低压配电系统Word下载.docx

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3.低压配电系统的制式:

目前冶金工厂的低压配电系统,大都采用TN-C-S系统,现将低压配电系统的制式说明于下:

a..TN-C系统，在全系统内N线与PE线合为一根线（三相四线制）,这对照明与动力共用一台变压器较为经济.这在工厂的配电系统中广泛使用这一制式,结线方式见手册下册第985页,图34-4.

b.TN-S系统,在全系统内N线与PE线分开（三相五线制）,一般适用于高层建筑,低压系统中的三次谐波电流较大或单相负荷很多时采用,接线方式见手册下册第985页,图34-2.

c.TN-C-S系统,系统的前一部分为TN-C制式,后面部分TN-S制式,也就是前一部分为N线和PE线合用一根线,到需要分开的地点时,就分为两根线,一旦分开后就不能再回复到TN-C制式.接线方式见手册下册第985页,图34-3.

d.TT系统,在电源端中性点接地,设备外壳的导电部分以单独的接地极直接接地,也就是电力系统的接地点与装置,设备的接地点无关,这一制式适用于特别分散的负荷,如水源井（地下取水井）等距离长且负荷分散的场所,采用TT系统比较经济,安全.接线方式见手册下册第985页,图34-5.

e.IT系统,在电源端中性点不接地或经高阻抗接地,设备外壳导电部分单独以接地极接地.接线方式见手册下册第986页,图34-6.

4、电气设备对电压偏移的要求，

a、电气设计对电压偏移一般都是指电压降，用百分比来表示，常用的电气设备允许电压降值见下表

各种用电设备端子上允许的电压降值（%）

用电设备种类及运转条件

允许电压降值（%）

1、电动机

（1）连续运转（正常计算值）

（2）连续运转（个别特别远离电源的电动机）

（3）起动时电动机的端子上（起动电流计算值）

a频繁起动（反复短时工作制）

b不频繁起动（按手册下册第92页，机械设备的起动转矩决定）

*起动转矩为100%及以上者

*起动转矩为100%转矩以下者

-5%

-8%~12%

-10%

-15%

-20%

2、照明电光源

（1）气体放电灯（金属卤化物灯，高压钠灯,高压汞灯）

（2）荧光灯

（3）白炽灯（住宅照明，事故照明）

-2.5%

3、起重机

（1）交流起重机的电动机起动时（从变压器二次侧到电动机端子上）

（2）交流起重机正常运转时（按负荷计算电流校验）

有关其他用电设备的允许电压偏移值见手册上册第262页，表5-3，和手册下册第587页，表28-9。

b、电压偏移对用电设备的影响

电压偏移对异步电动机的影响见手册上册第264页表5-5或手册下册第588页表

28-11．主要表现为电动机的起动转矩和最大转矩与电压的平方成正比，当电压降到90%时，其转矩将降到81%（减少19%）。

此外电压降低将会使电动机的温升增加，在90%电压下运转的电动机，温升将增加6~7℃，这将减少电动机的使用寿命。

电压偏移对照明的影响是光通量和使用寿命，如对气体放电灯（金属卤化物灯，钠灯、汞灯等）端电压降低10%时，光源的光通量将减少30%，一般电压降低到20%左右会自行熄灭，电压恢复时重新起辉，灯的寿命与起动次数成正比（起动次数愈多，寿命愈低），因此电压波动大了会缩短使用寿命。

5、提高电压质量的措施

提高电压质量可在高压供电系统采取措施，如采用有载调压变压器自动调节电压，对电弧炉等负荷波动较大的用电设施采用专线供电，就地进行无功功率补偿及时调整无功补偿量（详见手册上册269页）。

在低压配电系统中也可采取下述措施达到改善电压的目的：

a、将照明负荷与动力负荷分开，设置专用的照明变压器。

如果照明与动力合用一台变

压器时，应专门设立一个照明配电系统，直接由变压器低压出口处（或负荷中心）

供电。

b、对起重机数量多或吨位大的起重机，如炼钢厂、轧钢厂等的起重机非但数量多、吨

位大、且是频繁操作，宜将起重机的滑触线由专用的变压器供电。

c、减小配电线路压降，变压器应设置在负荷中心位置处，以缩短配电线路长度。

d、对有单相负荷的用电设备，在设计中应尽量做到三相负荷的基本平衡，对容量大的

单相负荷，由单独的变压器供电。

因为三相负荷不平衡，将使三相电压不平衡，从

而增加三相电动机的负载电流，增加电动机的发热（详见上册第590页，28.4.4节）

e、对电焊机等负荷，用专门的馈电线路供电。

f根据变压器一次侧的实际电压值,调节变压器的分接头.

