电气设计及招投标技术要求中常见误区.docx

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电气设计及招投标技术要求中常见误区

电气设计及招投标技术要求中常见误区

（一）

汤继东

内容提要：

不论在电气设计或者电气设备招投标采购中，对一些技术参数的要求存在一些误区，或者称之为不合理要求。

例如：

对电气开关柜壳体要求，电流及电压互感器的参数要求，导体的选用及绝缘处理，温度检测及显示装置的安装，熔断器与断路器的比较等诸问题，皆存在一些误区。

现就有关上述问题，谈谈笔者的一点意见或看法。

一、柜体结构的要求不合理

老实讲，一些电气设计人员对开关柜的结构只停留在柜子样本印象中。

因此，在提出条件要求时，有的是不合实际，或是错误的，或是异想天开。

中压柜常用型号是12kV的为KYN28A,40.5kV的为KYN61。

KYN28-12为中置式，即断路器手车置于柜体中部，下部前侧空间平时空置，可作为进入电缆室的通道。

如需要，也可加装一台PT手车，但不得装断路器手车，因为PT手车主回路只有进线插接头。

断路器手车要有进线及出线插接头，而且还要出线电缆的空间，因此，对KYN28A来说，是无法胜任的。

对于40.5kV中压柜，常用的为KYN61-40.5型。

此种柜为手车式，它又分两种结构型式，即手车落地式及手车中置式。

对于KYN28-12kV柜子来说，采用中置式后，断路器室下边还有800mm高的检修通道，而对KYN61-40.5kV柜来说，下边只有600mm空间（而门的高度为450mm），这样小的空间无法作检修通道，也不能安装其它设备。

