配电系统设计原则及开关和电缆选择

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1、配电系统设计原则及开关和电 缆选择目录一、负荷分级 二、不同等级负荷对电源的要求 三、负荷计算 四、配电网络系统简述1.供配电系统中性点运行方式2. 低压配电系统型式3. 低压配电系统网络结构 五、常用电器的选择 六、电缆的选择及压降的校验 七、电缆桥架的选择一.负荷分级1.一级负荷、一级负荷中的特别重要负荷 l 中断供电将造成人身伤亡、环境严重污染和将给政治、 经济、社会治安造成重大影响 l 在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等 情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负 荷，应视为特别重要负荷 2.二级负荷 l 中断供电将造成政治、经济上较大影响 3.三级负荷l 除以上两

2、类以外的其它重要负荷 4.消防负荷 11.1.1 建筑物、储罐（区）、堆场的消防用电设备，其电源应符合下 列规定： 1 除粮食仓库及粮食筒仓工作塔外，建筑高度大于50.0m的乙、丙类 厂房和丙类仓库的消防用电应按一级负荷供电； 2 下列建筑物、储罐（区）和堆场的消防用电应按二级负荷供电： 1）室外消防用水量大于30L/s的工厂、仓库； 2）室外消防用水量大于35L/s的可燃材料堆场、可燃气体储罐（区） 和甲、乙类液体储罐（区）； 3）座位数超过1500个的电影院、剧院，座位数超过3000个的体育馆 、任一层建筑面积大于3000m2的商店、展览建筑、省（市）级及以 上的广播电视楼、电信楼和财贸金

3、融楼，室外消防用水量大于25L/s 的其它公共建筑； 3 除本条第1、2款外的建筑物、储罐（区）和堆场等的消防用电可采 用三级负荷供电；二、不同等级负荷对电源的要求 1.一级负荷 电源来自两个不同发电厂； 电源来自两个区域变电站(电压一般在35kV及以上) 一级负荷中的特别重要负荷除满足上述条件的两个电源之外 还须增设应急电源 2.二级负荷 l 一般应由两回线路供电，当电源来自于同一区域变电站的不 变压器时，即可认为满足要求； l 在负荷较小或地区供电条件困难时，可由一回6KV及以上专 门的架空线路或电缆线路供电。 3.三级负荷 l 对电源无特殊要求。4.消防负荷l 消防负荷为二级负荷，在高压

4、只有1路进线的情况下，须 设置备用电源。备用电源可为柴油发电机或者EPS，若高 压2路进线，则可以不设置备用电源。l 消防负荷为三级负荷，则不需要设置备用电源。l 消防负荷必须设置末端互投箱为其供电。三、负荷计算 1.单相负荷的计算Ijs=Pe/（U*cos）Ijs计算电流 Pe设备额定功率 U设备额定电压，单相负荷接相电压为0.22KV，接线电压 为0.38KV 2.三相负荷的计算Ijs=Pe/（ U*cos）Ijs计算电流 Pe设备额定功率 U 设备额定电压，一般为0.38KV3、需要系数法认为造成P 及 之间差异的因素有： l 并非供电范围内的所有用电设备都会同时投入使用，以同时系数K1

5、表示；l 并非投入使用的所有电气设备任何时候都会满载运行，以负荷系数K2表示； l 电气设备额定功率与输入功率不一定相等，以电气设备的平均效率K3表示； l 考虑直接向电气设备配电的配电线路上的功率损耗后，电气设备输入功率与系统向设备提供的功率不一定相同。以线路平均效率K4表示 ；考虑上述因素得到的系数称为需要系数K， 此需要系数可表达为：但是工程实际中很难通过求上述四个系数来得到需要系数，而是根据已运 行的实际系统的统计数据，得到需要系数的经验值，这部分参考设计手册。l 需要系数是以电气设备的性质为分类原则分类得到的，因此使用时应首 先对所要计算的设备进行分类； l 设计手册给出的需要系数是

6、一个范围，使用时根据实际设备的数量决定 取值的大小。四、配电网络系统简述 1.供配电系统中性点运行方式 供配电系统中性点是指星形连结的变压器或发电机绕组的中 间点。所谓系统的中性点运行方式是指系统中性点与大地的 电气连结方式。1）中性点接地系统 中性点直接接地或经小电阻接地。 优点：发生单相接地故障时，由于系统中性点钳位作用，使 非故障相的对地电压不会有明显上升，对系统绝缘有利； 缺点：发生单相接地故障时，接地故障相故障电流很大，为 防止设备损坏，必须迅速切断电流，因而供电可靠性低；2）中性点不接地系统 中性点不接地或经高阻抗接地。 优点：发生单相接地故障时，只有比较小的导线对地电容电 流通过

