低压供配电系统介绍

低压配电系统01OPTION03OPTION05OPTION04OPTION02OPTION概述低压配电系统的结线低压配电系统的保护低压配电系统的电源及可靠性三相不平衡06OPTION低压配电系统的补偿目录第一部分概述概述低压配电系统是指电压在1

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V以下的交流和直流系统。低压配电系统是供配电系统的一个环节，低压配电系统的范围是指从低压降压变压器到用电设备的电源侧端子。一般低压配电系统我们分为动力负荷中心（PCC）和马达控制中心（MCC）。设计内容系统结线接地方式设备选型继电保护设备布置和安装管线选择和敷设低压配电系统的特点概述010302用电设备类型和数量众多，配置分散。用电设备技术要求繁杂，如：三相不平衡的，启动频繁的，要求不停电的，要求自启动的等。使用者除重要的或有特殊要求的低压配电室有电工值班外，大多数是无人值班（定时巡检）或由非电工代替（例如操作工）。低压配电系统的设计过程概述明确环境条件规划系统结线选设备制定目标估投资完成方案技术评价条件评价经济评价低压配电系统的设计过程设计目标、工艺的技术要求。如：生产线工艺设备的组合、电气设备的规格、对电能质量的要求、供电可靠度的要求等；、投资额的控制；、建设进度的要求；、运行费用的控制。环境条件当地有关的法令、法规；本企业的有关技术规定；电源条件；自然条件；场地条件；维修设施和备品备件的供应条件；设备材料的供货条件；该企业的总体装备水平；该工艺生产线的装备水平；0该配电系统有无扩展的需求；1基本建设和生产维护人员的技术水平。概述设计目标与环境条件低压配电系统的设计过程概述系统是由许多相互作用、依存和制约的要素组成的。这些要素有实体的，如用电设备、用电设备为之服务的生产线等；也有非实体的，如环境条件中的各种规定、要求等。构划系统是以非实体的要素作指导已组织实体的要素，原则上按分系统和分层次两步来构成低压配电系统的结线。分系统除用电设备数量极少的情况外，低压配电系统总是由若干分系统组成。一般按服务对象对电源的要求或配置的地域两种条件将用电设备分成若干群，每个群形成一个分系统。分层次为了节约配电设备和线路的投资、常将分系统集合成容量较大的分系统，各个小的分系统是大的分系统的用户，他们之间是上下级关系，这就构成了低压配电系统的层次性。各层次的组合也应符合构成分系统的原则。构划系统结线低压配电系统的设计过程概述1TN-C系统，中性点接地、全系统内N线与PE线合为一根线。2TN-S系统，中性点接地、全系统内N线与PE线分开。选择低压配电系统的制式和接地低压配电系统的设计过程概述3TN-C-S系统，系统的前一部分为TN-C制式，后一部分为TN-S制式。4TT系统，中性点接地，设备外可导电部分单独以接地极直接接地。选择低压配电系统的制式和接地低压配电系统的设计过程概述5IT系统，中性点接地或经阻抗接地，设备外壳导电部分单独以接地极直接接地。选择低压配电系统的制式和接地低压配电系统的设计过程概述A变压器选择（1

）主降压变压器一般选双线圈变压器，其线圈接线连接组最好是D，yn

1

1，一次侧为三角形接线，使三次谐波电流或二次侧接地故障电流所引起的零序电流在一、二次两个系统间隔开；变压器的损失小一些。对新工程建议采用连接组为D，yn

1

1，对过去常用的Y，yn

0方式还继续采用。对可能出现短时或长时并联工作的变压器，必须采用相同的线圈连接组方式；（2

）在选定变压器容量时要考虑大电机启动的影响；k（3

）在选择变压器时，要考虑变压器的U%与开关设备切断短路电流能力的协调，选定合适的Uk%能节约基建投资；（4

）变压器一次侧和二次侧线圈必须有一个接地，否则一二次线圈之间应设接地的防触板（或绕组），以防高低压线圈击穿时造成重大事故；（5

）在同一工程中，最好能减少变压器的类别（型号、规格），以节省备品费用。选用设备电气性能时的注意事项低压配电系统的设计过程概述B配电设备选择（1

）直接接到变压器二次侧的称负荷中心（或动力中心），器开关设备应能承受和断开系统短路电流。如果需要接小容量的馈线，则需选用大断流能力的熔断器、或限流断路器等设备。如选不出能满足断流能力的开关设备，则应增大变压器的短路阻抗，降低系统的短路电流；（2

