配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則及開關(guān)和電纜選擇

1、配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則及開關(guān)和電纜選擇1目錄一、負(fù)荷分級二、不同等級負(fù)荷對電源的要求三、負(fù)荷計(jì)算四、配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)簡述 1.供配電系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式 2. 低壓配電系統(tǒng)型式 3. 低壓配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)五、常用電器的選擇六、電纜的選擇及壓降的校驗(yàn)七、電纜橋架的選擇2一.負(fù)荷分級1.一級負(fù)荷、一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷中斷供電將造成人身傷亡、環(huán)境嚴(yán)重污染和將給政治、經(jīng)濟(jì)、社會治安造成重大影響 在一級負(fù)荷中，當(dāng)中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負(fù)荷，應(yīng)視為特別重要負(fù)荷2.二級負(fù)荷中斷供電將造成政治、經(jīng)濟(jì)上較大影響 3.三級負(fù)荷除以上兩類以外的其它重要負(fù)荷 34.消防

2、負(fù)荷11.1.1 建筑物、儲罐（區(qū)）、堆場的消防用電設(shè)備，其電源應(yīng)符合下列規(guī)定：1 除糧食倉庫及糧食筒倉工作塔外，建筑高度大于50.0m的乙、丙類廠房和丙類倉庫的消防用電應(yīng)按一級負(fù)荷供電；2 下列建筑物、儲罐（區(qū)）和堆場的消防用電應(yīng)按二級負(fù)荷供電：1）室外消防用水量大于30L/s的工廠、倉庫；2）室外消防用水量大于35L/s的可燃材料堆場、可燃?xì)怏w儲罐（區(qū)）和甲、乙類液體儲罐（區(qū)）；3）座位數(shù)超過1500個(gè)的電影院、劇院，座位數(shù)超過3000個(gè)的體育館、任一層建筑面積大于3000m2的商店、展覽建筑、省（市）級及以上的廣播電視樓、電信樓和財(cái)貿(mào)金融樓，室外消防用水量大于25L/s的其它公共建筑；3

3、 除本條第1、2款外的建筑物、儲罐（區(qū)）和堆場等的消防用電可采用三級負(fù)荷供電；4二、不同等級負(fù)荷對電源的要求1.一級負(fù)荷電源來自兩個(gè)不同發(fā)電廠；電源來自兩個(gè)區(qū)域變電站(電壓一般在35kV及以上) 一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷除滿足上述條件的兩個(gè)電源之外還須增設(shè)應(yīng)急電源2.二級負(fù)荷一般應(yīng)由兩回線路供電，當(dāng)電源來自于同一區(qū)域變電站的不變壓器時(shí)，即可認(rèn)為滿足要求；在負(fù)荷較小或地區(qū)供電條件困難時(shí)，可由一回6KV及以上專門的架空線路或電纜線路供電。3.三級負(fù)荷對電源無特殊要求。54.消防負(fù)荷消防負(fù)荷為二級負(fù)荷，在高壓只有1路進(jìn)線的情況下，須設(shè)置備用電源。備用電源可為柴油發(fā)電機(jī)或者EPS，若高壓2路進(jìn)線，則可

4、以不設(shè)置備用電源。消防負(fù)荷為三級負(fù)荷，則不需要設(shè)置備用電源。消防負(fù)荷必須設(shè)置末端互投箱為其供電。6三、負(fù)荷計(jì)算1.單相負(fù)荷的計(jì)算Ijs=Pe/（U*cos）Ijs計(jì)算電流Pe設(shè)備額定功率U設(shè)備額定電壓，單相負(fù)荷接相電壓為0.22KV，接線電壓為0.38KV2.三相負(fù)荷的計(jì)算Ijs=Pe/（ U*cos）Ijs計(jì)算電流Pe設(shè)備額定功率U 設(shè)備額定電壓，一般為0.38KV73、需要系數(shù)法認(rèn)為造成P 及 之間差異的因素有：并非供電范圍內(nèi)的所有用電設(shè)備都會同時(shí)投入使用， 以同時(shí)系數(shù)K1表示；并非投入使用的所有電氣設(shè)備任何時(shí)候都會滿載運(yùn)行， 以負(fù)荷系數(shù)K2表示；電氣設(shè)備額定功率與輸入功率不一定相等， 以

