工业与民用配电设计手册.docx

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工业与民用配电设计手册

第一章负荷计算用无功功率补偿

第一节概述………………………………………1

　⒈负荷计算的内容和目的

⒉负荷计算的方法

第二节设备功率的确定………………………1

⒈单台用电设备的设备功率………………………2

⒉用电设备组的设备功率

⒊变电所或建筑物的总设备功率

⒋柴油发电机的负荷统计

第三节需要系数法确定计算负荷…………3

⑴用电设备组的计算负荷

⑵配电干线或车间变电所的计算负荷

⑶配电所或总降压变电所的计算负荷……………7

⑷对于台数较少的用电设备（4台及以下）的计算负荷用系数

⑸自备柴油发电机组的计算负荷

第四节利用系数法确定计算负荷…………7

⑴用电设备组在最大负荷班内的平均负荷

⑵平均利用系数……………………………………8

⑶用电设备的有效台数……………………………8

⑷计算负荷…………………………………………9

⑸例1-1

第五节单位面积功率法和单位指标法确定计算负荷………………………………11

⒈单位面积功率（或负荷密度）法

⒉单位指标法

⒊单位产品耗电法

第六节单相负荷计算…………………………12

⒈计算原则

⒉单相负荷换算为等效三相负荷的一般方法

⒊单相负荷换算为等效三相负荷的简化方法…13

⒋例1-2

第七节电弧炉负荷计算……………………14

第八节尖峰电流的确定……………………15

⑴单台电动机、电弧炉或电焊变压器的支线尖峰电流公式

⑵接有多台电动机的配电线路，只考虑一台电动机起动时的尖峰电流公式

⑶对于自起动的一组电动机

⑷供电给起重机的线路

第九节企业年电能消耗量计算……………15

⑴用年平均负荷来确定（公式）

⑵单位产品耗电量法

第十节电网损耗计算…………………………16

⒈电网中的功率损耗

⑴三相线路中有功及无功功率损耗（公式）

⑵电力变压器的有功及无功功率损耗（公式）

⑶变压器空载无功损耗公式……………………19

⑷变压器满载无功损耗公式

⑸变压器负荷率不大于85%时，功率损耗公式

⒉电网中电能损耗…………………………………20

⑴供电线路年有功电能损耗公式

⑵变压器年有功电能损耗

第十一节无功功率补偿……………………20

一、提高用电设备的自然功率因数

二、采用并联电力电容器补偿……………………21

⒈功率因数计算

⑴补偿前平均功率因数公式

⑵已经投入使用的用户，其平均功率因数

⒉补偿容量的计算

⑴补偿容量的计算方法

⑵补偿计算负荷下的功率因数

三、利用同步电动机补偿…………………………22

⒈同步电动机输出无功功率公式一

⒉同步电动机输出无功功率公式二

四、电力电容器补偿、控制及安装方式的选择…23

五、全厂负荷计算及无功功率补偿计算实例……23

第二章供配电系统

第一节负荷分级及供电要求…………………25

一、规范对负荷分级的原则规定…………………25

㈠一级负荷及一级负荷中特别重要的负荷（4条）

㈡二级负荷（2条）

㈢三级负荷

二、部分行业的负荷分级

⒈机械工厂的负荷分级表…………………………26

⒉民用建筑负荷分级………………………………27

三、一级负荷对供电电源的要求（2条）

⒈应由两个电源供电，一个电源故障时，另一个不应同时损坏

⒉特别重要的负荷，还必须增设应急电源

四、二级负荷对供电电源的要求……………………27

⒈应由两个电源供电，即两回线路供电，供电变压器亦应有两台

⒉负荷较小地区可由一回6kV及以上专用架空线供电；采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的电缆段供电，每根应能承受100%的二级负荷

