低压配电系统设计

第四章低压配电系统设计4.1 低压配电系统概述

配电系统设计的⼀般规定供配电系统设计应根据⼯程特点、规模和发展规划，做到远近期结合，以近期为主。供配电系统设计应采⽤符合国家现⾏有关标准的效率⾼、能耗低、性能先进的电⽓产品。供配电系统设计应根据⼯程特点、规模和发展规划，做到远近期结合，以近期为主。供配电系统设计应采⽤符合国家现⾏有关标准的效率⾼、能耗低、性能先进的电⽓产品.4.2 设计原则

(1)配电系统应做到供电可靠，电能质量好，满⾜⽣产要求。对⼀级负荷应由两个独⽴电源；对⼆级负荷⼀般要有两个电源，可以⼿动切换，在条件很困难的情况下，允许只有⼀个电源。

(2)配电系统的接线⼒求简单灵活，便于操作维护，并能适应负荷的变化和系统的发展。同⼀电压的配电级数不宜多于两级。(3)制定配电系统⽅案时，⼀般不考虑当⼀电源系统发⽣故障或检修停电时，另⼀电源进线也同时发⽣故障。(4)制定配电系统⽅案时要充分考虑节约基建投资，降低运⾏费⽤，减少有⾊⾦属的消耗量。

(5)配电系统应考虑负荷的增长，预留必要的发展余地作出分期建设的规划。配、变电所的电源进线要有适当的富裕的供电能⼒。

4.3 设计的⼀般规定和要求4.3.1负荷分级

按对供电可靠性要求的负荷分类

我国将电⼒负荷按其对供电可靠性的要求及中断供电在政治上、经济上造成的损失或影响的程度划分为三级，分别为⼀级、⼆级、三级负荷。

⑴符合下列情况之⼀时，应为⼀级负荷①中断供电将造成⼈⾝伤亡时。

②中断供电将在政治、经济上造成重⼤损失时。例如：重⼤设备损坏、重⼤产品报废、⽤重要原料⽣产的产品⼤量报废、国民经济中重点企业的连续⽣产过程被打乱需要长时间才能恢复等。

③中断供电将影响有重⼤政治、经济意义的⽤电单位的正常⼯作。例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、⼤型体育场馆、经常⽤于国际活动的⼤量⼈员集中的公共场所等⽤电单位中的重要电⼒负荷。

在⼀级负荷中，当中断供电将发⽣中毒、爆炸和⽕灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。

⑵符合下列情况之⼀时，应为⼆级负荷

①中断供电将在政治、经济上造成较⼤损失时。例如：主要设备损坏、⼤量产品报废、连续⽣产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业⼤量减产等。

②中断供电将影响重要⽤电单位的正常⼯作。例如：交通枢纽、通信枢纽等⽤电单位中的重要电⼒负荷，以及中断供电将造成⼤型影剧院、⼤型商场等较多⼈员集中的重要的公共场所秩序混乱。

⑶不属于⼀级和⼆级负荷者应为三级负荷。对⼀些⾮连续性⽣产的中⼩型企业，停电仅影响产量或造成少量产品报废的⽤电设备，以及⼀般民⽤建筑的⽤电负荷等均属三级负荷。4.3.2各负荷对供电电源的要求⑴⼀级负荷供电要求

⼀级负荷的供电电源应符合下列规定：

①⼀级负荷应由两个电源供电；当⼀个电源发⽣故障时，另⼀个电源不应同时受到损坏。

②⼀级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，还应增设应急电源，并严禁将其他负荷接⼊应急供电系统。③下列电源可以作为应急电源：a)独⽴于正常电源的发电机组。

b)供电⽹络中独⽴正常电源的专⽤的馈电线路。c)蓄电池。d)⼲电池。

④根据允许中断供电的时间可分别选择下列应急电源：

a)允许中断供电时间为15s以上的供电，可选⽤快速⾃启动的发电机组。

b)⾃投装置的动作时间能满⾜允许中断供电时间的，可选⽤带有⾃动投⼊装置的独⽴于正常电源的专⽤馈电线路。

c)允许中断供电时间为毫秒级的供电，可选⽤蓄电池静⽌型不间断供电装置、蓄电池机械储能电机型不间断供电装置或柴油机不间断供电装置。

⑤应急电源的⼯作时间，应按⽣产技术上要求的停车时间考虑。当与⾃动启动的发电机组配合使⽤时，不宜少于10min。⑵⼆级负荷供电要求

⼆级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。在负荷较⼩或地区供电条件困难时，⼆级负荷可由⼀回6KV及以上专⽤的架空线路或电缆供电。当采⽤架空线时，可为⼀回架空线供电；当采⽤电缆线路时，应采⽤两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%的⼆级负荷。⑶三级负荷的供电要求

