2.5 变配电设备选择
2.5.1 要点。
1. 配电用变风器、在线式静止逆变应急电源等设备是配电系统常用的主要电源设备，又是其自身消耗一定电能的设备，通电运行后长期在电网上运行，一般只在检修时才退出电网，选择不当其本身耗电量的累积值也很大。因此选择变压器、在线式静止逆变应急电源时应注意：
1)选择自身功耗低的变配电设备。
2)选择国家认证机构确认的节能型设备。
3)选择符合国家节能标准的配电设备。
2. 应降低用电设备配电线路的损耗，一般采取下列措施：
1) 变压器靠近负荷中心，缩短线缆、母线的长度。
2) 有条件时，就地进行电容器补偿提高设备的运行功率因数，降低线路的运行电流。
3) 采用单芯电缆组成的仪配电回路时，电缆应呈品字形敷设以降低线路阻抗。
4) 抑制谐波电流和线路中的含量，降低线路损耗。
2.5.2 变压器的选择。
1.节能变压锩的能效标准。节能变压器是空载、负载损耗相对小的变压器，根据行业标准的要求，某一型号或系列的变压器，新型号的自身功耗应比前—个型号低10％，例如：S10型应比S9的空载、负载损耗低10％。
国家关于变压器的能效标准促进了变压器的自身损耗的降低。
2.变压器选择原则。
1)应选用低损耗、低噪声的节能变压器。
2)合理地计算、选择变压器容量。
①变压器额定容量应能满足全郎用电负载的需要，但不应使变压器长期处于过负载状态下运行。变压器的经常性负载应以在变压器额定容量的60％为宜。
②对于具有两台以上的变压器的变电所，应考虑其中任一台变压器故障时，其余变压器的容量能满足重要负荷级以上的全部负荷的需要。
③多台变压器的容量等级应适当搭配，并考虑维修方便和减少备品、备件的数量。
④变压器的容量不宜过大，以免供电线路过长，增加线路的损耗。
3.35kV(或110kV)主变压器的选择。
1)变压器的台数和容量应根据地区供电条件、负荷性质，用电容量、运行方式和用户发展等因素综合考虑确定。
一般采用三相变压器，其容量可按投入运行后5～10年的预期负荷选择，至少留有15％～25％的裕量。
2)有重要及以上级别负荷的坐电所中宜装设两台主变床器。当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。当变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。
3)具有110／35／10(6)kV三种电压的变电所中，如通过主变压器各侧绕组的容量均达到该变压器容量的15％以上，主变压器宜采用三绕组变压器。当变压器不能满足电力系统和用户电压质量的要求时，应采用有载调压变压器，总的调压范围应大于最大电压偏移值。
4)变压器过载能力应满足运行要求。
5)变压器中性点接地方式，按系统的需要可选择中性点直接接地或非直接拨地两种方式， 一般要有中性点引出，绝缘水平按标准或实际需要确定。
6)变压器噪声不应超过环境保护规定。
4.10(6)kV配电变压器的选择。
1)变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择，当符合下列条件之—时，宜装设两台及以上变压器。
①有大量重要及以上级别的负荷。
②季节性负荷变化较大。
③集中负荷较大。
2)装有两台及以上变压器的变电听，当其中任何一台变压器因故断开时，其余变压器的容量应满足重要及以上级别负荷的用电，并宜满足用户主要设备的用电需求。
3)变压器容量应根据计算负荷选择。对昼夜或季节性波动较大的负荷供电的变压器，经技术经济比较，可采用容量不一致的变压器。
4)在一般情况下，动力和照明宜共用变压器。属下列情况之一时，可设专用变压器：
①照明负荷较大，或由于负荷变动引起的电压闪变或电压升高，严重影响照明质量及灯泡寿命时，可设照明专用变压器。
②单相负荷很大时，可设单相变压器。
③冲击性负荷(如试验设备、电焊机群及大型电焊设备等)较大，严重影响供电质量时，可设专用变压器。
④在接地形式为IT系统的低压电网中，照明负荷应设专用变压器。
⑤当季节性的负荷容量较大时（如大型民用建筑中的空调冷冻机等负荷)，可设专用变压器。
⑥出于某些特殊设备的功能需要(如容量较大的X光机等)，宜设专用变压器。
5)在一般情况下应选用D，ynll接线的变压器，使变压器容量在三相不平衡负荷下得以充分利用，并有利于抑制三次谐波电流。
