配電系統(tǒng)設計

設計的一般要求

(1)從配電室的規(guī)劃到完成，大致步驟如下：決定尺寸大小、構造；決定設置地點；決定詳細構造；檢驗、承認建筑圖紙；施工；完成建筑驗收；配電室設備施工，如照明、空調(diào)、火災報警等；最后驗收。

(2)變電所的設計應根據(jù)工程發(fā)展規(guī)劃進行，做到遠、近期結合，以近期為主，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關系，適當考慮擴建的可能。變電所的設計，必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點、地區(qū)供電條件和環(huán)保節(jié)能的要求進行綜合考慮確定設計方案。

(3)確定配電室的大小及構造，首先要確定配電室的功能(變電用、開關站用、控制用、多功能)，其次決定設置場所。從經(jīng)濟性上考慮，設置場所希望在負荷中心。一般是在主要設備決定之后充分利用剩余的建筑空間，由此可得到大致的建筑設計圖，但為了施工還需要詳細的結構圖，對該圖要由電氣工程師認可。建筑圖完成之后就可施工，對大型配電室要經(jīng)常檢查。

在混凝土基礎上埋入接地極應看準時機施工。配電室的建筑部分完工后應會同驗收，然后繼續(xù)進行輔助工程施工直至最后完成。

(4)為保證電氣設備的運行安全可靠，設計中所選用的產(chǎn)品一定要符合現(xiàn)行的國家或行業(yè)部門的產(chǎn)品標準。隨著國家科學技術的不斷發(fā)展和進步，電氣設備和器材等電工產(chǎn)品變化很快，生產(chǎn)廠家很多，電氣工程師要在保守和冒進之間進行選擇。

對設備選型，優(yōu)先采用節(jié)能的成套設備和定型產(chǎn)品，是貫徹國家關于節(jié)約能源和保證設計質(zhì)量的根本措施。因為生產(chǎn)廠通過本廠的先進設備和熟練工人的技術加工和裝配，以及良好的測試條件，能保證成套設備的質(zhì)量，所以選用成套設備和定型產(chǎn)品一般是經(jīng)濟合理的。

(5)變電所的型式應根據(jù)用電負荷的狀況和周圍環(huán)境情況確定。對于負荷較大的建筑物，宜附設變電所或半露天變電所；但負荷分散的建筑群宜設組合式成套變電站；而高層或大型民用建筑內(nèi)，宜設室內(nèi)變電所或組合式成套變電站；負荷小而分散的大中城市的居民區(qū)，宜設獨立變電所；環(huán)境允許的中小城鎮(zhèn)居民區(qū)，當變壓器容量在315kVA及以下時，宜設桿上式或高臺式變電所。

14.1.3位置選擇

1.變電室的設置地點應考慮以下因素

(1)應接近負荷中心，配電距離越短，電力損失和電壓降越小，施工費、資材費越省。

(2)供電距離短、供電容易。當已有的建筑物或者埋地物件對施工造成障礙時，應綜合考慮供電路線，研究確定配電室的位置。

(3)周圍環(huán)境好。不應設置在灰塵多的地方、高溫潮濕的地方、振動大的機器旁邊、設備周圍鹽害嚴重或有可能遭到潮水淹及的地方。但在不可避免時，應采用適當措施。另外不能設置在可燃性、腐蝕性氣體可能發(fā)生和滯留的地方。配電室應避免設在0、1、2類場所，否則電氣產(chǎn)品應是防爆結構的，或者進行防爆施工。此類地方設置的配電室從地面到一樓樓面的高度宜在600mm以上。

戶外箱式變電站和組合式成套變電站的進出線宜采用電纜。配電所宜設輔助生產(chǎn)用房。

(4)設備進出容易。在設備的更新、增加、修理時，車輛應容易出入。

(5)容易擴建。考慮到將來負荷設備的增加、能力的提高，設置場所應留有擴建的可能性。

(6)應盡量避免設置在地基較差的地方，不能避免時，需要改良地基或打樁施工。另外，配電室設置的位置應對其鄰接地無影響，對將來的發(fā)展沒有影響。

(7)變電所不應設在爆炸危險場所以內(nèi)，不宜與有火災危險場所毗連，否則應注意防爆和防火。

高低壓配電工程顧名思義就是接高壓配電柜、低壓開關柜和以及連接線纜的配電設備。一般供電局、變電所都是用高壓配電柜，然后經(jīng)變壓器降壓再到低壓開關柜，低壓開關柜再到各個用電的配電盤?？刂葡?、開關箱里面無非就是把一些開關、斷路器、熔斷器、按鈕、指示燈、儀表、電線之類保護器件組裝成一體的配電設備。