如果断路器手车落地安装，则断路器手车室上部留有余量，也不能作其它用途。

如果40.5kV柜选用中置式，不必担心柜体结构强度。

手车推进容易，但把断路器转移至搬运手车中比较困难。

如果采用落地式安装，不用搬运手车，断路器可在地面推行，推入开关柜时，只要采用两根导行轨道即可。

从目前使用情况看，采用落地式手车的开关柜占多数。

以上对中压柜结构略作介绍。

下面就选用时几点误区作以阐述。

1.骨架钢板要求过厚

不论12kV还是40.5kV手车式开关柜，皆为组装式，骨架为钢板卷制，2.0mm厚的板材足够。

因为采用双折边后，厚度基本上与4.0mm厚板材相当，强度用于40.5kV中置柜，也不用担心。

有的标书中强调一定要用2.5mm或3mm的板材，实为无此必要，也给双折边加工带来难度。

其实，在中压柜中，采用较厚的板材不是用作骨架，而是触头盒安装板及母线穿墙套管安装板，此种板厚一般为2.5mm厚。

2.不要轻易采用靠墙安装方式

靠墙安装，柜后维修已不可能。

如果需要维修电缆室内的元件及电缆，或者施工安装时电缆头的制作，只能通过中置柜下方通道。

如上文所述，对12kV中压柜尚可，对40.5kV开关柜就不可能了。

有人提议，为了电缆头制作方便，把电缆室移至断路器下方，这种方案是不可取的。

断路器的出线，通过插接头进入电缆室，如果把电缆出线移至短路器室下方，这样要通过穿墙套管，在有接地刀闸情况下，是难以布置的。

由此可见，柜后需要留800-1000mm的维修通道。

3.中压手车断路器柜，不应既加接地刀闸，又加电压互感器。

在设计图或招标书中，有时发现进出线断路器柜，既装接地刀闸，又装熔断器与电压互感器。

对于KYN28A—12kV开关柜，一台柜内既装手车式断路器，又装接地刀闸及熔断器、电压互感器（PT手车）。

对成套电气厂来说，是绝对无问题的，但对安装与维修来说就困难了。

因为PT手车装于维修通道，接地刀闸装于电缆室后壁支架上，制作电缆头及维修电缆元器件时前后两侧皆被封死。

如果柜子处于成排柜子之中，两边又被相邻柜体阻挡，从而给安装与维护造成不可克服的困难。

有的成套厂家的样本上，有进出线断路器柜，既装接地刀闸，又装PT手车的方案。

这只是对成套厂来说是可以生产的，但却没考虑现场安装及维修的方便。

4.柜顶出线的断路器柜，如果柜体深度不加大，柜子不得置于成排柜子中间。

柜顶出线，不论是电缆还是母线槽出线，若柜子置于成排柜子中间，必须加深柜体。

对于KYN28—12型开关柜，正常情况柜深1500mm，如上出线，柜深应加深至1700—1800mm，而且还借用电缆室的泄压通道。

对于KYN61—40.5，通常柜深2800mm。

若为上出线，柜深应加至3000—3200mm，同样要占用电缆室的泄压通道才行。

当然，上出线（或上进线）柜子若排在成排柜子端头，也可不增加柜深。

此时，进出线已不与柜子水平母线出现交叉的情况。

对于成排布置的开关柜，有几台柜深加大的进出线布置起来柜后长短不一，不够美观。

如果把所有开关柜柜深皆与进出线柜体一致，即所有的柜子皆加深，从而使造价增加。

成排布置的开关柜，虽柜深不一致，不影响柜底电缆沟的布置，电缆沟按普通柜深考虑即可。

5.避雷器或过电压保护器，是柜内固定接线还是装于PT手车内。

避雷器或过电压保护器，在PT柜中有固定式接入及手车内装入，这两种安装方式各有利弊。

对于固定式接入，要采用三通式触头盒，要用导电排引至电缆室，避雷器或过电压保护器装于电缆室内。

这样安装成套成本增加，且更换检修避雷器或过电压保护器不够方便，要求检修时母线停电。

这样停电范围广，否则只能等待雷雨季节过后，待配电所停电大修时，顺便对避雷器与过电压保护器进行检修。

有的供电部门因避雷器直接接于母线上造成人身触电事故，从而禁止把避雷器过电压保护器采用固定接法。

固定接法好处是安装空间大，电气间隙容易满足。

如果避雷器、过电压保护器安装于手车内，显得非常拥挤。

因为手车内除三只单相PT外，还有雷击计数及显示装置等。

（三只高压熔断器可装于触臂上）不同型号的避雷器、过电压保护器体积大小也有分别，有时会造成接线困难及电气间隙的不够。

二、中压电流互感器准确限值系数、容量、准确级别、副绕组额定电流及副绕组个数的确定。

不论在电气设计还是招投标技术要求中，对电流互感器的一些参数的要求非常随意，不看样本。

不管能否制造及价格成本，对一些参数要求随意性很大。

1.准确限值系数大得离谱，二次容量大得不可思议。

对于保护级，其准确限值系数常为10、15、20，能达到25或30的已经不多见了。

有的电气设计或招标书中要求达到30或40，也就是说，当短路电流达到额定电流的30倍或40倍，仍可保持在所要求的准确级。

众所周知，短路电流达到额定电流30倍或40倍准确度不变，要求二次电流随一次电流成正比变化。

这样，必须电流互感器铁芯中的磁通不能达到饱和，更不能达到过饱和的程度。

为满足这一要求，铁芯导磁性要非常好，且铁芯截面要非常大才可。

尤其再加上二次容量要求大，铁芯更应如此，如要求达20VA或30VA，这样更难生产出上述要求的电流互感器，即使生产出上述参数的产品，其电流互感器也非常庞大。

在系统中，进线总回路电流最大，因此所选电流互感器一次额定电流也最大。

在同一母线短路电流的情况下，短路电流为额定电流的倍数却最小。

例如，某风场升压主变电压为220/35kV，容量为150MVA，短路阻抗13%。

忽略系统阻抗，35kV母线上短路电流约19kA。

变压器满载时，35kV侧电流为2474A，总进线电流互感器变比为3000/1。

35kV母线短路时，短路电流为一次电流的9×103/3000=6.33倍，（应以电流互感器一次电流校核）。

由此可见，电流互感器保护级的准确限值系数为10即可，这样可选用5P10或10P10。

此升压站分支回路电流互感器变比为400/1，进口端短路电流可近似母线短路电流，即19KA，短路电流为一次电流19103/400=47.5倍。

此时不必选准确限值系数为50，而是采用加大电流互感器一次额定电流方法解决，即选用1000/1的。

这样短路倍数为19，此时可选10P20或5P20即可。

有人认为，这样大的变比会不会影响测量及计量用的二次侧精度呢，答案是否定的。

可采用0.2S或0.5S级，此种级别可满足额定电流的1%—120%时所要的准确度。

当然，还可采用另外办法，测量及计量的变比可用400/1的或500/1的，但从制造的角度出发，同一电流互感器中最大变比与最小变比不能相差过大。

话说回来，如果采用准确限值系数为20的电流互感器二次绕组，向微机综保提供电流信号。

当短路电流达到电流互感器额定一次电流的50倍时，微机综保的过电流保护也不受影响。

因为过电流保护最大值也不超过额定电流的10倍，不必选用5P30或10P30的电流互感器，更不用采用5P40、10P40的了。

电流互感器每一个副绕组容量一般选10VA的功率即可，因为目前保护装置采用微机综保，微机综保要求电流信号输入功率，若为1A时，为0.5VA；若为5A时，则为1VA。

