Design of Mv/Lv Substation Transformer

Sabir Messalti¹ , Fares Zitouni² , Issam Griche²

¹ University of Mrsquo;sila, Faculty of Technology, Mrsquo;sila , Algeria

² University of Setif, Faculty of Technology, Setif, Algeria

Email: messalti.sabir@yahoo.fr

Received 2013

ABSTRACT

A substation is a part of an electrical generation, transmission, and distribution system. Substations generally have switching, protection and control equipment, and transformers. The low voltage distribution networks are supplied from MV/LV substation transformer that represent the last step of bringing transformation to the low voltage and ensuring the protection and monitoring of the network. There are three types of MV/LV substation: pole-mounted transformer substation, the substation in an envelope and substation in masonry. This paper presents a general description for different MV/LV substation and a methodology to design the various elements making up the public distribution substation (choice of the emplacement, engineering, power transformer, choice of MV cells, circuit breakers, fuses, disconnect switch, conductors,...etc).

Keywords: Substation Transformer; MV Cells; Substation in Masonry, Pole-Mounted Transformer Substation

1. Introduction

A substation is a part of an electrical generation, transmission, and distribution system. Substations transform voltage from high to low, or the reverse, or perform any of several other important functions. Electric power may flow through several substations between generating plant and consumer, and its voltage may change in several steps. Substations generally have switching, protection and control equipment, and transformers. Distribution circuits are fed from a transformer located in an electrical substation, where the voltage is reduced from the high values used for power transmission [1]. Distribution networks are typically of two types, radial or interconnected. A radial network leaves the station and passes through the network area with no normal connection to any other supply. This is typical of long rural lines with isolated load areas. An interconnected network is generally found in more urban areas and will have multiple connections to other points of supply. These points of connection are normally open but allow various configurations by the operating utility by closing and opening switches. Operation of these switches may be by remote control from a control center or by a lineman. The benefit of the interconnected model is that in the event of a fault or required maintenance a small area of network can be isolated and the remainder kept on supply. The MV/LV substations are a node of a network, which includes a set of equipment designed to protect and facilitate the operation of the electrical energy [1-3]. The MV/LV substations provide the interface between the distribution MV and LV. The MV / LV adapts to all modes of operation and why should fulfill the following functions:

● Distribute the power and protect the LV departures;

● Isolate the MV/LV substation in case of default;

● Manage the MV network in case of default and the position by remote control. MV/LV substation transformer has two purposes: - The interconnection between the lines of the same voltage level, it helps to distribute the power of the different lines from substations. - The transformation of electrical power, processors can switch between voltage levels to another. So, we can classify the MV/LV substations over the networks on which they are used as well as the functions they perform. The realization of MV/LV substations needs prior knowledge:

● Standards of reference and statutory instruments (voltage, quality of supply, short-circuit power, ...,etc);

● Needs to be performing (power plant availability, operation);

● Specific needs-related uses (voltage variations tolerated, compensation of reactive power, immunity to interference receivers, regulations related to facility security);

● Constraints, installation and environment [2,3]. This paper presents the different MV/LV substation transformer and a methodology to design the various elements making up the public distribution substation.

1. The Birth of MV/LV Substation Transformer

The decision of a MV or LV supply will depend on local circumstances and considerations such as those mentioned above, and will generally be imposed by the utility for the district concerned. When a decision to supply power at MV has been made, there are two widely-followed methods of proceeding:

● The power-supplier constructs a standard substation close to the consumerrsquo;s premises, but the MV/LV transformer is located in transformer chamber inside the premises, close to the load centre.

● The consumer constructs and equips his own substation on his own premises, to which the power supplier makes the MV connection [3]. 2.1. Project Studies The consumer must provide certain data to the utility at the earliest stage of the project. (maximum anticipated power demand (kVA), layout plans and elevations showing location of proposed substation, degree of supply continuity required from the information provided by the consumer), the power-supplier must indicate:

● The type of power supply proposed, and define the kind of power-supply system: over headline or underground-cable network, the service connection details: single-line service, ring-main installation, or parallel feeders, and the power (kVA) limit and fault current.

