供配电技术 第10章 城网小区规划与施工.ppt

第十章城网小区规划与施工用电 第一节城网小区规划第二节电力负荷预测第三节建筑施工用电 第一节城网小区规划 城网小区是城市建筑小区电力网的简称 城网小区规划是城市总体规划的一项重要内容 一 城网小区规划的基本原则应与城市小区的发展建设规划协调配合 必须依据小区电力负荷预测和电力平衡的原则 向供电部门提出具体的供电需求 应从实际出发 调查分析供电现状 研究负荷增长规律 做出恰当的负荷预测 应遵循新建与改造相结合 近期与远期相结合的原则 统一规划分期实施 城网小区规划的基础资料 城市建设规划资料 城市自然地质资料 包括当地水文气象 地质地形条件等 城市动力电力资料 包括当地电力系统现状及发展规划 水力热力资源状况等 城网小区规划文件 说明书图纸具体包括 规划小区电网的具体供电范围负荷密度指标工程管线规划总平面布置图等 二 城网小区规划的基本要求 城网小区规划应满足下列基本要求 一 供电可靠性根据负荷的性质类别及其密度大小等因素确定其供电可靠性应达到的标准 可根据不同时期的具体要求统筹规划逐步实施 应能满足小区内重要负荷对供电可靠性的要求 对于较大的城市电网 可考虑当一个变电所停电时 通过适当的切换操作即可实现继续供电 且不会因过负荷而限电 对于城市中心区的低压配电线路 当一台变压器或一条低压干线停电时 能从附近取得备用电源而保证全部或大部分负荷的连续供电 二 经济效益 城网小区规划的经济效益包括 供电部门的财务性经济效益和小区用户的社会性经济效益 其主要内容为 各个规划时期的综合供电能力 以及新增每千瓦供电能力所需要的投资 各个规划时期网架结构预期达到的供电可靠性水平 例如能减少的用户年停电小时数等 充分利用和改造旧设备可取得的经济效益 城网改造后 提高电压质量和降低线损所带来的经济效益 改造后的城网与系统电力网相互配合所获得的经济效益 促进城市建设和环境保护而产生的社会经济效益 例如节约用地 加速市政建设 美化城市 利于招商引资等 三 适应性 远期规划中的不确定因素较多 宜建立一个适应性较好的规划网架 例如 线路走向 变配电所占地和土建设施等宜按远期规划一次到位对于主变压器 线路回路数等则可分期建设 四 规划年限 城网小区规划年限应与国民经济发展规划和城市总体规划的年限一致 一般规定为近期 5年 中期 l0年 远期 20年 三个阶段 近期规划应着重解决当前存在的主要问题 近期规划是年度计划和前期工作的依据 应通过不同方案的论证和技术经济比较后提出具体实施方案 中期规划应与近期规划相衔接 着重将城网小区结构有步骤地过渡到目标规划网络 远期规划主要考虑城网小区的长远发展 研究确定电源布局和规划网络 使之具有更好的适应性和经济性 满足远期规划负荷水平的需要 三 城网小区规划的主要内容 小区网架现状分析 针对当前存在的问题 确定改造和发展的重点 小区用电指标预测 确定小区的负荷和负荷密度等 选择供电电源点 进行电力负荷平衡 进行网络结构设计 方案比较及有关的计算 确定供电可靠性 无功功率补偿 电压调整以及自动化方案等 列出主要设备及材料表 并作投资概算 确定变电所位置 线路走廊及其分期建设方案 综合经济效益分析 编制城网小区规划说明书 绘制总平面图 第二节电力负荷预测 一 电力负荷预测的意义二 电力负荷预测的方法 一 电力负荷预测的意义 负荷预测是城网小区规划设计的基础和依据 应在调查分析 充分研究本小区用电量和负荷规律的基础上进行测算 并适当参考国内外同类城市的历史和发展资料进行校核 城网小区负荷预测数字应分近期 中期和远期 近期应按年分列 中期 远期可只列规划期末数字 负荷预测需收集的资料 城市建设总体规划中有关人口 用地 