運行出現故障，必然會(hui) 直接影響用戶對電能的使用，甚至嚴(yan) 重的情況下還有可能造成電力係統的整體(ti) 性崩潰。本文將主要針對某工廠的變電所以及其低壓配電係統展開設計，這首先需要對該工廠的整體(ti) 符合展開科學的計算，並以此為(wei) 基礎明確該工廠對於(yu) 電能的具體(ti) 需求，進而完成供配電方案的編製，其中至關(guan) 重要的內(nei) 容是高低壓電設備的選擇。對變電所與(yu) 配電線路的綜合設計，就是要確保整個(ge) 工廠的整個(ge) 供電係統較大程度保證其可靠性、穩定性，從(cong) 而更好地服務於(yu) 工廠的需求。
1、工廠負荷的計算
計算和分析工廠的用電負荷，是設計變電所與(yu) 配電線路的基礎。這一過程本質上來看，就是根據工廠的用電設備的安裝容量的實際情況，評估和預測工廠運行狀態狀態下可能達到的*大負荷；這一數據本身屬於(yu) 一個(ge) 假象數據，也被稱之為(wei) 需求負荷、*大負荷。這一指標在整個(ge) 係統設計過程中有非常重要的意義(yi) ，是用來選擇供電線路導向截麵積的重要依據，也是用來選擇開關(guan) 電器、變壓器容量相關(guan) 參數的重要基礎。*大負荷的計算方法，在工作中常用的方法有如下幾種：①單位指標法；②需要係數法；③利用係數法。其中，需要係數法是應用作為(wei) 廣泛的方法，就是對用電設備功率與(yu) 需要係數以及同時係數的乘積進行計算，從(cong) 而可以直接得出計算負荷。利用係數法需要首先得出*大負荷的均值，然後再結合這一數據考慮工廠用電設備的數量、功率等，*後在將相應的係數聯係得出目標數據。這三種方法相對來說，利用係數法的計算較為(wei) 複雜，通常僅(jin) 用於(yu) 數理統計計算中，而單位指標法一般隻會(hui) 應用於(yu) 民用建築的設計中，需要係數法的應用範圍得要廣泛得多。此外，還有一種二項式法也能夠用於(yu) 計算*大負荷，但這這種方法僅(jin) 局限於(yu) 目標設備數量較少，且彼此之間的容量差異較大的情況。
2、變電所主變壓器與(yu) 主接線方案的選擇
一般來說，變電所的主變壓器有如下三種類型：①氣體(ti) 絕緣變壓器；②幹式變壓器；③油浸式變壓器。三種類型的變壓器，有不同的性能優(you) 缺點，適用於(yu) 不同的環境條件。所以，要根據變電所所處的實際情況、工廠的符合特點等情況，並基於(yu) 經濟性和符合容量的條件，選擇合適的類型，明確變壓器的具體(ti) 台數。特別需要注意的是，如果係統中的一級、二級負荷相對較多，存在著較大的季節性負荷差異，並且負荷相對集中，*好選擇兩(liang) 台或以上變壓器。這樣能夠在充分滿足需求的同時，較大程度保證安全性，即使其中一台變壓器斷開，另外的變壓器依然可以滿足工廠的一二級符合用電需求，較大程度的保障供電係統穩定性。
3、變壓器及其冷卻與(yu) 調壓方式的選擇
（1）變壓器繞組的選擇。就當前的實際情況來看，電力係統運用較為(wei) 廣泛的繞組方式一種是星形繞組，另一種是三角形繞組；具體(ti) 選擇哪一種，需要結合項目的具體(ti) 情況和需求，選擇合適的方式。一般依據如下的原則決(jue) 定繞組方式，對於(yu) 大於(yu) 110kV，以及35kV的電壓，則應當選擇使用星形繞組，同時完成繞組在以後可采用消弧線圈連接中心點從(cong) 而保證接地。對於(yu) 35kV以下的電壓，則應當選擇三角形繞組。（2）冷卻方式與(yu) 調壓方式。主變壓器的冷卻方式，有如下幾種方式可以選擇，包括自然風冷卻、強迫油循環水冷卻、強迫循環風冷卻。變壓器調壓功能的實現，一般是以分接開關(guan) 來切換變壓器分接頭的方式來實現，從(cong) 而達到變更變壓器變比的目的。設計過程中對於(yu) 切換方式的設計，可選擇無激勵調壓或有載調壓。其中前者的調壓範圍一般在5%的範圍內(nei) ，而後者的調壓範圍則能夠達到30%。本次設計中該工廠對於(yu) 變壓器調壓範圍沒有太大的要求，5%以內(nei) 已經足夠滿足日常生產(chan) 使用。基於(yu) 此，本次設計中，變壓器調壓方式選擇無載變壓器調壓。
4、一次設備的校驗
在變電所及配電線路綜合設計中，其中還包括了對設備的校驗工作，這也直接影響著設計的合理性。設備校驗需要技術人員對高壓側(ce) 、低壓側(ce) 的一次設備，按照相關(guan) 技術參數展開整體(ti) 校驗，這也是保證整個(ge) 變電所及配電線路可靠性的重要工作。
