供配电系统

第二节 供配电系统
一、电力负荷分级
（一）一级负荷 （二）二级负荷 （三）三级负荷
二、导线、电缆的选择
导线、电缆的型号应根据它们所处的电压等级和使用场所来选择。

导线、电缆的截面应按下列原则进行选择：
1. 按发热条件选择
在最大允许连续负荷电流下，导线发热不超过线芯所允许的温度，不会因过热而引起导线绝缘损坏或加速老化。

2.按机械强度选择
在正常工作状态下，导线应有足够的机械强度，以防断线，能够保证系统安全可靠地运行。

3.按允许电压损失选择
导线上的电压损失应低于最大允许值，以保证供电质量。

（一）、 按允许温升选择导线截面
电流通过导线(包括电缆)时，要产生电能损耗，使导线发热。

当绝缘导线和电缆的温度过高时，绝缘将加速老化，甚至引起火灾。

裸导线的温度过高时，会使其接头处的氧化加剧，增大接头的接触电阻，使之进一步氧化，甚至发热到断线。

因此，导线的发热温度不得超过允许值。

1.导线和电缆必须满足的发热条件 按发热条件选择导线截面时，应使其允许载流量(允许持续负荷电流)Ixu 大于线路的计算电流Ijs ，即： (2-11) 如果是选择降压变压器高压侧的导线和电缆截面，则上式中的Ijs 应取为变压器高压侧的额定电流I 1n 。

如果是选择成组电容器的引入线截面，则应考虑电容器充电时引起的过电流，一般式中的Ijs 取为电容器额定电流的1.3倍。

必须注意：导线的允许载流量与环境温度有关。

因此当敷设地点的环境温度与导线允许载流量所对应的环境温度不同时，导线的允许载流量应乘以温度校正系数K ：
式中t l ——导线、电缆线芯长期允许工作温度℃； t 0——导线敷设地点实际的环境温度℃；
t n ——导线、电缆线芯允许载流量所对应的环境温度℃。

这里要说明，导线和电缆敷设地点的环境温度，应采用下列温度值：
K t t t t
n =
--1
01
K xU jS I I
≥js
xu I I ≥
对架空线——采用当地最热月平均值(每天最高温度的)十年或以上的总平均值。

对电缆——当周围介质为空气时，采用一年中昼夜平均空气温度最高的三天中最低一个昼
夜平均温度值的十年或以上的总平均值；当周围介质为土壤时，采用历年最热月土壤全月平均温度；在电缆沟内，按上述空气温度加5℃来考虑。

对裸导线——与架空线的规定相同。

对绝缘导线——无论在空气中还是穿管敷设；均采用最热月昼夜平均空气温度月平均值的十年或以上的总平均值。

2.中性线截面的选择
(1)三相四线制线路中的中性线，由于正常情况下通过的电流仅为三相不平衡电流 或零序电流，通常都比较小，因此规程规定，中性线截面一般不得小于相线截面的50％(通常取为相线截面的60％左右)，即
但是对三次谐波电流相当突出的三相四线制线路，如主要为电视机、计算机等具有整流电路的负载时，由于各相的三次谐波电流均通过中性线，中性线中的电流可能接近相电流，这时中性线截面可选为与相线截面相同。

（2）三相四线制线路中分出的两相三线线路的中性线和单相线路中的中性线，由于其中通过的电流与相线电路相等，因此中性线截面应选为与相线截面相同，即
（二）、 按允许电压损失选择导线、电缆的截面
电力网中的负荷是昼夜变化的。

在最大负荷时，电力网的电压降增大，用户电压降低；在最小负荷时，电力网的电压降减小，用户的电压升高。

因此，用电设备的输入电压是随电力网中的负荷而变化的。

电压损耗通常用线路的始端电压U 1和末端电压U 2的代数差来衡量，即
或用额定电压（U n ）百分数表示：
用电设备所受的实际电压与额定电压有偏移时，其运行特性会恶化。

例如，白炽灯在90％额定电压下运行时，其使用寿命有所增加，但其光通量降低为额定电压时的68％左右。

反之，在110％额定电压下运行时，其光通量增加40％左右，但使用寿命大大缩短。

对感应电动机而言，其转矩与电压平方成正比，电压降低10％，转矩则降低到81％，使电动机难以起动；对于重载电动机，电压偏低时，负荷电流增大，温升增高，绝缘老化加速，从而降低了电动机的使用期限。

电焊机的电压偏移也仅允许在有限范围内(5～10％)，否则将影响焊接质量。

但是，要保证电网内各负荷点在任何时间的电压都等于额定值是很困难的。

电网各点的电压常常不等于额定电压，而是在额定电压附近上下波动。

为了保证用电设备的正常运行，规定了损耗的允许范围，用电设备的允许电压损耗可参阅表6-7。

为了保证线路电压损失不超过规定的允许值，对线路的导线截面需要进行计算。

如果线路的电压损失值超过了允许值，则应适当加大导线的截面，以满足允许电压损失值的要求，因为输送功率和距离一定时，截面增大，电压损失将减小。

005S S
≥.ϕ 0S S
=ϕ U
U U 2
1
-=∆100
%2
1
⨯-=
∆U
U U
U n
1.对于非线性负载（如照明、电热设备等）可用下式来选择截面。

