1、刍议低压供配电系统设计摘要：本文对低压供配电系统设计进行了阐述，对其设计原则和重点进行了分析，并介绍了高层电气设计中低压供配电的安全性保证，有一定参考价值。 关键词：低压供配电系统；电气设计；安全性 中图分类号：TM421 文献标识码：A 文章编号： 1 变配电所位置和类型的选择 1.1 变配电所位置选择的原则 变配电所位置选择的原则可以概括为以下几个方面：尽量接近负荷中心。进出线方便，特别要便于架空进出线。接近电源，特别是工厂的总降压变配电所和高压配电所。设备运输方便，特别要考虑电力变压器和高低压成套配电装置的运输。应避开剧烈震动或高温的场所。应避开多尘或有腐蚀性气体的场所。应避开低洼或有积
2、水的场所。不应设在有爆炸危险和火灾危险的正上方或正下方。 1.2 变电所位置的选择 变配电所的位置选择应尽量接近负荷中心，负荷中心的确定方法通常有两种：负荷指示图和负荷功率矩法。1.2.1 利用负荷指示图确定负荷中心。负荷指示图是将负荷按一定比例用负荷圆的形式标明在小区或城市规划平面图上。这样根据平面图上的负荷圆表示的负荷指示图可大致判断负荷中心的位置。负荷圆的半径由计算负荷 P30=Kr2，求得：r=。式中 K 为负荷圆比例系数(kw/mm)。 1.2.2 按负荷功率矩法确定负荷中心。在平面图上，作一直角坐标 x 轴和 y 轴，测出各负荷点的坐标位置，利用如下公式可得负荷中心的坐标： 式中，
3、p1、p2、p3为各负荷的有功功率；x1y1、x2y2为 p1、p2各负荷的坐标位置。以上计算不要求精确，同时结合其他条件最终确定变配电所的位置。 2 电气主结线的设计原则和要求 电气主结线的设计是变配电所整体设计的重要内容之一。主结线的确定，对电气设备的选择、配电装置的结构、今后供电的可靠性以及经济运行都有很密切的关系。因此要求设计的变配电所主结线，应根据变配电所在供电系统中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足安全、可靠、灵活经济等要求。 2.1 安全性。在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关。在低压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须
4、装设低压刀开关。在装设高压熔断器负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关。变配电所高压母线上及架空线路末端，必须装设避雷器。装于母线上的避雷器，宜与电压互感器共用一组隔离开关。接于变压器引出线上的避雷器，不宜装设隔离开关。 2.2 可靠性。变配电所的主结线方案，必须与其负荷等级相适应。对一级负荷，应有两个电源供电。对二级负荷，应有两回路或者一回专用架空（电缆）供电；采用电缆供电时，应采用两根电缆组成的线路，且每根电缆应能承受 100%的二级负荷。变配电所的非专用电源进线侧，应装设带短路保护的断路器或串熔断器的负荷开关。当双电源供多个变配电所时，宜采用环网供电方式。对一般生产区的车间变配电所
5、，宜由工厂总变配电所采用放射式高压配电，以确保供电可靠性，但对辅助生产区及生活区的变配电所，可采用树干式配电。变配电所低压侧的总开关，宜采用低压断路器。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和低压母线分段开关，均应采用低压断路器。 2.3 灵活性。变配电所的高低压母线，一般宜采用单母线或单母线分段接线。需带负荷切换主变压器的变配电所，高压侧应装设高压断路器或高压负荷开关。主结线方案应与主变压器经济运行的要求相适应。主结线方案应考虑到今后可能的扩展。 2.4 经济性。主结线在满足运行要求的前提下，应力求简单，变配电所高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的结线。变配电所的电气设备应选用技术先
6、进、经济适用的节能产品，不得选用国家明令淘汰的产品。中小型工厂变配电所一般采用高压少油断路器；在需要频繁操作的场合，则应采用真空断路器或 SF6 断路器。工厂的电源进线上应装设专用的计量柜，其中的电流、电压互感器只供计费的电度表用。应考虑无功功率的人工补偿，使最大负荷时功率因数达到规定的要求。 3 配电网络的确定 配电网络就是电力网中主要起分配电能作用的网络，是由电源端(变、配电站)向负荷端(电能用户或用电设备)输送电能时采用的网络形式，是由电力线路将变、配电站与各电能用户或用电设备连接起来构成的网络。低压配电网是指 220380V 电能的分配。低压配电网络的确定方法，就是由变电所的位置，变压
