低压配电系统设计

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第四章低压配电系统设计

4.１低压配电系统概述

配电系统设计的一般规定供配电系统设计应根据工程特点、规模和发展规划,做到远近期结合,以近期为主。供配电系统设计应采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。供配电系统设计应根据工程特点、规模和发展规划,做到远近期结合,以近期为主。供配电系统设计应采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品．

4.2 设计原则

(１)配电系统应做到供电可靠,电能质量好，满足生产要求。对一级负荷应由两个独立电源；对二级负荷一般要有两个电源，可以手动切换,在条件很困难的情况下,允许只有一个电源。

(２)配电系统的接线力求简单灵活，便于操作维护,并能适应负荷的变化和系统的发展。同一电压的配电级数不宜多于两级。

(3)制定配电系统方案时,一般不考虑当一电源系统发生故障或检修停电时，另一电源进线也同时发生故障。

（４)制定配电系统方案时要充分考虑节约基建投资,降低运行费用,减少有色金属的消耗量。

(5)配电系统应考虑负荷的增长，预留必要的发展余地作出分期建设的规划。配、变电所的电源进线要有适当的富裕的供电能力。

４.3 设计的一般规定和要求

4.3．１负荷分级

按对供电可靠性要求的负荷分类

我国将电力负荷按其对供电可靠性的要求及中断供电在政治上、经济上造成的损失或影响的程度划分为三级，分别为一级、二级、三级负荷。

⑴符合下列情况之一时，应为一级负荷

①中断供电将造成人身伤亡时。

②中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。例如:重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程

被打乱需要长时间才能恢复等。

③中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。例如:重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。

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,应视为特别重要的负荷。

⑵符合下列情况之一时,应为二级负荷

①中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如:主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。

②中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如:交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。

⑶不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。对一些非连续性生产的中小型企业,停电仅影响产量或造成少量产品报废的用电设备，以及一般民用建筑的用电负荷等均属三级负荷。

4.3.2各负荷对供电电源的要求

⑴一级负荷供电要求

一级负荷的供电电源应符合下列规定：

①一级负荷应由两个电源供电;当一个电源发生故障时,另一个电源不应同时受到损坏。

②一级负荷中特别重要的负荷,除由两个电源供电外，还应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。

③下列电源可以作为应急电源:

a）独立于正常电源的发电机组。

b）供电网络中独立正常电源的专用的馈电线路。

ｃ)蓄电池。

d)干电池。

④根据允许中断供电的时间可分别选择下列应急电源:

a）允许中断供电时间为１5s以上的供电，可选用快速自启动的发电机组。

b）自投装置的动作时间能满足允许中断供电时间的,可选用带有自动投入装置的独立于正常电源的专用馈电线路。

ｃ)允许中断供电时间为毫秒级的供电,可选用蓄电池静止型不间断供电装置、蓄电池机械储能电机型不间断供电装置或柴油机不间断供电装置。

⑤应急电源的工作时间，应按生产技术上要求的停车时间考虑。当与自动启动的发电机组配合使用时，不宜少于10min。

⑵二级负荷供电要求

二级负荷的供电系统,宜由两回线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6KV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时,可为一回架空线供电;当采用电缆线路时,应采用两根电缆组成的线路供电,其每根电缆应能承受10０%的二级负荷。

⑶三级负荷的供电要求

三级负荷对供电无特殊要求，采用单回路供电,但应使配电系统简洁可靠,尽量减少配电级数，低压配电级数一般不宜超过四级。且应在技术经济合理的条件下，尽量减少电压偏差和电压波动[4]。

4.3.３配电系统设计的一般规定

⑴照明负荷应根据其中断供电可能造成的影响及损失,合理地确定负荷等级，并应正确地选择供电方案。

⑵三相照明线路各相负荷的分配，宜保证平衡，在每个分配电盘中的最大与最小相的负荷电流差不宜超过30%。

⑶特别重要的照明负荷、宜在负荷末级配电盘采用自动切换电源的方式，也可采用由两个专用回路各带约50％的照明灯具的配电方式，也可采用由两个专用户回路各带约５０%的照明灯具的配电方式。

⑷备用照明应有两路电源或两回线路供电，当采用两路高压电源供电时,备用照明的供电干线应接自不同的变压器.