5、電氣設(shè)備的平均效率K3表示；考慮直接向電氣設(shè)備配電的配電線路上的功率損耗后，電氣設(shè)備輸 入功率與系統(tǒng)向設(shè)備提供的功率不一定相同。以線路平均效率K4表示；8考慮上述因素得到的系數(shù)稱為需要系數(shù)K，此需要系數(shù)可表達(dá)為：但是工程實(shí)際中很難通過求上述四個(gè)系數(shù)來得到需要系數(shù)，而是根據(jù)已運(yùn)行的實(shí)際系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，得到需要系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值，這部分參考設(shè)計(jì)手冊。需要系數(shù)是以電氣設(shè)備的性質(zhì)為分類原則分類得到的，因此使用時(shí)應(yīng)首先對所要計(jì)算的設(shè)備進(jìn)行分類；設(shè)計(jì)手冊給出的需要系數(shù)是一個(gè)范圍，使用時(shí)根據(jù)實(shí)際設(shè)備的數(shù)量決定取值的大小。9四、配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)簡述1.供配電系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式供配電系統(tǒng)中性點(diǎn)是指星形連結(jié)的變壓器或發(fā)電機(jī)

6、繞組的中間點(diǎn)。所謂系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式是指系統(tǒng)中性點(diǎn)與大地的電氣連結(jié)方式。1）中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)小電阻接地。優(yōu)點(diǎn)：發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于系統(tǒng)中性點(diǎn)鉗位作用，使非故障相的對地電壓不會有明顯上升，對系統(tǒng)絕緣有利；缺點(diǎn)：發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地故障相故障電流很大，為防止設(shè)備損壞，必須迅速切斷電流，因而供電可靠性低；102）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地或經(jīng)高阻抗接地。優(yōu)點(diǎn)：發(fā)生單相接地故障時(shí)，只有比較小的導(dǎo)線對地電容電流通過故障點(diǎn)，因而系統(tǒng)仍可繼續(xù)運(yùn)行，供電可靠性比較高缺點(diǎn)：發(fā)生單相接地故障時(shí)，系統(tǒng)中性點(diǎn)對地電壓會升高至相電壓，非故障相對地電壓會升高至線電壓；對絕緣不利一般110KV及

7、以上一般采用中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，6KV35KV采用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，1KV以下低壓配電系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式取決于供電的可靠性和安全性。2.低壓配電系統(tǒng)型式1）帶電導(dǎo)體型式帶電導(dǎo)體是指相線和中性線，正常運(yùn)行時(shí)會有工作電流流過的導(dǎo)體。11常用的帶電導(dǎo)體型式：122)系統(tǒng)接地型式接地型式按照配電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的不同接地組合分類。按照IEC60364規(guī)定,接地系統(tǒng)一般由兩個(gè)字母組成,必要時(shí)可加后續(xù)字母。第一個(gè)字母:表示電源中性點(diǎn)對地的關(guān)系： T-直接接地； I-不接地或通過阻抗與大地相連；第二個(gè)字母:表示電氣設(shè)備外殼與大地的關(guān)系：T-獨(dú)立于電源接地點(diǎn)的直接接地;N-表示直接與電源系統(tǒng)接地點(diǎn)或與該點(diǎn)引出的導(dǎo)體

8、相連。 13低壓配電系統(tǒng)接地型式有以下三種：TN系統(tǒng)：電力系統(tǒng)有一點(diǎn)直接接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分通過保護(hù)線與該接地點(diǎn)相連接。根據(jù)中性導(dǎo)體(N)和保護(hù)導(dǎo)體(PE)的配置方式，TN系統(tǒng)可分為如下三類：a.TN-C系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)的N、PE線是合一的 ,如圖5所示14b. TN-C-S系統(tǒng)。系統(tǒng)中有一部分線路的N、PE線是合一的。如圖6所示 15c.TNS系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)的N、PE線是分開的。如圖7所示 16TT系統(tǒng)。電力系統(tǒng)有一點(diǎn)直接接地，電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分通過保護(hù)線接至與電力系統(tǒng)接地點(diǎn)無關(guān)的接地極。如圖8所示 17IT系統(tǒng)。電力系統(tǒng)與大地間不直接連接，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分通過保護(hù)接地

9、線與接地極連接。如圖9所示 183.低壓配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)放射式19樹干式鏈?zhǔn)?0五、常用電器的選擇1.斷路器1.1低壓斷路器主要結(jié)構(gòu)、主要功能及工作原理1.1.1主要結(jié)構(gòu)：1）主觸頭2）滅弧系統(tǒng) 主觸頭及滅弧系統(tǒng)是執(zhí)行電路通斷的主要部件3）具有不同保護(hù)功能的各種脫扣器 熱脫扣器：用于長延時(shí)過電流保護(hù) 電磁脫扣器：用于短延時(shí)及瞬時(shí)過電流保護(hù) 分勵脫扣器：用于遠(yuǎn)距離分?jǐn)?欠電壓脫扣器：用于監(jiān)視電壓、完成電氣聯(lián)鎖及遠(yuǎn)距離 分?jǐn)?11.1.2主要功能短路保護(hù)短路保護(hù)指當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，斷路器能及時(shí)切斷電流。過載延時(shí)保護(hù) 過載延時(shí)保護(hù)是指負(fù)荷電流超過電氣設(shè)備的限定范圍時(shí)，斷路器能按設(shè)定的延時(shí)時(shí)間切斷電源

