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每段高压母线应装设一组电压互感器，采用专用熔断器保护
⒒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
⒓所用变压器宜采用高压熔断器保护
㈡35kV变电所的主接线………………………46
常用35kV变电所的主接线图及特点（表）
㈢10（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）
㈣10（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
㈤10（6）／0.4kV变电所的接线及电器选择……53
⒈10（6）／0.4kV变电所高压接线常用方案…53
⒉10（6）／0.4kV户内型成套变电所高、低接线方案
⒊10（6）／0.4kV户外型成套变电所高、低接线方案
⒋10（6）／0.4kV变电所高、低压侧电器及母线规格
㈥35／0.4kV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
⒈35kV总降压变电所
⑴一般装设两台所用变压器，防止两台并列运行
⑵允许装设一台所用变压器的情况（3条）
⑶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
⑷所用变压器一般不供所外用电
⒉10（6）kV配电所…………………………………56
⑴宜引自所内或就近的配电变压器220／380V侧。
不超过30kVA。
两回电源时，宜有自动投入装置
⑵采用交流操作时，可引自电压互感器
⑶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
⒈50Hz交流低压设备的额定电压和系统标称电压（表）
⒉车间及其他建筑物的配电电压应采用220／380V
二、带电导体系统和接地系统的分类………………57
⒈带电导体系统的分类
⑴带电导体包括相线、N线、PEN线，不包括PE
⑵带电导体系统的型式（图）
⒉接地系统的分类
三、低压电力配电系统………………………………58
㈠基本原则…………………………………………58
⒉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
⒊大部分用电设备容量不大，宜采用树干式配电
⒋用电设备容量大，宜采用树干式配电
⒌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
⒍高层建筑内宜用分区树干式配电；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
⒎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
⒏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%
⒐冲击负荷和用量较大的电焊设备，宜与其他分开由单独线路或变压器供电
⒑配电箱、电源形状的设置要求
⒒用电单位内部的邻近变电所之间宜设置低压联络线
⒓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
⒔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
㈡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）
四、照明配电系统……………………………………60
㈠基本原则…………………………………………60
⒉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
⒊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）
⒋备用照明作为正常照明的一部分并经常使用时
⒌疏散照明的电源设置
⒍不能用三相断路器对三个单相分支回路控制
⒎单相回路的电流及光源数量
⑴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。
⑵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。
⑶高强度气体放电灯电流不应超过30A
⒏插座的设置要求
⑴插座宜由单独回路供电
⑵插座为单独回路时，数量不宜10超过个
⑶备用照明、疏散照明回路上不应设置插座⑷
⒐将气体放电光源接在不同相序，频闪效应
⒑机床局部照明一般由电力线路供电
⒒移动照明可由电力或照明线路供电
⒓道路照明可以集中供电，尽量一处控制
⒔露天堆场照明
⒕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%
㈡电压选择…………………………………………61
⒈照明网络一般采用220／380V三相四线制中性点直接接地系统，一般为220V
⒉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
⒊特殊环境灯具安装高度距地面2.4m以下时，电压可取24V
㈢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
⒈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
⒉UPS不间断电源：
允许中断供电时间ms级负荷
⒊EPS应急电源：
允许中断供电时间0.25s以上负荷
⒋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
⒌蓄电池：
容量不大的特别重要负荷
二、应急电源系统…………………………………63
⒉严禁将其他负荷接入应急供电系统
⒊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
⒋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UPS…………………………………67
五、应急电源EPS……………………………………68
第七节民用建筑供配电系统…………………70
一、高层建筑供配电系统
㈠高压供电系统
㈡低压配电系统
二、体育建筑供配电系统……………………………71
㈠体育建筑负荷分级
㈡体育建筑的供配电
三、影剧院供配电系统………………………………72
㈠概述
㈡剧场用电负荷分级及供配电系统
㈢低压配电系统
四、医疗建筑供配电系统……………………………73
㈠概述
㈡供电系统
㈢低压配电系统
㈣接地系统及电气安全
五、商住楼供配电系统………………………………75
第三章35～10（6）kV变配电所
第一节变配电所所址和型式选择……………77
一、变配电所分类（3条）……………………………77
二、变配电所所址选择………………………………77
⒈变配电所所址选择的要求（10条）
⒉变配电所与火灾危险区域的建筑物毗连时的要求（3条）
⒊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
⒋多层建筑中，装有可燃性油的电气设备的配变电所的布置
⒌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
⒍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
⒈35／10（6）kV变电所分为屋内式、屋外式；35kV变电所宜用屋内式
⒉配电所一般为独立式建筑物
⒊10（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
⒉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
⒊自然采光、自然通风、避免西晒、朝南
⒋宜高出室外地面150-300mm，附设于车间内可与地面相平
⒌35kV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
⒍10（6）kV配变电所宜单层布置；双层时变压器设底层
⒎设于二层的配电室应留吊装孔、吊装平台
⒏不带可燃性油的高、低压配电装置和非油浸的电力变压器的布置
⒐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
⒑变电所辅助用房的安排
⒒变配电所经常开启的门、窗不宜直通酸、碱等室
⒓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
⒔地震设防烈度7度及以上时，电气设备的安装要求（3条）
⒕可燃油油浸电力变压器、充有可燃油的高压电容器室和多油断路器宜设置在高层建筑外的专用房间内
⑴条件限制，必须布置在高层建筑或其裙房内时
①总容量不应超过1250kVA
②单台容量不应超过630kVA
⑵置在高层建筑或其裙房内时的防火要求（4条）
⒖配变电所设于地下室时，应注意事项（6条）
⒗变配电所方案（4个图）
⑴35／10kV变电所布置方案（双层）
⑵35／10kV变电所布置方案（单层）
⑶10／6kV配电所布置方案（油浸式、干式）
⑷10（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
⒉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
⒊控制室内设置集中的事故信号和预告信号；室内安装的主要设备有，，
⒋应电缆最短，交叉最少
⒍主环采用一字形、L型或Π形
⒎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
⒏控制室各屏间及通道宽度参考表（表）
⒐应有两个出口，出口应靠近主环
⒑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
⒈一般要求
⑴高压配电设备应装设闭锁及连锁装置
⑵带可燃性油的高压配电装置，宜装设单独配电室；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。
⑶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
⑷高压配电室宜预留开关柜备用位置
⑸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。
⑹高压配电室可开窗，窗台距室外地坪不宜低于1.8m
⒉安全净距、通道、围栏及出口
⑴室内外配电装置的最小电气安全净距（表、图）
⑶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50mm
⑷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
⑸高压配电室的出口设置
①长度大于7m设两个出口，并布置在两端
②长度大于60m时，宜增添一个出口
③楼上的配电室至少一个出口通室外平台通道
⑹配电装置的长度大于6m时，柜后通道应为两个出口
⑺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
⑻室内裸露带电部分上方不应有明敷线路跨越
⑼室内通道应畅通，不得有门槛、无关管道
⒊防火与蓄油设施
⑴储油设施、挡油设施的设计
①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
②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
③排油管内径不应小于100mm
⑵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
⑶通风装置的电源由室外引来，开关在出口外面
⑷应有消防器材，可设置气体灭火装置
⒋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
⒈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
⒉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
⒊成套电容器柜的布置
单列布置时，柜正面与墙面距离不应小于1.5m
双列布置时
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