式中 S ——导线截面（mm2）； Pjs ——计算负荷（KW ）； ΔU%——允许电压损失（%）； M ——负荷力矩（KW.m ）； L ——导线长度（m ）； C ——由线路的相数、额定电压及导线材料的电阻率等因素决定的常数，称为电压
损失计算常数，参见表。

2.对于感性负载（如电动机）选择截面的计算公式为： 式中 B ——校正系数，参见表2-2。

（三）、按机械强度进行校核
二、 变配电所
所谓变配电所是指变换供电电压、分配电能并对配电线路及配电设备实现控制和保护的配电设施。

它与配电线路组成配电网，实现分配电能的功能。

配电变电所接受电力的进线电压通常较高，经过变压之后以一种或两种较低电压为出线电压，输出电力。

在我国，对于具备配电和变电功能的10/0．4千伏配电变电所，常简称为配电所。

营区配电所的高压进线一般均为10千伏，出线为380／220伏。

380伏的电源向动力负荷供电；220伏的电源向照明负荷供电。

配电所在供电系统中起着举足轻重的作用。

它的任务概括起来有以下几点：
① 变换电压，汇集和分配电能。

将地方电网送来的电能由10千伏变换成380/220伏，再
%
U C L P S
js
ƥ=%%
U C M B U C L P B S
js
∆•⨯⨯=∆
•=
通过多回低压配电线路送到营区的各个用电负荷去；
②对配电线路和变配电设备实施继电保护和自动控制的功能；
以上是任何一个配电所都必须具备的功能。

对于某些配电所，还应具有以下功能：
③控制和调整电压质量。

例如在所中装设电力电容器等。

配电所一般由主变压器、开关设备、互感器和继电保护、自动化等装置以及各种仪表等构成。

变配电所的构造形式根据其配电装置安装的场所可分为屋外式、屋内式两大类。

所谓配电装置就是用来接受和分配电能的电气装置的总称，其中包括开关设备、保护电器、测量仪表、母线和其他辅助设备等。

配电装置安装形式基本上可分为三类：
（1）屋内配电装置：全部电气设备装设在屋内。

（2）屋外配电装置：全部电气设备装设在露天场地。

（3）成套配电装置：由制造厂将一个电路的设备装配在封闭或开启的金属柜中，构成各单元电路的“分间”，成套供应。

使用时，将各种电路的“分间”互相连接，构成整个配电装置。

成套配电装置有屋内式和屋外式两种。

变电所位置的选择
1.一般要求
变配电所位置必须根据负荷的性质，负荷的大小和分布特点，电源引入点以及环境特征等因素进行全面考虑。

位置的选择应符合下列原则：
（1）尽量靠近负荷中心，距离功率较大的负荷点一般不能超过300米，以使电能损耗、电压损失和有色金属消耗量尽可能小。

从而使线路造价和年运行费用降低。

（2）进出线方便，应服从建筑系统的总布局。

如高压架空引入和低压架空引出有困难时，可采用电缆引入和引出。

对于容量不大的低压干线和支线还可采用穿钢管暗配引出的方式。

（3）运输方便，便于变压器和其他电器设备搬运。

（4）尽量靠近高压电源引入点（即高压网的杆塔所在处）。

（5）尽量避开有腐蚀性气体和污秽地段，如无法避免时，应处于污源的上风侧，以免因污秽引起的电气设备绝缘水平降低。

（6）尽量避免设在有剧烈震动的场所和低洼积水地区。

（7）不应妨碍建筑施工，要考虑有扩建的可能性。

主要应使变配电所的位置尽量靠近负荷中心。

负荷中心确定后，再结合变配电所位置确定的其他原则，全面考虑分析比较几种方案，最后确定最佳位置。

2.高层建筑变配电所选址应符合以下要求
（1）高层建筑的变配电所，宜设置在地下层或首层；当建筑物高度超过100米时，也可在高层区的避难层或上技术层内设置变配电所；
（2）高层建筑地下层变配电所的位置，宜选择在通风、散热条件较好的场所；
（3）变配电所位于高层建筑（或其他地下建筑）的地下室时，不宜设在最底层。

当地下仅有一层时，应采取适当抬高该所地面等防水措施。

并应避免洪水或积水从其他渠道淹渍变配电所的可能性；
（4）高层主体建筑内不宜设置装有可燃性油的电气设备变配电所，当受条件限制必须设置时，应设在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集场所的正上方、正下方，贴邻和疏散出口的两旁，并应按现行国标有关规定，采取相应的防火措施。