高低壓配電工程一般按照在全部和部分帶電的盤上進行其過程周的操作規(guī)范:

1.應將檢修設備與運行設備以明顯標志隔開；

2.有電流互感器和電壓互感器的二次繞組應有永久性的、可靠的保護接地；

3.在運行的電流互感器二次回路上工作時，應采取下列安全措施：

（1）為了可靠地將電流互感器二次線圈短路，必須使用短路片和短路線，禁止使用導線纏繞；

（2）禁止在電流互感器與短路端子之間的回路和導線上進行任何工作；

4.在運行中的電壓互感器二次回路上工作時，應采取下列安全措施：

（1）二次回路通電試驗時，為防止由二次側向一次反變壓，除將二次回路斷開

外，還應取下一次熔斷器；

（2）回路通電或耐壓試驗前，應通知值班員和有關人員，并派人看守現(xiàn)場，檢

查回路，確認無人工作后方可加壓；

5.檢查斷電保護和二次 回路的工作人員，未經(jīng)值班人員許可，不準進行任何倒

閘操作。

配電配電設計存在問題

1.選用高級非選擇型斷路器，是普遍存在的設計不合理因素，當末端發(fā)生較大的故障電流時，可能

導致一級或多級斷路器非選擇性切斷，這是急待解決的問題。

2.過多地選用了選擇型斷路器，甚至僅有幾十或百多安培電流的線路，也使用了價格很貴的選擇型

斷路器。

3.選用了選擇型斷路器，但其參數(shù)整定不正確，如上級短延時過電流脫扣器額定電流太小，甚至小

于下級斷路器之瞬時過電流脫扣器額定電流，或上級瞬時過電流脫扣器額定電流太小，都可能破壞選擇

性動作。

4.斷路器與所供電的線路的參數(shù)不匹配。

配電解決方案

1.電流較大的饋線首端應選用選擇型斷路器，其整定要求如下：

（1）短延時過電流脫扣器電流Iset2不應小于下級最大的斷路器的短延時或瞬時過電流脫扣器電流之 1.2~1.3 倍，其延時時間不宜小于0.3~0.4s。

（2）瞬時過電流脫扣器電流宜盡量選大。

2.中間級保護電器宜采用使用安全、分斷能力高、選擇性好和維護簡單方便的熔斷器，上下級的熔體電流比不小于其過電流選擇比，即1.6：1。

3.末端回路的保護電器沒有選擇性要求，可采用非選擇型斷路器或熔斷器，但應滿足接地故障能按規(guī)定時間內(nèi)切斷之要求。

4.研究開發(fā)斷路器新品種，具有選擇性特點，期望能達到下列要求：

（1）對普通斷路器的瞬時過電流脫扣器進行改造，將瞬時脫扣改變?yōu)榫哂泻撩爰壍难訒r特性。

（2）如可能，最好能具有兩級選擇性延時，上下級脫扣器額定電流比最好能達到不大于1.6：1，最多不應2：1。

（3）這種斷路器殼架額定電流能達到63~400A范圍，分斷能力達到15~30kA 左右，能滿足一般配電線路的大多數(shù)需要。

（4）希望能做到物美價廉，便于推廣應用，如果能達到和同容量非選擇型斷路器的價格的1.5~2.0倍左右，電氣設計師和用戶是可以接受的。

配電電力系統(tǒng)電壓等級

電力系統(tǒng)電壓等級有220/380V（0.4 kV），3kV、6kV、10kV、20kV、35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV。隨著電機制造工藝的提高，10 kV發(fā)電機已批量生產(chǎn)，所以3 kV、6 kV已較少使用，20kV、66kV也很少使用。供電系統(tǒng)以10kV、35kV為主。輸配電系統(tǒng)以110kV以上為主。發(fā)電廠發(fā)電機有6kV與10kV兩種，現(xiàn)在以10kV為主，用戶均為220/380V（0.4kV）低壓系統(tǒng)。

根據(jù)《城市電力網(wǎng)規(guī)定設計規(guī)則》規(guī)定：輸電網(wǎng)為500kV、330kV、220kV、110kV，高壓配電網(wǎng)為110kV、66kV，中壓配電網(wǎng)為20kV、10kV、6kV，低壓配電網(wǎng)為0.4kV（220V/380V）。

發(fā)電廠發(fā)出6kV或10kV電，除發(fā)電廠自己用（廠用電）之外，也可以用10kV電壓送給發(fā)電廠附近用戶，10kV供電范圍為10km、35 kV為20~50km、66kV為30~100km、110kV為50~150km、220kV為100~300km、330kV為200~600km、500kV為150~850km。