5、變電所進出線的選擇
在進出線的選擇方麵，10kV出線電纜一般都設計為(wei) 電纜溝的方式完成，並以電纜的形式連接10kV側(ce) 。需要特別注意的是，對於(yu) 投入使用的電纜，須要對其實施短路電流熱效益計算，以保證其性能符合實際需求。在380V低壓出線的選擇中，要先對配電室連接主變低壓側(ce) 的電纜實施普遍校驗，在此基礎上再對工廠給供氣、供水站、鍋爐車間、汙水處理車間實施線路選擇。
6、二次回路方案與(yu) 繼電保護方案的製定
在這一過程中，要首先完成高壓斷路器操作機構與(yu) 信號回路方案的確定。因為(wei) 該工廠的配電係統中操作顯示機構相對簡單，所以隻需要以手動操作完成即可。另外，根據該工廠的實際需求，係統中的斷路器要具備機械分合閘與(yu) 儲(chu) 能指示功能。其次，需要完成主變壓器斷電保護裝置的設計，這一裝置的功能置於(yu) 設定限過電流保護。通常情況下選擇真空斷路器，這樣能夠對線路係統實現三段式保護。①能夠實現短路速斷保護；②能夠做到過流延時保護；③可以實現通電瞬間防湧閉鎖。對於(yu) 具體(ti) 的保護限製，可以由技術人員基於(yu) 實際情況對參數做出相應調整即可。這也需要在設計的過程中對電流保護整定值有較為(wei) 準確的估算。*後針對線路開關(guan) 繼電保護整定。如果在實際設計線路中選擇了真空斷路器開關(guan) 用於(yu) 保護10kV，則應當以短路速斷保護作為(wei) 係統的主保護措施，以過電流保護作為(wei) 後備保護方式。速斷保護則需要首先明確速斷電流設定，還需要確定動作時間設定。
7、安科瑞AcrelCloud-1000變電所運維雲(yun) 平台
7.1概述
基於(yu) 互聯網＋、大數據、移動通訊等技術開發的雲(yun) 端管理平台，滿足用戶或運維公司監測眾(zhong) 多變電所回路運行狀態和參數、室內(nei) 環境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現場設備或環境視頻場景等需求，實現數據一個(ge) 中心，集中存儲(chu) 、統一管理，方便使用，支持具有權限的用戶通過電腦、手機、PAD等各類終端鏈接訪問、接收報警，並完成有關(guan) 設備日常和定期巡檢和派單等管理工作。
7.2應用場所
適用於(yu) 電信、金融、交通、能源、醫療衛生、文體(ti) 、教育科研、農(nong) 林水利、商業(ye) 服務、公用事業(ye) 等行業(ye) 變配電運行維護係統的新建、擴建和改建。
7.3係統結構
係統可分為(wei) 四層：即感知層、傳(chuan) 輸層、應用層和展示層。
感知層：包含變電所安裝的多功能儀(yi) 表、溫濕度監測裝置、攝像頭、開關(guan) 量采集裝置等。除攝像頭外，其它設備通過RS485總線接入現場智能網關(guan) RS485端口。
傳(chuan) 輸層：包含現場智能網關(guan) 和交換機等設備。智能網關(guan) 主動采集現場設備層設備的數據，並可進行規約轉換，數據存儲(chu) ，並通過交換機把數據上傳(chuan) 至服務器端口，網絡故障時數據可存儲(chu) 在本地，待網絡恢複時從(cong) 中斷的位置繼續上傳(chuan) 數據，保證服務器端數據不丟(diu) 失。
應用層：包含應用服務器和數據庫服務器，若變電所數量小於(yu) 30個(ge) 則應用服務器和數據庫服務器可以合一配置。服務器需要具備固定IP地址，以接收各智能網關(guan) 主動傳(chuan) 送過來的數據。
展示層：用戶通過手機、平板、電腦等多終端的方式訪問平台信息。
7.4.1用能月報
用能月報支持用戶按總用電量、變電站名稱、變電站編號等查詢所管理站所的用電量，查詢跨度可設置為(wei) 月。
站點監測包括概況、運行狀態、當日事件記錄、當日逐時用電曲線、用電概況。
變壓器狀態支持用戶查詢所有或某個(ge) 站所的變壓器功率、負荷率、等運行狀態數據，支持按負荷率、功率等升、降序排名。
運維展示當前用戶管理的有關(guan) 變電所在地圖上位置及總量信息。
配電圖展示被選中的變電所的配電信息，配電圖顯示各回路的開關(guan) 狀態、電流等運行狀態及信息，支持電壓、電流、功率等詳細運行參數查詢。
視頻監控展示了當前實時畫麵（視頻直播），選中某一個(ge) 變配電站，即可查看該變配電站內(nei) 視頻信息。