三级负荷对供电⽆特殊要求，采⽤单回路供电，但应使配电系统简洁可靠，尽量减少配电级数，低压配电级数⼀般不宜超过四级。且应在技术经济合理的条件下，尽量减少电压偏差和电压波动[4]。4.3.3配电系统设计的⼀般规定

⑴照明负荷应根据其中断供电可能造成的影响及损失，合理地确定负荷等级，并应正确地选择供电⽅案。⑵三相照明线路各相负荷的分配，宜保证平衡，在每个分配电盘中的最⼤与最⼩相的负荷电流差不宜超过30%。

⑶特别重要的照明负荷、宜在负荷末级配电盘采⽤⾃动切换电源的⽅式，也可采⽤由两个专⽤回路各带约50%的照明灯具的配电⽅式，也可采⽤由两个专⽤户回路各带约50%的照明灯具的配电⽅式。

⑷备⽤照明应有两路电源或两回线路供电，当采⽤两路⾼压电源供电时，备⽤照明的供电⼲线应接⾃不同的变压器.(1)配电电压应采⽤220/380V。

(2)配电系统设计应根据⼯程规模、设备布置、负荷容量及性质等综合考虑确定。(3)配电系统应满⾜⽣产和使⽤所需要的供电可靠性和电压质量；接线简单，

并有⼀定的灵活性；操作安全，检修⽅便；另外。还要考虑节省有⾊⾦属消耗、减少电能损耗。

(4)⾃变压器⼆次侧⾄⽤电设备之间的低压配电级数不宜超过三级，但对⾮常重要负荷供电时，可以超过三级。

(5)由公⽤电⽹引⼊建筑物内的电源线路，应在屋内靠近进线点便于操作维护的地⽅装设电源开关和保护电器。若由本单位配变电所引⼊建筑物内的专⽤电源线路，可装设不带保护的隔离电器。

(6)在正常环境的车间或建筑物内，当⼤部分⽤电设备容量不很⼤的时候，⼜⽆特殊要求时宜采⽤树⼲式配电。当⽤电设备容量⼤，或负荷性质重要，或在很潮湿、有腐蚀性环境的车间及建筑物内，宜采⽤放射式配电。

(7)各级低压配电屏，应根据发展的可能性留有适当的备⽤回路。 (8)多层建筑低压配电⼀般应遵循以下原则：①应满⾜计量-维护管理、供电安全、可靠的要求，应将照明与电⼒负荷分成不同配电系统。②确定多层住宅低压配电系统及计量⽅式时，应与当地供电部门协商，⼀般可以采⽤以下⼏种⽅式：

a ）单元总配电箱设于⾸层，内设总计量表，层配电箱内设分户表，由总配电箱⾄层配电箱采⽤树⼲式配电，层配电箱⾄各户采⽤放射式配电。

b ）单元不设总计量表，只在分层配电箱内设分户表，其配电⼲线、⽀线的配电⽅式同上项。c ）分户计量表全布集中于⾸层（或中间层）电表间内，配电⽀线以放射式配电⾄各户。

d)多层住宅照明计量应⼀户⼀表。其公⽤⾛道、楼梯间照明计量可以采取：当供电部门收费到户时，可以设公⽤电镀表；如收费到楼总表时，⼀般不另设表。 e)除多层住宅外的其他多层建筑，对于较⼤的集中负荷或较重要的负荷应从配电室以放射式配电；对于向各层配电间或配电箱的配电，宜采⽤树⼲式和分区树⼲式的⽅式。(9)

⾼层建筑低压配电⼀般应遵循如下原则： ①选择变压器时，⼀般SCL 型环氧树脂⼲式变压器。

②将照明与电⼒负荷分成不同的配电系统：消防及其他⽤电设施的宜字成体系。

③对于容量较⼤的集中负荷或重要负荷宜从配电室以放射配电；对各层配电间的配电宜采⽤下列⽅式之⼀：a)⼯作电源采⽤分区树⼲式，备⽤电源也采⽤分区树⼲式或⾸层到顶层垂直⼲线的⽅式。b)⼯作电源和备⽤电源都采⽤由⾸层到顶层垂直⼲线的⽅式。c)⼯作电源采⽤分区树⼲式，备⽤电源取⾃应急照明等电源⼲线。

④对经常处于备⽤状态的消防泵、喷淋泵、事故排风机等设备，不作为计算负荷的⼀部分来选择变压器容量。为保证在发⽣⽕灾事故时，消防设备的起动与正常运转，可以采取⾃动切除⾮消防⽤电设备的措施。

