芻議低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　芻議低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：本文對(duì)低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述，對(duì)其設(shè)計(jì)原則和重點(diǎn)進(jìn)行了分析，并介紹了高層電氣設(shè)計(jì)中低壓供配電的安全性保證，有一定參考價(jià)值。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：低壓供配電系統(tǒng)；電氣設(shè)計(jì)；安全性 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TM421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p>&l

2、t;p>　　1 變配電所位置和類型的選擇 </p><p>　　1.1 變配電所位置選擇的原則 變配電所位置選擇的原則可以概括為以下幾個(gè)方面：①盡量接近負(fù)荷中心。②進(jìn)出線方便，特別要便于架空進(jìn)出線。③接近電源，特別是工廠的總降壓變配電所和高壓配電所。④設(shè)備運(yùn)輸方便，特別要考慮電力變壓器和高低壓成套配電裝置的運(yùn)輸。⑤應(yīng)避開劇烈震動(dòng)或高溫的場(chǎng)所。⑥應(yīng)避開多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所。⑦應(yīng)避開低洼或有積水的場(chǎng)所。⑧不

3、應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)和火災(zāi)危險(xiǎn)的正上方或正下方。 </p><p>　　1.2 變電所位置的選擇 變配電所的位置選擇應(yīng)盡量接近負(fù)荷中心，負(fù)荷中心的確定方法通常有兩種：負(fù)荷指示圖和負(fù)荷功率矩法。1.2.1 利用負(fù)荷指示圖確定負(fù)荷中心。負(fù)荷指示圖是將負(fù)荷按一定比例用負(fù)荷圓的形式標(biāo)明在小區(qū)或城市規(guī)劃平面圖上。這樣根據(jù)平面圖上的負(fù)荷圓表示的負(fù)荷指示圖可大致判斷負(fù)荷中心的位置。負(fù)荷圓的半徑由計(jì)算負(fù)荷P30=Kπr2，求得：r=

4、。式中K 為負(fù)荷圓比例系數(shù)(kw/mm)。 </p><p>　　1.2.2 按負(fù)荷功率矩法確定負(fù)荷中心。在平面圖上，作一直角坐標(biāo) x 軸和 y 軸，測(cè)出各負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置，利用如下公式可得負(fù)荷中心的坐標(biāo)： </p><p>　　式中，p1、p2、p3…為各負(fù)荷的有功功率；x1y1、x2y2…為 p1、p2各負(fù)荷的坐標(biāo)位置。以上計(jì)算不要求精確，同時(shí)結(jié)合其他條件最終確定變配電所的位置。 &l

5、t;/p><p>　　2 電氣主結(jié)線的設(shè)計(jì)原則和要求 </p><p>　　電氣主結(jié)線的設(shè)計(jì)是變配電所整體設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。主結(jié)線的確定，對(duì)電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的結(jié)構(gòu)、今后供電的可靠性以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都有很密切的關(guān)系。因此要求設(shè)計(jì)的變配電所主結(jié)線，應(yīng)根據(jù)變配電所在供電系統(tǒng)中的地位、進(jìn)出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足安全、可靠、靈活經(jīng)濟(jì)等要求。 </p><

6、;p>　　2.1 安全性。在高壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)，必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)。在低壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)，必須裝設(shè)低壓刀開關(guān)。在裝設(shè)高壓熔斷器－負(fù)荷開關(guān)的出線柜母線側(cè)，必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)。變配電所高壓母線上及架空線路末端，必須裝設(shè)避雷器。裝于母線上的避雷器，宜與電壓互感器共用一組隔離開關(guān)。接于變壓器引出線上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)。 </p><p>　　2.2 可靠性。變