（电压信号输入功率为0.5VA）。

当电流互感器装于中压柜，距微机综保不超2m，线路损耗也不大。

若二次线采用铜芯2.5mm2导线，1A时线路损耗只有0.0138W，5A时为0.345W。

对于数字式仪表，每相电压输入也不超0.5VA，每相电流不超0.2VA。

不论是保护还是测量、计量，现在进入微电子时代，消耗功率之小可想能知了。

有人认为微机综保或数字式仪表本身消耗及输出功率较大，是否需要更大的功率输进呢，这种功率是来自直流控制电源，而非来自电流互感器或电压互感器。

电流互感器或电压互感器只是提供电流及电压信号，而非操作电源，就像遥控器发射很小功率，可遥控大功率空调器一样。

有的场合，要电压互感器提供操作电源，从而节省所用变或直流柜，这与测量、计量及保护用的电压互感器是另外一回事了，此时电压互感器作为微型电力变压器使用了。

2.电流互感器副边额定电流及绕组个数的确定。

电流互感器若副边额定电流为1A，其线路损耗为其5A的1/25。

微机综保及测量计量仪表离电流互感器安装位置远，引接线很长。

为减少线路损耗，宜选1A的，大型露天变电站就属于此类情况。

如果电流互感器安装位置与负载相邻，如成套开关柜，电流互感器及所带的测量与计量仪表以及微机综保相互位置很近，此时二者近在咫尺，采用副边为5A的比较合适。

在一次电流相同的情况下，1A的副边绕组圈数为5A的5倍，从而使整个电流互感器造价贵百分之十几。

电流互感器副边绕组所在的特芯是各自独立的，一般副边绕组数量不超5只。

但如果采用过大的限值系数及过大的容量，由于铁芯庞大，多个副绕组的铁芯叠加起来，电流互感器体积更加庞大，不但制造困难，柜内安装空间也成问题了。

3.计量用的电压互感器与电流互感器的容量要与负载匹配

经常看到计量用的电流互感器与电压互感器，尤其是电压互感器，动辄采用50VA以上容量的。

这样电压互感器为计量用只带微乎其微的负载，反而影响计量准确度，这是很多地方的供电局，对收费用互感器与所带计量表负载相差太大所不乐意看到的。

按笔者理解，电压互感器如同一个小型的变压器，当变压器空载运行时，输出端的电压高于额定电压。

同样，电压互感器近乎空载时，输出电压也不在正常范围，从而影响收费计量的准确度。

为此，要根据计量仪表功率要求，选用合适的CT及PT，有时要串匹配电阻。

收费计量用电流互感器应采用0.25级，如果作为考核用，0.5级用于计量也足够了，常见内部考核计费也用0.2级的，实在无此必要。

三、中压柜中，接头温度检测与显示装置的采用

笔者曾多次说明，中压柜故障多发于绝缘问题与载流问题，载流问题并非是主回路导体截面选得较小，导电能力不足所致，而是接头接触不良所致，而接触不良处又集中于手车式开关柜的主回路活动插头上。

当接插头动静触头不对中，相差5mm之上，插入深度不够，如达不到20mm，或者动插头的梅花触头捆绑弹簧松脱，弹力不够，触头镀银不合要求。

或触头材质低劣，在接触处会发热严重，发热严重部位又处于触头盒内，盒内散热条件最差，从而形成恶性循环，造成周围绝缘炭化而丧失绝缘性能，引起单相接地短路，并进一步发展相间短路。

为避免上述事故发生，除在生产、安装、调试时注意上述有关问题外，尚应对插接头温升进行实时监测。

由此，导体测温显示装置应运而生。

1.测温显示装置简介

测温显示装置大体分三个组成部分，一是传感器，二是接受与发送装置，三是显示报警装置。

传感器像手表一样戴在手车的插接头附近触臂上，它可用无线电或红外线向装于断路器室内的接受与发送装置发送温度信号，再由此装置通过线路传输至显示报警装置。

传感器所需电源来自本体的纽扣电池，正常可连续工作7年之久，也有的用套在动触臂上的电流互感器取得。

接受发送装置及显示报警装置工作电源来自柜中直流小母线。

在招标技术文件中，经常要求检测手车上下插接头及电缆接头，这样监测点数共9个点。

这样，电缆室必须另设一套接受与发送装置，从而使造价增加30%以上。

笔者认为，对电缆接头的检测无此必要，电缆接头是用压接端子用螺栓固定于主回路铜排上，不会存在因接触不良造成电缆头过热问题，还有一个更大的弊端，风电输入电缆一直带电，这给传感器更换电池及维修带来困难。