⑤⾼层建筑的配电箱设置和配电回路划分，应根据负荷的性质和密度、防⽕分区、维护管理等条件综合确定。

⑥⾃层配电箱⾄⽤电负荷的分⽀回路，对于旅馆、饭店、公寓等建筑物内的客房，宜采⽤每套房间设⼀分配电箱的树⼲式配电，每套房间内根据负荷性质再设若⼲⽀路；或者采⽤对⼏套房间按不同⽤电类别，以⼏路分别配电的⽅式；但对贵宾馆间则宜采取专⽤分⽀回路供电。

⑦⾼层住宅的照明计量表应采⽤⼀户⼀表，公⽤楼梯、公⽤⾛道的照明及公⽤电⼒计量宜单独设表。⑧⾃备应急柴油发电机组的选择4.4 导线选择与敷设4.4.1 导线选择(1)导线的选择

在配电线路中，使⽤的导线主要有电线和电缆。选择导线从导线的类型和导线截⾯两⽅⾯选择。导线选择是否合理，直接关系到有⾊⾦属的消耗量与线路投资，以及电⼒⽹的安全、可靠、经济、合理的运⾏。在选择导线时，应遵循以下原则和要求：①按使⽤环境和敷设⽅法选择导线的类型。②按机械强度选择导线的最⼩允许截⾯。③按允许载流量选择导线的截⾯。④按电压损失校验导线的截⾯。⑤按经济电流密度计算导线截⾯。

⑥室内、外线路的选择原则，即室外⼀般⽤铝导线，架空线路⽤裹铝绞线。⑦适当地考虑发展的需要。

(2)本设计中导线的截⾯是根据导线的允许载流量来确定。

在建筑供配电系统中，对于低电压380/220V进出电线和电缆的截⾯选择，是按长期允许载流量（或称发热条件或称温升条件）来选择的。在三相电⼒线路中，每相电缆（或每相电线）的横截⾯积，必须满⾜下述条件：D ial≥I30=I c； 4-1

式中I30

是流过每相电线（或电缆）的计算电流，即对该负载计算得出的计算负荷电流Ic = I30，根据Ic

的数值选择导线截⾯。在后⾯将进⾏负荷计算来选

择导线截⾯。对于照明回路，按上述⽅法选出的截⾯S值，还需增⼤标称截⾯等级⼀及等级⼆，有利于减少电线压降或沿线电压损失，保持电灯电压质量在规定的⽔平上。

对于低压电⽹中性线（N线）的允许在流量，不应⼩于三相负载最⼤的不平衡电流，以及⼤于零序谐波电流，因此中性线N的截⾯与各相电线截⾯选择为相同或相近。对于使⽤两相电源或单相电源的负载中性线上流通着相电流，，这种中性线截⾯应与该相电线截⾯相同。

对于保护线（PE线）截⾯的选择，按规定，PE线的电导不⼩于相线电导的50%；⽽且按短路时热稳定的需要符合下表：表4-1 PE线最⼩截⾯（mm2）

4.4.2 导线敷设及型号(1)照明线路⽤的电线型式：

①BLV、BV：塑料绝缘铝芯、铜芯电线。

②BLVV、BVV：塑料绝缘塑料护套铝芯、铜芯电线。(2)照明线路⽤的电缆：

①VLV、VV：聚氯⼄烯绝缘、聚氯⼄烯护套铝芯、铜芯电⼒电缆，⼜称全塑电缆。②YJLV、YJV：交联聚氯⼄烯绝缘、聚⼄烯绝缘护套铝芯、铜芯电⼒电缆。

电缆型号后⾯还有下标，表⽰其铠装层的情况。在选择导线、电缆时⼀般采⽤铝芯线，但有爆炸危险的场所、有急剧振动的场所及移动式灯具的供电应采⽤铜芯导线。(3)根据环境条件选择

常⽤电线、电缆型号及敷设⽅法按环境条件、使⽤场所的不同可以有多种选择。绝缘导线、电缆敷设通常对导线型式和敷设⽅式的选择是⼀起考虑的。导线敷设⽅式的选择主要考虑安全、经济和适当的美观，并取决于环境条件。在屋内，导线的敷设⽅式最常见的⽅式为明敷、穿管和暗敷三种。(4)绝缘导线、电缆明敷①导线架设于绝缘⽀柱