配電變配電站種類

電力系統(tǒng)各種電壓等級均通過電力變壓器來轉換，電壓升高為升壓變壓器（變電站為升壓站），電壓降低為降壓變壓器（變電站為降壓站）。一種電壓變?yōu)榱硪环N電壓的選用兩個線圈（繞組）的雙圈變壓器，一種電壓變?yōu)閮煞N電壓的選用三個線圈（繞組）的三圈變壓器。

變電站除升壓與降壓之分外，還以規(guī)模大小分為樞紐站，區(qū)域站與終端站。樞紐站電壓等級一般為三個（三圈變壓器），550kV /220kV /110kV。區(qū)域站一般也有三個電壓等級（三圈變壓器），220kV /110kV /35kV或110kV /35kV /10kV。終端站一般直接接到用戶，大多數(shù)為兩個電壓等級（兩圈變壓器）110kV /10kV或35 kV /10kV。用戶本身的變電站一般只有兩個電壓等級（雙圈變壓器）110kV /10kV、35kV /0.4kV、10kV /0.4kV，其中以10kV /0.4kV為最多。

配電交流供電方式

配電系統(tǒng)中常用的交流供電方式有：

①三相三線制。分為三角形接線（0.4kv電動機和照明）和星形接線（用于低壓三相0.23kv工業(yè)照明配電以及0.23kv三相電動機）。

②三相四線制。用于0.4kv/0.23kv低壓動力與照明混合配電 。

③三相二線一地制。多用于農(nóng)村配電（因為安全問題早已淘汰）。

④單相單線制27.5kv。常用于電氣鐵路牽引供電。

⑤單相二線制0.23kv(由三相四線制獲得)。主要供應居民用電。

配電直流供電方式

配電系統(tǒng)常用的直流供電方式有：

①二線制。用于城市無軌電車、地鐵機車、礦山牽引機車等的供電。

②三線制。供應發(fā)電廠、變電所、配電所自用電和二次設備用電，電解和電鍍用電。

一次配電網(wǎng)絡是從配電變電所引出線到配電變電所（或配電所）入口之間的網(wǎng)絡。在中國又稱高壓配電網(wǎng)絡。電壓通常為6～10千伏 ，城市多使用10千伏配電。隨著城市負荷密度加大，已開始采用20千伏配電方案。由配電變電所引出的一次配電線路的主干部分稱為干線。由干線分出的部分稱為支線。支線上接有配電變壓器。一次配電網(wǎng)絡的接線方式有放射式與環(huán)式兩種。

二次配電網(wǎng)絡是由配電變壓器次級引出線到用戶入戶線之間的線路、元件所組成的系統(tǒng)，又稱低壓配電網(wǎng)絡。接線方式除放射式和環(huán)式外，城市的重要用戶可用雙回線接線。用電負荷密度高的市區(qū)則采用網(wǎng)格式接線。這種網(wǎng)絡由多條一次配電干線供電，通過配電變壓器降壓后，經(jīng)低壓熔斷器與二次配電網(wǎng)相連。由于二次系統(tǒng)中相鄰的配電變電器初級接到不同的一次配電干線，可避免因一次配電線故障而導致市中心區(qū)停電。

配電線路按結構有架空線路和地下電纜。農(nóng)村和中小城市可用架空線路，大城市（特別是市中心區(qū)）、旅游區(qū)、居民小區(qū)等應采用地下電纜。

配電系統(tǒng)由配電變電所（通常是將電網(wǎng)的輸電電壓降為配電電壓）、高壓配電線路（即1千伏以上電壓）、配電變壓器、低壓配電線路（1千伏以下電壓）以及相應的控制保護設備組成。配電電壓通常有35～60千伏和3～10千伏等。

輸配電介紹

配電（power distribution）是在電力系統(tǒng)中直接與用戶相連并向用戶分配電能的環(huán)節(jié)。配電系統(tǒng)由配電變電所、高壓配電線路、配電變壓器、低壓配電線路以及相應的控制保護設備組成。