7、故障点，因而系统仍可继续运行，供电可靠性比较高 缺点：发生单相接地故障时，系统中性点对地电压会升高至 相电压，非故障相对地电压会升高至线电压；对绝缘不利 l 一般110KV及以上一般采用中性点接地系统，6KV35KV 采用中性点不接地系统，1KV以下低压配电系统中性点运 行方式取决于供电的可靠性和安全性。2.低压配电系统型式 1）带电导体型式 带电导体是指相线和中性线，正常运行时会有工作电流流过 的导体。常用的带电导体型式：2)系统接地型式 接地型式按照配电系统和电气设备的不同接地组合分类。按 照IEC60364规定,接地系统一般由两个字母组成,必要时可加 后续字母。l 第一个字母:表示电源中

8、性点对地的关系：T-直接接地；I-不接地或通过阻抗与大地相连； l 第二个字母:表示电气设备外壳与大地的关系： T-独立于电源接地点的直接接地;N-表示直接与电源系统接地点或与该点引出的导体相连。 低压配电系统接地型式有以下三种： l TN系统：电力系统有一点直接接地，电气装置的外露可 导电部分通过保护线与该接地点相连接。根据中性导体 (N)和保护导体(PE)的配置方式，TN系统可分为如下三类 ： a.TN-C系统。整个系统的N、PE线是合一的 ,如图5所示b. TN-C-S系统。系统中有一部分线路的N、PE线是合一的。如图6所示 c.TNS系统。整个系统的N、PE线是分开的。如图7所示 l

9、TT系统。电力系统有一点直接接地，电气设备的外露可导 电部分通过保护线接至与电力系统接地点无关的接地极。 如图8所示 l IT系统。 电力系统与大地间不直接连接，电气装置的外露可导电部 分通过保护接地线与接地极连接。如图9所示 3.低压配电系统网络结构l 放射式l 树干式l 链式五、常用电器的选择 1.断路器 1.1低压断路器主要结构、主要功能及工作原理 1.1.1主要结构： 1）主触头 2）灭弧系统主触头及灭弧系统是执行电路通断的主要部件 3）具有不同保护功能的各种脱扣器热脱扣器：用于长延时过电流保护电磁脱扣器：用于短延时及瞬时过电流保护分励脱扣器：用于远距离分断欠电压脱扣器：用于监视电压、

10、完成电气联锁及远距离分断1.1.2主要功能l 短路保护 短路保护指当电路发生短路时，断路器能及时切断电流。l 过载延时保护 过载延时保护是指负荷电流超过电气设备的限定范围时，断 路器能按设定的延时时间切断电源，使电路和设备得到有效 保护。l 隔离功能1.1.3工作原理 低压断路器的主触点是靠手动操作或电动合闸的。主触 点闭合后，自由脱扣机构将主触点锁在合闸位置上。过 电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联， 欠电压脱扣器的线圈和电源并联。 当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁吸 合，使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。 当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片上弯 曲，

11、推动自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。 当电路欠电压时，欠电压脱扣器的衔铁释放，也使自由 脱扣机构动作，主触点断开主电路。 当按下分励脱扣按钮时，分励脱扣器衔铁吸合，使自由 脱扣机构动作，主触点断开主电路。1.2主要技术参数： 1.2.1额定电压 断路器铭牌上的额定电压是指断路器主触头的额定电压，是 保证主触头长期正常工作的电压值。 1.2.2额定电流 断路器铭牌上的额定电流是指断路器主触头的额定电流，是 保证主触头长期正常工作的电流值 。 1.2.3脱扣电流 脱扣电流是使过电流脱扣器动作的电流设定值，当电路短路 或负载严重超载，负载电流大于脱扣电流时，断路器主触头 分断。1.2.4额定短路

