工业与民用配电设计手册.docx

1、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负荷计算的内容与目的负荷计算的方法第二节 设备功率的确定1单台用电设备的设备功率2用电设备组的设备功率变电所或建筑物的总设备功率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用电设备组的计算负荷配电干线或车间变电所的计算负荷配电所或总降压变电所的计算负荷7对于台数较少的用电设备(4台及以下)的计算负荷用系数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用电设备组在最大负荷班内的平均负荷平均利用系数8用电设备的有效台数8计算负荷9例1-1第五节 单位面积功率法与单位指标法确定计算负荷11单位面积功率(或负荷密度)

2、法单位指标法单位产品耗电法第六节 单相负荷计算12计算原则单相负荷换算为等效三相负荷的一般方法单相负荷换算为等效三相负荷的简化方法13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单台电动机、电弧炉或电焊变压器的支线尖峰电流公式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对于自起动的一组电动机供电给起重机的线路第九节 企业年电能消耗量计算15用年平均负荷来确定(公式)单位产品耗电量法第一十节 电网损耗计算16 电网中的功率损耗 三相线路中有功及无功功率损耗(公式)电力变压器的有功及无功功率损耗(公式)变压器空载无功损耗公式19变压器满载无功损耗公式变压器负荷率不

3、大于85%时,功率损耗公式电网中电能损耗20 供电线路年有功电能损耗公式变压器年有功电能损耗第一十一节 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 功率因数计算补偿前平均功率因数公式已经投入使用的用户,其平均功率因数补偿容量的计算 补偿容量的计算方法补偿计算负荷下的功率因数 三、利用同步电动机补偿22 同步电动机输出无功功率公式一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 一级负荷及一级负荷中特别重要

4、的负荷(4条)二级负荷(2条)三级负荷 二、部分行业的负荷分级 机械工厂的负荷分级表26民用建筑负荷分级27 三、一级负荷对供电电源的要求(2条) 应由两个电源供电,一个电源故障时,另一个不应同时损坏特别重要的负荷,还必须增设应急电源 四、二级负荷对供电电源的要求27 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 用电单位宜设置自备电源时符合的条件(4条)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)除

5、特别重要的负荷外,不应考虑电源检修时,另一个又发生故障需要两回电源线路的用电单位,宜采用同级电压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变电所、配电所宜靠近负荷中心,可将35kV直降至220380V配电电压单位内部邻近的变电所之间宜设置低压联络线小负荷的一般用电单位宜纳入地区低压电网冲击性负荷引起的电网电压波动与电压闪变(不含电动机起动),宜采取下列措施(4条)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)

6、 30第三节 高压配电系统30 一、电压选择 3kV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各级电压线路的送电能力(表) 31决定配电电压高低的因素供电电压为35kV及以上的单位,配电电压宜采用35kV 二、接地方式31 接地种类 中性点直接接地(大接地电流系统、有效接地) 零序电抗与正序电抗的比值X0X13,零序电阻与正序电抗的比值R0X11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%单相接地电流大。供电连续性差要保证任何故障,不应使系统解列为不接地 变压器中性点接地点的数量要求 零序电抗与正序电抗的比值X0X13,零序电阻与正序电抗的比值R0X1

7、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X0X1还应大于11、5,使单相接地短路电流不超过三相短路电流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终端变电所的变压器中性点一般不接地中性点不接地32 单相接地故障电流小,供电可靠性高要求系统绝缘水平较高线路很长时,接地电容电流大中性点经消弧线圈接地32 363kV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。采用过补偿方式消弧线圈装设地点,不宜多台安装在一处;断开一、二回线路

8、时,大部分不致失去补偿消弧线圈的连接 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%不应接在零序磁通经铁心闭路的YN,yn接线的变压器无中性点或中性点未引出时,应装设专用变压器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,避免虚幻接地现象中性点经电阻接地33 中性点经高电阻接地 限制单相接地故障电流,阻值数百-数千可消除大部分谐振过电压,限制单相间歇弧光接地过电压单相接地故障电流小于10