輸配電供電方式

交流供電方式

配電系統(tǒng)中常用的交流供電方式有：

①三相三線制。分為三角形接線（0.4kv電動機和照明）和星形接線（用于低壓三相0.23kv工業(yè)照明配電以及0.23kv三相電動機）。

②三相四線制。用于0.4kv/0.23kv低壓動力與照明混合配電 。

③三相二線一地制。多用于農(nóng)村配電（因為安全問題早已淘汰）。

④單相單線制27.5kv。常用于電氣鐵路牽引供電。

⑤單相二線制0.23kv(由三相四線制獲得)。主要供應居民用電。

直流供電方式

配電系統(tǒng)常用的直流供電方式有：

①二線制。用于城市無軌電車、地鐵機車、礦山牽引機車等的供電。

②三線制。供應發(fā)電廠、變電所、配電所自用電和二次設備用電，電解和電鍍用電。

一次配電網(wǎng)絡是從配電變電所引出線到配電變電所（或配電所）入口之間的網(wǎng)絡。在中國又稱高壓配電網(wǎng)絡。電壓通常為6～10千伏 ，城市多使用10千伏配電。隨著城市負荷密度加大，已開始采用20千伏配電方案。由配電變電所引出的一次配電線路的主干部分稱為干線。由干線分出的部分稱為支線。支線上接有配電變壓器。一次配電網(wǎng)絡的接線方式有放射式與環(huán)式兩種。

二次配電網(wǎng)絡是由配電變壓器次級引出線到用戶入戶線之間的線路、元件所組成的系統(tǒng)，又稱低壓配電網(wǎng)絡。接線方式除放射式和環(huán)式外，城市的重要用戶可用雙回線接線。用電負荷密度高的市區(qū)則采用網(wǎng)格式接線。這種網(wǎng)絡由多條一次配電干線供電，通過配電變壓器降壓后，經(jīng)低壓熔斷器與二次配電網(wǎng)相連。由于二次系統(tǒng)中相鄰的配電變電器初級接到不同的一次配電干線，可避免因一次配電線故障而導致市中心區(qū)停電。

配電線路按結構有架空線路和地下電纜。農(nóng)村和中小城市可用架空線路，大城市（特別是市中心區(qū)）、旅游區(qū)、居民小區(qū)等應采用地下電纜。

輸配電現(xiàn)狀

配電網(wǎng)絡作為當代電力供應的基礎，在國家經(jīng)濟建設與發(fā)展中占有十分重要的地位。在配電網(wǎng)絡搭建過程中，為實現(xiàn)電源中電能有效傳輸?shù)哪康?，需要在不通過地區(qū)設立對應的級別的電力傳輸網(wǎng)絡，通過電力傳輸網(wǎng)絡的搭建，滿足不同地區(qū)對電力的需求，以充足的電力供應促進地區(qū)的經(jīng)濟建設與發(fā)展?；诓煌娫粗须娦再|(zhì)的差異，我國配電網(wǎng)絡的搭建有效適應了多變的電網(wǎng)環(huán)境，能夠通過靈活轉變電能性質(zhì)以實現(xiàn)對不同性質(zhì)電能的傳輸。伴隨著電力網(wǎng)絡構建技術研究的逐漸深入，我國開始對電力網(wǎng)絡構建的有效方式進行探究，通過研究電力網(wǎng)絡構建的不同形式，并對比不同構建方案的可行性，選取出最為有效的配電網(wǎng)絡構建方式。通過對比多項電力網(wǎng)絡構建方案，并結合我國現(xiàn)階段電力發(fā)展現(xiàn)狀，采取新舊結合手段進行配電網(wǎng)絡的搭建成為當下最為有效的電網(wǎng)搭建方式。我國新舊配電網(wǎng)絡建設工程的開展，在有效推動我國電力傳輸水平進步的同時，也對我國的經(jīng)濟發(fā)展和供電行業(yè)建設提出了一定要求，因此結合我國電力發(fā)展的實際對配電網(wǎng)絡的構建進行優(yōu)化，是當下我國配電網(wǎng)絡建設與發(fā)展面臨的首要任務 。2100433B

變配電所布置的主要設備有：

6（10）kV成套配電裝置，配電變壓器，低壓配電裝置，6（10）kV電容補償裝置，低電容補償裝置，直流電源設備，EPS或UPS電源裝置，電動機軟啟動設備，電動機變頻驅(qū)動設備，低壓電動機群自動再啟動裝置，同步電動機的勵磁裝置，微機監(jiān)控系統(tǒng)子站設備等 。

大型裝置（或聯(lián)合裝置）變配電所或區(qū)域性變電所可能還包括35kV配電裝置和35/6.3（10.5）kV變壓器 。

變配電所是供配電系統(tǒng)的核心，在供配電系統(tǒng)中占有特殊的重要地位。作為各類工廠和民用建筑電能供應的中心，變電所擔負著從電力系統(tǒng)受電，經(jīng)過變壓，然后配電的任務；配電所擔負著從電力系統(tǒng)受電，然后直接配電的任務 。