(1)配电电压应采用２20／380V。

(2）配电系统设计应根据工程规模、设备布置、负荷容量及性质等综合考虑确定。

(3)配电系统应满足生产和使用所需要的供电可靠性和电压质量;接线简单，

并有一定的灵活性；操作安全，检修方便;另外。还要考虑节省有色金属消耗、减少电能损耗。

(4)自变压器二次侧至用电设备之间的低压配电级数不宜超过三级，但对非常重要负荷供电时，可以超过三级。

(5)由公用电网引入建筑物内的电源线路，应在屋内靠近进线点便于操作维护的地方装设电源开关和保护电器。若由本单位配变电所引入建筑物内的专用电源线路,可装设不带保护的隔离电器。

(6）在正常环境的车间或建筑物内,当大部分用电设备容量不很大的时候，又无特殊要求时宜采用树干式配电。当用电设备容量大，或负荷性质重要,或在很潮湿、有腐蚀性环境的车间及建筑物内，宜采用放射式配电。

(７）各级低压配电屏，应根据发展的可能性留有适当的备用回路。

(8)多层建筑低压配电一般应遵循以下原则：

①应满足计量-维护管理、供电安全、可靠的要求,应将照明与电力负荷分成不同配电系统。

②确定多层住宅低压配电系统及计量方式时，应与当地供电部门协商，一般可以采用以下几种方式:

a）单元总配电箱设于首层,内设总计量表,层配电箱内设分户表,由总配电箱至层配电箱采用树干式配电，层配电箱至各户采用放射式配电。

ｂ)单元不设总计量表，只在分层配电箱内设分户表,其配电干线、支线的配电方式同上项。

c）分户计量表全布集中于首层（或中间层）电表间内，配电支线以放射式配电至各户。

d)多层住宅照明计量应一户一表。其公用走道、楼梯间照明计量可以采取：当供电部门收费到户时,可以设公用电镀表；如收费到楼总表时,一般不另设表。ｅ)除多层住宅外的其他多层建筑,对于较大的集中负荷或较重要的负荷应从配电室以放射式配电；对于向各层配电间或配电箱的配电,宜采用树干式和分区树干式的方式。

(9）高层建筑低压配电一般应遵循如下原则:

①选择变压器时,一般SＣL型环氧树脂干式变压器。

②将照明与电力负荷分成不同的配电系统：消防及其他用电设施的宜字成体系。

③对于容量较大的集中负荷或重要负荷宜从配电室以放射配电；对各层配电间的配电宜采用下列方式之一:

a)工作电源采用分区树干式，备用电源也采用分区树干式或首层到顶层垂直干线的方式。

b)工作电源和备用电源都采用由首层到顶层垂直干线的方式。

c)工作电源采用分区树干式，备用电源取自应急照明等电源干线。

④对经常处于备用状态的消防泵、喷淋泵、事故排风机等设备，不作为计算负荷的一部分来选择变压器容量。为保证在发生火灾事故时，消防设备的起动与正常运转,可以采取自动切除非消防用电设备的措施。

⑤高层建筑的配电箱设置和配电回路划分，应根据负荷的性质和密度、防火分区、维护管理等条件综合确定。

⑥自层配电箱至用电负荷的分支回路，对于旅馆、饭店、公寓等建筑物内的客房,宜采用每套房间设一分配电箱的树干式配电，每套房间内根据负荷性质再设若干支路；或者采用对几套房间按不同用电类别，以几路分别配电的方式;但对贵宾馆间则宜采取专用分支回路供电。

⑦高层住宅的照明计量表应采用一户一表,公用楼梯、公用走道的照明及公用电力计量宜单独设表。

⑧自备应急柴油发电机组的选择

4.4 导线选择与敷设

４.4.1 导线选择

(1）导线的选择

在配电线路中，使用的导线主要有电线和电缆。选择导线从导线的类型和导线截面两方面选择。导线选择是否合理，直接关系到有色金属的消耗量与线路投资,以及电力网的安全、可靠、经济、合理的运行。

在选择导线时,应遵循以下原则和要求：

①按使用环境和敷设方法选择导线的类型。

②按机械强度选择导线的最小允许截面。

③按允许载流量选择导线的截面。

④按电压损失校验导线的截面。

⑤按经济电流密度计算导线截面。

⑥室内、外线路的选择原则,即室外一般用铝导线，架空线路用裹铝绞线。

⑦适当地考虑发展的需要。

（2)本设计中导线的截面是根据导线的允许载流量来确定。

在建筑供配电系统中，对于低电压380/220V进出电线和电缆的截面选择，是按长期允许载流量(或称发热条件或称温升条件)来选择的。在三相电力线路中，每相电缆(或每相电线)的横截面积，必须满足下述条件:

