配电设计知识点

　　无功功率， 许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠 建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。 为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为 无功功率，因此，所谓的无功并不是无用的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、 热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。无 功功率单位为乏(var)。 无功功率比较抽象， 它是用于电路内电场与磁场， 并用来在电气设备中建立和维持磁场 的电功率。 熔断器， 熔断器（fuse）是指当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路的 一种电器。熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从 而使电路断开； 运用这种原理制成的一种电流保护器。 熔断器广泛应用于高低压配电系统和 控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。 电抗器， 电抗器也叫电感器， 一个导体通电时就会在其所占据的一定空间范围产生磁场， 所以所 有能载流的电导体都有一般意义上的感性。 然而通电长直导体的电感较小， 所产生的磁场不 强，因此实际的电抗器是导线绕成螺线管形式，称空心电抗器；有时为了让这只螺线管具有 更大的电感，便在螺线管中插入铁心，称铁心电抗器。电抗分为感抗和容抗，比较科学的归 类是感抗器（电感器）和容抗器（电容器）统称为电抗器，然而由于过去先有了电感器，并 且被称为电抗器，所以现在人们所说的电容器就是容抗器，而电抗器专指电感器。 互感器， 互感器（instrument transformer）又称为仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的 统称。能将高电压变成低电压、大电流变成小电流，用于量测或保护系统。其功能主要是将 高电压或大电流按比例变换成标准低电压（100V）或标准小电流（5A 或 1A，均指额定值）， 以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。同时互感器还可用来隔开 高电压系统，以保证人身和设备的安全。 母线 母线是指在变电所中各级电压配电装置的连接，以及变压器等电气设备和相应配电装置 的连接，大都采用矩形或圆形截面的裸导线或绞线，这统称为母线。母线的作用是汇集、分 配和传送电能。由于母线在运行中，有巨大的电能通过，短路时，承受着很大的发热和电动 力效应，因此，必须合理的选用母线材料、截面形状和截面积以符合安全经济运行的要求。 发电厂和变电所的各级电压配电装置中， 将发动机、 变压器与各种电器连接的导线称为母 线。分为软母线（多用于电压较高户外配电室）和硬母线（低压的户内外配电装置）。 馈线 馈线是配电网中的一个术语， 它可以指与任意配网节点相连接的支路， 可以是馈入支路， 也可以是馈出支路。 但因为配电网的典型拓扑是辐射型， 所以大多馈线中的能量流动是单向 的。但为提高供电可靠性，配网结构变化很复杂，功率的传输也并非绝对是一个方向。所以 粗略地说，配电网中的支路都可称之为馈线； 母线和馈线是相对的。如果同一段线所带有很多的分支的话，这一段就叫母 线，其中的分支为馈线。 电路中，电流与电压的直接乘积就是视在功率。 对于非纯电阻电路，电路的有功功率小于视在功率。 对于纯电阻电路，视在功率等于有功功率。 建筑红线 红线一般是指各种用地的边界线。有时也把确定沿街建筑位置的一条建筑线谓之红线， 即建筑红线（boundary line of building） 。它可与道路红线重合，也可退于道路红线之后， 但绝不许超越道路红线，在建筑红线以外不允许建任何建筑物。 开闭所--------相当于分线器，进出电压不变 开闭所，是将高压电力分别向周围的几个用电单位供电的电力设施，位于电力系统中 变电站的下一级。 其特征是电源进线侧和出线侧的电压相同。