新数据中心高低压配电工程设计思路与方案详解

高低压配电原理一、高压配电1.配电原理来自两个不同供电局变电站的两路高压经户外隔离开关、电流互感器、高压断路器接到高压母线，然后经隔离开关、计量柜、测量及避雷器柜、出线柜接到降压变压器2.高压配电柜组成原理2.1.高压配电柜型号分为KYN28-12和XGN15-12两大类型：a)KYN28-12：户内铠装移开式交流金属封闭开关设备，主要用于发电厂、中小型发电机送电、工矿企事业配电以及电业系统的二次变电所的受电、送电及大型高压电动机起动等b)XGN15-12:箱型固定式金属封闭开关设备,选用的开关装置为固定式，作为二次配电设备。多采用负荷开关，且多为SF6负荷开关。可以通过与熔断器配合组成负荷开关-熔断器组合电器柜。符合开关柜和组合电器柜统称为环网柜，此时保护一般只配置过电流、过负荷等。该开关柜也可选用固定式断路器。负载多为变压器。成本较低，维护较为麻烦c)两者的主要区别：KYN28-12作为一次供电设备，也可作为二次配电设备，结构稳定性较高，成本也高，是目前10KV市场的主流产品；XGN15-12作为二次配电设备，采用六氟化硫开关作为主开关，整柜空气隔离，负载多为变压器，成本较低，维护较为麻烦2.2.高压配电柜结构主要电器元件均有独立的隔室，如手车室、母线室、电缆终端室、继电器室等，室与室之间应用接地的金属板分隔，互不干扰，提高运行的安全性和可靠性3.一次回路方案什么是一次回路？由一次设备相互连接构成发电、输电、配电或进行其他生产的电气回路，称为一次回路或一次接线。由二次设备互相连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为二次回路3.1.以KYN28-12为例说明：1)市电来源为双路变电站引来的市电2)每路电依次通过进线柜、计量柜、PT柜（电压互感器、测量柜）、出线柜（接变压器）、备用柜、联络柜（隔离柜）3)每柜按功能与需求分装真空断路器、高压熔断器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、防雷器、带点显示器、接地、消谐器等4.变压器有以空气冷却的干式变压器；有以油冷却的油浸变压器；有以水冷却的水冷式变压器。油浸变压器SM-M型干式变压器SCB型两者区别：油浸式：广泛用作电力变压器，与干式相比，具有较好的绝缘和散热性能，价廉，不宜用于易燃、易爆场所。干式：用浇注的环氧树脂作为绝缘和散热介质，结构简单体积小，重量轻，安全防火要求高的场所，广泛用于民用建筑上端高压电力一般为10kv5.高压配电部分设计市电：采用两路10kv高压市电，一主用、一备用分别接入两组母线，与高压柴油发电机并联高压柜：主线——主进线柜x1+计量柜x1+pt柜x1+联络柜x1+出线柜x4+备用出线柜x1=9备线——备进线柜x1+计量柜x1+pt柜x1+隔离柜x1+出线柜x4+备用出线柜x1=9（待核实）发电机—进线柜x1+pt柜x1+联络柜x1+出线柜x1=4二、低压配电6.配电原理成套低压配电设备通常由进线柜、补偿柜、转换柜、馈电柜、联络柜等组成。其功能大致如下：6.1.低压进线柜低压进线柜是变压器的输出控制柜。内装自动开关（即低压断路器），以便保护变压器不至于长期过负荷运行。当负荷发生短路时，自动开关有最大断开短路的能力。低压进线柜具有仪表指示功能。当采用低压计量时，低压进线柜内安装有计量用电流互感器和计量仪表。6.2.低压馈电柜低压馈电柜（也叫出线柜）是用电设备的控制柜，内装空气开关（即低压断路器），当负荷过大时，空气开关能自动跳闸，也能断开短路电流。低压馈电柜的数量由低压进线柜开关最大容量和负荷种类、数量来决定。一般负荷与保证负荷要分开。6.3.转换柜转换柜作用是实现对两路低压交流电源的转换。转换柜根据配置不同有手动转换和自动转换（ATS柜）两种。目前ATS柜在通信电源系统中的应用日益广泛。ATS柜内设有电力控制装置，配置CPU，其性能和可靠性大大提高，并实现小型轻量化。通过装置内的参数设置，可实现多种用途。ATS柜可以通过盘面上的数值指示器来检查模拟输入信号状态、接点输入信号状态和各种设定状态等数据。转换柜具有自行检测功能，由装置内部的CPU进行自我检测，发生异常情况及时报警。转换柜还具有串行通信功能，通过内装的RS-232C通信接口、传送接口、调制解调器、通信线路联接，实现远程监控。6.4.联络柜当通信局（站）配置二台或二台以上变压器时，低压配电系统中常配置有低压联络柜。低压联络柜设有低压母线间联络的自动开关。