Dｉal≥I3０＝Ｉc;

4－１式中I

是流过每相电线（或电缆）的计算电流，即对该负载计算得出的计

算负荷电流I

ｃ= I

3０

，根据I

的数值选择导线截面。在后面将进行负荷计算来选

择导线截面。对于照明回路，按上述方法选出的截面Ｓ值,还需增大标称截面等级一及等级二,有利于减少电线压降或沿线电压损失,保持电灯电压质量在规定的水平上。

对于低压电网中性线（N线）的允许在流量，不应小于三相负载最大的不平衡电流，以及大于零序谐波电流，因此中性线N的截面与各相电线截面选择为相同或相近。对于使用两相电源或单相电源的负载中性线上流通着相电流，，这种中性线截面应与该相电线截面相同。

对于保护线(ＰE线)截面的选择,按规定，ＰE线的电导不小于相线电导的5０%；而且按短路时热稳定的需要符合下表：

表4-1 ＰE线最小截面（mm2)

相线截面S PE线截面

S≤1６S

S>35 Ｓ/２

4.４．2 导线敷设及型号

(1）照明线路用的电线型式：

①ＢLV、BV：塑料绝缘铝芯、铜芯电线。

②BLＶV、BVＶ：塑料绝缘塑料护套铝芯、铜芯电线。

(2)照明线路用的电缆:

①VLV、VV:聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套铝芯、铜芯电力电缆，又称全塑电缆。

②YJLV、YJV：交联聚氯乙烯绝缘、聚乙烯绝缘护套铝芯、铜芯电力电缆。?电缆型号后面还有下标，表示其铠装层的情况。在选择导线、电缆时一般采用铝芯线，但有爆炸危险的场所、有急剧振动的场所及移动式灯具的供电应采用铜芯导线。

(3)根据环境条件选择

常用电线、电缆型号及敷设方法按环境条件、使用场所的不同可以有多种选择。绝缘导线、电缆敷设通常对导线型式和敷设方式的选择是一起考虑的。导线敷设方式的选择主要考虑安全、经济和适当的美观,并取决于环境条件。

在屋内,导线的敷设方式最常见的方式为明敷、穿管和暗敷三种。

(4)绝缘导线、电缆明敷

①导线架设于绝缘支柱

②导线直接沿墙、天棚等建筑物结构敷设,称为直敷布线或线卡布线

（5)绝缘导线及电缆穿管敷设

绝缘导线或电缆穿管后敷设于墙壁、顶棚的表面及支架等处，统称为穿管敷设。明敷于潮湿环境或直接埋于塑土内的管线,应采用焊接钢管。明敷于干燥环境的管线，可采用管壁厚度不小于1．5mm的电线钢管。有酸碱盐腐蚀的环境，应采用硬聚氯乙烯管。爆炸危险环境应采用镀锌钢管。

管子的弯曲半径应不小于钢管外径的4倍。穿管敷设的绝缘导线绝缘电压等级不应小于交流500伏,穿管导线的总截面积不应大于管内净面积的4０％。电缆穿管时，管内径不应小于电缆外径的1．5倍。

（６）绝缘导线及电缆敷设

?绝缘导线及电缆穿管敷设于墙壁、顶棚、地坪及楼板等处的内部，或在混凝土板孔内敷设线称为暗敷。暗敷线缆可以保持建筑内表面整齐美观、方便施工、节约材料。当建筑采用现场混凝土捣制的地坪、楼板、柱子、过梁等表层下或预制楼板以及板缝中和砖墙内,然后抹灰加粉刷层加以遮蔽,或外加装饰性材料予以隐蔽。在管子出现交叉的情况下，还应适当加厚粉刷层,厚度应大于两管外径之

和,且要有裕度。

4．5 负荷计算

4.５．1负荷计算的方法及选用原则

(1)供电方式

本工程采用放射式供电方式中的树干式，配电系统采用三相五线制,电压为380/2２０伏,这样能使系统更加安全可靠。

（２）计算方法

用电负荷的计算方法有“需要系数法”、“利用系数法”和“二项式法”等多种。由于需用系数法比较便利，因而广泛使用,低压母线上的负荷计算多采用需用系数法。本工程将采用需用系数法进行负荷计算。需用系数法公式:

Pｊｓ=ＫcＰe4-2

S js＝Ｐjｓ/cｏsφ 4－3

Ｉjs=S js／U n４-4

I js=S js/3U n 4-5式中:P js—有功计算负荷，kW

K c—需用系数

P e—用电设备的总容量, kＷ

S js—视在计算负荷,ｋVA

Ｉjs—计算电流,Ａ

coｓφ—用电设备功率因数正弦值

Ｕn—用电设备额定电压，V

(3)现代家庭常用的电器设备及其功率见表4-２:

表4-2 家用电器设备及其功率

用电设备功率(w) 用电设备功率(w)

电冰箱300 电脑及其附件５00

洗衣机380～４00 自来水杀菌机26

电视机100~30０饮水机50０

中央空调6００0 榨汁机260

组合音响50～300 电磁炉80０~1800

电饭煲5０0～１000 洗碗机1５0

微波炉８００~1250 排气扇4０

吸尘器100~8０0 浴霸100０电烤箱7０0~1500 电吹风300～50０消毒柜14０~5００CＤ、ＤVD 10０

排烟机80～2００壁式空调1０00~２5０

电熨斗3００～１２

空气清洁器8０

医疗电器１００~500 电动剃须刀100～2０0

(4)根据现行规范及建设单位要求，本工程住宅用电标准分别为每户４kW（60

平米以下）,每户6ｋＷ(6０~1６0平米）。

住宅负荷的计算方法：

①住宅负荷一般采用需用系数法计算负荷,用面积估算法已不能满足用电要求；

②住宅建筑物干线的需用系数可由户数范围选取;

③住宅用电功率因数,一般可取0.9,也可暂不考虑。

(5)负荷计算的主要内容包括:

①求计算负荷，也称需用负荷。目的是为了合理的选择供配电系统各级电压供电网络、变压器容量和电器设备型号等。

②求尖峰电流。用于计算电压波动、电压损失、选择熔断器和保护元件等。

③求平均负荷。用来计算配电系统中电能需要量、电能损耗和选择无功补偿装置等。

表4-3 住宅用电需用系数

户数 3 4 5 6 7 8 9 系数 1 ０.93 0.84 0．7５0．7 0.66 ０.6３户数 1 ２2 系数0.5８０．５0.47 0．４6 0.4４0.43 0.42

户数24 25～100 125~２0

０

系数0.41 0.4 0.33

4.6本工程负荷计算

4.6.1分户箱系统

以D6户型6KＷ住户为例，该户型强电包括6个回路:照明回路、普通插座、

两个空调插座回路、厨房插座、卫生间插座。

图4-1 分户箱配电系统图

P＝5０0W（为估算负荷，灯具型号、功率等(1)照明回路:

根据住户喜爱每户都不同, ,K ｃ=0.9, Φcos ＝0.９

s 1P =c K e P ＝５00×0.9=450Ｗ

s S 1=

cos s

1P =４５0÷０.９＝5０0V Ａ s I 1=

U S 1 ＝5０0÷220=2.27A 采用ＢＶ-３x2.5-ＰC ２0-C Ｃ敷设，开关选择3２C/１６A ／1P+N

（2)一般插座回路：P ｅ=12０0W,K c =0.6,cos φ＝0.75（每个插座功率平均按100W 计算,共12个插座）

P ｊｓ=Ｋc P e =1２0０×0.6=720W

s S 1=

cos s

1P =７20÷0．75＝９6０V Ａ s I 1=

U S 1 =960÷220=4.３6 A 采用BV-3ｘ4-PC25-ＦＣ敷设，开关选择32C ／20A/１P+Ｎ/30m

Ａ

(3)厨房回路:排烟机插座、冰箱插座、厨房备用插座(每个插座功率平均按400W 计算,共3个插座)

e P ＝1200W, c K =０.85， Φcos ＝0．９５ e c P K P =s 1＝1200×0．８５=1020W

cos 11s

s P S =1020÷0.95=1073.7ＶA n

s U S I 11=

=１073.7÷22０=4.８8Ａ采用ＢV-3x4－ＰC2５-ＣＣ敷设,开关选择32C/20A/1P ＋N ／30ｍA

(４)卫生间回路:洗衣机,热水器(洗衣机按400W 计算,热水器按1kw 计算)