9、A,不中断供电系统绝缘水平较高主要用于发电机回路中性点经低电阻接地 用于635kV由电缆构成的送、配电网络阻值一般在1020单相接地故障电流为1001000A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 电网中性点各种接地方式的比较(表)中性点接地方式的选择34 选择中性点接地方式时应考虑的因素(5条)系统接地要求(3条) 310kV不直接连接发电机的系统与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)635kV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6kV与10kV配电系统以及发电厂厂用电系

10、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 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)10(6)kV配电系统接线方式及特点(表)第四节 变压器选择与变配电所主接线37 一、变压器选择37 变压器类型的选择37 各类变压器性能比较(表)按环境条件选择变压器 各类变压器的适用范围与参考型号(表) 38变压器绕组连接组别的选择38 三相变压器常用连接组与适用范围(表)变压器调压方式的选择39 一般应采用无载手动调压变压器变压比与电压分接头的选择见第六章35kV降压变电所的主变压器应采用有载调压变压器,10(6)kV不宜采用按并列运行条件选择变压器 变

11、电所变压器并列运行的条件(表)变压器阻抗电压(uk%)的选择40 满足系统电压偏差与电压波动要求(第六章)满足限制低压系统短路电流的要求(4、11章)35kV主变压器台数与容量的选择40 采用三相变压器,容量按5-10年预期选择,至少留有15%-25%的裕量有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器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过载能力满足运行要求变电所两台或多台主变压器经济运行的条件(表)10(6)kV配电变压器台数与容量的选择41 宜装设两

12、台及以上变压器的条件(3条)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一般情况下,动力与照明宜共用变压器。可设专用变压器的条件(6条)配电变压器能效及技术经济评价41 配电变压器能效评价方法及基本计算公式 配电变压器的综合能效费用计算公式配电变压器单位空载损耗的基本费用A系数配电变压器单位负载损耗的基本费用B系数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(表)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的典型值(表) 43计算实例 二、变配电所的电气主接线46 主接

13、线的一般要求 35kV室内、外配电装置的接线 35kV室外配电装置,有两回路电源线与两台变压器时,主接线可采用“桥形接线” 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35kV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10(6)kV侧宜采用单母线、分段单母线接线10(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10(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

14、触头高分断能力与频繁操作性能的断路器10(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)10(6)kV两配电所之间的联络线上断路器的装设要求避雷器及其隔离开关的装设要求每段高压母线应装设一组电压互感器,采用专用熔断器保护由地区电网供电的变配电所电源进线处,宜装设计费用的专用电压、电流互感器所用变压器宜采用高压熔断器保护35kV变电所的主接线46 常用35kV变电所的主接线图及特点(表)10(6)kV配变电所的主接线50 10(6)kV配变电所的主接线图及特点(表)10(6)kV配变电所主要设备的配置51 10(6)kV配变电所主要设备的配置及使用条件10(6)0、

15、4kV变电所的接线及电器选择53 10(6)0、4kV变电所高压接线常用方案5310(6)0、4kV户内型成套变电所高、低接线方案10(6)0、4kV户外型成套变电所高、低接线方案10(6)0、4kV变电所高、低压侧电器及母线规格350、4kV直降变电所高压电器及母线规格56 三、变配电所所用电源56 35kV总降压变电所一般装设两台所用变压器,防止两台并列运行允许装设一台所用变压器的情况(3条)当所内380V配电变压器满足要求时,可不装设专用所用变压器所用变压器一般不供所外用电10(6)kV配电所56 宜引自所内或就近的配电变压器220380V侧。不超过30kVA。两回电源时,宜有自动投入装

16、置采用交流操作时,可引自电压互感器设置固定的检修电源点第五节 低压配电系统57 一、电压选择57 50Hz交流低压设备的额定电压与系统标称电压(表)车间及其她建筑物的配电电压应采用220380V 二、带电导体系统与接地系统的分类57 带电导体系统的分类带电导体包括相线、N线、PEN线,不包括PE带电导体系统的型式(图)接地系统的分类 三、低压电力配电系统58基本原则58 自变压器二次侧至用电设备的低压配电级数不宜超过三级大部分用电设备容量不大,宜采用树干式配电用电设备容量大,宜采用树干式配电容量小,距供电点远,彼此近时,可采用链式配电。每一回路链接设备不超过5台,不超过10kW高层建筑内宜用分