10、，使電路和設(shè)備得到有效保護(hù)。隔離功能221.1.3工作原理23低壓斷路器的主觸點(diǎn)是靠手動操作或電動合閘的。主觸點(diǎn)閉合后，自由脫扣機(jī)構(gòu)將主觸點(diǎn)鎖在合閘位置上。過電流脫扣器的線圈和熱脫扣器的熱元件與主電路串聯(lián)，欠電壓脫扣器的線圈和電源并聯(lián)。當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過載時(shí)，過電流脫扣器的銜鐵吸合，使自由脫扣機(jī)構(gòu)動作，主觸點(diǎn)斷開主電路。當(dāng)電路過載時(shí)，熱脫扣器的熱元件發(fā)熱使雙金屬片上彎曲，推動自由脫扣機(jī)構(gòu)動作，主觸點(diǎn)斷開主電路。當(dāng)電路欠電壓時(shí)，欠電壓脫扣器的銜鐵釋放，也使自由脫扣機(jī)構(gòu)動作，主觸點(diǎn)斷開主電路。當(dāng)按下分勵脫扣按鈕時(shí)，分勵脫扣器銜鐵吸合，使自由脫扣機(jī)構(gòu)動作，主觸點(diǎn)斷開主電路。241.2主要技術(shù)參數(shù)

11、：1.2.1額定電壓斷路器銘牌上的額定電壓是指斷路器主觸頭的額定電壓，是保證主觸頭長期正常工作的電壓值。1.2.2額定電流斷路器銘牌上的額定電流是指斷路器主觸頭的額定電流，是保證主觸頭長期正常工作的電流值 。1.2.3脫扣電流脫扣電流是使過電流脫扣器動作的電流設(shè)定值，當(dāng)電路短路或負(fù)載嚴(yán)重超載，負(fù)載電流大于脫扣電流時(shí)，斷路器主觸頭分?jǐn)唷?51.2.4額定短路分?jǐn)嗄芰?額定極限短路分?jǐn)嗄芰cu，是斷路器分?jǐn)嗄芰O限參數(shù)，分?jǐn)鄮状味搪饭收虾?，斷路器分?jǐn)嗄芰⒂兴陆?。額定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰cs，是斷路器的一種分?jǐn)嘀笜?biāo)，即分?jǐn)鄮状味搪饭收虾螅€能保證其正常工作。261.2.5反時(shí)限脫扣曲線過載電流越

12、大，熱脫扣器動作的時(shí)間就越短。2728圖2為斷路器的脫扣特性曲線。在特性曲線帶左側(cè)是不脫扣區(qū)域，此區(qū)域?qū)僬９ぷ鳁l件，斷路器閉合承載電流。在特性曲線帶右側(cè)及上方是脫扣區(qū)域，屬于非正常操作情況，斷路器應(yīng)可靠地分?jǐn)噙^電流或短路電流。曲線2、4是過載脫扣器特性曲線段，曲線4是過載脫扣器動作機(jī)構(gòu)開始啟動的平均時(shí)間，曲線2是過載脫扣器最長的分?jǐn)鄷r(shí)間。在曲線段1的左右兩端是垂直于電流軸的直線；最左側(cè)的直線對應(yīng)的電流叫不脫扣電流，一般為1.05In或1.13In（In為脫扣器額定電流）（不同的產(chǎn)品會有不同的規(guī)定），當(dāng)In63A時(shí)脫扣器的不脫扣時(shí)間應(yīng)大于2h。最右側(cè)的直線對應(yīng)的電流叫脫扣電流，一般為1.3In

