對如何做好低壓配電系統(tǒng)設計的思考

摘要：對電氣設計人員來說，低壓斷路器是直接面向廣大電力用戶的重要設備，低壓斷路器如何選用的安全、經(jīng)濟、合理顯得尤為重要。本文結合筆者自身工作經(jīng)驗，對低壓配電設計中應注意的幾個突出問題進行分析，并對常用低壓配電設計中的節(jié)能措施做出探討，僅供同行參考。

關鍵詞：電氣設計；低壓配電設計；配電系統(tǒng)；問題與措施

一、低壓配電設計中應注意的幾個問題

經(jīng)常會聽到設計院同仁說：“現(xiàn)在設計越來越不會做了。”本人也有同感，究其原因：客觀原因是工程要求越來越高，工程難度、復雜性越來越大；主觀原因是設計規(guī)范多，審查人員不同，地域不同，造成對規(guī)范的理解和執(zhí)行不同，使設計人員難以適從。下面就低壓配電設計中應注意的3個關鍵問題做些探討，供同行參考。

1.1供電系統(tǒng)中的負荷等級和負荷計算方法

在一般情況下，負荷等級分為三級：一級供電負荷，是指中斷供電在政治和經(jīng)濟上造成重大損失者；二級供電負荷，指中斷供電在政治和經(jīng)濟上造成較大損失者；凡不屬于一級、二級負荷者均為三級供電負荷。特別要提出的是在一級負荷中，當中斷供電將造成人員傷亡或重大設備損壞或發(fā)生中毒、爆炸和火災等情況的負荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負荷，應視為一級負荷中特別重要的負荷。在一類高層建筑中，負荷等級的確定可以參考《民用建筑電氣設計規(guī)范》JGJ16-2008附錄A，其中明確規(guī)定不同性質的建筑物，其設施的負荷等級劃分也不同，一般來說，消防設備、普通電梯、生活水泵和自動報警裝置、應急照明以及自動滅火系統(tǒng)等設施為一級負荷。

負荷計算是根據(jù)已知的用電設備安裝容量來確定計算負荷。計算負荷（也稱需要負荷或最大負荷）是一個假想的持續(xù)負荷，其熱效應與某一段時間內實際變動負荷所產(chǎn)生的最大熱效應相等，在配電設計中，通常采用30分鐘的最大平均作為按發(fā)熱條件選擇電器工導體的依據(jù)。若計算負荷過大，將增加供電設備的容量，無法實現(xiàn)對用電負荷過負荷的有效保護，且浪費有色金屬，增加投資和運行成本。若負荷估算偏小，則使電器和導線處于過負荷運行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導致開關電器動作斷電影響設備運行、配電線路絕緣過快老化，甚至燒毀，以致引起火災事故的發(fā)生。因此，計算負荷意義重大，是低壓配電設計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段。負荷計算的常用方法有需要系數(shù)法、二項式法和利用系數(shù)法。需要系數(shù)法比較簡便因而被廣泛使用，用電設備少而功率相差大時，計算結果一般偏小，只適用于計算變配電所的負荷，不能適用于低壓配電線路的計算。二項式法也比較簡便，它考慮了數(shù)臺大功率設備工作時對負荷影響的附加功率，但一般計算結果偏大，適用于低壓配電支干線的計算。

1.2對于供配電安全性設計的問題

低壓配電系統(tǒng)設計中，變壓器臺數(shù)的確定，分以下幾種情況：

①應滿足用電負荷對可靠性的要求。在有一、二級負荷的變電所中，選擇兩臺主變壓器。當在技術、經(jīng)濟上比較合理時，主變壓器選擇也可多于兩臺；

②對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變化較大的宜采用經(jīng)濟運行方式的變電所，技術經(jīng)濟合理時可選擇兩臺主變壓器；

③三級負荷一般選擇一臺主變壓器，負荷較大、較分散時也可選擇兩臺及以上變壓器。

在供電電源可以滿足電力負荷的需要時，供配電系統(tǒng)的安全性及可靠性就顯得非常關鍵。對于高層建筑中大量的一級或者是二級負荷用電，一般選用兩臺或兩臺以上的變壓器，并且還要設置一臺柴油發(fā)電機組。當柴油發(fā)電機組的檢測線檢測到市電回路失壓時，發(fā)電機組在10s內自動起動，以確保一、二級負荷設備的供電。與此同時，為了盡可能保障消防用電，如果突發(fā)火災，要求消防控制中心發(fā)出信號切斷非消防用電負荷。將一般常用又不并列運行的兩臺變壓器與一臺柴油發(fā)電機所組成的各種供配電系統(tǒng)方案的優(yōu)點和缺點進行比較分析，可以在實際的工程項目設計中，選擇優(yōu)良的供配電設計方案，同時也可以提高供電的安全可靠性。