7、配電所的主結(jié)線方案，必須與其負(fù)荷等級(jí)相適應(yīng)。對(duì)一級(jí)負(fù)荷，應(yīng)有兩個(gè)電源供電。對(duì)二級(jí)負(fù)荷，應(yīng)有兩回路或者一回專用架空（電纜）供電；采用電纜供電時(shí)，應(yīng)采用兩根電纜組成的線路，且每根電纜應(yīng)能承受 100%的二級(jí)負(fù)荷。變配電所的非專用電源進(jìn)線側(cè)，應(yīng)裝設(shè)帶短路保護(hù)的斷路器或串熔斷器的負(fù)荷開關(guān)。當(dāng)雙電源供多個(gè)變配電所時(shí)，宜采用環(huán)網(wǎng)供電方式。對(duì)一般生產(chǎn)區(qū)的車間變配電所，宜由工廠總變配電所采用放射式高壓配電，以確保供電可靠性，但對(duì)輔助生產(chǎn)區(qū)及生活區(qū)的變配

8、電所，可采用樹干式配電。變配電所低壓側(cè)的總開關(guān)，宜采用低壓斷路器。當(dāng)有繼電保護(hù)或自動(dòng)切換電源要求時(shí)，低壓側(cè)總開關(guān)和低壓母線分段開關(guān)，均應(yīng)采用低壓斷路器。 </p><p>　　2.3 靈活性。變配電所的高低壓母線，一般宜采用單母線或單母線分段接線。需帶負(fù)荷切換主變壓器的變配電所，高壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)高壓斷路器或高壓負(fù)荷開關(guān)。主結(jié)線方案應(yīng)與主變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求相適應(yīng)。主結(jié)線方案應(yīng)考慮到今后可能的擴(kuò)展。 </p>

9、;<p>　　2.4 經(jīng)濟(jì)性。主結(jié)線在滿足運(yùn)行要求的前提下，應(yīng)力求簡(jiǎn)單，變配電所高壓側(cè)宜采用斷路器較少或不用斷路器的結(jié)線。變配電所的電氣設(shè)備應(yīng)選用技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用的節(jié)能產(chǎn)品，不得選用國(guó)家明令淘汰的產(chǎn)品。中小型工廠變配電所一般采用高壓少油斷路器；在需要頻繁操作的場(chǎng)合，則應(yīng)采用真空斷路器或 SF6 斷路器。工廠的電源進(jìn)線上應(yīng)裝設(shè)專用的計(jì)量柜，其中的電流、電壓互感器只供計(jì)費(fèi)的電度表用。應(yīng)考慮無(wú)功功率的人工補(bǔ)償，使最大負(fù)荷時(shí)功率

10、因數(shù)達(dá)到規(guī)定的要求。 </p><p>　　3 配電網(wǎng)絡(luò)的確定 </p><p>　　配電網(wǎng)絡(luò)就是電力網(wǎng)中主要起分配電能作用的網(wǎng)絡(luò)，是由電源端(變、配電站)向負(fù)荷端(電能用戶或用電設(shè)備)輸送電能時(shí)采用的網(wǎng)絡(luò)形式，是由電力線路將變、配電站與各電能用戶或用電設(shè)備連接起來(lái)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。低壓配電網(wǎng)是指 220~380V電能的分配。低壓配電網(wǎng)絡(luò)的確定方法，就是由變電所的位置，變壓器的臺(tái)數(shù)及主接線方式、

11、配電干線、支線走向布置、連接負(fù)荷點(diǎn)方式等確定出配電網(wǎng)，并可由此畫出配電草圖。確定低壓電網(wǎng)時(shí)，應(yīng)考慮配電變壓器的容量及其供電范圍和導(dǎo)線截面，使電網(wǎng)適應(yīng)日益增長(zhǎng)的電力負(fù)荷。低壓電網(wǎng)接線應(yīng)滿足以下原則：①供電半徑一般不超過(guò) 250m；②選定干線和支線的導(dǎo)線規(guī)格及配電變壓器的容量均應(yīng)滿足下列要求：當(dāng)變壓器故障時(shí)，可將負(fù)荷拆開，向鄰近電網(wǎng) 2- 3 個(gè)方向轉(zhuǎn)移；故障轉(zhuǎn)移負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)線運(yùn)行率不超過(guò) 100%，線路末端電壓不超過(guò)規(guī)定。城市的經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、