電力運行報表顯示選定站所選定設備各回路采集間隔運行參數和電能抄表的實時值及平均值行統計。
對平台所有報警信息進行分析。
任務管理頁麵可以發布巡檢或消缺任務，查看巡檢或消缺任務的狀態和完成情況，可以點擊查看任務查看具體(ti) 的巡檢信息。
用戶報告頁麵主要用於(yu) 對選定的變配電站自動匯總一個(ge) 月的運行數據，對變壓器負荷、配電回路用電量、功率因數、報警事件等進行統計分析，並列出在該周期內(nei) 巡檢時發現的各類缺陷及處理情況。
應用場合 | 型號 | 外觀圖 | 型號、規格 |
變電所運維雲(yun) 平台 | AcrelCloud-1000 |
| AcrelCloud-1000變電所運維雲(yun) 平台基於(yu) 互聯網＋、大數據、移動通訊等技術開發的雲(yun) 端管理平台，滿足用戶或運維公司監測眾(zhong) 多變電所回路運行狀態和參數、室內(nei) 環境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現場設備或環境視頻場景等需求，實現數據一個(ge) 中心，集中存儲(chu) 、統一管理，方便使用，支持具有權限的用戶通過電腦、手機、PAD等各類終端鏈接訪問、接收報警，並完成有關(guan) 設備日常和定期巡檢和派單等管理工作。 |
網關(guan) | ANet-2E4SM |
| 4路RS485 串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP（主、從(cong) ）、104（主、從(cong) ）、建築能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC 12 V ～36 V 。支持4G擴展模塊，485擴展模塊。 |
擴展模塊ANet-485 | M485模塊：4路光耦隔離RS485 | ||
擴展模塊ANet-M4G | M4G模塊：支持4G全網通 | ||
中壓進線 | AM6-L |
| 三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環保護、斷路器失靈保護 |
APM810 |
| 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實時及需量；電流、電壓不平衡度；負載電流柱狀圖顯示；66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示； | |
中壓進線 | APView500 |
| 相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓／電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動／閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲(chu) ，內(nei) 存32G,16D0+22D1,通訊 2RS485+1RS232+1GPS,3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口，支持U盤讀取數據，支持61850協議。 |
中壓饋線 | AM6-L |
| 三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環保護、斷路器失靈保護 |
APM810 |
| 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實時及需量；電流、電壓不平衡度；負載電流柱狀圖顯示；66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示； | |
低壓進線 | AEM96 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統計，正反向無功電能統計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級；工作溫度：-10℃～+55℃；相對濕度：≤95不結露 |
低壓出線 | AEM72 |