在下列条件下，必须选用D，ynll接线的变压器。
①变压器单相负荷较多，超过每相负荷的15％的。民用建筑中的照明负荷都是单项负荷，故变压器大部分属于此类。
②为了使单相接地短路保护装置有足够的灵敏度，需要提高单相接地短路的电流值时。
③当需要限制系统中因采用气体放电灯的电子镇流器、可控硅设备产生的大量三次谐波含量时。D、ynll接线的中性点接地系统将会把三次谐波引入大地，不会流入用户以外的电网中。但在改、扩建工程中仍宜采用与原系统绕组接线形式相匹配的变压器。
6)变电所在多层建筑或高层建筑主体内，宜选用不燃或难燃型变压器。
7)运行在多尘或有腐烛性气体环境场所的变压器，应选用防腐、防尘型变压器。
5.变电所主变压器经济运行的条件。
两台或多台主变压器经济运行的条件见表2.5.2。
表2.5.2 变电所主变压器经济运行的条件
2.5.3 应急电源的选择。
1.应急电源类型。
1)自备应急柴油发电机组是由柴油机拖动工频交流同步发电机组成的发电设备，能快速自启动，适用于允许中断供电时间为15s以上的负荷。
2)自备应急燃气轮发电机组是由燃气轮机拖动工频交流同步发电机组成的发电设备，其功能特点与1)相同。
3)UPS不间断电源是由电力变流器储能装置(蓄电池)、开关(电子和机械式)构成的静止型交流不间断电源装置。适用于允许中断供电时间为毫秒级的负荷。
4)EPS应急电源是由充电器、逆变器、蓄电池、隔离变压器、切换开关等装置组成的把直流电能逆变成交流电能的应急电源装置，适用于允许中断供电时间为0．25s以上的负荷。
5)有自动投入装置的独立于正常电源的专用馈电线路，适用于自投装置的动作时间能满足允许中断供电时间1.5s以上的应急电源。
6)容量不大、采用直流电源且允许停电时间为毫秒级的特别重要负荷，应采用蓄电池组作为应急电源。
以上几种应急电源，以柴油(或燃气轮)发电机组和有自动投入装置的独立于正常电源的专用馈电线路方案为节约电能的最佳选择。因为UPS、EPS、蓄电池组均需要对蓄电池进行充电，长期运行必然造成电能的消耗。
2.应急电源供电要求。
1)为确保对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。工程设计中，对于其他专业提出的特别重要负荷，应仔细研究协调，尽量减少特别重要负荷的负荷量。
2)应急电源与正常电源之间必须采取安全可靠措施，防止其并列运行。保证应急电源的专用性，尤其要防止向系统反送电。
大型企业及重要的民用建筑中往往同时使用几种应急电源，应使各种应急电源设备的配电系统密切配合，做到安全、可靠，充分发挥作用。
3.柴油发电机组。柴油发电机组由柴油机(原动机)、发电机和控制屏三部分组成，具有热效率高、启动迅速、结构紧凑、燃料存储方便、占地面积小、工程量小、维护操作简单等特点，是工程建筑中首选的应急电源。
1)柴油发电机组分类：
①普通型机组。一般采用一体结构，具备基本的启动、停止、手动操作和仪表显示功能。
②普通保护型机组。除普通型机组功能外，一般还具有水温、油温高，以及油压低报警和停机功能，有的还带有超速(过频)、充电系统故障报警、过负荷和短路保护功能。
③自动化机组。具有以下自动化功能：
a. 自动维持准备运行状态。
b. 自动启动和加载。
c. 自动停机。
d. 多机组自动并联与解列。
e. 自动补给机组的燃油、机油，冷却水能够自动补充，机组启动用蓄电池自动充电。
f. 有过载、短路、过速度(或过频率)、冷却水温度过高、机油压力过低等项的联锁保护装置。
g. 有正常运行或非正常运行的声光信号系统及相关的数字接口。
2) 柴油发电机组功率参数：
①额定功率(标定功率)：是在标准环境状况下，标定转速(额定转速) 下的有效功率。
②12h功率：指内燃机允许连续运转12h的标定功率。
⑨持续功率：是在标准环境状况下内燃机允许长期连续运转的功率，一般为额定功率的90％。
④超负荷功率：是内燃机在标定工况工作之后，立即可以继续发出的最大功率，一般为额定功率110％，并在12h运转期内连续运转1h。
3)柴油发电机组性能等级见表2.5.3。
表2.5.3 柴油发电机组性能等级表
4)柴油发电机组设置原则。符合下列情况之一时，宜设自备应急柴油发电机组：
①为保证重要级以上负荷的用电时。
②有重要及以上级别负荷，但取得第二电源有困难或不经济合理时。