能源 产值 居民收人和消费水平等 城市计划统计部门提供的用电发展规划和有关资料 电力系统规划中如电力电量的平衡等有关资料 市区分电压等级统计的历年用电量和典型日负荷曲线 按行业分类统计的历年售电量和负荷 大工业用户的历年用电量负荷主要产品产量和用电单耗 现有电源供电设备或线路过负荷情况及因限电对生产生活等造成影响的资料 二 电力负荷预测的方法 电力负荷预测的方法可以归纳为两种基本方法 从电量预测入手然后转化为负荷从计算现有负荷密度入手 然后再推算总负荷两种方法具有内在联系可以互相校核 下面介绍几种具体的电力负荷预测方法 1 单耗法 单位产品耗电量法 企业年产量A乘以单位产品耗电量a 即可得到企业全年的需用电量Wa 即 各类工厂的单位产品耗电量a 可通过实测统计确定 也可查阅有关设计计算资料 表10 1列出了部分工厂企业的单位产品耗电量值 可供参考 表10 1部分工厂企业的单位产品耗电量参考值 表10 1部分工厂企业的单位产品耗电量参考值 续 2 负荷密度法 将建筑面积B m2 乘以负荷密度b W m2 即可得到有功计算负荷Pc kW 式中Tmax 年有功负荷最大利用小时 各类建筑的负荷密度b 可通过实测统计确定 也可查阅有关设计计算资料 表10 2列出了部分用电单位的负荷密度值 可供参考 于是 全年的需用电量 表10 2部分用电单位的负荷密度参考值 表10 2部分用电单位的负荷密度参考值 续 负荷密度的单位 序号1 26为W m2 序号27 40为VA m2 括号内数字为平均值 按2l世纪城市电网建设要求 新建住宅内配线供电能力宜满足40 50年内用电增长的需要 一般城市住宅负荷密度按不低于40W m2计 直辖市 省会及经济发达地区按60 80W m2计 3 平均用电指标法 依据 城市的地理位置人口规模产业结构经济发展与居民生活水平当地动力资源与能源消费结构电力供应条件与节能措施等计算公式 小区年需用电量Wa kWh 人均综合用电量 kWh 人 小区规划人口 表10 3规划人均综合用电量指标 4 横向比较法 横向比较法又称调查分析法是以同行业中具有代表性的大用户为横向参照 通过深入调查分析后 预测5 10年内的用电水平和所需电量 一般情况下大用户往往都有自己的5 10年发展规划 可按其发展规划预测用电量 5 年平均增长率法 根据年用电量的平均增长率预测今后5 10年的用电量 也是目前常用的一种负荷预测方法 今后5 10年的用电量预测值可由下式求得 式中Wn为计算当年的用电量 kwh K为年用电量预测平均增长率 年用电量预测平均增长率可先取近几年的平均增长率 再根据本地区的发展情况进行修正后获得 6 电力消费弹性系数法 电力消费弹性系数是反映电能消费与国民经济发展水平之间关系的一个宏观指标 它是指电量消费的年平均增长率与国民经济的年平均增长率的比值 即电力消费弹性系数 电量消费的年平均增长率 国民经济的年平均增长率 利用电力消费弹性系数预测今后的年需电量 首先需要掌握今后一段时期国民经济发展计划的国民生产总值的年平均增长速度 然后参考过去各个时期的电力弹性系数值 分析其变化规律和趋势 确定一个适当的电力消费弹性系数值 即可由下式预测今后第n年的需电量 式中W0 预测期初的年需电量 当地国民经济的年平均增长率 第三节建筑施工用电 一 概述建筑施工现场的电力供应是保证高速度 高质量施工作业的重要前提 在施工组织设计中 必须根据施工现场用电的特点 综合考虑以下因素 精心安排 保证安全保证工程质量节约用电节省费用 建筑施工现场的主要用电设备 建筑施工现场的主要用电设备有 照明设备 各种电光源 灯具动力设备 塔式起重机混凝土搅拌机电动打夯机建筑施工现场的供电方式 一般采用220 