| 三相電參量U、1、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統計，正反向無功電能統計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、低壓出線分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規格3x1.5(6)A,有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級 |
ADW300 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計量（正、反向）、四象限無功電能 、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次） ；A、B、C、N四路測溫；1路剩餘(yu) 電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級 | |
無線測溫 | ATE-400 |
| 合金片固定，CT感應取電，啟動電流大於(yu) 5A,測溫範圍－50-125℃,測量精度±1℃;傳(chuan) 輸距離空曠150米 |
ATC-600 |
| 兩(liang) 種工作模式：終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳(chuan) ，ATC600-Z到ATC600-C的傳(chuan) 輸距離空曠1000m,ATC600-C可接收ATE係列傳(chuan) 感器、 AHE等傳(chuan) 輸的數據，1路485,2路報警出口。 | |
環境溫濕度 | WHD |
| WHD溫濕度控製器產(chan) 品主要用於(yu) 中高壓開關(guan) 櫃、端子箱、環網櫃、箱變等設備內(nei) 部溫度和 濕度調節控製。工作電源：AC/DC 85～265V 工作溫度：-40.0℃～99.9℃ 工作濕度：0RH～99RH |
水浸傳(chuan) 感器 | RS-SJ-*-2 |
| 接觸式水浸傳(chuan) 感器，監測變電所、電纜溝、控製室等場所積水情況，工作電源：DC 10-30V 工作溫度：－20℃+60℃ 工作濕度：0%RH~80%RH 響應時間：1s 繼電器輸出：常開觸點。 |
攝像機 | CS-C5C-3B1WFR |
| 支持720P高清圖像，*高支持分辨率可達到130萬(wan) 像素（1280*960)內(nei) 置麥克風與(yu) 揚聲器具有語音雙向對講功能，支持螢石雲(yun) 互聯網服務，通過手機、PC等終端實現遠程互動和視頻觀看。 |
煙霧傳(chuan) 感器 | BRJ-307 |
| 光電式煙霧傳(chuan) 感：電源正極（DC 12V):+12V 繼電器輸出：常開觸點 |
門禁 | MC-58(常開型） |
| 常開型；感應距離：30-50mm 材質：鋅合金，銀灰色電度，幹接點輸出。 |
配套附件 | ARTU-K16 |
| 常開型；感應距離：30-50mm 材質：鋅合金，銀灰色電度幹接點輸出 |
KDYA-DG30-24K |
| 輸出 DC 24V;24V電源 |
隨著我國社會(hui) 經濟的不斷發展以及科學技術的不斷成熟，各種工業(ye) 企業(ye) 的規模和技術都有了大幅進步，電能作為(wei) 當前工業(ye) 企業(ye) 中十分重要的能源，發揮著的作用。所以，應當要做好企業(ye) 的電力能源的供應公共工作。這一方麵需要保證供電效率，另一方麵需要保證供電的穩定性和可靠性。如果電力供應穩定性不足，則會(hui) 對工廠造成損失，甚至可能引發安全事故。而保證電力供應穩定性和可靠性，首先要強化變電所與(yu) 配電線路設計的合理性和科學性，這樣才能為(wei) 企業(ye) 營造更好的生產(chan) 和發展環境。
參考文獻
[1] 邱栓,薛冰.化工廠變電所及配電線路綜合設計技術研究[J].化工管理,2016(36):94.
[2] 曾偉(wei) 峰.化工廠車間變電所及配電線路綜合設計技術研究[J].中國新技術新產(chan) 品,2014(02):108.
[3]安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) 2022.05版.
[4]賀殿霜.變電所及配電線路的綜合設計分析（河北寰球工程有限公司，河北 072750）
安科瑞侯文莉
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