12、分断能力 额定极限短路分断能力Icu，是断路器分断能力极限参数 ，分断几次短路故障后，断路器分断能力将有所下降。 额定运行短路分断能力Ics，是断路器的一种分断指标， 即分断几次短路故障后，还能保证其正常工作。1.2.5反时限脱扣曲线 过载电流越大，热脱扣器动作的时间就越短。图2为断路器的脱扣特性曲线。 l在特性曲线带左侧是不脱扣区域，此区域属正常工作条件，断路器闭合承载电流。在 特性曲线带右侧及上方是脱扣区域，属于非正常操作情况，断路器应可靠地分断过电 流或短路电流。l曲线2、4是过载脱扣器特性曲线段，曲线4是过载脱扣器动作机构开始启动的平均时间 ，曲线2是过载脱扣器最长的分断时间。l在曲线

13、段1的左右两端是垂直于电流轴的直线； 最左侧的直线对应的电流叫不脱扣电流，一般为1.05In或1.13In（In为脱扣器额定电流 ）（不同的产品会有不同的规定），当In63A时脱扣器的不脱扣时间应大于2h。 最右侧的直线对应的电流叫脱扣电流，一般为1.3In或1.45In（不同的产品会有不同的 规定），当In63A时脱扣器的脱扣时间应 小于2h。l曲线带3以下为瞬时脱扣器脱扣特性曲线，曲线带3的两边是两条垂直于X轴的直线； 最左侧的曲线对应的电流为瞬时脱扣器不脱扣电流值，在此电流下脱扣器应在0.1S内 不脱扣。 最右侧的曲线对应的电流为瞬时脱扣器的脱扣电流值，在此电流下脱扣器应在0.1S内 脱

14、扣。 l曲线5为断路器瞬时脱扣器在过流或短路情况下的最大分断时间线 。l图2中曲线所夹的深色区域带为不确定区域或叫误差带，在此区域中脱扣器可能是脱扣 状态或未脱扣状态。l 对于不同的断路器此区域带的不脱扣电流值及脱扣电流值 不同。对于小型断路器l A型： 瞬时脱扣器的脱扣电流范围为2-3倍，在曲线带3最左侧的 直线对应的电流为2In即不脱扣电流，最右侧的直线对应 的电流为3In即脱扣电流 l B型 断路器的瞬时脱扣器的脱扣电流范围为3-5倍，3In为瞬时 脱扣器的不脱扣电流，5In为瞬时脱扣器的脱扣电流 l C型 断路器的瞬时脱扣器的脱扣电流范围为5-10倍 l D型 断路器的瞬时脱扣器的脱扣

15、电流范围为10-20倍。2.接触器 主要功能：用于用电设备的控制，一般用于马达及金卤灯的 控制 主要技术参数：额定电压、额定电流 参考设计手册第657页3、热继电器 主要功能：马达类负荷保护用 主要技术参数：额定电压、整定电流 参考设计手册第669页六、电缆的选择及压降的校验 1.常用电缆电线规格 VV聚氯乙烯绝缘及护套 YJV-聚氯乙烯绝缘聚乙烯护套 ZR-YJV阻燃聚氯乙烯绝缘聚乙烯护套（防爆区） NH-YJV耐火聚氯乙烯绝缘聚乙烯护套（消防负荷） WD-YJV无卤低烟聚氯乙烯绝缘聚乙烯护套（洁净室） YJV22铠装聚氯乙烯绝缘聚乙烯护套（室外用） BV ZR-BV NH-BV-2.按温升

16、选择电缆截面 2.1设计手册上电缆的载流量，空气中敷设以环境温度30C 为基准，埋地敷设20C为基准。因此在不同的环境温度下 电缆电线的载流量应乘以相应的校正系数Kt。n-电线电缆线芯允许长期工作温度 a-敷设处的环境温度 c-已知载流量数据的对应温度 Kt是可以查表得出来的。因此2.2低压配电设计规范第434条 过负载保护电器的动作特 性应同时满足下列条件：Ijs-线路计算负载电流（A）； In-熔断器熔体额定电流或断路器额定电流或整定电流（A） ； Iz-导体允许持续载流量（A）； 下表为Kt常用值：3.按经济电流选择电缆截面 经济电流密度曲线 j（A/mm2） 当地电价 P元/kwh 最大负荷利用小时 Tmax（小时）案例分析：某一负荷计算电流为Ijs=140A，最大负荷利用小时 Tmax=2000h，当地电价为1元/kwh，求电缆截面？查上图得：j=1.6A/mm2 则Sse=140/1.6=87