● The nominal voltage and rated voltage (Highest voltage for equipment)

● Metering details which define: The cost of connection to the power network and tariff detail

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

---

Mv / Lv变电站设计

摘要：变电站是发电，输配电系统的一部分。 变电站一般都有开关，保护和控制设备以及变压器。 低压配电网由MV / LV变电站变压器提供，代表了向低压转换的最后一步，确保了网络的保护和监控。 有三种类型的MV / LV变电站：杆式变电站，变电站在信封和变电站中的砖石。 本文介绍了不同的MV / LV变电站的一般描述，并设计了构成公共配电变电站的各种元件的方法（选址，工程，电力变压器，MV电池的选择，断路器，保险丝，断路开关， 导体，...等）。

关键词：变电站变压器，MV细胞，砌体变电站，柱上变压器变电站

1. 介绍

变电站是发电，输配电系统的一部分。变电所将电压从高变换为低电平或相反，或执行其他几个重要功能。电力可能流经发电厂和消费者之间的几个变电站，其电压可能会在几个步骤中改变。变电站一般都有开关，保护和控制设备以及变压器。配电电路从位于变电站的变压器馈电，其中电压从用于电力传输的高值减小[1]。分布网络通常具有两种类型，即径向或互连。径向网络离开站并通过网络区域，没有正常连接到任何其他电源。这是具有隔离负载区域的长农村线路的典型。互联网络通常位于更多的城市地区，并且将具有与其他供应点的多个连接。这些连接点通常是开放的，但通过关闭和打开开关可以通过操作实用程序进行各种配置。这些开关的操作可以通过来自控制中心或线路人员的远程控制。互连模型的好处是，在发生故障或需要维护的情况下，可以隔离一小部分网络，其余部分保持供电。 MV / LV变电站是网络的一个节点，其中包括一组设计用于保护和促进电能运行的设备[1-3]。MV / LV变电站提供分配MV和LV之间的接口。 MV / LV适应所有操作模式，为什么要满足以下功能：

●分配电源并保护LV出口;

●如果默认情况下隔离MV / LV变电站;

●在默认情况下管理MV网络，并通过遥控器进行位置控制。 MV / LV变电站变压器有两个目的： - 相同电压电平线路之间的互连，有助于分配变电站不同线路的电力。 - 电力转换，处理器可以将电压电平切换到另一个电压。因此，我们可以通过使用它们的网络及其执行的功能对MV / LV变电站进行分类。 MV / LV变电站的实现需要先前的知识：

●参考标准和法定仪器（电压，供电质量，短路电源等）;

●需要执行（发电厂可用性，运行）;

●具体需求相关用途（电压变化容许，无功补偿，干扰接收机抗扰度，设备安全规定）;

●约束，安装和环境[2,3]。本文介绍了不同的MV / LV变电站变压器和设计构成公共配电变电站的各种要素的方法。

2.MV / LV变电站的诞生

MV或LV供应的决定将取决于当地情况和上述所提及的考虑因素，一般由该公用事业局对有关地区施加。在MV提供电力的决定时，有两种广泛采用的方法：

●电力供应商在消费者场所附近构建标准变电站，但MV / LV变压器位于房屋内的变压器室内，靠近负荷中心。

●消费者在自己的房屋内建造并装备自己的变电站，供电商进行MV连接[3]。 2.1。项目研究消费者必须在项目的最初阶段为实用程序提供某些数据。 （最大预期功率需求（kVA），显示建议变电站位置的布置图和高程，消费者提供的信息所需的供电连续程度），电源供应商必须指出：

●提供的电源类型，并定义供电系统的种类：通过标题或地下电缆网络，服务连接细节：单线服务，环形主安装或并联馈线，功率（kVA ）限制和故障电流。

●额定电压和额定电压（设备最高电压）

●测量细节，定义：与电力网络连接的成本和关税细节（消费和常设费用）。 2.2。实施在开始任何安装工作之前，必须获得供电商的正式协议。批准请求必须包括以下信息，主要是基于上述初步交流：

●建议变电站的位置;

●电源电路和连接的单线图，以及接地电路建议书;

●要安装的电气设备的全部细节，包括性能特点;

●设备布置和计量部件配置;

●需要改善功率因数的布置;