380V电压 TN S或TN C S系统建筑施工现场的供电特点 环境较为恶劣 安全条件差移动性用电设备较多 负荷随工程进度变化较大多属于临时设施因此 建筑施工现场的供配电既要符合规范要求 又要考虑其临时性的特点 应统筹兼顾 合理安排 建筑施工现场的电源 1 就近借用已有的配电变压器供电 2 先按工程图纸施工变配电所 由此取施工电源 3 向供电部门提出临时用电申请 设置临时变压器 4 自建临时电站 例如柴油发电机等 二 建筑施工现场的供配电设计内容 1 计算建筑施工现场的用电量 选择配电变压器 2 确定配电变压器的位置 3 合理布置配电线路 4 选择配电线路型号和截面 5 绘制施工现场的电气平面布置图和系统接线图 6 制定安全用电的技术措施 三 建筑施工现场的负荷计算 1 负荷类型 动力和照明2 负荷计算的意义 选择配电变压器 导体和开关保护设备等3 负荷计算的方法 需用系数法一些经验公式 例10 1 某建筑施工现场 采用220 380V三相四线制电源供电 施工现场用电设备见表10 4 试计算该工地上变压器低压侧总的计算负荷和总的计算电流 表10 4某建筑施工现场用电设备 例10 1 解 1 首先求出各组用电设备的计算负荷 混凝土搅拌机组 查表取 Kd 0 7 cos 0 65 tg 1 17 砂浆搅拌机组 查表取 Kd 0 7 cos 0 65 tg 1 17 提升机组 查表取 Kd 0 25 cos 0 7 tg 1 02 例10 1 起重机组 因为起重机是反复短时工作的负荷 其设备容量要求换算到暂载率为25 时的功率 由于本例中起重机的暂载率 25 所以可不必进行换算 查表 Kd 0 25 cos 0 7 tg 1 02 电焊机组 因为电焊机也是反复短时工作的 在进行负荷计算时 应首先换算到暂载率 100 的设备容量 查表 Kd 0 45 cos 0 45 tg 1 99 照明负荷照明负荷按白炽灯考虑 取Kd 1 cos 1 所以 例10 1 2 求总计算负荷取同时系数 0 9 3 求总计算电流 四 施工现场的电气平面布置图 施工现场的电气平面布置图主要包括 变配电所或变压器的位置供配电线路及敷设方式和规格 电杆的位置 配电箱和主要电气设备的位置等 图10 1为某单位办公楼施工组织平面布置图 它是绘制施工现场电气平面布置图的重要依据 图中按一定的比例和图例绘出了 拟建和已建的一切建筑物的位置和尺寸大型机械的开行路线 垂直运输设施的位置生产生活设施的位置材料和机具的堆放位置等 图10 2是在图10 1的基础上绘制的某单位办公楼施工现场电气平面布置图 图10 1某单位办公楼施工组织平面布置图 图10 2某单位办公楼施工现场电气平面布置图 图10 2施工现场电气平面布置图介绍 1 施工用电设备混凝土搅拌机 400L 一台 电动机功率10kW 卷扬机一台 电动机功率7 5kW 塔式起重机一台 起重电动机功率22kW 行走电动机功率7 5kW 回转电动机功率3 5kW 暂载率 25 滤灰机一台 电动机功率2 8kW 电动打夯机三台 每台电动机功率1kW 振捣器四台 每台电动机功率2 8kW 以上电动机均为交流三相380V 照明用电约l0kW 交流220V 图10 2施工现场电气平面布置图介绍 2 供电电源供电电源由工地北侧公共10kV高压架空线路引入 根据建筑施工组织平面布置图和10kV线路的方位 并兼顾接近负荷中心 靠近电源侧 便于进出线 交通运输方便等因素 将施工用临时杆上变配电所设置在施工现场的西北角 图10 2施工现场电气平面布置图介绍 3 变压器台数和容量施工现场实际用电负荷即计算负荷 可以采用需用系数法来求得 也可采用更为简单的估算法来计算 首先计算出施工用电量的总功率 