简析低压供配电系统及计算过程中可优化点

1、在进行低压配电系统设计时，首先第一步要统计各配电箱末端用电设备的负荷大小，进而整定出配电箱一次侧负荷大小。

（1）查询各用电设备实际设备容量以及功率因数，功率因数必须准确，其高低直接决定末端计算电流大小，影响末端电器件的选择。

（2）分别罗列出计算好的各回路设备容量，按照三相平衡的原则对其进行相序分配，最终得到的L1、L2、L3各相设备容量之和应该不超过或低于三相平均设备容量的15%（在同时接有单相负荷和三相负荷的配电箱中，统计配电箱设备容量时，如果单相负荷小于三相负荷的15%，则单相负荷和三相负荷可以直接相加作为配电箱的设备容量，当单相负荷大于三相负荷的15%时，应先将单相负荷转化为三相负荷再进行计算），整定完成后将最大相设备容量乘三取值作为配电箱一次侧的设配容量，笔者发现很多设计图纸中直接将各相设备容量相加作为配电箱一次侧的设备容量，该计算公式是建立在三相负荷分配平衡的基础上使用的，很多设计图纸并没有考虑该原则，整定出来的配电箱一次侧设备容量误差较大，尤其在单相设备使用较多的住宅建筑中。

（3）整定完成后，由于配电箱末端负荷基本上不可能同时满载运作，所以我们需要考虑配电箱的使用系数，通常该系数取值65%-85%,根据负荷的种类和特点不同，我们可以与设计方沟通进行优化，比如在住宅地下室储藏间照明系统中，该部分负荷使用率较低，故取值可以偏低，在户内等用电频繁的系统中，我们可以相应取高值，如果不考虑这些，在满足用电需求的基础上一味的取高值的话，得到的负荷一定偏高，造成后续各种用电器件及电缆选型偏大，引起不必要的浪费。

▲图1.1合理的负荷分配

1、末端配电箱负荷整定完成后，需要确定各配电箱的供电方式。

根据建筑高度确定民用建筑类别，按规范要求对不同种类负荷进行等级划分，各级负荷供电应满足以下要求：

（1）一级负荷应由双重电源供电，当一电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏。

（2）二级负荷的供电系统，至少由两回线路供电。

（3）三级负荷为不重要的一般性负荷，对电源无特殊要求，对供电可靠性要求不高，只需一路电源供电。

2、常用干线接线形式有放射式、树干式、链式。

（1）放射式。配电线故障互不影响，供电可靠性较高，配电设备集中，检修比较方便，但系统灵活性较差，有色金属消耗较多。

（2）树干式。配电设备及有色金属消耗较少， 系统灵活性好，但干线故障时影响范围大。

（3）链式。适用于距配电屏较远而彼此相距又较近的不重要的小容量用电设备，链接的设备一般不超过5台，总容量不超过10kW。

通常，普通照明、应急照明、普通动力等系统采用树干式供电，对一些比较重要的消防负荷采用放射式供电，对一般负荷，在满足供电需求的前提下，尽量采用树干式供电，有利于节省成本。

▲图2.1三种常见低压配电方式

1、确定各配电箱配电方式后，需要整定干线上的负荷，这里主要针对树干式供电进行整定分析优化。

（1）将所有末端配电箱整定的有功功率和无功功率相加乘以同时系数（该处同时系数通常取0.95），计算出干线上的计算电流，通过该值进行各种电缆和电器件选型。

2、电缆选型

▲图3.1 电缆载流量表

电缆选型原则：载流量大于回路计算电流。

通常我们选用交联聚乙烯绝缘护套电缆它具有以下优点：

耐热性能：网状立体结构的XLPE具有十分优异的耐热性能。在300℃以下也不会被分解，长期工作的温度能达90℃，寿命长。

绝缘性能：良好的绝缘特性，且绝缘电阻进一步增大。其介质损耗角正切值很小，并且受温度的影响也不大。

机械特性：由于在大分子间建立了新的化学键，所以XLPE的硬度、刚度、耐磨性都有所提高，从而弥补了PE易受环境应力而龟裂的缺点。

耐化学特性：XLPE具有较强的耐酸碱和耐油性，水和二氧化碳为主要的燃烧产物，对环境的危害较小，满足现代消防安全的要求。

▲图3.2 交联聚乙烯绝缘电缆

3、（1）断路器参数选择：断路器是在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置，在强弱电设计中，选择合适的断路器既可以保护线路安全，又能防止断路器随意跳闸，断路器额定电流的选择按照大于被保护回路计算电流小于被保护线路的载流量、分断能力大于保护线路最大短路电流选择。

▲图3.3 微型断路器

（2）双电源切换开关：双电源切换开关就是因故停电自动切换到另外一个电源的开关。双电源切换开关的额定电流应大于配电箱计算电流的1.25倍。

▲图3.4 双电源切换开关

（3）KB0控制保护开关：对一些风机、水泵等设备的配电系统中，成熟的KB0保护装置优势明显，它集成了传统的断路器(熔断器)、接触器、过载(或过流、断相)继电器、起动器、隔离器等的主要功能，具有远距离自动控制和就地直接人力控制功能，与塑壳断路器构成的保护系统相比，有保护整定电流均可调整的特性，克服了塑壳断路器的短路保护整定电流出厂后用户无法调整的缺点，使得KBO产品即使安装在线路末端,短路电流较小时，同样具有很好的短路保护功能。与接触器性能相比具有寿命长、操作方便的特性。

▲图3.5 KB0控制保护开关

首先要确定三部分负荷：平时正常工作的负荷、消防时正常工作的负荷、一、二级负荷，将前二者较大值作为变压器低压侧总计算负荷，当选择多台变压器时，任意一台要满足所有一、二级负荷需要。

根据以上要求确定变压器容量。

1、无功功率：电网输出的功率包括两部分 ：一是有功功率：直接消耗电能，把电能转变为机械能、热能、化学能或声能，利用这些能作功，这部分功率称为有功功率；二是无功功率：消耗电能，但只是把电能转换为另一种形式的能，这种能作为电气设备能够作功的必备条件，并且，这种能是在电网中与电能进行周期性转换，这部分功率称为无功功率。

2、无功补偿意义：可以增加电网中有功功率的比例常数、降低线损、减少发、供电设备的设计容量，减少投资。

3、常用无功补偿方式：集中补偿、分组补偿、单台电动机就地补偿。

通常、采用集中分组补偿，将高低压侧功率因数补偿至0.9。

▲图5.1 无功补偿装置

一套成熟的低压配电系统应建立在安全可靠、供电稳定、功能齐全的基础上，我们可以对其细部进行优化以达到及实现功能又能节省成本节约资源的目的。