P e =14０0Ｗ,Ｋｃ＝0.65, cos φ=0.9

Ｐjs =K c P e =１４０0×０.6５=91０W

cos 11s

s P S =91０÷0.95=957.９V A n

s U S I 11=

＝95７．9÷22０=4.35A 采用BV-3x ４-ＰC25-C Ｃ敷设,开关选择３2Ｃ/２０Ａ／1P+N/３０

(5)空调回路：e P =6000W, c K =0．75, Φcos =0．7５

e c P K P =s 1＝4０00×0.7５＝3００0W

cos 11s

s P S =3０00÷0.7５＝４00０V Ａ n

s U S I 11=

=400０÷220=18．18Ａ采用BV-３x4-P Ｃ2５-CC/FC 敷设，开关选择３２Ｄ/20A/1P+N/３０

c P 总=(45０+720+１0２0+910＋3０00)×0.75＝4．5７5W

cos 总

总c P S =4.57５÷0.9=５.０83KV A n

U S I 总

总=

c ＝５.083÷0．2２=２３.11A 选择63C/32Ａ/２P 带过欠压保护的断路器作为室内的总开关。

跟据计算电流,照明回路导线选B Ｖ-3×2.5 PC20 ＣＣ，一般插座的回路导线选B Ｖ-３×4 PVC25 FC ，厨卫插座、空调回路选BV-3×4 P ＶC25 ＦC 。照明回路选用32C/１６A/1P+Ｎ型断路器,一般插座回路选用３２Ｃ/20A/1P+N ／３０mA 漏电保护型断路器，厨卫插座选用3２C/2０A/1P+N/30ｍA 漏电保护型断路器，空调回路选用3２D/20A ／1P+N/30m Ａ漏电保护型断路器。

分户箱总负荷计算: ６K Ｗ住户：

e P ＝6KW Φcos =0.75 d K =0．8 Pc ＝d K ×e P ＝0.８×６=4.８ K Ｗ S ｃ＝

Φcos c P =6．4 ＫV A Ｉｃ=n

U Sc

＝２9.１A 4KW 住户：

e P =4KW Φcos ＝0.７5 d K =０．8 P ｃ=d K ×e P ＝0.8×４＝3.２0 K Ｗ S ｃ=

Φcos c P =4．27KV A Ｉc=n

U Sc

=1９．4Ａ 4.６.2集中电表箱

计量方式为分户计量集中管理方式。集中电表箱的布置如下:本住宅楼高１８层，两个单元，一梯3户,共108户，，每单元布置６个集中表箱，共12个,即9户一个集中表箱,分别设置在两个单元的2.、５、8、11、1４、1７层，由集中表箱向本层和上层及下层共三层供电。

集中表箱各供电回路负荷计算:

(1) AW2-１、A Ｗ5-１、AW ８-１、AW11－１、AW １4-１、ＡW2-2、AW5－2、ＡＷ８-２、A Ｗ１1－2、AW1４-2单元箱的负荷计算如下:

图4－２集中电表箱系统图1(4８kw ）

e P =６×ＦHX1+3×F ＨX2

e P =6×6 KW +3×4KW ＝4８KW Φcos =0.９ x K =1 Pc=x K ×e P =1×４８=48K Ｗ Sc=

Φcos c P =9

.048

=53.3 ＫV Ａ Ic=n

3U Sc =

0.38

33.53?=８1Ａ

供电线缆选则为:YJV-4×３5＋1×１６ SC １00 ＦC ，选断路器NDM2-25０H ／100A/3P 。

(2) AW1７-1、A Ｗ17-2:

图４-3 集中电表箱系统图2（36kw ）

e P =4×FHX1＋3×FHX2

e P =4×6 KW +3×4KW =36K Ｗ Φcos =０.9 x K =１ Pc=x K ×e P =1×36=3６KW Ｓc=

Φcos c P =9

.036

=40ＫV A Ｉc ＝n

3U Sc =

0.38

340?=５４.8A

供电线缆选则为:YJV －4×3５＋１×16 ＳC １00 F Ｃ，所选断路器N ＤM2－250H/100A/3P 。

单元箱内总断路器型号为4０0H ／3１5A/4Ｐ/500mA+分励脱扣，对于集中表箱供电,线缆采用预制分支电缆－YJV －4x150+1x ９5－CTY,于室外距地面0.８米由由园区内局维变电所引来。 4.6.2其他供电系统

该住宅电梯供电系统、楼梯照明供电系统、应急照明系统等的负荷计算

类似于分户箱系统的负荷计算，在此不再阐述。