110KV及以下供配电系统.docx

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110KV及以下供配电系统

一供配电系统的相关规范和强制性条文

二负荷分级及供电电源

1负荷分级

2供电电源数量

3供电电源含义

4供电电源电压确定

5供电电源选择

三高压供配电系统的接线方式

135-110KV供配电系统的接线方式

26-10KV供配电系统的接线方式

36-110KV配电系统中性点接地方式

四低压配电系统

1低压配电系统的基本接线方式

2低压配电系统的接地方式

3低压带电导体系统的型式

4低压配电系统接线方式的选择

5低压配电系统的技术要求

6不同级别负荷的综合配电系统

五电源质量

1电压偏差

2电压波动和闪变

3三相电压的不平衡度

4频率的偏差

5谐波

六无功补偿

1无功补偿的目的

2提高自然功率因数

3无功补偿的并联电容器设置的位置

4无功补偿容量和基本无功补偿容量的计算方法

5无功补偿装置的投切方式

6并联电容器的接线方式

7并联电容器的保护

本课程的主要内容是供电电压在110KV及以下的供配电系统中，用电负荷的分级；供电电源的选择；供电电压的确定；供配电系统的接线方式及特点；电源质量；无功补偿。

供配电系统中的站房设计、电气计算，电气设备和线路选择，继电保护等由另外的课程安排。

讲课的思路主要按相关规范（以供配电系统设计规范为主）的内容和顺序，结合往年的考题来讲，加深理解和正确执行规范，从而提高我们的供配电设计水平。

规范是设计工作的主要依据，对设计工作有指导、统一和限制的作用。

各种设计都必须符合相关的规范。

为此设计人员必须掌握相关规范。

尤其是规范中的强制性条文必须严格执行。

建筑电气设计要掌握的规范很多，我们不可能都背下来，建议学习规范注意以下几点：

1重要的、常用的以及与其他工种有关的条文尽量能够记下来。

2要尽量熟悉各规范的大致的内容和范围，一般的技术问题是否有规范规定能够很快找出来。

3要注意规范条文的措辞，正确理解含义。

规范中的条文规定，要求执行的严格程度不同，如：

“必须---、严禁---”是最严格的。

必须不折不扣地按规范执行；“应---，不应（或不得）---”是比较严格。

一般情况下应按规范执行；“宜---，不宜---”表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做。

一般情况下应尽量按规范执行“可---”表示有选择，在一定条件下可以这样做。

4对于相同的内容，不同规范有不一致的要求时，建议按比较保守（或者比较严格）的要求执行。

5规范是发展的。

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，隔一段时间会有新规范代替老规范。

这时不能再去执行老规范。

6要注意规范的使用范围。

针对不同行业和不同地区，执行相对应的规范。

一供配电系统的相关规范和强制性条文

设计供配电系统时，必须符合相关的规范。

规范中的强制性条文和条文的提法是“必须---、严禁---”时，必须严格执行。

主要相关供配电方面的规范和强制性条文如下：

1.1“供配电系统设计规范”GB50052-2009

3.0.1、3.0.2、3.0.3、3.0.9、4.0.2。

1.2“民用建筑电气设计规范”JGJ16-2008第3、6、7

（2）节

3.2.8、3.3.2、

1.3“高层民用建筑设计防火规范”GB50045-95（2005年版本）

9.1.1、9.1.4、

1.4“建筑设计防火规范”GB50016-2006

11.1.1、11.1.3、11.1.4、11.1.6

1.5“并联电容器装置设计规范”GB50227；

4．1．2（3）、4.2．6

（2）、6．2．4、

1.6有关国家标准和行业标准，如：

“医疗建筑电气设计规范”JGJ312-2013；“教育建筑电气设计规范”JGJ310-2013；体育建筑设计规范JGJ31-2003----等。

这些规范和标准也有供配电方面的内容，更有针对性。

二负荷分级及供电电源（民规、供配规）

1负荷分级：

按停电造成后果的严重程度来划分。

如下：

特一级负荷：

1是特别危险（中毒、爆炸和火灾），2是特别重要。

一级负荷：

1是人身伤亡，2是重大经济损失，3是重大政治影响。

4是断电会影响特一级负荷正常运行的空调负荷。

二级负荷：

2是较大经济损失，2是重要工作。

3是断电会影响一级负荷正常运行的空调负荷。

三级负荷：

除了特一级、一级、二级以外的其他负荷。

民用建筑的消防负荷分类见民规3.2.3条。

工业建筑的消防负荷分类见建筑防火规11.1.1条。

*考题2（17）选择题中，对照民规3．2．1，注意措辞。

规范条文：

“。

。

重要交通枢纽。

。

的重要用电负荷。

”考题条文：

“交通枢纽。

。

的用电负荷。

”

