河南工信學院教學樓低壓供配電系統設計和優化

任陽

【摘要】低壓配電系統是指民用建筑從總配電箱至各層配電箱，電源電路系統用戶單元或層間切換。配電系統設計包括配電系統，線路敷設方式，開關電氣設備的選擇、導線規格的選擇，并對所有選定的標注結果在相應位置的設計圖。本文根據學校用電負荷的特點，就河南工信學院新校區教學樓配電系統設計的主要內容展開說明，包括供配電方式的選擇、導線和設備的選擇等問題做出最優選擇。

【關鍵詞】低壓;供配電;負荷;優化

1.低壓配電系統供電方式

在建筑工程中使用的基本低壓供電系統由三相三線制，三相四線制等。國際電工委員會統一的分為：TT系統，TN系統和IT系統。其中TN系統又分為TN-C，TN-S，TN-C-S系統。

我校教學樓總建筑面積12093m2，地上六層，建筑總高度為23.65m，屬于多層民用建筑，樓內用電全部為三級負荷。在一層設有一間配電室，室內設有GCK型固定低壓配電屏，由學校引來一路380/220V電力電纜埋地引入室內電纜溝，樓內在配電室設低壓側集中電容補償，采用TN-C-S型接地形式，樓內低壓供電為380/220V三相五線制。

樓內全部負荷從配電室內低壓配電屏配出，電纜由配電屏上引出，經防火金屬線槽引至電氣豎井。

采用分區供電，每區在走道內設有照明配電箱，配電箱電源由電氣豎井引來，各層照明回路在走道內沿金屬線槽明敷，引至室內時沿墻及樓板暗敷。

所有暗裝配電箱均在距地0.3m處設接線盒，管道鋪設到接線盒內備用電路中各層走道，安裝電井配電箱，除個別特別注明的均為配電箱，配電箱均距地1.4m。在公共通道、配電室、樓梯間等處裝設有充電應急燈、安全出口標志燈，可保證斷電后的應急照明保證安全疏散。室內導線均為BV-500型，穿鋼管保護暗敷在現澆板內或沿墻敷設。未標明導線用2.5mm2，保護零線2.5mm2，兩條及以下穿PVC16，三條及以上穿PVC20-25。如果變壓器中性點接地了，但是變壓器中性點沒有接出PE線，是三相四線制供電，而到了后部分的建筑物或施工現場必須采用專用的保護線PE時，可在后部分的總配電箱中分出PE線，那么這種系統就稱為TN-C-S供電系統。

低壓配電系統應滿足供電的可靠性和生產應用的功率要求，還應注意接線簡單，操作方便、安全，具有一定的靈活性，能適應改變的需要、生產和使用維護。在常見的低壓配電系統接線方式有：放射式，樹干式、環式。本設計中主電路采用的是樹干式，配電箱使用的是放射式。

2.導線的選擇

本設計中干線選用VV型，支線選用BV型導線。導線截面按發熱條件選擇。選擇過程如下：

（1）支線導線截面選擇

為了給實際工程帶來方便，支線截面大小應相同，所以在配電箱中選擇支路負荷最大的一相進行計算并選擇它的截面，其余支線與這個支線截面取相同就可以了。

舉例說明配電箱支線Wl9負荷最大，所以選擇該支線計算其截面：

查塑料絕緣導線穿管敷設管徑表可得Wl9導線截面應選擇2.5mm2，因此其余支線截面也選擇2.5mm2，故其型號為：BV-2×2.5。

配電箱AL-1-1進線選擇如下：

查表可知進線截面應選擇16mm2，因此導線型號選擇為：BV-416+116。

（2）干線導線截面的選擇

干線1的截面選擇：

計算電流：，查表可得干線1導線截面應選擇70mm2，但考慮到將來的發展，最終干線1導線截面選擇為90mm2。

干線2的截面選擇：

計算電流：

查表可得干線2導線截面應選擇16mm2，但考慮到將來的發展，最終干線2導線截面選擇為25mm2。

3.低壓側（0.23KV）單相接地短路電流計算

在接地故障保護中為了在規定時間內使保護裝置動作，必須進行靈敏度檢查開關額定電流設定或熔斷器的電流，所以我們需要計算當前的最小短路保護——單相接地電流，電流的開關和熔斷器的靈敏度檢查。

TN系統的單相接地短路電流決定于變壓器的相間零阻抗及供電線路的相線及PEN或PE線之間的阻抗，變壓器容量大于500KVA時，其阻抗可以略而不計，開關觸頭的接觸電阻較小，也可不計，因此單相接地短路電流的計算公式為：

4.設備的選擇

低壓電器是指電壓在1kw以下的各種控制設備、保護設備、各種繼電器等。在建筑工程中常用的低壓電器設備有刀開關、熔斷器、斷路器、磁力啟動器等。低壓斷路器是建筑工程中應用最廣泛的一種控制設備，它也稱為自動斷路器或空氣開關。它具有很好的滅弧能力，常用作配電箱中的總開關或分路開關。

空氣斷路器的額定電流是指它的殼體電流，在此電流下有不同的脫扣額定電流。如ME型斷路器，殼體電流為2000A，另外是它的三段保護空氣斷路器，具有瞬時、短延時及長延時三段保護。

4.1 斷路器的選擇

選擇斷路器時我們選擇C型號斷路器為支線上的斷路器，而配電箱進線和回路上斷路器選擇NC或NS型。以配電箱AL-1-1為例選擇低壓斷路器：支線Wl9的計算電流為6.818A，經查表我們可選擇斷路器為：C65N-16A/1P。同樣方法可選擇其余支線上的斷路器。配電箱AL-1-1進線端計算電流為：18.993A，經查表我們可選擇斷路器為：C65N-40A/4P。同樣方法可選擇其余配電箱進線斷路器。

4.2 電流互感器的選擇

根據電壓等級還有電流參數，本設計選擇LMK6-0.66型電流互感器，LMK6-0.66型電流互感器為戶內型電流互感器，用于電壓660V以下交流電路中電流計量，電能計量和繼電保護。

4.3 低壓開關柜的選擇

本設計低壓開關柜的選擇：GCK-B系列抽插式封閉配電柜。其主要技術指標額定工作電壓：主電路交流380V;輔助電路交流220V;額定電流：水平母線1600 3150A，垂直電流630A;額定短時耐受電流：有效值30-50kA/s;峰值63-105kA;分斷能力：30-50kA。

5.結論與展望

本文通過對教學樓供配電方式的分析和負荷的特點，并結合實際情況合理的實現了現有系統改造與優化。

參考文獻

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