17、区树干式配电;大容量集中负荷或重要负荷,应从低压配电室以放射式配电平行的生产流水线或互为备用的生产机组,宜由不同的母线或线路配电;同一生产流水线的设备,宜由同一母线或线路配电单相设备力求三相平衡。三相不平衡引起的中性线电流不得超过Y,yn0接线变压器低压绕组额定电流的25%冲击负荷与用量较大的电焊设备,宜与其她分开由单独线路或变压器供电配电箱、电源形状的设置要求用电单位内部的邻近变电所之间宜设置低压联络线由建筑物外引来的配电线路应在屋内靠近进线点装设隔离开关树干式系统供电的配电箱,进线开关宜选用带保护的开关;放射式选用隔离开关常用低压电力配电系统59 常用低压电力配电系统接线及有关说明(表)

18、四、照明配电系统60基本原则60宜与电力负荷合用变压器,不宜与较大冲击性负荷合用,否则应由专用馈电线供电、照明专用变压器备用照明应由两路电源或两路线路供电,具体方案如下(3条)备用照明作为正常照明的一部分并经常使用时疏散照明的电源设置不能用三相断路器对三个单相分支回路控制单相回路的电流及光源数量照明系统中每一单相回路的电流不宜超过16A,光源数量不宜超过25个。 连接建筑物组合灯具每一单相回路的电流不宜超过25A,光源数量不宜超过60个。 高强度气体放电灯电流不应超过30A 插座的设置要求 插座宜由单独回路供电插座为单独回路时,数量不宜10超过个备用照明、疏散照明回路上不应设置插座将气体放电光

19、源接在不同相序,频闪效应机床局部照明一般由电力线路供电移动照明可由电力或照明线路供电道路照明可以集中供电,尽量一处控制露天堆场照明三相宜平衡分配,最大相负荷不超过115%,最小相负荷不宜小于85%电压选择61 照明网络一般采用220380V三相四线制中性点直接接地系统,一般为220V安全电压限值有两档:正常环境50V;潮湿环境25V。正常环境手提行灯电压36V;狭窄地点用电压12V特殊环境灯具安装高度距地面2、4m以下时,电压可取24V常用照明配电系统61 常用照明配电系统接线及有关说明(表)第六节 应急电源63 一、应急电源种类 独立于正常电源的发电机组:允许中断供电时间15s以上的供电UP

20、S不间断电源:允许中断供电时间ms级负荷EPS应急电源:允许中断供电时间0、25s以上负荷有自动投入装置的有效地独立于正常电源的专用馈电线路:允许中断供电时间1、5s或0、6s以上负荷蓄电池:容量不大的特别重要负荷 二、应急电源系统63 严禁将其她负荷接入应急供电系统应急电源与正常电源之间采取防止并列运行措施,保证专用性,防止反送电重要设备的两回电源线路应在最末一级配电箱处自动切换 三、柴油发电机组65四、不间断电源UPS67五、应急电源EPS68第七节 民用建筑供配电系统70 一、高层建筑供配电系统 高压供电系统低压配电系统 二、体育建筑供配电系统71 体育建筑负荷分级体育建筑的供配电 三、

21、影剧院供配电系统72 概述剧场用电负荷分级及供配电系统低压配电系统 四、医疗建筑供配电系统73 概述供电系统低压配电系统接地系统及电气安全 五、商住楼供配电系统75第三章 3510(6)kV变配电所第一节 变配电所所址与型式选择77 一、变配电所分类(3条)77 二、变配电所所址选择77 变配电所所址选择的要求(10条)变配电所与火灾危险区域的建筑物毗连时的要求(3条)装有可燃性油浸电力变压器的车间内变电所。建筑物的耐火等级多层建筑中,装有可燃性油的电气设备的配变电所的布置高层主体建筑物内,装有可燃性油的电气设备的配变电所的布置不应设置露天或半露天变电所的场所 三、变配电所型式选择(3条)78