在低压交流供电系统中二路市电电源的切换通常有如下二种类型：二路市电在高压侧采用分段运行方式时，由于高压系统不允许设母联开关，在低压侧二路市电配电母线间设有母联开关，当其中一路市电电源检修或故障停电时，则二路市电在低压侧通过低压母联开关进行联络以确保通信负荷的用电（此时的保证供电负荷应不允许超过每路市电电源的供电容量）。变压器故障时的低压系统供电电源的切换：配置多台变压器的低压供电系统，低压配电系统间设有母线联络断路器。当其中任一台变压器发生故障时，通过母联开关来保证故障变压器所带保证负载的供电。联络柜中断路器的分合应与低配每台变压器进线柜的断路器分合具有电气连锁功能，以确保设备、供电及人身的安全。6.5.电容补偿柜按电力部门的要求，企业用电月平均功率因数要达到0.9以上，当功率因数较低时，应采用提高用电设备自然功率因数的办法提高总功率因数。所谓自然功率因数，是指未经补偿的实际功率因数。在供电系统经常采用的补偿功率因数的办法是用并联电力电容的方法来减小无功功率，以提高功率因数。电容补偿柜就是介于此情形，在其内部安装一定数量的电力电容，并联在整个低压系统中，从而达到提高和补偿功率因数的目的。电容补偿柜由功率因数补偿控制器与电容器组构成，电容补偿柜一次线路原理电路如图1-2-10所示。根据补偿功率的大小、补偿变化量的大小等不同，电容补偿柜内所配电容器组数多少不同、每个电容器组容量大小可不同。控制器由CMOS集成电路或单片计算机系统组成，采用循环投切方式工作，以保证接触器、电容器操作次数相同，以延长接触器、电容器的使用寿命。特别是采用计算机控制的电容补偿柜，能根据电网负荷消耗的无功功率的多少，以可调的时间间隔自动精确地控制并联电容器组的投切动作；过压保护、欠压闭锁等保护功能齐全、可靠、实现简单容易。通过补偿使电网的无功消耗降到最低状态，从而提高了电网电压的质量，减少了输配电系统和变压器的损耗。6.6.交流稳压设备在一些偏远的地区，市电电压的波动范围比较大，超出了通信电源设备的允许范围。在这些地区应当在低压交流配电设备的前端配置交流稳压器，使供电质量满足要求7.低压柜型号7.1.GGD低压固定式开关柜：GGD是固定式的交流低压配电柜，它的使用频率是50HZ，额定工作电压是380V，额定工作电流至3150A。它的型号有：GGD1，GGD2，GGD3，其中GGD1型有19个方案，123个规格。GGD2型有53个方案107个规格。GGD3型27个方案68个规格7.2.GCS是抽屉式的低压配电柜：额定频率是50（60）HZ，额定工作电压380（660）V，额定工作电流至〈=4000A。7.3.另外还有GCK型和MNS型，都是抽屉式8.一次配电方案以GGD型为例：9.低压配电设计主路：进线柜*4+电容柜*4+ATS柜*1+联络柜*4+馈线柜*N备线：进线柜*4+电容柜*4+ATS柜*1+联络柜*4+馈线柜*N假设每层楼配一个馈线柜，则N=4总计：17+17=34（每路电容柜数量待核实）若ATS两路公用，则需要33个柜三、预算表项目项目细分预算公式计算方法2.双路市电配套改造2.1不同变电站双回路6002*(3KM*100万/KM)2路市电*（3公里*每公里100万）2.2双变压器6402*（3+1）*802路市电*（3台2000kva变压器+1台备用2000kva变压器）*每台80万2.3高压柜440（9+9+4）*20（主线9柜+备线9柜+高压柴油发电机4柜）*每柜平均价格20万2.4低压柜85034*25万=850万（主线17个柜+备线17个柜）*每柜平均价格25万四、结论在两路10kv高压市电引进，并配有高压发电机、低压发电机的高冗余情况下，两路电分别通过户外隔离开关、电流互感器、高压断路器接到高压母线，后接入用户变电所的高压柜→变压器→低压柜→UPS→机柜。高压柜的数量与每路变压器所需台数有直接关系；低压柜的数量与每路变压器台数、馈电柜数量有直接关系；每柜的价格又与柜中所用继电器、断路器、隔离开关等保护装置有直接关系，因此在前期只能估算出大概价格。按照以上思路，两路市电高压柜包括进线柜、计量柜、pt柜、联络柜、出线柜共约为22台，每台按平均价格20万计算，共需440万；双路电源低压柜包括进线柜、电容补偿柜、ATS（转换柜）、联络柜、馈线柜（出线柜）共约34台，按照每台平均价格25万计算，共需850万；高低压柜体合计约1290万。参考资料：《GB_50052-2009_供配电系统设计规范》《低压配电设计规范GB50054-95》《电压10kV及以下变电所设计规范GB50053-1994》