车间变压器一次侧的电源电压一般高于其额定电压，这与距上级变电所的距离有关，如果距离上级变电所很近，在变压器一次侧接人处的电压，可能高于额定电压5%（在10KV系统中为10.5KV）。

如果距离上级变电所很远时，因供电线路的电压降有可能是额定电压（10KV），为了满足变压器二次侧的额定电压，这就要调整变压器一次侧的分接头，变压器一次侧设有额定电压的±

2x2.5%的分接头。

分接头的调整一般均是在现场根据变压器一次侧的实测电压值进行，设计不作规定。

变压器一次侧和二次侧的电压与分接头的关系见下表：

变压器一次侧电压（V）

变压器一次侧分接头

变压器二次侧电压（V）

距离上级变电所很近

10.5KV

（6.3KV）

+5%

380

+2.5%

390

400

410

420

距离上级变电所很远10KV

（6KV）

360

370

上表中，如果车间变压器靠近上级变电所，则将电源侧接于+5%的分接头。

这对照明用电是合适（变压器二次侧电压为380V，将提高照明电光源的使用寿命）。

对电动机而言，车间变压器电源接在额定值分接头更有利（二次侧为400V）。

如果动力和照明合用变压器，则将电源侧接于+2.5%接头上（二次侧为390V），做到两者兼顾。

g.减小谐波影响，增加变流器的脉动数，因谐波电流在理论上的最大值是谐波次数的倒数，如5次谐波电流是基波电流的20%（即1/5），脉动数愈高，谐波电流的最大值愈小，（谐波的影响参见手册第590页，28.4.6节）。

6.低压配电系统的保护见手册下册第597页

低压配电系统的保护，主要有进线保护（变压器低压侧出口处），配电线路保护和电动机保护，目前一般都用断路器来实现保护。

a、低压配电系统进线（车间变压器二次）主保护

·

过负荷保护，即长延时过载保护

过负荷保护整定电流：

Idz=KkIeb

式中：

Ieb—变压器低压侧额定电流（A）；

Kk—可靠系数，考虑整定误差，一般取1.1；

Idz—断路器长延时脱扣器的整定电流（A）。

短路保护

短路保护整定电流：

Idz=KkmghIeb

mgh—过电流倍数，根据可能出现的尖峰电流决定，非特殊情况下，按最大一台电动机起动电流和其它负荷电流之和决定。

建议mgh值取3~4，参见变压器高压侧过负荷保护（手册上册第678页，注1）中的过负荷系数Kgh值为4进行计算，故mgh值不宜大于4。

Kk—可靠系数，考虑整定误差，一般取1.2；

Idz—断路器短延时（或瞬时）脱扣器整定电流（A）。

灵敏度校验和单相接地保护：

因为目前对冶金企业的电气设计中，均未作低压短路电流计算，无法取得被保护线路末端的最小三相短路电流（I（3）dmin）和被保护线路末端的单相短路电流（I

（1）dmin）,所以一般不作灵敏度校验和单相接地保护，如有必要时，可根据手册下册第597~598页中的有关公式进行计算。

b、低压配电线路保护，一般用于向电动控制中心（MCC）,滑触线路和动力配电箱等馈电线路的保护。

Idz=KkzIjf

式中：

Ijf-被保护线路得尖峰电流（A）,计算方法见手册上册第111页，2、10节尖峰电流计算中的有关公式。

Kkz-可靠系数，一般取1.35。

电流整定值必须满足上下级之间的配合，配合的型式要根据所选择断路器的功能确定，断

路器具有短延时功能（一般为3~4级，每级时限差为0.1~0.15秒），则上下级之间采用时限配合较好，配合方式参见图28-12和图29-2。

如果选用的断路器仅有瞬动功能，则只能用脱扣器的整定电流来配合，一般下一级脱扣器整定值不大于上一级脱扣器整定值的50%~60%，或根据样本上的配合值来选用，如Schneider公司的样本就有上下级断路器、脱扣器电流配合表这样就能避免在发生短路时的越级跳闸。

Idz=KkzIjs

Ijs-被保护线路的计算电流（A）;

Kkz-可靠系数，一般取1.1；

Idz-断路器长延时脱扣器整定电流（A）.