第二节供配电系统设计要则…………………29

⒉用电单位宜设置自备电源时符合的条件（4条）

⒊应急电源与正常电源之间必须采取防止并列运行的措施（保证专用性、防止反送电）

⒋除特别重要的负荷外，不应考虑电源检修时，另一个又发生故障

⒌需要两回电源线路的用电单位，宜采用同级电压

⒍有一级负荷的用电单位，难从地区电力网取得两个电源时，宜从临近单位取得第二电源

⒎同时供电的两回及以上供配电线路中，一回中断时，其余能满足全部一级、二级负荷的用电需要

同一电压供配电系统的变配电级数不宜多于两级

⒏变电所、配电所宜靠近负荷中心，可将35kV直降至220／380V配电电压

⒐单位内部邻近的变电所之间宜设置低压联络线

⒑小负荷的一般用电单位宜纳入地区低压电网

⒒冲击性负荷引起的电网电压波动和电压闪变（不含电动机起动），宜采取下列措施（4条）

⒓非线性用电设备的谐波引起的电网电压正弦波形畸变率，应采取的措施（4条）………………………30

第三节高压配电系统…………………………30

一、电压选择

⒈3kV及以上交流三相系统的标称电压及电气设备的最高电压值（表）……………………………………31

⒉各级电压线路的送电能力（表）…………………31

⒊决定配电电压高低的因素

⒋供电电压为35kV及以上的单位，配电电压宜采用35kV

二、接地方式…………………………………………31

㈠接地种类

⒈中性点直接接地（大接地电流系统、有效接地）

⑴零序电抗与正序电抗的比值X0／X1≤3，零序电阻与正序电抗的比值R0／X1≤1

⑵过电压水平、设备绝缘水平低，动态电压升高不超过系统额定电压的80%

⑶单相接地电流大。

供电连续性差

⑷要保证任何故障，不应使系统解列为不接地

⑸变压器中性点接地点的数量要求

①零序电抗与正序电抗的比值X0／X1≤3，零序电阻与正序电抗的比值R0／X1≤1，以使单相接地时健全相上工频过电压不超过阀型避雷器灭弧电压

②X0／X1还应大于1～1.5，使单相接地短路电流不超过三相短路电流

⑹普通变压器中性点应经隔离开关接地、应在中性点装设避雷器保护

⑺终端变电所的变压器中性点一般不接地

⒉中性点不接地…………………………………32

⑴单相接地故障电流小，供电可靠性高

⑵要求系统绝缘水平较高

⑶线路很长时，接地电容电流大

⒊中性点经消弧线圈接地………………………32

⑴3～63kV电网当单相接地电流超过规定值时，可采用消弧线圈补偿电流

⑵消弧线圈接地方式，正常情况下，中性点的长时间电压位移不应超过电网标称相电压的15%，故障点的残余电流不宜超过10A，必要时电网分区。

采用过补偿方式

⑶消弧线圈装设地点，不宜多台安装在一处；断开一、二回线路时，大部分不致失去补偿

⑷消弧线圈的连接

①直接接于YN,d或YN,yn,d接线的变压器中性点上，也可接在ZN,yn接线变压器的中性点上，容量不超过三相总容量的50%，并不得大于任一相容量

②接于YN,yn接线的变压器中性点上，容量不超过三相总容量的20%

③不应接在零序磁通经铁心闭路的YN,yn接线的变压器

③无中性点或中性点未引出时，应装设专用变压器

⑸两台变压器合用一台消弧线圈时，应分别经隔离开关与变压器中性点相连。

运行时只合其中一组隔离开关，避免虚幻接地现象

⒋中性点经电阻接地……………………………33

⑴中性点经高电阻接地

①限制单相接地故障电流，阻值数百-数千

②可消除大部分谐振过电压，限制单相间歇弧光接地过电压

③单相接地故障电流小于10A，不中断供电

④系统绝缘水平较高

⑤主要用于发电机回路

⑵中性点经低电阻接地

①用于6～35kV由电缆构成的送、配电网络

②阻值一般在10～20Ω

③单相接地故障电流为100～1000A

④用于以电缆为主，不容易发生瞬时性单相接地故障且系统电容电流比较大的配电系统

⒌电网中性点各种接地方式的比较（表）

㈡中性点接地方式的选择…………………………34

⒈选择中性点接地方式时应考虑的因素（5条）