12、繁華地區(qū)、重要地段、主要道路及高層住宅區(qū)的低壓供電，需要采用電纜，其接線如下：①設(shè)置若干配電所(或箱式變電所)。②自配電所低壓側(cè)以大截面電纜將電源引入低壓開關(guān)箱和接戶線分支箱，再分別接至負(fù)荷點(diǎn)，按需要組成有備用的接線。 </p><p>　　4.高層住宅低壓配電系統(tǒng) </p><p>　　4.1低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)需注意的事項(xiàng) </p><p>　　l)高層住宅低壓配電

13、系統(tǒng),應(yīng)將照明、電力、消防及其他防災(zāi)用電負(fù)荷分別自成系統(tǒng)。消防負(fù)荷應(yīng)在建筑進(jìn)線處設(shè)獨(dú)立的配電裝置,當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)方便消防人員切除非消防負(fù)荷電源。 </p><p>　　2)應(yīng)合理的控制低壓配電級(jí)數(shù),不宜超過(guò)三級(jí)。筆者接觸到有些設(shè)計(jì)人員認(rèn)為將部分配電箱總開關(guān)由斷路器換成隔離開關(guān)就減少了配電級(jí)數(shù),這個(gè)觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的?！度珖?guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施2009版》對(duì)配電級(jí)數(shù)的定義為配電級(jí)數(shù)是一個(gè)供電回路通過(guò)配電裝置分配成幾個(gè)供

14、電回路過(guò)程的次數(shù),通過(guò)幾次分配就稱作幾級(jí)配電。對(duì)于一個(gè)配電裝置而言,進(jìn)線』急開關(guān)與饋出分開關(guān)合起來(lái)稱為一級(jí)配電,不因它的進(jìn)線開關(guān)采用斷路器或采用隔離開關(guān)而改變它的配電級(jí)數(shù)。 </p><p>　　3)配電箱的設(shè)置和配電回路的劃分,應(yīng)根據(jù)防火分區(qū)、負(fù)荷性質(zhì)和密度、管理維護(hù)方便等條件綜合確定。 </p><p>　　4)在單相負(fù)荷的分配上應(yīng)盡量做到三相平衡。 </p><p

15、>　　4.2高層住宅常用低壓配電方式 </p><p>　　高層住宅低壓配電方式的選擇應(yīng)根據(jù)負(fù)荷重要程度、負(fù)荷大小、負(fù)荷分布及計(jì)量方式等情況進(jìn)行。常用的低壓配電方式有以下幾種: </p><p>　　l)樹干式配電,各層配電箱設(shè)于電氣豎井內(nèi),通過(guò)插接式封閉母線槽、預(yù)分支電纜或電纜穿刺線夾進(jìn)行分支。該方式適用于樓層數(shù)量多、負(fù)荷大的高層住宅,可以大量減少低壓配電屏的數(shù)量,安裝維修方便。

16、</p><p>　　2)分區(qū)樹干式,每個(gè)回路干線對(duì)1個(gè)供電區(qū)域配電,供電的可靠性較高。每個(gè)回路干線配電的樓層數(shù)量一般為5一6層。對(duì)一般高層住宅,可適當(dāng)增加分區(qū)層數(shù),但最多不超過(guò)10層。 </p><p>　　3)放射式,消防與其他防災(zāi)用電設(shè)備及重要用電負(fù)荷,宜采用從低壓配電屏到配電箱之間以放射式配電,即設(shè)置專用垂直干線回路。且正?；芈放c備用回路不共管、不共線。兩回路在末端配電箱進(jìn)行自動(dòng)切

17、換。 </p><p>　　5 供電線路的安全性分析 </p><p>　　5.1 供電線路安全的具體設(shè)計(jì)措施 </p><p>　　供電電源在滿足電力負(fù)荷的要求下, 供電線路的安全可靠也是非常重要的。供電線路敷設(shè)方式應(yīng)根據(jù)建筑物的性質(zhì)、要求、用電設(shè)備的分布及環(huán)境特征等因數(shù)確定。應(yīng)避免因外部熱源、灰塵聚集及腐蝕或污染物存在對(duì)布線系統(tǒng)帶來(lái)的影響。并就防止在敷設(shè)及使用過(guò)