低压配电线路用的断路器的脱扣器整定电流范围，必须根据选用的断路器型号查阅有样

本确定脱扣器的整定电流，通常可在1~15倍的额定电流间进行调整。

对2500A以上的路

器，脱扣器整定电流一般为额定电流的3~6倍，对2500以下的断路器脱扣器整定电流一

般为3~10倍脱扣器额定电流。

对脱扣器整定电流不可调节的断路器（一般为600A以的

塑壳式断路器），用于配电线路中一般为10倍脱扣器额定电流。

对具有短延时的断路器，其各级短延时的范围也必须查阅有关样本，短延时的时间阶梯，

一般为3~4级，每级之间的延时时差为0.1秒或0.15秒。

c、电动机的保护

短路保护：

Idz=Kk1Iqd

式中：

Iqd-被保护电动机的起动电流（A）

Kk1-可靠系数，短延时及瞬时动作时间大于0.02S的断路器（ACB）一般取1.2~1.35，瞬时动作时间不大于0.02S的断路器（MCCB），一般取1.7~2。

Idz-断路器瞬时（短延时）脱扣器整定电流。

灵敏度校验（一般不作校验）

K1=K1xI（3）dmin/Idz>

2

I（3）dmin-电动机端子上最小三相短路电流（A）,

K1x-二相短路时相对灵敏系数，为0.87，

过载保护：

Idz=Kk3Ied

Ied-电动机额定电流（A）,

Kk3-可靠系数，一般可取1.1，

整定电流Idz尚需符合手册下册第670页表29-7的规定

保护电动机用的断路器，采用可调式瞬时脱扣器时，其脱扣器的整定电流对笼形电动为

8~15倍脱扣器额定电流；

对绕线型电动机或带变频装置的笼形电动机为3~6倍脱扣器额定电流。

对于保护电动机的断路器，采用不可调节的瞬时脱扣器时，其脱扣器的整定电流一般均按12倍脱扣器额定电流来设定（过去按10倍脱扣器的额定电流设定时，在起动时会发生误动作而跳闸）。

断路器一般有电磁脱扣器和复式脱扣器二种型式供设计选用，其中带电磁脱扣器的断路器仅作短路保护之用，而复式脱扣器中除有电磁脱扣器外，还有热脱扣器作过载保护作用，对笼形电动机采用带复式脱扣器的断路器时，有可能在电动机起动时因起动电流过大或起动时间过长而造成断路器中的热脱扣器动作而跳闸，因此，在笼形电动机的控制线路中若装有热继电器作过负荷保护时，断路器不宜选复式脱扣器。

有关详细说明可见手册下册第644页，29.1.2.7节中的内容。

d、电气照明线路的保护（见手册下册第670页）

热脱扣器（长延时）整定值

Idz1≥Kk4Ijs

电磁脱扣器（瞬时）整定值

Idz2≥Kk5Ijs

Ijs-照明线路的计算电流（A）

Kk4-计算系数，一般取1.1

Kk5-计算系数，取决于电光源的起动状况和断路器脱扣器的类型，一般为脱扣器额定电流的10倍。

7、断路器之间的选择性保护配合（手册下册第639页）

断路器之间的配合方式，最好用各级断路器的延时时差来配合，例如D1点发生短路，应该是QF5断路器瞬时跳闸，上级的各级断路器不应该跳闸，这就要求QF4断路器能延时0.1秒动作，QF3断路器延时0.2秒跳闸，QF2断路器延时0.3秒跳闸，QF1断路器延时0.4秒跳闸，这样从下到上逐级增加0.1秒时差，就不会造成越级跳闸，把停电范围限制到最小。

要作到这样理想的配合方式，势必选用价格昂贵的断路器（具有短延时的断路器）。

在工程设计中，QF1和QF2断路器一般均选择有3~4级延时级差为0.15秒或0.1秒短延时的框架式断路器（ACB）。

但对QF3，QF4和QF5断路器，一般均为600A以下的塑壳式断路器（MCCB），这种断路器的脱扣器没有短延时功能，若D1点发生短路时，有可能QF4越级跳闸，使整个MCC停电，扩大停电范围。

近来塑壳式断路器采用电子脱扣器后，就具有级差为0.1秒的四级短延时功能，这对断路器之间的时差就容易作到了，不过电子脱扣器的价格要贵一些，这对限制停电范围还是有利的。

断路器之间的另一种配合方式，就是以各级断路器的整定电流来配合，如手册下册第639页，29.1.2.1中说明，上级断路器的瞬时脱扣器的动作值为下级断路器的瞬时脱扣器的动作值的1.66~2倍。

施耐德公司的80~1250A应用技术资料中，上下级之间的保护选择性配合，要达到完全的选择性配合，上级断路器与下级断路器之间的瞬时脱扣器的动作值要大于2倍，例如下级为NS250N~250A，上级必须是NS630N-630A，下级为NS160L-160A上级必须是NS400N-400A，可见从整定电流来作上下级之间的配合时，其整定电流的倍数必须大于2.5倍。

所以上下级断路器之间的配合最好采用短延时的时差配合较好，采用整定电流值来配合，有可能会造成越级跳闸。

8．接触器选择

接触器一般根据额定电流来选择，控制电源目前绝大部分均为交流220V，但在控制线路很长时（例如大于1000m），要考虑控制线路的电压降，接触器线圈正常工作的最低电压为额定电压的85%，考虑网络的电压波动10%，则控制导线的电压降不应大于5%。

