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摘要：随着20kV系统在苏州和辽宁本溪的成功运行，国内很多地区的中压配网都采用了20kV的电压等级。笔者本次就某医药工厂中20kV终端变配电所设计中常见问题（主接线的确定、短路电流计算等）进行探讨。
关键词：医药工业洁净厂房；20kV变配电所；高压配电系统主接线；短路电流计算
Abstract: With the 20kV system is running successfully in Suzhou and Liaoning Benxi, medium voltage distribution network in many areas of the country with a voltage rating of 20kV. The author of this transformation and distribution of a pharmaceutical factory in 20kV terminal in the Frequently Asked Questions (determination of the main wiring, short-circuit current calculation, etc.) to explore.Keywords: pharmaceutical industry clean; 20kV substation; main wiring of high voltage distribution system; short-circuit current calculation
撤消修改
Alpha
中图分类号：TU7 标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
概况
医药工业洁净厂房（粉针、水针、制剂、口服液、饮片等等）中主要负荷为工艺设备（制药设备）、空调风机、空调制冷机组等用电设备，其中空调系统制冷机组随季节变工比较大，属季节性负荷（例如在冬季时制冷机组关闭或停机部分机组，春秋两季仅运行部分负荷，夏季全部投入运行）。空调系统负荷相对较大，在设计时应考虑此负荷变动对电力系统的整体影响，合理设置变压器，避免出现大马拉小车的现象，对节能有很大意义。
某厂安装负荷如下：
厂区总平面图见下图：
2.变配电所所址及型式选择
2.1 变配电所所址选择应根据下列要求综合考虑：
2.1.1 应接近负荷中心；
2.1.2 应接近电源侧，进出线方便，运输设备方便；
2.1.3不应设置在剧烈震动或高温场所，不应设置在多尘或有腐蚀性气体的场所，不应设置在地势低洼和可能积水的场所，不应设置在有爆炸危险的区域内。
2.2. 变配电所型式也应根据用电负荷情况和厂区环境等因素综合考虑。
根据以上因素和厂区情况，本次设计采用20kV附设式变配电所，位置位于负荷较大的主车间(泡腾片车间一楼)内,变压器选用20kV级干式变压器，采用D,yn11连接，容量为1250kVA+630kVA。用电负荷高时，两台并列运行；用电负荷低时，仅运行一台变压器。这样避免出现大马拉小车的现象。
3.高压配电系统主接线
该厂区主要负荷为三类负荷，故厂区采用一路20kV电源进线。根据供电容量及供电部门要求采用高供高计的量电方式。进线采用高压真空断路器控制，配以微机综合保护装置，使供电可靠性大大提高。20kV主接线图见下图：
4.短路电流的计算
4.1等效电路图
本厂区属终端用户，位于电网的末端，故短路计算应按远离发电机端（即系统电源为无限大容量电源）进行计算。本次采用标幺制法计算。电力系统简图见下图
4.2计算过程
4.2.1用标幺制法进行短路电流计算，确定基准值：
取基准容量：Sj=100MVAUc1=21kVUc2=0.4kV
Ij1=Sj / Uc1 =2.75kA
Ij2=Sj / Uc2 =144.4kA
4.2.2 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值
a.电力系统的电抗标幺值
根据供电部门提供的电力系统短路容量S’’s = 500 MVA
则 X *1 = Sj/ S’’s =100/500=0.2
b.線路的电抗标幺值
查相关资料电缆线路Xo=0.116Ω/km
则X *2 =Xo• L • Sj/ U2c1=0.116x6x100/212=0.16
c.电力变压器的电抗标幺值
X*3 =Uk%/100 • Sj/ Srt =4.8
X*4= Uk%/100 • Sj/ Srt =9.6
计算K-1、K-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量
K-1点:X *∑(K-1)= X *1+ X *2=0.2+0.16=0.36
I(3)K-1 = Ij1/ X *∑(K-1)= 2.75/0.36=7.64kA
S(3)K-1 = Sj/ X *∑(K-1) =100/0.36=277 MVA
K-2点:X *∑(K-2)= X *1+ X *2+ X *3∥X *4=0.2+0.16+4.8x9.6/(4.8+9.6)=3.56
I(3)K-2 = Ij2/ X *∑(K-2)=144.4/3.56= 40.6 kA
S(3)K-2 = Sj/ X *∑(K-2) =100/3.56=28.1 MVA
5.高、低压断路器的选择、校验
5.1高、低压断路器校验项目和条件
断路器的选择校验项目和条件
注：Umax:断路器的最高电压; Uy:断路器所在电力系统的最高电压
Ir:断路器额定电流; Imax: 断路器所在回路的最大持续工作电流
Isc：断路器额定短路开断电流; Isct:断路器开始分离瞬间的短路电流交流分量有效值
Ip3:三相短路峰值电流；imax:断路器额定峰值耐受电流 ; Qt:短路电流热效应
I2t断路器在t秒内允许通过的额定短时耐受电流 t:断路器额定短路试验时间
5.2高、低压断路器的选择
高压断路器选择校验表
低压断路器选择校验表
6.结束语
综上所述，随着我国经济的高速发展，我国20kV中压配电网的确定、建设、发展，20kV用户变配电所将会越来越多。20kV变配电所作为用户端供配电的中心环节，其安全性在设计中始终是要注意的问题，在满足安全的基础上，使设计优化，并使其合理而经济（节能），也是设计人员、用户和电力部门共同的任务。
参考文献：
[1]中国航空工业规划设计研究院等编.工业与民用配电设计手册[M].3版.北京：中国电力出版社，2005.