18、程中因受沖擊、振動(dòng)和建筑物的伸縮、沉降等各種外界應(yīng)力作用而帶來(lái)的損害。而高層民用建筑消防用電設(shè)備應(yīng)采用專用的供電回路, 比如消防控制室、消防水泵、消防電梯、防排煙風(fēng)機(jī)等的供電, 應(yīng)在最末一級(jí)配電箱處設(shè)置自動(dòng)切換裝置, 其配電線路敷設(shè)應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范的要求。在建筑電氣設(shè)計(jì)中, 地下室車庫(kù)應(yīng)急照明配電常常直接明裝在車庫(kù)墻上, 而配電箱又沒(méi)有作防水措施,一旦火災(zāi)發(fā)生在配電箱附近, 配電箱很快而且很容易被燒毀, 因此應(yīng)設(shè)置配電間來(lái)放置配電箱, 以

19、保證應(yīng)急照明供電的可靠性。 </p><p>　　5.2 干線首端保護(hù)器分支線安全長(zhǎng)度分析 </p><p>　　根據(jù)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范要求規(guī)定: 在不影響一、二級(jí)負(fù)荷中斷供電的情況下, 配電線路被前段線路短路保護(hù)電器有效保護(hù)，且此段線路和過(guò)負(fù)載保護(hù)電器能隨通過(guò)的短路能量, 可不裝設(shè)短路保護(hù)。本著安全、節(jié)約的原則, 在建筑電氣低壓供配電設(shè)計(jì)中,無(wú)論在城區(qū)內(nèi)的高層、多層建筑群還是郊區(qū)的別墅，

20、他們的低壓配電方式, 大部分均采用分區(qū)樹干式的配電方式, 另外在城市的路燈供配電中, 每個(gè)燈桿內(nèi)從燈光到燈桿腳的連接線與干線接駁的接線方式也是樹干式供電的一種方式, 在設(shè)計(jì)實(shí)踐中干線首端安裝的短路保護(hù)電器能保護(hù)分支線多少長(zhǎng)度, 即安全長(zhǎng)度為多長(zhǎng)? 如何確定? 是設(shè)計(jì)人員不斷探討的問(wèn)題。 </p><p><b>　　6 結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　應(yīng)該說(shuō)，10

21、kV及以下供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，其發(fā)展的趨勢(shì)是盡可能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)，即專門針對(duì) 10kV及以下低壓供配電系統(tǒng)開發(fā) CAD 一體化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，從而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。本文分析和討論的一些 10kV及以下供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容與原則，可為CAD 設(shè)計(jì)系統(tǒng)或?qū)＜蚁到y(tǒng)的開發(fā)提供一些參考。除了保證電氣負(fù)荷和供配電線路外, 設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)注意采取措施,做好系統(tǒng)的防雷及防雷擊電磁脈沖, 盡量減少高次諧波分量: 電氣設(shè)備應(yīng)盡量采用技術(shù)性先進(jìn), 可靠性高的產(chǎn)品

22、, 以確保供電品質(zhì)和供電安全。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]李宗綱，劉玉林.工廠供電設(shè)計(jì).吉林科學(xué)技術(shù)出版社. </p><p>　　[2]劉介才.工廠供電.機(jī)械工業(yè)出版社. </p><p>　　[3]龍莉莉，肖鐵巖.建筑供配電問(wèn)答實(shí)錄.機(jī)械工業(yè)出版社. </p&

23、gt;<p>　　[4]傅知蘭.電力系統(tǒng)電氣設(shè)備選擇與實(shí)用計(jì)算.中國(guó)電力出版社. </p><p>　　[5]楊期余.配電網(wǎng)絡(luò).中國(guó)電力出版社. </p><p>　　[6]方向暉.中低壓配電網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)基礎(chǔ).中國(guó)水利水電出版社. </p><p>　　[7]任元會(huì).工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè).中國(guó)電力出版社. </p><p>