22、 3510(6)kV变电所分为屋内式、屋外式;35kV变电所宜用屋内式配电所一般为独立式建筑物10(6)kV变电所的型式确定(4条)第二节 变配电所的布置78 一、总体布置(16条)78 适当安排建筑物内各房间的相对位置,便于进出线:低压配电室、变压器室、电容器室、控制室、值班室、辅助房间自然采光、自然通风、避免西晒、朝南宜高出室外地面150-300mm,附设于车间内可与地面相平35kV屋内变电所宜双层布置,变压器高底层;单层时,变压器宜露天或半露天布置10(6)kV配变电所宜单层布置;双层时变压器设底层设于二层的配电室应留吊装孔、吊装平台不带可燃性油的高、低压配电装置与非油浸的电力变压器的布

23、置屋内变电所的每台油量100kg及以上的三相变压器,应设在单独的变压器室内变电所辅助用房的安排变配电所经常开启的门、窗不宜直通酸、碱等室配电室、变压器室、电容器室的门应向外开。相邻配电室之间的门应双向开启或通低压方向地震设防烈度7度及以上时,电气设备的安装要求(3条)可燃油油浸电力变压器、充有可燃油的高压电容器室与多油断路器宜设置在高层建筑外的专用房间内 条件限制,必须布置在高层建筑或其裙房内时 总容量不应超过1250kVA单台容量不应超过630kVA置在高层建筑或其裙房内时的防火要求(4条)配变电所设于地下室时,应注意事项(6条)变配电所方案(4个图) 3510kV变电所布置方案(双层)35

24、10kV变电所布置方案(单层)106kV配电所布置方案(油浸式、干式)10(6)kV变电所布置方案(车间内附式、车间外附式共4种情况) 二、控制室(共11条)82控制室一般毗连高压配电室,变电所为多层时,控制室一般设上层控制室内设置集中的事故信号与预告信号;室内安装的主要设备有,应电缆最短,交叉最少主环采用一字形、L型或形主环正面布置控制屏、信号屏;侧面或正面的边上布置电源屏或所用电屏;模拟接线应清晰控制室各屏间及通道宽度参考表(表)应有两个出口,出口应靠近主环控制室的门不宜直通室外,宜通走廊或套间 三、高压配电室83 一般要求高压配电设备应装设闭锁及连锁装置带可燃性油的高压配电装置,宜装设单

25、独配电室;10(6)kV高压开关柜数量为6台以下时,可与低压配电屏设同一房间。同一配电室内单列布置的高低夺配电装置,二者顶面上有裸露带电导体时,净距不小于2m;顶面外壳的防护等级符合IP2X时,可靠近布置高压配电室宜预留开关柜备用位置两段母线供给一级负荷用电时,分段处应设防火隔板或有门洞隔墙;供给一级负荷用电的两路电缆不应通过同一电缆沟,否则应采用阻燃性电缆,并敷设于两侧支架上。高压配电室可开窗,窗台距室外地坪不宜低于1、8m安全净距、通道、围栏及出口 室内外配电装置的最小电气安全净距(表、图)高压配电室内各种通道的宽度(表) 高压开关柜靠墙布置时,侧面离墙不应小于200mm,背面离墙不应小于

26、50mm电源柜后进线且需在正背后墙上另设隔离开关及操动机械时,柜后通道净宽不应小于1、5m,防护等级为IP2X时,可减为1、3m高压配电室的出口设置 长度大于7m设两个出口,并布置在两端长度大于60m时,宜增添一个出口楼上的配电室至少一个出口通室外平台通道配电装置的长度大于6m时,柜后通道应为两个出口配电室裸带电部分上方不应布置灯具,必须布置时,水平净距应大于1m,不得采用吊链或软线室内裸露带电部分上方不应有明敷线路跨越室内通道应畅通,不得有门槛、无关管道防火与蓄油设施 储油设施、挡油设施的设计 室内单台设备总油量100kg以上时,应设置储油设施或挡油设施挡油设施宜按容纳20%设计,并应有将油排到安全处的措施,否则按容纳100%油量设计 排油管内径不应小于100mm配电室门应为防火门,应有弹簧,严禁门闩。相邻配电室门应双向开启通风装置的电源由室外引来,开关在出口外面应有消防器材,可设置气体灭火装置配电装置的布置 几种高压开关柜的布置及外形尺寸 四、电容器室88 高压电容器组宜设单独房间内,容量较小时,可设高压配电室内,但与高压开关柜距离应不小于1、5m低压电容器组可设低压配电室内,三台或450kvar时,宜设独立房间内成套电容器柜的布置单列布置时