●如果最终需要，为紧急备用发电厂（MV或LV）提供安排。 2.3。调试在独立测试机构对安装进行测试和检查后，授予允许变电站投入使用的证书。当机关要求时，在给予授权的情况下，必须成功完成调试测试，以激励电源系统的安装。即使当局不需要测试，最好做以下验证测试：

●测量接地电极电阻;

●所有等电位接地导体和安全接合导体的连续性;

●所有MV组件的检测和功能测试;

●中压设备绝缘检查;

●变压器油的绝缘强度试验;

●LV安装检查和测试;

●检查所有互锁（机械键和电气）和所有自动序列;

●检查正确的保护继电器操作和设置;

●供电主管人员将为MV设备通电，检查仪表的正常运行;

●安装承包商负责LV安装的测试和连接。变电站最终运行时，电力部门可以对变电站的所有中压开关柜进行运行控制;

●供电人员不受限制地使用中压设备。 消费者只能对变压器的中压开关进行独立控制，消费者负责维修所有变电站设备，并要求供电机构对开关柜进行隔离和接地，以使维护工作继续进行。 电力供应商必须向消费者维修人员发出签字的许可证，以及已经进行隔离的锁定隔离器等的钥匙。 MV / LV配电变电站学习指南包括：

●技术供应;

●展示变电所位置的布置图和高程;

●单线图;

●电气设备图和计划;

●极地和基础计划，变电站不同的切割，面孔的意见）;

●变电站接地系统及照明方案。

3． Mv / Lv变电站分类

变电站变压器可根据计量装置（MV或LV）和供电类型（架空线路或地下电缆）进行分类，变电站变压器分为三类：

●砌体变电站：安装在预制的专用外壳中，室内设备（开关柜和变压器）;

●带专用户外设备（开关柜和变压器）的杆式安装（Sle;160KVA）;

●预制变电站。

3.1。 极柱式变电站

这些变电站主要用于向隔离的农村消费者提供MV架空线路分配系统。在这种类型的变电站中，MV变压器保护通常由熔断器提供。但是，为了保护变压器和消费者，如图1所示，提供了避雷器。如前所述，变电站的位置不仅可以方便人员访问，还可以方便地进行设备的处理（例如升高变压器）和人员重型车辆[3,5]。户外变电站种类在一些国家普遍存在，基于暴露于元件的防风雨设备。柱式变电站是最简单的，它用于电力变压器小于或等于160 KVA的情况。该变电站允许经济实力客户，增加注入点（低发电站）和缩短低压线路。该位置包括直接连接熔断器的变压器。变压器通过火花角（防鸟）[5]防止过电压，并通过低压断路器防止过电流。变压器通过一个LV断路器馈电，从而提供绝缘和保护网络。变压器连接到主线并联的极线或主线。 LV断路器封闭在一个密封的封装中，它本身挂在极柱上，除了低电压自动故障之外，还可以通过一个通过一个连杆的下降杆来进行手动操作。绝缘电缆一方面提供变压器和低压柜之间的连接，以及机柜和馈送低压配电网络的线路之间的连接。

在安装了变电站的变压器中，最大数量的低电压固定在两个。 出发配备了用于100 KVA的变压器的热磁断路器D165和160 KVA变压器的D265。

3.2。 预制变电站

预制变电站提供了一个特别简单，快速和有竞争力的选择。 MV / LV预制是使用：MV电池，变压器等组成的信封，其作用是保护内部设备免受外部影响，并确保对公众的一定程度的保护。预制变电站在制造商制造，有线和测试，带来变压器，LV和MV开关柜，连接和辅助设备限制了学习时间和成就。变压器和开关柜组装在金属外壳中，启动由航空公司或地下完成，这些变电站非常紧凑，实施非常快，是众所周知的好处之一：

●简化土木工程（仅限平台）;

●立即可用;

●时间有限。

●预制变电站由卡车运输。它被放置在混凝土板上。组件是连接电缆到达和离开[6-7]。

3.3。 砌体变电站

除了HV / MV变电站之外，操作分配网络有时需要切换点，以限制网络故障的影响。 砖石分布变电站可分为三类：

●公共配电变电站（DP）;

●配电变电站采用低压计量（Sle;630 KVA）;