）在同一工程中选用的配电装置的型号、种类应适当归并成若干规格，以减少备品备件的数量；（3

）次一级系统的开关设备选用原则：①用电负荷对可靠性要求很高时，应按能断开系统短路电流的要求选用开关设备；如果馈电回路的容量很小，数量很多则可考虑加限流电抗器，或采用限流断路器，或采用大断流容量的断路器，或采用带熔断器的断路器等；②用电负荷为一条连续生产线的电气设备（其中任何一台设备发生故障则全线必然停机）或对可靠性要求不太高时，次一级配电设备的受电开关应具备符合要求的断流能力，如其他馈电回路的设备允许短时通过短路电流，可由受电开关来切断故障电流，不用馈电开关切断；选用设备电气性能时的注意事项低压配电系统的设计过程概述总之，上述评价系统的条件是很难全部都“最佳”，即很难找到“最优”解，一般先求可用方案，从中排除和修改其不理想的部分，乃至改变环境条件，通过不断的完善以求得满意的方案。可用性可用性电压稳定性可靠性安全性维修方便性操作简便性有一定发展余量投资合理性设备订货供货条件占地面积安装条件配电系统的评价初步制定的低压配电系统的评价第二部分低压配电系统的电源及可靠性低压配电系统的电源低压配电系统的电源及可靠性工作电源：工作电源是指维持正常生产配置的长期供电电源。它还应能承担在正常生产时随时试运转的最大备用设备和零星检修用设备的负荷要求。备用电源：工作电源停电时才投入的供电电源，其供电对象与工作电源完全一样。他是当正常工作电源可能因检修等原因而有计划停电，或因故障突然停电而设置的备用电源，也可称备用工作电源。保安电源：当工作电源、备用电源全部停电时保证工艺生产设备的安全停产和电源恢复时保证尽快恢复生产所需的电源。它的供电对象大部分在正常生产时也一直在工作。低压配电系统的电源按生产需要分低压供电的可靠性低压配电系统的电源及可靠性1在可靠性分析中，若一个系统中的任何一个部件发生故障，整个系统就发生故障的系统，在可靠性框图中即为串联系统，如车间干线制系统的各分支的开关发生故障，则全干线系统停电。因此串联的部件越多，其总可靠度越小。总可靠度低就是用户的电源出故障的概率高。串联系统的可靠度2构成系统的部件全部出故障时，整个系统才出故障，称为并联系统。例如：低压系统中由两个1

0

0%送抵按能里的电源同时供电，或者两端电源的环形供电。并联系统（并联冗余系统）的可靠度3后备系统这是指工作中的部件发生故障后，由备用部件来替换，如我们所讲的备用电源，当工作电源消失后投入运行。又如：双电源1

0

0%向两段母线供电，母线间设母线分段开关，这种系统当一路电源故障时，投入母线分段开关，回复故障母线的电源。后备系统（被动冗余系统）的可靠度第三部分低压配电系统的结线构划低压配电系统结线的基本步骤低压配电系统的结线负荷计算0

1

在车间平面图上画低压负荷分布情况，进行选定变压器容量和台数0

2画出高压配电室位置和车间所在地的平面图0

3根据车间生产流程的特点选定车间配电网络0

5根据负荷的可靠性要求选定是否需要双回路电源，双变压器等0

4低压配电系统典型结线低压配电系统的结线放射式系统结线图：特点：①引出线故障互不影响，供电可靠性较高；②配电设备较多；③系统灵活性较差；用于供电可靠性需求较高的情况。低压配电系统典型结线低压配电系统的结线树干式系统结线图：特点：①系统灵活性好；②配电设备较省；③干线故障影响范围大；用于供电可靠性较低的情况。低压配电系统典型结线低压配电系统的结线变压器干线系统结线图：特点：①系统灵活性好；②配电设备较省；③干线故障影响范围大；即当任意台变压器检修或故障时，可不影响或少影响。低压配电系统典型结线低压配电系统的结线变压器干线系统结线图：特点：①系统灵活性好；②配电设备较省；③干线故障影响范围大；即当任意台变压器检修或故障时，可不影响或少影响。低压配电系统典型结线低压配电系统的结线链式系统结线图：特点：①适用于距离配电屏较远的而彼此相距又较近的不重要的小容量用电设备；②链接的设备一般不超过5台，总容量不超过1

0

kW；低压配电系统典型结线低压配电系统的结线环形终端供电结线图：特点：①最大优点在于供电可靠性高，降低了供电回路的阻抗，提高了保护电器动作的灵敏度②适用面积不超过1