*考题2（09）为特1级选择，（与民规附录A对照）

*考题4（08）为负荷级别的选择。

*考题44（09-45）为二级负荷的识别。

*考题44（08-8）为特1级负荷的识别。

民规3．2．5重要电信机房的交流电源，其负荷级别应与该建筑工程中最高等级的用电负荷相同。

民规3．2．6区域性的生活给水泵房、采暖锅炉房及换热站的用电负荷，应根据工程规模、重要性等因素合理确定负荷等级，且不应低于二级。

民规3．2．7有特殊要求的用电负荷，应根据实际情况与有关部门协商确定。

民规3．2．2民用建筑中各类建筑物的主要用电负荷的分级，应符合本规范附录A的规定。

除了以上规范的划分以外，另外还有各行业的标准更具体，应对照执行。

2供电电源数量（供配规、民规）：

特一级负荷：

2路正常电源（供配规范称双重电源，一用一备或者二用互备）+1路应急电源（第二备用）。

一级负荷：

2路正常电源。

一用一备或者二用互备。

二级负荷：

二回线电源（同一电源，宜二台变压器）或者

一路专用电源（6KV及以上电压，一根架空线）或者

一路专用电源（6KV及以上电压，二根电缆线）。

*考题7

（2）为此内容。

对于二级负荷的供电，不仔细看规范，会做出不符合规范的设计。

*考题3（09-36）为此内容。

也是二级负荷的电源问题。

三级负荷：

一路电源（可以是非专线）。

3供电电源含义（供配规）：

双重电源：

二路相对独立的电源。

原则上一路电源故障，另一路电源不受影响。

有下列3种情况可认为是双重电源（供配规：

3.0．2条文）：

1）分别引自二个电网上的二个电源。

2）二个电源引自同一个电网，但是电路联系很弱。

3）二个电源引自同一个电网，但是电气距离很远。

地铁设计规范GB50157－2003第14．1．7条（条文说明）：

同一降压变电所的两个非并列运行变压器的两段低压母线，可以作为动力照明一级负荷的双电源。

正常电源：

在正常情况下能长期供电的电源。

备用电源：

为重要负荷设置的独立于正常电源，在正常电源事故停电情况下，能为重要负荷（特一、一级负荷）继续长期供电的电源。

应急电源：

为停电会发生安全事故的负荷或者特别重要的负荷（特一级负荷）设置的独立于正常电源和备用电源的电源，在正常电源和备用电源都事故停电情况下，能为以上负荷继续供电一定时间的电源。

4供电电源电压确定（供配规、民规）：

1）供配规：

5.0．1和民规：

3．4．1用户的供电电压应根据用电容量、用电设备特性、供电距离、供电线路的回路数、当地公共电网现状及其发展规划等因素，经技术经济比较确定。

*考题45（67）为此内容。

*考题47（09）为此内容。

2）民规：

3．4．2当用电设备总容量在250kW及以上或变压器容量在160kVA及以上时，宜以10（6）kV供电；当用电设备总容量在250kW以下或变压器容量在160kVA以下时，可由低压供电。