②导线直接沿墙、天棚等建筑物结构敷设，称为直敷布线或线卡布线(5)绝缘导线及电缆穿管敷设

绝缘导线或电缆穿管后敷设于墙壁、顶棚的表⾯及⽀架等处，统称为穿管敷设。明敷于潮湿环境或直接埋于塑⼟内的管线，应采⽤焊接钢管。明敷于⼲燥环境的管线，可采⽤管壁厚度不⼩于1.5mm的电线钢管。有酸碱盐腐蚀的环境，应采⽤硬聚氯⼄烯管。爆炸危险环境应采⽤镀锌钢管。

管⼦的弯曲半径应不⼩于钢管外径的4倍。穿管敷设的绝缘导线绝缘电压等级不应⼩于交流500伏，穿管导线的总截⾯积不应⼤于管内净⾯积的40％。电缆穿管时，管内径不应⼩于电缆外径的1.5倍。

(6)绝缘导线及电缆敷设

绝缘导线及电缆穿管敷设于墙壁、顶棚、地坪及楼板等处的内部，或在混凝⼟板孔内敷设线称为暗敷。暗敷线缆可以保持建筑内表⾯整齐美观、⽅便施⼯、节约材料。当建筑采⽤现场混凝⼟捣制的地坪、楼板、柱⼦、过梁等表层下或预制楼板以及板缝中和砖墙内，然后抹灰加粉刷层加以遮蔽，或外加装饰性材料予以隐蔽。在管⼦出现交叉的情况下，还应适当加厚粉刷层，厚度应⼤于两管外径之和，且要有裕度。4.5 负荷计算

4.5.1 负荷计算的⽅法及选⽤原则(1)供电⽅式

本⼯程采⽤放射式供电⽅式中的树⼲式，配电系统采⽤三相五线制，电压为380/220伏，这样能使系统更加安全可靠。(2)计算⽅法

⽤电负荷的计算⽅法有“需要系数法”、“利⽤系数法”和“⼆项式法”等多种。由于需⽤系数法⽐较便利，因⽽⼴泛使⽤，低压母线上的负荷计算多采⽤需⽤系数法。本⼯程将采⽤需⽤系数法进⾏负荷计算。需⽤系数法公式：P js=K c P e4-2S js＝P js／cosφ 4-3I js=S js／U n4-4

I js=S js／3U n 4-5式中：P js—有功计算负荷，kWK c—需⽤系数

P e—⽤电设备的总容量， kWS js—视在计算负荷，kVAI js—计算电流，A

cosφ—⽤电设备功率因数正弦值U n—⽤电设备额定电压，V

(3)现代家庭常⽤的电器设备及其功率见表4-2：表4-2 家⽤电器设备及其功率

(4)根据现⾏规范及建设单位要求，本⼯程住宅⽤电标准分别为每户4kW（60平⽶以下），每户6kW（60~160平⽶）。住宅负荷的计算⽅法：

①住宅负荷⼀般采⽤需⽤系数法计算负荷，⽤⾯积估算法已不能满⾜⽤电要求；②住宅建筑物⼲线的需⽤系数可由户数范围选取；③住宅⽤电功率因数，⼀般可取0.9，也可暂不考虑。(5)负荷计算的主要内容包括：

①求计算负荷，也称需⽤负荷。⽬的是为了合理的选择供配电系统各级电压供电⽹络、变压器容量和电器设备型号等。②求尖峰电流。⽤于计算电压波动、电压损失、选择熔断器和保护元件等。

③求平均负荷。⽤来计算配电系统中电能需要量、电能损耗和选择⽆功补偿装置等。表4-3 住宅⽤电需⽤系数

4.6本⼯程负荷计算4.6.1分户箱系统

以D6户型6KW住户为例，该户型强电包括6个回路：照明回路、普通插座、两个空调插座回路、厨房插座、卫⽣间插座。

图4-1 分户箱配电系统图

P=500W(为估算负荷，灯具型号、功率等根据住户喜爱每户都不(1)照明回路：e同，

,K c =0.9, Φcos =0.9s 1P =c K e P =500×0.9=450W s S 1＝Φcos s

1P =450÷0.9=500V A s I 1=ns

U S 1 =500÷220=2.27A 采⽤BV-3x2.5-PC20-CC 敷设，开关选择32C/16A/1P+N

(2)⼀般插座回路：P e =1200W,K c =0.6,cos φ=0.75（每个插座功率平均按100W 计算，共12个插座）P js =K c P e =1200×0.6=720Ws S 1＝Φ