⒉系统接地要求（3条）

⑴3～10kV不直接连接发电机的系统和35k系统，根据单相接地故障电容电流的大小，采用不接地或消弧线圈接地方式（2条）

⑵6～35kV主要由电缆构成的送、配电网络，单相接地故障电容电流较大时，可采用低、中电阻接地

⑶6kV和10kV配电系统以及发电厂厂用电系统，单相接地故障电容电流较小时，可采用高电阻接地

三、配电方式…………………………………………35

⒈高压配电系统宜采用放射式、也可采用树干式、环式及其组合式（各种特点）

⒉10（6）kV配电系统接线方式及特点（表）

第四节变压器选择和变配电所主接线……37

一、变压器选择………………………………………37

㈠变压器类型的选择………………………………37

⒈各类变压器性能比较（表）

⒉按环境条件选择变压器

各类变压器的适用范围和参考型号（表）……38

⒊变压器绕组连接组别的选择…………………38

三相变压器常用连接组和适用范围（表）

⒋变压器调压方式的选择………………………39

⑴一般应采用无载手动调压变压器

⑵变压比和电压分接头的选择见第六章

⑶35kV降压变电所的主变压器应采用有载调压变压器，10（6）kV不宜采用

⒌按并列运行条件选择变压器

变电所变压器并列运行的条件（表）

⒍变压器阻抗电压（uk%）的选择………………40

⑴满足系统电压偏差和电压波动要求（第六章）

⑵满足限制低压系统短路电流的要求（4、11章）

㈡35kV主变压器台数和容量的选择……………40

⒈采用三相变压器，容量按5-10年预期选择，至少留有15%-25%的裕量

⒉有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器

⒊装有两台及以上主变压器的变电所中，断开一台时，其余能保证全部一、二级负荷，且不小于60%全部负荷

⒋具有三种电压的变电所中，各侧绕组的功率均达到该变压器的15%以上时，宜采用三绕组变压器

⒌过载能力满足运行要求

⒍变电所两台或多台主变压器经济运行的条件（表）

㈢10（6）kV配电变压器台数和容量的选择………41

⒈宜装设两台及以上变压器的条件（3条）

⒉装有两台及以上变压器的变电所中，断开一台时，其余能保证全部一、二级负荷的用电

⒊昼夜或季节性波动较大的负荷，可采用容量不一致的变压器

⒋一般情况下，动力和照明宜共用变压器。

可设专用变压器的条件（6条）

㈣配电变压器能效及技术经济评价……………41

⒈配电变压器能效评价方法及基本计算公式

⑴配电变压器的综合能效费用计算公式

⑵配电变压器单位空载损耗的基本费用A系数

⑶配电变压器单位负载损耗的基本费用B系数

⑷不同功率因数及年最大负载利用小时数（Tmax）时的年最大负载损耗小时τ（表）

⑸不同行业的年最大负荷利用小时数（Tmax）与年最大负载损耗小时τ的典型值（表）……………43

⒉计算实例

二、变配电所的电气主接线………………………46

㈠主接线的一般要求

⒉35kV室内、外配电装置的接线

⑴35kV室外配电装置，有两回路电源线和两台变压器时，主接线可采用“桥形接线”

①电源线路较长时，应采用内桥接线，可增设带隔离开关的跨条

②电源线路较短，需切换变压器、或桥上有穿越功率时，应采用外桥

⑵35kV出线为两回路以上或采用室内配电装置，宜采用单母线或分段单母线接线

⑶10（6）kV侧宜采用单母线、分段单母线接线

⒊10（6）kV配电所主接线宜采用单母线或分段单母线接线；要求高时，可采用双母线接线

⒋10（6）kV配电所专用电源线的进线开关宜采用断路器或带熔断器的负荷开关；也可采用隔离开关或隔离触头

⒌高压断路器的电源侧及可能反馈电能的一侧，必须装设高压隔离开关或隔离触头

⒍高分断能力和频繁操作性能的断路器

⒎10（6）kV母线的分段处，宜装设断路器；可装设隔离开关或隔离触头组的情况（4条）

⒏10（6）kV两配电所之间的联络线上断路器的装设要求

⒐避雷器及其隔离开关的装设要求

⒑每段高