3）供配规：

5.0.15-2由地区公共低压电网供电的220V负荷，线路电流小于等于60A时，可采用220V单相供电；大于60A时，宜采用220V／380V三相四线制供电。

4）民规：

3．4．9-2由地区公共低压电网供电的220V照明负荷，线路电流小于或等于40A时，宜采用220V单相供电；大于40A时，宜采用220／380V三相供电。

*考题8是这条内容。

*考题2（08）是这条内容。

5）根据负荷容量及供电距离决定供电电压参照下表：

各级电压线路的送电能力

标称电压（KV）

线路种类

送电容量（MW）

供电距离（KM）

架空线

0.1～1.2

15～4

电缆

3以下

架空线

0.2～2

20～6

电缆

6以下

架空线

2～8

50～20

电缆

20以下

架空线

3.5～20

100～25

110

架空线

10～30

150～50

5供电电源选择（民规、供配规）

1）正常电源（主电源）：

一般引自城市电力系统（电业变电站或者公共变电站）。

当所在地区偏僻且远离电力系统，设置自备电源作为主电源经济合理时可设置自备电源作正常电源（民规3.3.1-4-3）条）。

此处的自备电源指的是柴油发电机电源，蓄电池不可作主电源。

正常电源的容量应满足所有级别的负荷能正常用电的要求。

2）备用电源：

一般引自城市电力系统（电业变电站或者公共变电站）。

当设置自备电源比从电力系统取得第二电源经济合理或电力系统中取第二电源不能满足一级负荷要求时可设置自备电源作备用电源（民规3.3.1-4-2）条）。

此处的自备电源可采用柴油发电机电源或者蓄电池电源。

备用电源的容量应满足特一级和一级负荷能正常用电和供电时间的要求。

3）应急电源：

供配规3．0．4下列电源可作为应急电源：

1独立于正常电源的发电机组。

2供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路。

3蓄电池。

4干电池。

*考题44（53）为此内容。

看题目时，注意措辞，该考题的馈电线路与规范不同。

依允许中断供电时间选择应急电源：

供配规3.0.3-2：

设备的供电电源的切换时间，应满足设备允许中断供电的要求。

民规3．3．4根据允许中断供电的时间，可分别选择下列应急电源：

3.1快速自动启动的应急发电机组，适用于允许中断供电时间为15～30s的供电；

3.2带有自动投入装置的独立于正常电源的专用馈电线路，适用于允许中断供电时间大于电源切换时间的供电；

3.3不间断电源装置（UPS），适用于要求连续供电或允许中断供电时间为毫秒级的供电；

3.4应急电源装置（EPS），适用于允许中断供电时间为毫秒级的应急照明供电。

供配规3．0．5：

应急电源应根据允许中断供电的时间选择，并应符合下列规定：

1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。

*考题3为此内容。

2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之外的专用馈电线路。

3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或柴油机不间断供电装置。

*考题44（09）为此内容。

（缺少独立于正常电源。

。

）

*考题7（09）为此内容。

民规6．2．2EPS装置的选择应符合下列规定：

1EPS装置应按负荷性质、负荷容量及备用供电时间等要求选择。

2EPS装置可分为交流制式及直流制式。

电感性和混合性的照明负荷宜选用交流制式；纯阻性及交、直流共用的照明负荷宜选用直流制式。

3EPS的额定输出功率不应小于所连接的应急照明负荷总容量的1．3倍。

4EPS的蓄电池初装容量应保证备用时间不小于90min。

*考题48（54）和（11）为此内容。

5EPS装置的切换时间应满足下列要求：

1）用作安全照明电源装置时，不应大于0．25s；

2）用作疏散照明电源装置时，不应大于5s；

3）用作备用照明电源装置时，不应大于5s；金融、商业交易场所不应大于1．5s。

*考题9（47）和48（54）为此内容。

注意：

有一些数字不一定能记住，但应知道什么规范、在什么章节。

民规3.3.1-4当符合下列条件之一时，用电单位宜设置自备电源：

1）一级负荷中含有特别重要负荷；

2）设置自备电源比从电力系统取得第二电源经济合理或第二电源不能满足一级负荷要求；

3）所在地区偏僻且远离电力系统，设置自备电源作为主电源经济合理。

*考题46

（2）为此内容。

*考题43（08-8）为此内容。

提法不同，但内容相符。

应急电源的供电时间应满足不同用电负荷的要求。

如三级医院应大于24小时，二级医院应大于12小时，三级医院应大于3小时（医疗建筑电气设计规范4.4.5条）。

三高压供配电系统的接线方式

135-110KV供配电系统的接线方式（35～110KV变电所设计规范）

（图1-4）

供配电系统接线方式的选择：

1）一回电源线路一台变压器适于不太重要的小型变电所。

2）二回电源线路二台变压器内桥接线适于电源线路较长或者不需要经常投切变压器的场所。

3）二回电源线路二台变压器外桥接线适于电源线路较短或者需要经常投切变压器的场所。

*考题9（08）为适合外接线的选择题。

*考题6（09-37）为适合外接线的选择题。

4）二回电源线路三台变压器内外桥接线同2、3条。

只是容量更大。

5）单母线分段接线的其中一段母线故障或者检修都会停止一台变压器工作，因此重要负荷需二段母线供电，该接线适合大中型用户。

6）双母线接线供电可靠性高，适合大中型用户。

“35～110KV变电所设规范”第3.2.3条35～110kV线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线。