cos s 1P =720÷0.75=960V As I 1=ns

U S 1 =960÷220=4.36 A 采⽤BV-3x4-PC25-FC 敷设，开关选择32C/20A/1P+N/30mA

(3)厨房回路：排烟机插座、冰箱插座、厨房备⽤插座（每个插座功率平均按400W 计算，共3个插座）e P =1200W, c K =0.85, Φcos =0.95 e c P K P =s 1=1200×0.85=1020W Φ=cos 11s

s P S =1020÷0.95=1073.7V A ns

s U S I 11=

=1073.7÷220=4.88A 采⽤BV-3x4-PC25-CC 敷设，开关选择32C/20A/1P+N/30mA(4)卫⽣间回路：洗⾐机，热⽔器（洗⾐机按400W 计算，热⽔器按1kw 计算）P e =1400W,K c =0.65, cos φ=0.9 P js =K c P e =1400×0.65=910W

Φ=cos 11s

s P S =910÷0.95=957.9V Ans

s U S I 11=

=957.9÷220=4.35A 采⽤BV-3x4-PC25-CC 敷设，开关选择32C/20A/1P+N/30mA(5)空调回路：e P =6000W, c K =0.75, Φcos =0.75e c P K P =s 1=4000×0.75=3000W Φ=cos 11s

s P S =3000÷0.75=4000V A ns

s U S I 11=

=4000÷220=18.18A 采⽤BV-3x4-PC25-CC/FC 敷设，开关选择32D/20A/1P+N/30mAc P 总=（450+720+1020+910+3000）×0.75=4.575W Φ=cos 总

总c P S =4.575÷0.9=5.083KV A nU S I 总总=

c =5.083÷0.22=23.11A 选择63C/32A/2P 带过⽋压保护的断路器作为室内的总开关。

跟据计算电流，照明回路导线选BV-3×2.5 PC20 CC ，⼀般插座的回路导线选BV-3×4 PVC25 FC ，厨卫插座、空调回路选BV-3×4 PVC25 FC 。照明回路选⽤32C/16A/1P+N 型断路器,⼀般插座回路选⽤32C/20A/1P+N/30mA 漏电保护型断路器,厨卫插座选⽤32C/20A/1P+N/30mA 漏电保护型断路器,空调回路选⽤32D/20A/1P+N/30mA 漏电保护型断路器。分户箱总负荷计算： 6KW 住户：

e P =6KW Φcos =0.75 d K =0.8 Pc=d K ×e P =0.8×6=4.8 KW Sc=Φ

cos c P =6.4 KV A Ic=n U Sc=29.1A4KW 住户：

e P =4KW Φcos =0.75 d K =0.8 Pc=d K ×e P =0.8×4=3.20 KW Sc=Φ

cos c P =4.27KV A Ic=n U Sc=19.4A

4.6.2集中电表箱

计量⽅式为分户计量集中管理⽅式。集中电表箱的布置如下：本住宅楼⾼18层，两个单元，⼀梯3户，共108户，，每单元布置6个集中表箱，共12个，即9户⼀个集中表箱，分别设置在两个单元的2.、5、8、11、14、17层，由集中表箱向本层和上层及下层共三层供电。

集中表箱各供电回路负荷计算：

(1)AW2-1、AW5-1、AW8-1、AW11-1、AW14-1、AW2-2、AW5-2、AW8-2、AW11-2、AW14-2单元箱的负荷计算如下：

图4-2 集中电表箱系统图1（48kw ）e P =6×FHX1+3×FHX2

e P =6×6 KW +3×4KW =48KW Φcos =0.9 x K =1Pc=x K ×e P =1×48=48KWSc=Φcos c P =9.048=53.3 KV AIc=n3U Sc =0.3833.53?=81A

供电线缆选则为：YJV-4×35+1×16 SC100 FC ，选断路器NDM2-250H/100A/3P 。 (2)AW17-1、AW17-2：

图4-3 集中电表箱系统图2（36kw ）e P =4×FHX1+3×FHX2

e P =4×6 KW +3×4KW =36KW Φcos =0.9 x K =1 Pc=x K ×e P =1×36=36KW Sc=Φcos c P =9.036

=40KV A Ic=n3U Sc =0.38340?=54.8A

供电线缆选则为：YJV-4×35+1×16 SC100 FC，所选断路器NDM2-250H/100A/3P。

单元箱内总断路器型号为400H/315A/4P/500mA+分励脱扣，对于集中表箱供电，线缆采⽤预制分⽀电缆-YJV-4x150+1x95-CTY，于室外距地⾯0.8⽶由由园区内局维变电所引来。4.6.2其他供电系统

该住宅电梯供电系统、楼梯照明供电系统、应急照明系统等的负荷计算类似于分户箱系统的负荷计算，在此不再阐述。