13、或1.45In（不同的產(chǎn)品會有不同的規(guī)定），當(dāng)In63A時(shí)脫扣器的脫扣時(shí)間應(yīng)小于2h。曲線帶3以下為瞬時(shí)脫扣器脫扣特性曲線，曲線帶3的兩邊是兩條垂直于X軸的直線；最左側(cè)的曲線對應(yīng)的電流為瞬時(shí)脫扣器不脫扣電流值，在此電流下脫扣器應(yīng)在0.1S內(nèi)不脫扣。最右側(cè)的曲線對應(yīng)的電流為瞬時(shí)脫扣器的脫扣電流值，在此電流下脫扣器應(yīng)在0.1S內(nèi)脫扣。曲線5為斷路器瞬時(shí)脫扣器在過流或短路情況下的最大分?jǐn)鄷r(shí)間線 。圖2中曲線所夾的深色區(qū)域帶為不確定區(qū)域或叫誤差帶，在此區(qū)域中脫扣器可能是脫扣狀態(tài)或未脫扣狀態(tài)。29對于不同的斷路器此區(qū)域帶的不脫扣電流值及脫扣電流值不同。對于小型斷路器A型：瞬時(shí)脫扣器的脫扣電流范圍為2-3

14、倍，在曲線帶3最左側(cè)的直線對應(yīng)的電流為2In即不脫扣電流，最右側(cè)的直線對應(yīng)的電流為3In即脫扣電流B型斷路器的瞬時(shí)脫扣器的脫扣電流范圍為3-5倍，3In為瞬時(shí)脫扣器的不脫扣電流，5In為瞬時(shí)脫扣器的脫扣電流C型斷路器的瞬時(shí)脫扣器的脫扣電流范圍為5-10倍D型斷路器的瞬時(shí)脫扣器的脫扣電流范圍為10-20倍。302.接觸器主要功能：用于用電設(shè)備的控制，一般用于馬達(dá)及金鹵燈的控制主要技術(shù)參數(shù)：額定電壓、額定電流參考設(shè)計(jì)手冊第657頁3、熱繼電器主要功能：馬達(dá)類負(fù)荷保護(hù)用主要技術(shù)參數(shù)：額定電壓、整定電流參考設(shè)計(jì)手冊第669頁31六、電纜的選擇及壓降的校驗(yàn)1.常用電纜電線規(guī)格VV聚氯乙烯絕緣及護(hù)套 YJ

15、V-聚氯乙烯絕緣聚乙烯護(hù)套ZR-YJV阻燃聚氯乙烯絕緣聚乙烯護(hù)套（防爆區(qū)）NH-YJV耐火聚氯乙烯絕緣聚乙烯護(hù)套（消防負(fù)荷）WD-YJV無鹵低煙聚氯乙烯絕緣聚乙烯護(hù)套（潔凈室）YJV22鎧裝聚氯乙烯絕緣聚乙烯護(hù)套（室外用）BV ZR-BVNH-BV-322.按溫升選擇電纜截面2.1設(shè)計(jì)手冊上電纜的載流量，空氣中敷設(shè)以環(huán)境溫度30C為基準(zhǔn)，埋地敷設(shè)20C為基準(zhǔn)。因此在不同的環(huán)境溫度下電纜電線的載流量應(yīng)乘以相應(yīng)的校正系數(shù)Kt。n-電線電纜線芯允許長期工作溫度a-敷設(shè)處的環(huán)境溫度c-已知載流量數(shù)據(jù)的對應(yīng)溫度Kt是可以查表得出來的。33因此2.2低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范第434條 過負(fù)載保護(hù)電器的動作特性應(yīng)同

16、時(shí)滿足下列條件：Ijs-線路計(jì)算負(fù)載電流（A）；In-熔斷器熔體額定電流或斷路器額定電流或整定電流（A）；Iz-導(dǎo)體允許持續(xù)載流量（A）；下表為Kt常用值：343.按經(jīng)濟(jì)電流選擇電纜截面經(jīng)濟(jì)電流密度曲線 j（A/mm2）當(dāng)?shù)仉妰r(jià) P元/kwh最大負(fù)荷利用小時(shí) Tmax（小時(shí)）35案例分析：某一負(fù)荷計(jì)算電流為Ijs=140A，最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax=2000h，當(dāng)?shù)仉妰r(jià)為1元/kwh，求電纜截面？ 查上圖得：j=1.6A/mm2則 Sse=140/1.6 =87.5(mm2)因此，Sse取相近截面，為95mm2.多根電纜拼接時(shí)，須考慮不平衡系數(shù)，一般取0.9.363.根據(jù)電壓降驗(yàn)算電纜的截面37U%-線路電壓損失百分?jǐn)?shù)Ua%-三相線路每1A Km的電壓損失百分?jǐn)?shù)Un標(biāo)稱線電壓，KVI負(fù)荷計(jì)算電流,AL線路長度，Km若U%超過規(guī)定值，則需加大截面，以滿足壓降384.電纜的敷設(shè)方式穿管