超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。

35～63kV线路为8回及以上时，亦可采用双母线接线。

110kV线路为6回及以上时，宜采用双母线接线。

*考题18（09-40）为接线的选择题。

*考题10（08）为接线的选择题。

26-10KV供配电系统的接线方式（供配规、民规）

（图5-7）

供配电系统接线方式的选择：

1）供配规4．0．7高压配电系统宜采用放射式。

根据变压器的容量、分布及地理环境等情况，亦可采用树干式或环式。

2）民规3．3．5住宅（小区）的供配电系统，宜符合下列规定：

住宅（小区）的10（6）kV供电系统宜采用环网方式。

3）供电线路为架空线时，对于三级负荷分散用户的供电，可采用树干式。

*考题5（09）为放射式的特点。

36-110KV配电系统中性点接地方式

我国110KV电网一般都采用直接接地的方式。

6-35KV配电系统的中性点常用的接地方式有：

中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经低电阻接地。

*考题5。

6和5（47）我们不但要掌握系统的接线，并且要了解该接线的供电情况，知道系统的特点。

四低压配电系统的接线方式（供配规、民规）

1低压配电系统的基本接线方式

配电系统一般由三种线路组成：

干线、分支干线和支线。

三种线路的不同接线构成以下三种不同的配电方式。

1）放射式配电

电源的分配方法：

由一处配电装置引出多路线（干线、分支干线和支线）至分配电箱或者用电负荷。

如图：

（图8-1）

*考题8（08）是放射式配电的特点。

2）树干式配电

电源的分配方法：

由一路线（干线）上引出多路线（分支干线）至分配电箱或者用电负荷。

如图：

（图8-2）

3）链式配电

电源的分配方法同树干式，但干线由多段线路链接，没有分支线。

如图：

（图8-3）

4）混合配电

由以上三种或者任意二种方式的组合。

（图8-4）

2低压配电系统的接地方式

民规12．2．1低压配电系统的接地形式可分为TN、TT、IT三种系统，其中TN系统又可分为TN-C、TN-S、TN-C-S三种形式。

民规12．2．3（强规）采用TN--C-S系统时，当保护导体与中性导体从某点分开后不应再合并，且中性导体不应再接地。

民规12．2．6（强规）IT系统中包括中性导体在内的任何带电部分严禁直接接地。

IT系统中的电源系统对地应保持良好的绝缘状态。

3低压带电导体系统的型式：

单相二线制、二相三线制、三相三线制、三相四线制。

采用单相二线制和三相四线制的比较多。

4低压配电系统接线方式的选择：

树干式配电：

1）供配规7.0.2在正常环境的建筑物内，当大部分用电设备为中小容量，且无特殊要求，（各用电设备的分布能够大致形成一条线时，）宜采用树干式配电。

2）供配规7.0.5在多层建筑物内，由总配电箱至楼层配电箱宜采用树干式配电或分区树干式配电。

3）供配规7.0.5在高层建筑物内，向楼层各配电点供电时，宜采用分区树干式配电。

放射式配电：

1）对于容量较大的集中负荷或重要用电设备，应从配电室以放射式配电。

如水泵房、冷冻机房、电梯、弱电机房等。

2）楼层配电箱至用户配电箱应采用放射式配电。

链式配电：

供配规7.0.4：

当部分用电设备距供电点较远，而彼此相距很近、容量很小的次要用电设备，可采用链式配电，但每一回路环链设备不宜超过5台，其总容量不宜超过10kW。

容量较小用电设备的插座，采用链式配电时，每回路的设备数量可适当增加。

混合配电：

供配规7.0.1-4由低压配电室至各层配电箱或分配电箱，宜采用树干式或放射与树干相结合的混合式配电。

5低压配电系统的技术要求

1）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。

2）照明、电力、消防及其他防灾用电负荷，应分别自成配电系统。

消防用电设备应采用专用的供电回路。

3）为消防用电设备提供的两路电源同时供电时，可由任一回路作主电源，当主电源断电时，另一路电源应自动投入。

二路电源应在最末一级配电箱处自动切换。

该箱应安装于所在防火分区内。

4）消防用电设备配电系统的分支线路，不应跨越防火分区，分支干线不宜跨越防火分区。

5）非消防用电设备的二路电源宜在最末一级配电箱处自动切换。

6）严禁将其他负荷接入应急供电系统（供配规3.0.3-2）

7）应急电源与正常电源之间，应采取防止并列运行的措施。

当有特殊要求，应急电源向正常电源转换需短暂并列运行时，应采取安全运行的措施。

8）供配规7．0．8在系统接地型式为TN及TT的低压电网中，当选用Y，yn0接线组别的三相变压器时，其由单相不平衡负荷引起的中性线电流不得超过低压绕组额定电流的25％，且其一相的电流在满载时不得超过额定电流值。