如果接头处均采用温度检测装置，一台柜中主回路接头太多了，实为无此必要对每个接头进行检测，只对其手车的上下插接头（共6处）的检测即可。

由于电磁波易受电磁干扰，建议采用红外线发射与接受为好，而传感器最好套在动触臂上，这样维护或更换电池时，抽出手车即可。

如果装于静触头，维修或更换电池应在母线停电情况下进行，这样会影响大范围内的供电。

达到同等载流量，铜包铝为铜排的价格不足一半。

众所周知，电流在导体流动时有趋肤效应，铜包铝排外层是铜，充分发挥铜导电性强的优点。

由于外层铜与内层铝之间无间隙，形成一个整体，也不存在铜铝之间的电化腐蚀问题，电气设备接线端子均为铜质，这样采用铜包铝排可直接与设备接头连接。

2.导电排的绝缘处理及导体截面选择

只要能保证所要求的电气间隙，导体上就不应另加如热缩套管之类的绝缘。

因为不但影响散热，而且长期运行后出现龟裂，况且接头处很难处理。

有的成套厂家把接头处裸露在外面，这更失去了加绝缘套管的初衷了。

如果采用附加绝缘，导体表面采用硫化处理效果最好，但其价格昂贵，用户很难承担。

中压开关柜内主回路导电铜排截面应按载流量来选择，对电气成套厂来说，怎么能估计载流量呢，可参考电流互感器一次回路电流值。

回路电流不可能超过电流互感器额定电流。

12kV中压真空断路器，额定电流很少有630A的，起步电流最小为1250A。

而招标中，往往要求柜中导体载流能力与断路器额定电流一致，真是匪夷所思。

大家都知道，配电变压器低压0.4kV的变压器，最大容量不过2500kVA。

10kV侧电流不过144A，为什么主回路导体一定按断路器额定电流1250A或2000A来考虑呢。

有人可能辩解说为了动稳定之需，这条理由更不成立。

动稳定决定于导体强度，支撑间距离及短路电流大小，中压系统短路电流要比同容量低压母线短路电流小得多。

短路电流简易估算法是额定电流乘以100，除以变压器短路阻抗百分数，电压越高，在同容量情况额定电流越小，且电力变压器短路阻抗越大，这样短路电流越小。

中压侧支持绝缘子强度也比低压绝缘子大。

因此，动稳定在中压系统中不会有问题的。

四、低压系统中，在有些情况下，采用熔断器不一定比断路器节约费用

先从价格比较，断路器比熔断器贵得多，但熔断器有一个固有缺点，那就是对线路的过载保护很难配合。

有人误认为，只要采用全范围保护式熔断器即可，这其实是一个误会。

所谓全范围，即熔断器过载后，从慢慢熔化切断回路至短路时瞬时切断，切断回路在电流比较广阔的区域进行。

并不能说明熔断器只要通过稍大于额定电流就可熔断，就可对线路起到过载保护作用。

众所周知，线路的过载应同时满足下列条件：

IB≤In≤IZ——①

I2≤1.45IZ——②

IB——线路的计算负荷电流

In——熔断器熔体额定电流或断路器整定电流

IZ——线路的允许载流量

I2——断路器约定时间约定动作电流或熔断器约定时间熔断电流

对满足国标要求的断路器来说，只要满足①式后，对于②式绝对能达到要求，但对熔断器来说，满足①式后，不一定就满足②式。

根据具体的熔断器不同，I2要在In的1.6—1.9倍之间才可以熔断。

在小于1.45In值，熔断器不会熔断。

In是不能改变的，而I2要在In很大倍数下才能熔断，要想保护线路，从而满足I2≤1.45IZ的要求，只有加大IZ，即要增大导体的载流能力，增大截流能力IZ的方法就是加大线路导体截面，从而增加了线路的造价，当为电缆线路且线路较长时，增加截面无疑增加了造价，增加的造价可能大于因采用熔断器取代断路器所节省的投资。

这就是说，当线路流过难以承受的电流时，熔断器却不能熔断，为此，选用大截面线路，使之留有充足余量，这样又不能充分发挥其本身的载流能力。

如果采用断路器，断路器整定电流与线路的载流能力相同或略小于其载流能力即可，充分发挥了线路的载流能力。

目前，断路器大都具有隔离功能，采用熔断器固定安装时应另加回路隔离开关；熔断器不能单独用于抽屉柜的抽屉内，因为它无操作把手，从而给连锁操作造成困难；熔断器熔体不能随馈线回路的变化而自行调整，而大都断路器可在现场自行调整；熔断器熔断后要有备用熔体；而断路器在故障排除后即可投入；断路器具有IP20的防护等级，而熔断器底座与接头大都露在外面；断路器有通讯接口，可实现低压配电智能化，而熔断器却不能做到这一点。

由此可见，低压配电柜相当长的历史时期内还是起主导作用。