0

0㎡，单个容量设备不超过2

kW的场所第四部分三相不平衡概述三相不平衡低压电网的三相不平衡一直就是困扰供电单位的主要问题之一，低压电网大多是经1

0/0.4

kV变压器降压后，以三相四线制向用户供电，是三相生产用电与单相负载混合用电的供电网络。在装接单相用户时，供电部门应该将单相负载均衡地分接在A、B、C三相上。但在实际工作及运行中，线路的标志、接线人员的疏忽再加上由于单相用户的不可控增容、大功率单项负载的接入以及单相负载用电的不同时性等，都造成了三相负载的不平衡。低压电网若在三相负荷不平衡度较大的情况下运行，将会给低压电网与电气设备造成不良影响。低压电网三相平衡的重要性三相不平衡三相负荷不平衡，轻则降低线路和配电变压器的供电效率，重则会因重负荷相超载过多，可能造成某相导线烧断、开关烧坏甚至配电变压器单相烧毁等严重后果。01三相负荷平衡是安全供电的基础三相负荷不平衡将产生不平衡电压，加大电压偏移，增大中性线电流，从而增大线路损耗。实践证明，一般情况下三相负荷不平衡可引起线损率升高2%~

1

0%，三相负荷不平衡度若超过1

0%，则线损显著增加。02三相负荷保持平衡是节约能耗、降损降价的基础三相负荷严重不对称，中性点电位就会发生偏移，线路压降和功率损失就会大大增加。接在重负荷相的单相用户易出现电压偏低，电灯不亮、电器效能降低、小电机易烧毁等问题。而接在轻负荷相的单相用户易出现电压偏高，可能造成电器绝缘击穿、缩短电器使用寿命或者损坏电器。对动力用户来说，三相电压不平衡，会引起电机过热现象。03三相负荷平衡才能保证用户的电能质量三相负载不平衡的影响三相不平衡在三相供电网络中，电流通过线路导线时，因存在阻抗，必将产生电能损四线制耗，其损耗与通过的电流的平方成正比。三相负载不平衡运行时，中性线会有电流通过,中性线会产生损耗，从而增加了电网线路的损耗。01增加线路的电能损耗配变设计时，其绕组结构是按照负载平衡运行工况设计的，其绕组的性能基本一致，各相额定容量相等。配变的最大允许出力要受到每相额定容量的限制。假如当配变处于三相负载不平衡工况下运行，负载轻的一相就有富余容量，从而使配变的出力减少。其出力减少程度与三相负载的不平衡度有关。02配变出力减少配变在三相负载不平衡下运行，其各项输出电流就不相等，其配变内部三相压降就不相等，这必将导致配变输出电压三相不平衡。在电压不平衡状况下供电，容易造成电压高的一相所带设备烧损，电压低的一相所带设备可能无法使用。03影响用电设备的安全运行三相负载不平衡的影响三相不平衡运行中的配变若存在零序电流，则其铁芯中将产生零序磁通。零序磁通将会以油箱壁及钢构件作为通道通过，而钢构件的导磁率较低，零序电流通过钢构件时，要产生磁滞和涡流损耗，从而使配变的钢构件局部温度升高发热。配变的绕组绝缘因过热而老化，导致设备寿命降低。同时，零序电流的存在也会增加配电的损耗。04产生零序电流配电变压器是低压电网的供电主设备，当其在三相负载不平衡工况下运行时，将会造成配变损耗的增加。因为配变的功率损耗是随负载的不平衡度而变化的。05增加配电变压器的电能损耗配变在三相负载不平衡工况下运行时，将引起输出电压三相不平衡，由于不平衡电压存在着正序、负序、零序三个电压分量，当这种不平衡电压输入电动机后，负序电压产生旋转磁场与正序电压产生旋转磁场相反，起到制动作用。而由于负序磁场的制动作用，必将引起电动机输出功率减少，导致电动机效率下降。06电动机效率降低三相不平衡产生的原因三相不平衡电力系统三相不平衡可以分为事故不平衡和正常性不平衡两大类。事故性不平衡由系统中各种非对称性故障引起，比如单相接地短路或两相相间短路等。事故性不平衡一般需要保护装置。电力系统在正常运行方式下，供电环节的不平衡或用电环节的不平衡都将导致电力系统三相不平衡。当线路的各个阻抗和导纳分别向当时，称改线路处于平衡状态。反之，线路处于不平衡状态。用电环节的比平衡是指系统中三相负荷不对称所引起的系统三项比平衡。三相负荷不对称时系统三相比平衡的主要因素。产生三相负荷不对称的主要原因是单相大容量负荷（如电气化铁路、电弧炉和电焊机等）在三相系统中的容量和电器位置分布不合理。使用电能质量分析仪可以观测到三相不平衡度。第五部分低压配电系统的保护设置各种保护的一般要求低压配电系统的保护变压器低压侧保护0