9）民规10．7．3三相照明线路各相负荷的分配宜保持平衡，最大相负荷电流不宜超过三相负荷平均值的115％，最小相负荷电流不宜小于三相负荷平均值的85％。

*考题7（09）为此内容

6不同级别负荷的综合配电系统

（图9图10）

1）图中特一级负荷的供电：

a15s以上时采用1号电源+2号电源+自备柴油发电机电源

b允许中断供电时间为0.5-15s时采用1号电源+2号电源+eps电源

c允许中断供电时间为0.5以下时1号电源+2号电源+ups（过渡）+自备柴油发电机电源（当用电负荷容量不大时，可采用1号电源+2号电源+ups电源）

2）一级负荷的供电：

1号电源+2号电源。

3）二级负荷的供电：

1号电源或者2号电源（当供电电源故障停电时，可通过变电所低压侧的联络开关，继续为二级负荷供电）。

4）三级负荷的供电：

1号电源或者2号电源（当供电电源故障停电时，三级负荷应停止供电）。

五电源质量（供配规、民规）

电源质量问题有电压的偏差、波动和闪动、三相电压的不平衡；频率的偏差以及谐波的产生。

电压偏差：

电压均方根值的相对缓慢变动。

也称稳态电压波动。

电压波动：

电压均方根值的连续快速变动。

也称动态电压波动。

闪变：

电光源上的电压波动造成照度不稳定对人眼视感反应称为闪变。

是电压波动危害之一。

1电压偏差

供配电系统各点电压与系统标称电压之差的百分数称电压偏差。

引起电压偏差的主要原因是负荷电流的变化造成阻抗元件（线路、变压器）电压损失的变化。

电压偏差会引起电动机转矩的变化、过载甚至损坏；使电热设备热能不稳定、缩短寿命；使荧光灯、金卤灯等光源光通量的变化、缩短寿命。

电压偏差允许值：

1）供配规5．0．4：

正常运行情况下，用电设备端子处电压偏差允许值宜符合下列要求：

（1）电动机为土5％额定电压。

（2）照明：

在一般工作场所为±5％额定电压；对于远离变电所的小面积一般工作场所，难以满足上述要求时，可为+5％，-10％额定电压；应急照明、道路照明和警卫照明等为+5％，-10％额定电压。

（3）其他用电设备当无特殊规定时为±5％额定电压。

2）民规3．4．4用电单位受电端供电电压的偏差允许值，应符合下列要求：

（1）10kV及以下三相供电电压允许偏差应为标称系统电压的±7％；

（2）220V单相供电电压允许偏差应为标称系统电压的+7％、一10％；

（3）对供电电压允许偏差有特殊要求的用电单位，应与供电企业协议确定。

3）民规3．4．5正常运行情况下，用电设备端子处的电压偏差允许值（以标称系统电压的百分数表示），宜符合下列要求：

（1）对于照明，室内场所宜为±5％；对于远离变电所的小面积一般工作场所，难以满足上述要求时，可为十5％、一10％；应急照明、景观照明、道路照明和警卫照明宜为+5％、一10％；

（2）一般用途电动机宜为±5％；

*考题8（47）为此内容

*考题8（09-37）为此内容

（3）电梯电动机宜为±7％；

（4）其他用电设备，当无特殊规定时宜为±5％。

改善电压偏差的措施:

供配规5．0．9和民规3.4.6都提出了4条措施。

如下：

（1）应正确选择变压器的变压比和电压分接头。

（2）应降低系统阻抗。

（3）应采取补偿无功功率措施。

（4）宜使三相负荷平衡。

*考题47（24）为此内容。

题中把第4条改了一下。

降低系统阻抗就是合理选择线路截面，使线路的电压损失造成的电压偏差在允许的范围之内。

补偿无功功率应就地补偿。

低压为35KV的变压器采用有载调压可使负荷端减少电压偏差，如供配规5．0．8：

电压偏差应符合用电设备端电压的要求，大于等于35kV电网的有载调压宜实行逆调压方式。

逆调压的范围为额定电压的0～±5％。

2电压波动和闪变

电压波动和闪变的限值分别见下表：

电压变动频度r（每小时次数）

电压变动限值d（﹪）

35KV以下

35KV以上

r≤1

2.5

1.5

100

1.5

闪变时间

各系统电压的闪变限值

1KV及以下

1KV

35KV

10min

1.0

0.9（1.0）

0.8

0.7（0.8）

0.6

注：

括号内为公共连接处的所有用户为同一电压级时的数值。

供配规5．0．11对波动负荷的供电，除电动机启动时允许的电压下降情况外，当需要降低波动负荷引起的电网电压波动和

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