低压电气实训总结报告

随着高层、超高层建筑的大量出现，如何降低大厦的运行成本，提高经济效益，实现开源节流已成为物业管理公司必须面对的课题。大家都知道，在建筑的运行成本中，大厦设备用电的电费支出占相当大的比例。而电费单价的高低与大厦的相关设计和运行管理水平是密不可分的。
　　
我国目前的电价结构仍是由基本电费和计量电费组成。通常，办公商用大厦的电费支出是供电部门按每台变压器的需量电费（按变压器的总容量计）加计量电度电费来计算的。而物业管理公司则通常以办公面积计算公共水电费的方式分摊中央空调、电梯、照明等设备用电的电费。变压器的投入量不同及其利用率的高低，将直接影响电费的单价水平，造成电费的收支不平衡。因此，通过提高变压器的利用率，在相同的用电负荷情况下，减少变压器的投入量，将可以降低变压器的基本电费和变损。而大厦的设计者们容易忽视设备运行的经济性，不能充分考虑设备运行的季节性和大厦使用率的高低对用电需求的影响。所以，很多大厦的供配电设备常常在设计上存在大马拉小车的现象，造成运行成本的上升。
　　
时代广场是深圳市首座全面投入使用的智能大厦。地面38层，地下3层，建筑面积87000ｍ2。电力负荷总容量为7500ｋｖａ，由六台1250ｋｗａ的变压器组成。大厦投入使用后，由于受出租使用率和气候温度变化的影响，用电量波幅很大，通常需要投入1～4台变压器数量不等。但由于电力系统结构设计上的原因，系统必须同时启动三台变压器，才能保证正常运行，每台变压器的平均利用率常常不足30％，造成空耗1～2台变压器的基本电费和变损，按该地区的电价收费标准，仅此一项每年就浪费高达百万元。
　　
1 大厦供配电系统的设计概况及其存在的问题
　　
基于高层建筑供电安全性、可靠性的更高要求，通常均按一级负荷标准进行设计：即高压10ｋｖ双电源分段供电，互为备用，如图1（实线部分）所示。六台低压变压器分三段运行，每二台变压器为一组，分别由不同的高压10ｋｖ电源供电。通过联络开关互为备用；通过三台开关柜间的联锁，防止变压器间的并联运行，避免造成10ｋｖ高压系统短路或向10ｋｖ高压系统电网反供电的安全事故发生。系统负荷分布概况：1＃、2＃变压器供大厦办公和照明用电；3＃、4＃变压器供四台冷冻机组和其它动力用电；5＃、6＃变压器供电梯、给排水等其它动力用电。由于双电源供电，互为备用，从一定程度上提高了供电的可靠性。但由于六台变压器分三段运行，至少需要同时投入三台变压器运行才能满足整个系统负荷用电，难以满足大厦在不同的季节，温度不同的出租使用面积等各种工况下合理调整复压器运行台数的需求。

2 大厦供配电系统的技术改造要点

从大厦一次线路系统图（如图1所示）不难看出，只要在系统的分段点增加二台联络柜，便能解决上述问题。六台变压器通过五台联络柜的分合，按实际用电量合理投切变压器，随变压器的投入量分段运行，向整个低压系统负荷供电。这一方案的技术难点在于，如何解决多个开关的相互联锁，防止变压器间的并联运行造成上述高压系统短路或反供电安全事故的发生。
　　
由三台开关的相互联锁延伸到五台开关的相互联锁，实现多台变压器的多种组合运行。由图1得出结论：无论系统由多少台变压器组成，只要任意一台开关柜与相邻的开关能实现互锁，便满足了整个系统的联锁要求。
　　
（1）如图2所示：变压器主开关的二次回路中，任何一台变压器的主开关（如ａ3），只要与相邻的两联络开关ｑ2、ｑ3互锁，实现三台开关的互锁。即ａ3合闸的前提条件是：ｑ2、ｑ3的互锁常闭触点处于闭合状态，即两开关在分闸的位置时，ａ3的合闸线圈ｙｃ得电，合闸机构动作。ａ3合闸后，ｑ2、ｑ3的操作程序按下述联络开关控制原理执行，其它开关均可处于任意状态；

　　
（2）如图3所示：联络柜开关的二次回路中，任何一台联络开关（如ｑ2）只要与相邻的两联络开关ｑ1、ｑ3和相邻的两变压器主开关ａ2、ａ3联锁，实现五台开关间的联锁。也就是说，ｑ2合闸的前提条件是：ｑ1和ａ2或ｑ3和ａ3的常闭触点处于闭合状态，即ｑ1和ａ2或ｑ3和ａ3在分闸位置时，ｑ2的合闸线圈ｙｃ得电，合闸机构动作。ｑ2合闸后，ｑ1、ａ2、ｑ3、ａ3的操作按相应的开关控制原理执行，其它开关处任意状态。这样便确保了十一台开关甚至无限多的开关的联锁，即可根据实际用电量投入变压器运行：投入一台变压器时，全段供电运行，其它变压器主开关因联锁处于分闸位置；投入二台变压器时，分两段运行，其它变压器的主开关及分段的联锁开关因联锁处于分闸状态。依此类推，投入任意数量变压器运行均能满足系统的联锁要求。确保了系统运行的经济性。同时，由于变压器组合运行方式的重要，又大大提高了供电的可靠性。
　　
3 元件选型及其工作原理分析说明
　　
该系统使用的是世界著名品牌ａｂｂ系列开关，保护功能齐全，自动化程度高，性能可靠。
　　
（1）上述所有开关联锁触点均为开关本体触点联动，不会发生误动作；
　　
（2）所有开关正常状态均为电动驱动。从图2、图3中不难看出，变压器主开关操作电源取自开关进线端，联络开关操作电源取自开关的任意端，并均设有失压脱扣装置，进一步确保所有开关在断电时处于分闸状态，避免了开关的误动作；
　　
（3）开关所有操作的驱动机构（如ｙｃ－合闸、ｙｏ—分励、ｙｕ—失压）均为瞬间电源驱动，故障率低。更详细的开关动作机构原理请参阅相关产品说明书。