1变压器过载保护；低压母线和馈线开关处短路保护零序保护（仅当短路保护不能保护单相接地故障时设置，动作与跳闸）当低压侧仅有一个电源，而且高压侧继电保护已经能保护低压侧短路时，可以不设主开关和主保护。车间变压器低压侧主保护极少采用熔断器，一般采用带短延时和长延时脱扣器的断路器，特殊情况下，也可能采用带瞬时和长延时脱扣器的断路器。电动机保护0

2电动机应装设短路和过载保护。根据不同情况还需设置下列某些保护：①三相交流电动机设断相、负序、低电压、绝缘损坏、温度、轴电流、轴承温度、回转方向、堵转时间等保护。②直流电动机设弱磁、转速、轴电流、轴承温度等保护。设置各种保护的一般要求低压配电系统的保护配电线路保护0

3保护装置应按下列要求设置：①在中性点直接接地的三相四线制系统中和单相中性点直接接地的单相三线制系统中，应装设在所有不接地的各相上；②在中性点不接地的三相三线制系统，允许安装在二相上；不接地的单相二线制系统中，允许安装在一相上，此时对同一电源供电的线路的脱扣器应装在相同的相上。但在有防火，防爆要求的场所，相线与零线均应具有短路保护，当发生故障时相线与零线同时切断；③在接地的直流系统中，应在每个不接地的极上装设；对不接地的直流系统，允许只在一个级上装设，但在同一系统中应装设在同一级上；保护装置应按下列要求设置：①在中性点直接接地的三相四线制系统中和单相中性点直接接地的单相三线制系统中，应装设在所有不接地的各相上；②在接地的直流系统中，应在每个不接地的极上装设；对不接地的直流系统，允许只在一个级上装设，但在同一系统中应装设在同一级上；设置各种保护的一般要求低压配电系统的保护③在中性点不接地的三相三线制系统，允许安装在二相上；不接地的单相二线制系统中，允许安装在一相上，此时对同一电源供电的线路的脱扣器应装在相同的相上。但在有防火，防爆要求的场所，相线与零线均应具有短路保护，当发生故障时相线与零线同时切断；④独立的直流动力和操作系统中，当线路较长、接线复杂或者属于重要设备时，应装设绝缘监视（动作于信号）；⑤由非本建筑物的的变电所或变电站引来的配电线路，应在进入本建筑物后装设该线路的开关和保护装置；⑥对手提便携式设备及灯具、潮湿场所和露天场所的设备及灯具供电的线路应设置漏电保护。在下列情况下，如因装设有困难，允许不装设保护装置：①未被保护线段的道题长期允许负载不小于被保护线段的5

0%；②长度小于3

0

m，导体采用不延燃性护套或穿管明敷，并于高处干线引至配电箱的分支线；③用1

5

A及以下的保护装置作总保护的各分支线。设置各种保护的一般要求低压配电系统的保护低压配电系统继电保护的特点0

4①低压配电系统是直接服务于车间，因此继电保护设计时，应考虑车间规模大小，发生事故时损失的大小，以此来选定方案。②受保护对象种类多、要求继电保护多样性；③周围环境条件复杂。①主保护和后备保护。低压配电系统事故大部分是短路和接地，主保护是第一保护，具有动作最快，切除异常部分的范围最小的功能。后备保护是指主保护拒动或损坏时才动作，去切除异常部分，后备保护切除异常部分的范围要比主保护大得多。②失效保险。为了保证确切的检测事故，防止误动作，采用不同的继电器共同检测一种事故。③继电保护动作值的配合，低压系统的短路电流的大小，随其馈线阻抗和层次的多少而使短路电流逐级衰减，故继电保护的配合主要根据上下级的短路保护的动作电流决定。设置保护时的注意事项0

5低圧回路的保护装置低压配电系统的保护低压回路的保护一般只有过载和短路两种电流保护和低电压保护。低压电流保护采用熔断器和断路器以及热继电器三种以及他们的组合。熔断器熔丝熔断电流为选用设备的额定电流的1.3到1.6倍之间。而断路器的最小脱扣电流介于整定电流的1.0