即 考虑到所有用电设备不可能同时使用 每台设备工作时也不可能是满负载 故取需用系数Kd 0 56 取电机的平均效率 0 85 平均功率因数cos 0 6 则计算负荷为 由于建筑施工用电一般为三级负荷 故选用一台S9 100 10型变压器 图10 2施工现场电气平面布置图介绍 4 施工现场的配电线路施工现场的线路布置主要应考虑安全可靠 施工方便 节省投资 不碍交通等因素 一般采用绝缘导线架空敷设 便于向各负荷点供电 并尽量架设在道路一侧 从杆上变配电所引出两路配电干线 一路从北侧引至东侧 负荷包括混凝土搅拌机 滤灰机及路灯 室内照明等 另一路由西侧至南侧 负荷包括塔式起重机 卷扬机 电动打夯机 振捣器及路灯 投光灯 室内照明等 两路干线可在杆上变配电所总配电箱上分别控制 5 配电线路导线截面的选择一般先按发热条件选择 然后按允许电压损耗和机械强度条件进行校验 按上述方法选择的施工现场配电线路导线截面已标注在图10 2上 五 施工现场的电气安全 施工现场临时用电应严格执行 施工现场临时用电安全技术规范 JGJ46 2005 的规定及国家现行有关强制性标准的规定 施工现场的电气安全条件差是建筑工程施工中发生电气事故的客观原因 建筑施工现场一般为多工种交叉作业 且到处有水泥砂浆的运输和灌注 建筑材料的水平和垂直运输增加了可能触碰电气线路的危险 施工现场一般都潮湿 多尘 且视觉条件较差 因此 除遵守一般的电气安全规定外 由于建筑施工现场的特殊性质 在电气安全方面还应特别注意 建筑施工现场在电气安全方面应特别注意的问题 1 架空线路不得使用裸线 应采用绝缘线 架空线路应有专用的电杆 横担 绝缘子等 不得成束架空敷设 严禁利用树木等作电杆使用 2 架空线路的档距不得大于35m 线间距不得小于30mm 架空线路与施工建筑物的水平距离不得小于lm 与地面的垂直距离不得小于6m 跨越建筑物时与其顶部的垂直距离不得小于2 5m 3 配电箱应选用铁板或优质绝缘材料制作 配电箱 开关箱必须防雨 防尘 重要的配电箱应加锁 使用中的配电箱内严禁放置杂物 4 施工现场中的安全距离应不小于表10 5 表10 7中规定的数值 表10 5在建工程 含脚手架具 的外侧边缘与外电架空线路的边线之间的最小安全操作距离 为保证安全 严禁将上 下脚手架的斜道搭建在附近有外电线路的一侧 表10 6施工现场的机动车道与外电架空线路交叉时的最小安全垂直距离 如果受施工现场在建工程位置限制而无法保证规定的安全距离 则必须采取防护措施 例如设置遮栏 栅栏和悬挂警告标志牌等 表10 7带电体至遮栏 栅栏的安全距离 cm 建筑施工现场在电气安全方面应特别注意的问题 5 施工现场一般环境较差 有些属于多尘和潮湿场所 因此用电安全问题尤为重要 应妥善设置等电位联结并装设剩余电流保护装置 6 根据建筑施工安全检查标准 JGJ59 1999 规定 施工现场配电一般应采用TN S或TN C S型供电系统 若施工时借用的是TN S系统即可直接使用 若借用的是TN C型 则应在施工现场总配电箱进线侧作重复接地 从总配电箱处将PEN线分开为N线和PE线 且其后的N线应对地绝缘 即形成TN C S系统 若借用的是TT型供电系统 则应在施工现场总配电箱进线侧作保护接地 同时从总配电箱引出专用的PE线至各用电设备 建筑施工现场在电气安全方面应特别注意的问题 7 在施工现场专用变压器供电的TN S接零保护系统中 电气设备的金属外壳必须与保护 PE 线连接 保护 PE 线应由工作接地线 配电室 总配电箱 电源侧零线处引出 如图10 3所示 图10 3专用变压器供电时TN S接零保护系统示意图1 工作接地 2 PE线重复接地 3 电气设备金属外壳RCD 