[2]于永源，杨绮雯.电力系统分析[M].3版. 北京：中国电力出版社，2007.
关键词：医药工业洁净厂房；20kV变配电所；高压配电系统主接线；短路电流计算
Abstract: With the 20kV system is running successfully in Suzhou and Liaoning Benxi, medium voltage distribution network in many areas of the country with a voltage rating of 20kV. The author of this transformation and distribution of a pharmaceutical factory in 20kV terminal in the Frequently Asked Questions (determination of the main wiring, short-circuit current calculation, etc.) to explore.Keywords: pharmaceutical industry clean; 20kV substation; main wiring of high voltage distribution system; short-circuit current calculation
撤消修改
Alpha
中图分类号：TU7 标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
概况
医药工业洁净厂房（粉针、水针、制剂、口服液、饮片等等）中主要负荷为工艺设备（制药设备）、空调风机、空调制冷机组等用电设备，其中空调系统制冷机组随季节变工比较大，属季节性负荷（例如在冬季时制冷机组关闭或停机部分机组，春秋两季仅运行部分负荷，夏季全部投入运行）。空调系统负荷相对较大，在设计时应考虑此负荷变动对电力系统的整体影响，合理设置变压器，避免出现大马拉小车的现象，对节能有很大意义。
某厂安装负荷如下：
厂区总平面图见下图：
2.变配电所所址及型式选择
2.1 变配电所所址选择应根据下列要求综合考虑：
2.1.1 应接近负荷中心；
2.1.2 应接近电源侧，进出线方便，运输设备方便；
2.1.3不应设置在剧烈震动或高温场所，不应设置在多尘或有腐蚀性气体的场所，不应设置在地势低洼和可能积水的场所，不应设置在有爆炸危险的区域内。
2.2. 变配电所型式也应根据用电负荷情况和厂区环境等因素综合考虑。
根据以上因素和厂区情况，本次设计采用20kV附设式变配电所，位置位于负荷较大的主车间(泡腾片车间一楼)内,变压器选用20kV级干式变压器，采用D,yn11连接，容量为1250kVA+630kVA。用电负荷高时，两台并列运行；用电负荷低时，仅运行一台变压器。这样避免出现大马拉小车的现象。
3.高压配电系统主接线
该厂区主要负荷为三类负荷，故厂区采用一路20kV电源进线。根据供电容量及供电部门要求采用高供高计的量电方式。进线采用高压真空断路器控制，配以微机综合保护装置，使供电可靠性大大提高。20kV主接线图见下图：
4.短路电流的计算
4.1等效电路图
本厂区属终端用户，位于电网的末端，故短路计算应按远离发电机端（即系统电源为无限大容量电源）进行计算。本次采用标幺制法计算。电力系统简图见下图
4.2计算过程
4.2.1用标幺制法进行短路电流计算，确定基准值：
取基准容量：Sj=100MVAUc1=21kVUc2=0.4kV
Ij1=Sj / Uc1 =2.75kA
Ij2=Sj / Uc2 =144.4kA
4.2.2 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值
a.电力系统的电抗标幺值
根据供电部门提供的电力系统短路容量S’’s = 500 MVA
则 X *1 = Sj/ S’’s =100/500=0.2
b.線路的电抗标幺值
查相关资料电缆线路Xo=0.116Ω/km
则X *2 =Xo• L • Sj/ U2c1=0.116x6x100/212=0.16
c.电力变压器的电抗标幺值
X*3 =Uk%/100 • Sj/ Srt =4.8
X*4= Uk%/100 • Sj/ Srt =9.6
计算K-1、K-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量
K-1点:X *∑(K-1)= X *1+ X *2=0.2+0.16=0.36
I(3)K-1 = Ij1/ X *∑(K-1)= 2.75/0.36=7.64kA
S(3)K-1 = Sj/ X *∑(K-1) =100/0.36=277 MVA
K-2点:X *∑(K-2)= X *1+ X *2+ X *3∥X *4=0.2+0.16+4.8x9.6/(4.8+9.6)=3.56
I(3)K-2 = Ij2/ X *∑(K-2)=144.4/3.56= 40.6 kA
S(3)K-2 = Sj/ X *∑(K-2) =100/3.56=28.1 MVA
5.高、低压断路器的选择、校验
5.1高、低压断路器校验项目和条件
断路器的选择校验项目和条件
注：Umax:断路器的最高电压; Uy:断路器所在电力系统的最高电压
Ir:断路器额定电流; Imax: 断路器所在回路的最大持续工作电流
Isc：断路器额定短路开断电流; Isct:断路器开始分离瞬间的短路电流交流分量有效值
Ip3:三相短路峰值电流；imax:断路器额定峰值耐受电流 ; Qt:短路电流热效应
I2t断路器在t秒内允许通过的额定短时耐受电流 t:断路器额定短路试验时间
5.2高、低压断路器的选择
高压断路器选择校验表
低压断路器选择校验表
6.结束语
综上所述，随着我国经济的高速发展，我国20kV中压配电网的确定、建设、发展，20kV用户变配电所将会越来越多。20kV变配电所作为用户端供配电的中心环节，其安全性在设计中始终是要注意的问题，在满足安全的基础上，使设计优化，并使其合理而经济（节能），也是设计人员、用户和电力部门共同的任务。
参考文献：
[1]中国航空工业规划设计研究院等编.工业与民用配电设计手册[M].3版.北京：中国电力出版社，2005.
[2]于永源，杨绮雯.电力系统分析[M].3版. 北京：中国电力出版社，2007.