7、器的台数及主接线方式、配电干线、支线走向布置、连接负荷点方式等确定出配电网，并可由此画出配电草图。确定低压电网时，应考虑配电变压器的容量及其供电范围和导线截面，使电网适应日益增长的电力负荷。低压电网接线应满足以下原则：供电半径一般不超过 250m；选定干线和支线的导线规格及配电变压器的容量均应满足下列要求：当变压器故障时，可将负荷拆开，向邻近电网 2- 3 个方向转移；故障转移负荷时，导线运行率不超过 100%，线路末端电压不超过规定。城市的经济开发区、繁华地区、重要地段、主要道路及高层住宅区的低压供电，需要采用电缆，其接线如下：设置若干配电所(或箱式变电所)。自配电所低压侧以大截面电缆将电源
8、引入低压开关箱和接户线分支箱，再分别接至负荷点，按需要组成有备用的接线。 4.高层住宅低压配电系统 4.1 低压配电系统设计需注意的事项 l)高层住宅低压配电系统,应将照明、电力、消防及其他防灾用电负荷分别自成系统。消防负荷应在建筑进线处设独立的配电装置,当发生火灾时方便消防人员切除非消防负荷电源。 2)应合理的控制低压配电级数,不宜超过三级。笔者接触到有些设计人员认为将部分配电箱总开关由断路器换成隔离开关就减少了配电级数,这个观点是错误的。 全国民用建筑工程设计技术措施 2009 版对配电级数的定义为配电级数是一个供电回路通过配电装置分配成几个供电回路过程的次数,通过几次分配就称作几级配电。
9、对于一个配电装置而言,进线急开关与馈出分开关合起来称为一级配电,不因它的进线开关采用断路器或采用隔离开关而改变它的配电级数。 3)配电箱的设置和配电回路的划分,应根据防火分区、负荷性质和密度、管理维护方便等条件综合确定。 4)在单相负荷的分配上应尽量做到三相平衡。 4.2 高层住宅常用低压配电方式 高层住宅低压配电方式的选择应根据负荷重要程度、负荷大小、负荷分布及计量方式等情况进行。常用的低压配电方式有以下几种: l)树干式配电,各层配电箱设于电气竖井内,通过插接式封闭母线槽、预分支电缆或电缆穿刺线夹进行分支。该方式适用于楼层数量多、负荷大的高层住宅,可以大量减少低压配电屏的数量,安装维修方便
10、。 2)分区树干式,每个回路干线对 1 个供电区域配电,供电的可靠性较高。每个回路干线配电的楼层数量一般为 5 一 6 层。对一般高层住宅,可适当增加分区层数,但最多不超过 10 层。 3)放射式,消防与其他防灾用电设备及重要用电负荷,宜采用从低压配电屏到配电箱之间以放射式配电,即设置专用垂直干线回路。且正常回路与备用回路不共管、不共线。两回路在末端配电箱进行自动切换。 5 供电线路的安全性分析 5.1 供电线路安全的具体设计措施 供电电源在满足电力负荷的要求下, 供电线路的安全可靠也是非常重要的。供电线路敷设方式应根据建筑物的性质、要求、用电设备的分布及环境特征等因数确定。应避免因外部热源、
11、灰尘聚集及腐蚀或污染物存在对布线系统带来的影响。并就防止在敷设及使用过程中因受冲击、振动和建筑物的伸缩、沉降等各种外界应力作用而带来的损害。而高层民用建筑消防用电设备应采用专用的供电回路, 比如消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟风机等的供电, 应在最末一级配电箱处设置自动切换装置, 其配电线路敷设应符合有关规范的要求。在建筑电气设计中, 地下室车库应急照明配电常常直接明装在车库墙上, 而配电箱又没有作防水措施,一旦火灾发生在配电箱附近, 配电箱很快而且很容易被烧毁, 因此应设置配电间来放置配电箱, 以保证应急照明供电的可靠性。 5.2 干线首端保护器分支线安全长度分析 根据供配电系统设计规
12、范要求规定: 在不影响一、二级负荷中断供电的情况下, 配电线路被前段线路短路保护电器有效保护，且此段线路和过负载保护电器能随通过的短路能量, 可不装设短路保护。本着安全、节约的原则, 在建筑电气低压供配电设计中,无论在城区内的高层、多层建筑群还是郊区的别墅，他们的低压配电方式, 大部分均采用分区树干式的配电方式, 另外在城市的路灯供配电中, 每个灯杆内从灯光到灯杆脚的连接线与干线接驳的接线方式也是树干式供电的一种方式, 在设计实践中干线首端安装的短路保护电器能保护分支线多少长度, 即安全长度为多长? 如何确定? 是设计人员不断探讨的问题。 6 结语 应该说，10kV 及以下供配电系统的设计内容
13、繁多，其发展的趋势是尽可能实现自动化设计，即专门针对 10kV 及以下低压供配电系统开发 CAD 一体化设计系统，从而提高设计质量和效率。本文分析和讨论的一些 10kV 及以下供配电系统设计内容与原则，可为 CAD 设计系统或专家系统的开发提供一些参考。除了保证电气负荷和供配电线路外, 设计时还应注意采取措施,做好系统的防雷及防雷击电磁脉冲, 尽量减少高次谐波分量: 电气设备应尽量采用技术性先进, 可靠性高的产品, 以确保供电品质和供电安全。 参考文献： 1李宗纲，刘玉林.工厂供电设计.吉林科学技术出版社. 2刘介才.工厂供电.机械工业出版社. 3龙莉莉，肖铁岩.建筑供配电问答实录.机械工业出版社. 4傅知兰.电力系统电气设备选择与实用计算.中国电力出版社. 5杨期余.配电网络.中国电力出版社. 6方向晖.中低压配电网规划与设计基础.中国水利水电出版社. 7任元会.工业与民用配电设计手册.中国电力出版社. 8焦留成.实用供配电技术手册.华中科技大学出版社.