兼有短路 过载 剩余电流保护功能的断路器 建筑施工现场在电气安全方面应特别注意的问题 8 同一供电系统 不得一部分设备做保护接零 另一部分设备做保护接地 TN系统的工作零线 N线 必须通过总剩余电流保护器保护 PE 线必须由电源进线零线重复接地处或总剩余电流保护电源侧零线处引出 如图10 4所示 TN系统通过总剩余电流保护器的工作零线与保护 PE 线之间不得再做电气连接 1 PEN线重复接地 2 PE线重复接地 DK 总电源隔离开关 RCD 兼有短路 过载 剩余电流保护功能的断路器 图10 4三相四线供电时局部TN S接零保护系统保护 PE 线引出示意图 建筑施工现场在电气安全方面应特别注意的问题 9 在TN系统中 手持式电动工具的金属外壳 以及城防 人防 隧道等潮湿或条件特别恶劣施工现场的电气设备必须采用保护接零 保护 PE 线必须采用绝缘导线 配电装置和电动机械相连接的PE线应为截面不小于2 5mm2的绝缘多股铜线 手持式电动工具的PE线应为截面不小于1 5mm2的绝缘多股铜线 PE线上严禁装设开关或熔断器 建筑施工现场在电气安全方面应特别注意的问题 10 单台容量超过100kVA或使用同一接地装置并联运行且总容量超过100kVA的电力变压器或发电机的工作接地电阻值不得大于4 单台容量不超过100kVA或使用同一接地装置并联运行且总容量不超过100kVA的电力变压器或发电机的工作接地电阻值不得大于10 在土壤电阻率大于1000 m的地区 当达到上述接地电阻值有困难时 工作接地电阻值可提高到30 建筑施工现场在电气安全方面应特别注意的问题 11 TN系统中的保护 PE 线除必须在配电室或总配电箱处做重复接地外 还必须在配电系统的中间处和末端处做重复接地 在TN系统中 保护 PE 线每一处重复接地装置的接地电阻值不应大于10 在工作接地电阻值不允许达到10 的电力系统中 所有重复接地的等效电阻值不应大于10 六 施工现场配电箱的设置 1 配电系统应设置配电柜或总配电箱 分配电箱 开关箱 实行三级配电 总配电箱以下可设若干分配电箱 分配电箱以下可设若干开关箱 总配电箱应设在靠近电源的区域分配电箱应设在用电设备或负荷相对集中的区域分配电箱与开关箱的距离不得超过30m开关箱与其控制的固定式用电设备的水平距离不宜超过3m 六 施工现场配电箱的设置 2 每台用电设备必须有各自专用的开关箱 严禁用同一个开关箱直接控制2台及2台以上用电设备 含插座 动力配电箱与照明配电箱宜分别设置 当合并设置为同一配电箱时 动力和照明应分路配电 动力开关箱与照明开关箱必须分设 固定式配电箱 开关箱的中心点与地面的垂直距离应为1 4 1 6m 移动式配电箱 开关箱应装设在坚固 稳定的支架上 其中心点与地面的垂直距离宜为0 8 1 6m 六 施工现场配电箱的设置 3 配电箱 开关箱内的电器 含插座 应先安装在金属或非木质阻燃绝缘电器安装板上 然后方可整体紧固在配电箱 开关箱箱体内 配电箱的电器安装板上必须分设N线端子板和PE线端子板 N线端子板必须与金属电器安装板绝缘 PE线端子板必须与金属电器安装板做电气连接 进出线中的N线必须通过N线端子板连接 PE线必须通过PE线端子板连接 六 施工现场配电箱的设置 4 配电箱 开关箱的金属箱体 金属电器安装板以及电器正常不带电的金属底座 外壳等必须通过PE线端子板与PE线做电气连接 金属箱门与金属箱体必须通过采用编织软铜线做电气连接 总配电箱应装设电压表 总电流表 电能表及其他需要的仪表 装设电流互感器时 其二次回路必须与保护 PE 线有一个连接点 且严禁断开电路 六 施工现场配电箱的设置 5 开关箱必须装设隔离开关 断路器或熔断器 以及剩余电流保护器 当