1.3在低壓配電系統(tǒng)的設計中，低壓斷路器的選擇和使用是個不可輕視的問題。

低壓斷路器的選擇性在低壓配電系統(tǒng)的設計中十分重要，它可以給用戶帶來便利，并能保證供電回路工作的連續(xù)性、可靠性和安全性。正確使用斷路器可以有效地提高低壓配電系統(tǒng)的運行性能，尤其對于那些停電對生產(chǎn)影響較大的企業(yè)，更應該注意斷路器的科學選型及電流參數(shù)的合理整定，保證低壓配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

住宅總電源進線斷路器，應具有漏電保護功能。一些同行往往忽視了這一點，究其原因可能是對該斷路器漏電保護功能的作用還不夠重視。近年來，電氣火災時有發(fā)生，而接地電弧短路是電氣火災多發(fā)的常見起因。但電弧短路的電流小，一般斷路器不能或不能及時切斷電源。只有漏電保護功能的斷路器對電弧短路電流有很高的靈敏度，能及時切斷電源，防止電氣火災的發(fā)生。因此，一定要做好住宅總進線電源斷路器的漏電保護裝置的設計。

在設計低壓配電系統(tǒng)時，應注意以下幾點：①低壓斷路器的選擇性和級聯(lián)保護性；②對低壓斷路器過流脫扣器額定電流進行選擇和整定，確保過電流脫扣器動作的靈敏度；③當環(huán)境溫度大于或小于校準溫度值時，應根據(jù)制造商提供的溫度與載流能力修正系數(shù)來調整低壓斷路器的額定電流值。④在低壓斷路器選擇時，級間配合問題成為廣大設計者容易忽視的問題，實際設計工程中應引起高度注意和重視。

二、低壓配電設計中的節(jié)能措施

當下國家進入到“十二五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的重要時刻，低壓配電設計中的節(jié)能設計被推到了一個重要位置。筆者結合自身經(jīng)驗從4個方面提出些淺顯看法，供同行參考。

2.1積極選用節(jié)能新產(chǎn)品

節(jié)能新產(chǎn)品的出現(xiàn)為我們節(jié)約電能提供了新的方法。在低壓配電設計中，應積極推廣和采用新的節(jié)能產(chǎn)品，如：低耗變壓器，低耗電動機，低耗接觸器，節(jié)能照明燈等。

2.2減少變壓次數(shù)，降低損耗

在《供電系統(tǒng)設計規(guī)范》中規(guī)定“減少配、變電級數(shù)，簡化結線，從而節(jié)約電能和投資”。 配電系統(tǒng)中線路和變壓器是主要元件，占供電損耗比重量最大，每經(jīng)過一次變壓器大約要消耗1-2%的有效功率。所以變壓次數(shù)越少，損耗也越小。因此，應盡量減少變壓次數(shù)，盡量將較高電壓的供電線路架設到負荷中心，以此降低損耗。

2.3按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面

當線路傳輸電能時，必然要產(chǎn)生線損，而線損是隨著電流和電阻而改變，它的大小與電流的平方成正比。因此，電流的變化對線損的影響是較大的。對于導線截面，確定通過多大的電流密度為合理呢？這要從技術經(jīng)濟的觀點來考慮。如果導線截面越大則損耗越小，但線路投資和耗用的有色金屬將會增多。綜合考慮各方面因素，定出按年運行費用最小時所對應的導線截面，稱為經(jīng)濟截面。對應與經(jīng)濟截面的電流密度稱為經(jīng)濟電流密度。經(jīng)濟電流密度與導線材料及線路最大負荷利用小時數(shù)有關，經(jīng)濟電流密度可見有關資料，其截面選擇的公式為：

A=Ig/J（mm ）

式中：A為導線截面，mm ；Ig為最大負荷電流，A；J為經(jīng)濟電流密度，A/mm 。

2.4對配電系統(tǒng)進行升壓改造，也是降低損耗的最有效的措施之一

在負荷不變的情況下，將配電系統(tǒng)的電壓提高，通過線路和變壓器的電流將減少，功率損耗也相應的減少。比如，我國某產(chǎn)業(yè)地面用電設備采用380伏系統(tǒng)，如果采用660伏系統(tǒng)，則線損為原系統(tǒng)的1/3。所以，在設計中應盡量采用高的電壓等級，適當提高運行電壓，不僅降低了線損，又可提高電能質量。

當然，減少配電系統(tǒng)的損耗決非僅僅上述幾個方面，還包括管理方面的其它因素，本文所涉及的主要是配電設計中應考慮的主要因素。總之，如果從配電系統(tǒng)的設計到配電系統(tǒng)的管理等方面都立足于節(jié)能，定能取得良好的社會效益和經(jīng)濟效益，這無論對人民還是企業(yè)都是相當有益的。

結束語

本文所探討的內容，都是筆者在學、用規(guī)范過程中，結合自身實踐經(jīng)驗，提出的一些粗淺看法，如有不妥，還希望同行們斧正。

參考文獻

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