②当供电中断将会危及人身生命安全、造成秩序严重混乱和经济上很大损失时。
5)柴油发电机组容量选择：
①应急电源一般只设一台机组，其容量按应急负荷大小和大容量的电动机启动等因素综合考虑确定。
②在方案或初步设计阶段，可按供电变压器容量的10％～20％估算柴油发电机的容量。
③在施工图阶段可根据重要及以上级别的负荷容量确定。
④选用注意事项：
a. 柴油发电机的额定功率系指外界大气压力为101.325kPa(760mmHg)、大气温度为20℃、相对湿度为50％的情况下，保证能连续运行12h的功率(包括超负荷110％运行1h)。如连续运行时间超过12h，则应按90％额定功率使用。如气压、气温、湿度与上述规定不同，应对柴油发电机的额定功率进行修正。
b. 全压启动大容量鼠笼型电动机时，母线电压不应低于额定电压的75％～80％。电动机全压启动允许容量取决于发电机的容量、励磁方式以及电动机的额定启动容量。
c. 宜选用高速柴油发电机组和无刷型自动励磁装置，柴油发电机组应装设快速自动启动及电源切换装置，宜采用带电池启动，并应具有连续三次自动启动的容量。
d. 需要时应考虑采取措施，抑制非线性负载使发电机输出电压的波形失真。
4.UPS不间断电源。UPS不间断电源的主要任务是向关键设备提供高质量的无时间中断的交流电源。
1)UPS不间断电源的组成。UPS一般由整流器、蓄电池、逆变器、静态开关和控制系统组成，根据负载要求可分为：在线式、非在线式。
2)UPS不间断电源设置原则。符合下列情况之一时，应设置不间断电源：
①重要场所(如监控中心等)的备用电源。
②需要高质量电源(如对电压、频率，波形失真等有较高要求)的场所。
3)UPS不间断电源选择。
①UPS不间断电源装置的选型，应按负荷性质、大小、运行方式、电压及频率波动范围，允许中断供电时间、波形畸变系数及切换波形是否连续等各项指标确定。
②为了提高不间断电源装置的供电可靠性和运行灵活性，需装设静止型旁路开关，其切换时间一般为2～10ms。
③用市电旁路时，逆坐器的频率和相位应与市电锁相同步。
④对于三相输出的负荷不平衡度，最大一相和最小一相负载的基波均方根电流之差，不应超过不间断电源额定电流的25％，最大线电流不超过其额定值。
⑤三相输出系统输出电压的不平衡系数(负序分量对正序分量之比)应小超过5％。输出电压的波形失真和谐波含量，如无特殊要求，总波形失真度不应超过5％(单相输出允许10％)。
⑥当不间断电源系统内整流器负荷较大时，应注意高次谐波对不间断电源装置输出电压波形、配出回路保护及对供电电网的影响，必要时应采取措施吸收高次谐波。
⑦不间断电源系统设计时，其系统的各级保护装置之间，应有选择性配合。
4)不间断电源设备的容量确定。
①不间断电源设备输出功率，应按下列条件选择：
a. 不间断电源设备给电子计算机供电时，单台UPS输出功率应大于电子计算机各设备额定功率总和的1.5倍。对其他用电设备供电时，为最大计算负荷的1.3倍。
b. 负荷的最大冲击电流不应大于不间断电源设备的额定电流的150％。
②不间断电源装置配套的整流器容量，应大于或等于逆变器需要容量与蓄电池直供的应急负荷之和。
5)UPS不间断电源供电时间。
①不间断电源系统在交流输入发生故障后，为保证用电设备按照操作顺序进行停机时，其供电时间(蓄电池的额定放电时间)可按停机所需最长时间来确定，一般取8～15min。
②当有备用电源时，不间断电源系统在交流输入发生故障后，为保证用电设备供电连续性，并等待备用电源投入，其供电时间(蓄电池额定放电时间)一般可取10～30min。在供电系统中设有应急发电机的UPS应急供电时间可以短一些，否则应长一些。
5.EPS应急电源。EPS是利用IGBT大功率模块及相关的逆变技术把直流电能逆变成交流电能的大型应急电源，它的容量为0.5～400kW，是一种集中供电式应急电源装置。
1)EPS应急电源装置的组成。EPS应急电源由充电器、蓄电池，逆变器、隔离变压器，切换开关、监控器和显示、机箱及保护等装置组成。
2)EPS应急电源的分类。EPS应急电源一般分为不可变频应急电源和可变频应急电源两类。
3)EPS心急电源供电时间。供电时间一般为60、90、120min三种规格，还可以根据用户需要选择更长的。
4)EPS应急电源选择。容量必须大于所供负载中同时工作容量总和的1.1倍以上。