●具有MV测量的配电变电站称为特定变电站（功率Sgt; 630 KVA或多台变压器的变压器）。

3.3.1。 公共分配变电站（DP）

公共分配变电站（国内客户，建筑物，分部）永久转换中压（30或10 kV）和低电压（380或220V）。 公共分配变电站由三部分组成：

●MV连接设备;

●配电变压器MV / LV;

●低压出站（TDP公共交换机）作为低压分布下游网络的连接点[8]。

3.3.2。 配电变电站与LV计量

●用于计数和测量CM的单元;

●用于断路器的电池双DM2，

●一个或多个由QM或DM1单独保护的单元。

4.公共交通变电站设计

具有预制细胞金属的公共配电变电站由各自完成功能的电池完成。 公共分配变电站包括：

●02传入面板，

●保险丝开关组合或熔断开关;

●MV地下故障检测仪;

●低压断路器（公用配电表）;

●电力变压器100,160,250,400.630 KVA;

●电池电源变压器（闭合金属）;

●安全设备;

●导叶箱;

●箱体外部和内部结束;

●中压电缆和接线片; - 带接线片的低压电缆;

●备用保险丝; 设备条件和订购DP位置如图6所示。

4.1。 MV细胞

设备（断路器，开关，母线，...等）集成在便于安装和操作的金属外壳中，安全人员将这些信封称为电池，可以实现MV部分变电站。 不同单元施耐德电气36或24 KV组成的MV / LV变电站变压器有：

●IM，IMC，IMB开关;

●PM熔断开关;

●QM熔断器组合;

●DM1-A，DM1-D，单隔离SF6型断路器;

●DM2双隔离SF6型断路器;

●CM，CM2电压互感器;

●SM隔离开关

●GBC-A，GBC-B电流和/或电压测量;

●GIM中间总线单元;

●GBM连接单元，... [10]。

4.2。 故障电流指示器

故障电流检测器设计用于检测MV地下网络的永久故障，涵盖所有类型的MV系统[10]。

4.3。 MV / LV变压器的选择

MV / LV电力变压器通常是降压型的，它们用于从中压网络提供低电压。 它们的特征在于额定功率Pn（50,100,160,250,400,630,800,1000,1250 1600KVA，...）和额定一次和二次电压（架空网络为30 / 0.4KV，10 / 0.4KV 为地下MV网络）。 为了选择变压器的最佳功率（kVA）额定值，必须考虑以下因素列出安装耗电设备Pi的功率，功率因数，利用系数（ku），同时因子（ks） ），额定功率Sn变压器由下式给出：1 cos iin iu sniii PK KS =eta;phi;sdot;sdot;=sdot;Sigma;（1）

4.4。 LV断路器的选择

断路器的主要作用是在故障，过载和短路期间保护电气系统;它被设计成当流过它的电流超过预定值时自动打开电路。为了有效地起作用，触发断路器必须考虑受体的进化[11]。 LV断路器可以固定，可拆卸，CLPG（一般保护电池），可拆卸LV断路器或TDP（公共配电表）。 LV断路器的选择将来自次级额定电流。

4.5。公共分配表

公共分配表（TDP）是较低的配电站公众;它在LV电路的顶部使用提供以下主要功能：

●LV消费者的电源;

●通过乘以出发次数（4或8个班次）进行分配。

●开放，隔离每次出发。用于公共分配的表包括可以是通用开关或断路器的开关装置[12]

4.6。电缆和连接的选择

MV电池和变压器（MV侧）之间的连接将通过MV电缆，能够通过网络的输入电流，变压器（LV端子）与LV断路器的连接将通过LV电缆。低压电缆长度通过测量变压器与低压断路器之间的距离来计算。每相电缆的数量由变压器提供的电流和电缆特性决定。电缆的最佳选择必须符合几个标准（额定电流，工作温度，时尚姿势，电压降和短路。

4.7。保险丝的选择

保险丝是一种非常广泛使用的保护配电变压器的手段，主要是由于其简单性和相应降低的设备成本。关于选择保险丝的规则，由制造商给出，并依赖于每种保险丝类型的特性，包括以下标准：变压器的工作电压，开关电流和保险丝技术[10]。

4.8。操作和安全材料 剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

---

资料编号：[27913]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word