5到1.2倍之间。对于短路电流的保护，当电流稍许超过脱扣器的脱扣电流时，断路器的响应时间比熔断器更快，但在电流较强的范围内，熔断器比断路器切断电流更快。可利用熔断器与断路器各自的特点来构成熔断器断路器组合开关。热继电器是过载保护装置中的一种，其他装置如置于断路器中的热脱扣器、反比延时的过电流继电器等也能起过载保护作用，一般热继电器与接触器组合成启动器是用于保护用电设备的一种常用装置。高压馈线的保护低压配电系统的保护低压配电系统是高压配电系统的延续，在考虑低压保护系统是应与高压配电保护相协调。一般高压配电线和变压器采用带速断和反比延时的过电流继电器对线路和变压器实现电流速断和过电流保护。通常车间变压器一次线圈故障包含在高压配电的保护范围内，二次线圈不能完全处在速断保护的范围内，仅处在过电流一级的保护范围内。高压配电线和变压器的过电流保护也是低压侧受电回路过电流保护的后备保护。低压配电系统的保护低压配电系统的保护①过负荷保护根据变压器低压侧尖峰负荷的持续时间，选用不同电流-时间特性的长延时脱扣器，规定：使用额定电流为1

0

0

A以上的脱扣器时，其3倍动作电流的可返回时间为大于3

s或8

s或1

5

s三种；使用额定电流为1

0

0

A及以下的脱扣器时，其3倍动作电流的可返回时间为大于1

s或3

s两种特性。②短路保护短路保护的整定电流，还需根据配电系统保护的选择性要求进行调整。③单相接地保护当单相接地电流大于断路器的短延时脱扣器的电流整定值时，应校验其灵敏系数，一般灵敏系数取1.5

~

2。当灵敏系数不满足要求时，或单相接地电流小于断路器短路电流保护整定值时，在变压器中性线上设零序保护。零序保护继电器作用于断路器的分励脱扣器或者信号系统。零序保护继电器的电流整定值还应与相邻保护元件的动作电流相配合。负荷中心直接给电动机供电，主接地保护（主零序保护）装置的动作电流应大于最大容量电动机保护短路的动作电流。低压配电线路设零序保护时，主接地保护装置的动作电流应与配电线路零序保护装置的动作电流相配合。01断路器方式-低压配电系统进线主保护低压配电系统的保护低压配电系统的保护①线路保护整定电流式中：Ijf—被保护线路的尖峰电流，AId

z=

Kkz

IjfKkz——可靠系数，一般取1.3

5电流整定值还必须满足上下级之间的配合，即应考虑上一级断路器电流脱扣器的返回特性的负误差和本级的正误差，并留有1

0%的配合裕度。一般下一级脱扣器整定值不大于上一级脱扣器整定值的5

0%~

6

0%。②过负荷保护Id

z=Kkz

Ijs式中：I——被保护线路的工作电流，即计算电流，AjsKkz——可靠系数，一般取1.1；Id

z——断路器长延时脱扣器整定电流，A长延时脱扣器的电流—时间特性应根据最大负荷持续时间选定。适用额定电流为1

0

0

A以上的脱扣器时，其3倍动作电流的可返回时间为大于3

s或8

s或1

5

s三种；使用额定电流为1

0

0

A及以下的脱扣器时，其3倍动作电流的可返回时间为1

s或大于3

s两种。01断路器方式-低压配电线路保护低压配电系统的保护低压配电系统的保护过负荷和过电流保护由于RT0型熔断器熔体的安—秒特性和变压器的允许温升曲线相近似，所以RT0型熔断器熔体能保护变压器的过负荷和过电流。熔体额定电流一般应尽量接近变压器低压侧额定电流。02熔断器方式过载和短路保护各种熔断器的熔体都能承受短时尖峰电流。保护线路的熔体额定电流大于线路的工作电流，熔体基本上能保护导线或电缆的过负荷；反之，则不能保护导线或电缆的过负荷。A变压器主保护B配电线路保护保护装置的计算及整定低压配电系统的保护01电动机的保护Id

z=

KklIq

d式中：Iq

d

——被保护电动机的起动电流，A；Kkl——可靠系数，短延时及瞬时动作时间大于0.0

2

s的断路器一般取1.3

5，瞬时动作时间不大于0.0

2

s的断路器一般取1.7

~

2；Id

z——断路器瞬时（短延时）脱扣器整定电流；AA短路保护Id

z=

Kk3

Ie

d式中：Ie

d

——电动机额定电流，A；Id

z——断路器长延时脱扣器整定电流，A；Kk3

——可靠系数，一般可取1.1.B过载保护保护装置的计算及整定低压配电系统的保护电动机低电压保护的电压整定值见下表C低电压保护对于持续工作制的电动机当工况有要求时应考虑断相保护，若采用无断相保护功能的过载脱扣器或继电器，当发生断相时已不是