有关控制线路的允许长度计算方法详见手册下册第624页。

对于控制线路很长时，在控制电缆的芯线之间会产生电容电流，当按下停止按钮时，由于存在线间电容，其电容电流足够大时，接触器线圈仍处于激励状态，不能停止电动机的工作。

这种情况在冶金工厂的原料场设计时要注意，在酒钢原料场设计中曾发生过接触器不能断开的情况。

有关说明详见手册下册第625页中的说明。

按额定电流选择接触器时，还要考虑使用类别正确选用，有关低压电器的使用类别见手册下册第638页，表29-2。

常用的笼型电动机使用类别AC-3和AC-4两类，其中：

AC-3为笼型电动机的起动、运转中分断。

AC-4为笼型电动机的起动、反接制动与反向、点动。

所以在选择接触器时必须根据样本中的使用类别选用，例如CJZ-100型接触器，额定电流为100A，在AC-3使用类别时可控制55KW的电动机，而在AC-4使用类别时只能控制27KW的电动机。

9.热继电器选择

热继电器一般用于长期运转电动机的过负荷保护，热继电器的额定电流一般为（0.95~1.05）电动机的额定电流。

热继电器的额定电流范围为0.25A~370A之间，可直接接入电动机的主回路中，但一般对大容量电动机采用热继电器时，均考虑通过电流互感器接入继电器，因为一般大容量电动机均有电流表指示，电流表的接线端子只能用4mm2的芯线接入，热继电器采用电流互感器接线时的另一个优点是电动机起动时，若起动电流过大和起动时间很长时，可以将热继电器中的热元件用接触器在起动时短接，避免在起动时造成不应有的跳闸。

对反复短时工作制的电动机，正反转及点动工作频繁的电动机不采用热继电器。

有关热继电器的说明，详见手册下册第707页。

10.屏、台、柜箱设计

按环境特征选择设备型式（见手册下册第637页，附表29-1

对配电柜、控制柜保护结构种类见手册下册第632页，附表28-3。

PC和MCC柜体防护等级下册第616页

开关柜的短路容量或短路电流值一般从制造厂的产品说明书中可查到

（下册第617页）或按

计算确定。

11.按钮

型式：

开启式（K）——安装屏、柜、台、箱上

保护式（H）——安装在墙上、柱上

防水式（S）——安装在户外

防腐式（F）——安装在腐蚀性场所

防爆式——安装在爆炸危险场所

按钮型式：

按压式——常用的有圆形和方形

蘑菇形——紧急停车用，一般高出台面并带玻璃罩壳

钥匙式——钥匙插入后能动作，由主管人员掌管钥匙

旋钮式——向左或右搬动操作

掌形按钮——用于操作频繁场所，尤其是需点动操作时

脚踏式——在操作繁忙时，操作人员用足操作

极数：

有单钮、双钮和三钮三种

触点数：

一般有一动断、一动合触点，最多可装4动断和4动合触点。

颜色：

有黑色、红色、绿色以及黄色、白色和蓝色供选用。

带灯按钮：

按钮上带信号灯，接通后按钮上的灯便发光，带的灯有白炽灯（带电阻或小变压器降压使用）或氖灯。

12.变压器选择

a.变压器的额定容量应大于总的低压侧的计算负荷

一般每台变压器的负荷率在无备用要求时取75~80%，对要求100%备用的用电负荷，变压器的负荷率取45~55%。

b.变压器的型式

•油浸变压器，S系列

•全密封变压器，BS系列，采用波纹式油箱，全密封结构，不带储油柜（油枕），可以延缓变压器油的老化，寿命期内不用吊芯检查、换油。

利用波纹油箱自然膨胀、收缩保持油位稳定。

•全密闭变压器，BS系列，变压器高低压出线端全部密闭，高压侧电缆从下部进线，低压侧可用电缆或封闭母线出线，见手册下册第614页，图28-27。

适用于户外安装，宝钢一期工程，日本引进的变压器都是全密闭变压器。

•干式变压器，SC系列，适用安装在生产车间内部和高层建筑、商业中心等场所。

•有载调变压器，SZ系列，冶金企业一般用于35KV及以上的总降压变电所中，低压动力变压器一般不采用有载调压。

C.变压器绕组的接线采用D，yn11比较好（见手册下册613页说明），它有以下三个优点：

（1）三次及三倍数的谐波激磁电流可在一次侧环流，有利于抑制高次谐波电流

（2）D，yn11结线的变压器零序阻抗比Y,yn0结线的变压器小得多，有利于单相短路故障的切除

（3）单相不平衡负荷不受25%的限制，有利于变压器设备能力的充分利用。