当然，区域变电站也具有开闭所的功能。 但需明确的是，开闭所是区别于变电站而言的。 开闭所也指用于接受电力并分配电力的供配电设施，高压电网中称为开关站。中压电 网中的开闭所一般用于 10kV 电力的接受与分配。 开闭所一般两进多出（常用 4~6 出） ，只是根据不同的要求，进出可以设置断路器、负 荷开关。 环网柜 环网柜（Ring Main Unit）是一组高压开关设备装在金属或非金属绝缘柜体内或做成拼 装间隔式环网供电单元的电气设备，其核心部分采用负荷开关和熔断器，具有结构简单、体 积小、 价格低、 可提高供电参数和性能以及供电安全等优点。 它被广泛使用于城市住宅小区、 高层建筑、大型公共建筑、工厂企业等负荷中心的配电站以及箱式变电站中。 为了提高供电可靠性，使用户可以从两个方向获得电源，通常将供电网连接成环形。这种供 电方式简称为环网供电。在工矿企业、住宅小区、港口和高层建筑等交流 10kV 配电系统中， 因负载容量不大， 其高压回路通常采用负荷开关或真空接触器控制， 并配有高压熔断器保护。 该系统通常采用环形网供电， 所使用高压开关柜一般习惯上称为环网柜。 环网柜除了向本配 电所供电外， 其高压母线还要通过环形供电网的穿越电流 （即经本配电所母线向相邻配电所 供电的电流） ，因此环网柜的高压母线截面要根据本配电所的负荷电流与环网穿越电流之和 选择，以保证运行中高压母线不过负荷运行。 环网是指环形配电网，即供电干线形成一个闭合的环形，供电电源向这个环形干线供电，从 干线上再一路一路地通过高压开关向外配电。 这样的好处是， 每一个配电支路既可以同它的 左侧干线取电源，又可以由它右侧干线取电源。当左侧干线出了故障，它就从右侧干线继续 得到供电，而当右侧干线出了故障，它就从左侧干线继续得到供电，这样一来，尽管总电源 是单路供电的， 但从每一个配电支路来说却得到类似于双路供电的实惠， 从而提高了供电的 可靠性。 所谓“环网柜”就是每个配电支路设一台开关柜（出线开关柜） ，这台开关柜的母线同时 就是环形干线的一部分。就是说，环形干线是由每台出线柜的母线连接起来共同组成的。每 台出线柜就叫“环网柜”。实际上单独拿出一台环网柜是看不出“环网”的含义的。 这些环网柜的额定电流都不大， 因而环网柜的高压开关一般不采用结构复杂的断路器而 采取结构简单的带高压熔断器的高压负荷开关。也就是说，环网柜中的高压开关一般是负 荷开关。环网柜用负荷开关操作正常电流，而用熔断器切除短路电流，这两者结合起来取代 了断路器。当然这只能局限在一定容量内。 这样的开关柜也完全可以用到非环网结构的配电系统中，于是随着这种开关柜的广泛 应用，“环网柜”就跳出了环网配电的范畴而泛指以负荷开关为主开关的高压开关柜了。 负荷开关 一般装有简单的灭弧装置，但其结构比较简单。图为一种压气式高压负荷 开关，其工作过程是：分闸时，在分闸弹簧的作用下，主轴顺时针旋转，一方面 通过曲柄滑块机构使活塞向上移动，将气体压缩；另一方面通过两套四连杆机构 组成的传动系统，使主闸刀先打开，然后推动灭弧闸刀使弧触头打开，气缸中的 压缩空气通过喷口吹灭电弧。 中性线 三相电的星形接法将各相电源或负载的一端都接在中性点上， 可以将中性点引出作为中 性线，形成三相四线制。也可不引出，形成三相三线制。 从题面上它本身就包含两个概念：中性线和零线。 《电工学》中讲：变压器、发电机的 绕组中有一点，此点与外部各接线端间的电压绝对值均相等，这一点就称为中性点，通常我 们称它为 0 点；但是当中性点接地时，该点就称为零点；由中性点引出的导线，称为中性 线；由零点引出的导线，则称为零线。由以上比较我们还可以得出电网中性点不同运行方式 下的安全措施，即中性点的绝缘运行方式和中性点的直接接地运行方式。 电弧 电弧是一种气体放电现象，电流通过某些绝缘介质（例如空气）所产生的瞬间火花。 〈1〉按电流种类可分为：交流电弧、直流电弧和脉冲电弧。 〈2〉按电弧的状态可分为：自由电弧和压缩电弧（如等离子弧） 。 〈3〉按电极材料可分为：熔化极电弧和不熔化极电弧。 电弧作用 电弧是高温高导电率的游离气体，它不仅对触头有很大的破坏作用，而且使 断开电路的时间延长。 当用开关电器断开电流时，如果电路电压不低于 10—20 伏，电流不小于 80~100mA，电器的触头间便会产生电弧。 载流量 在规定条件下，导体能够连续承载而不致使其稳定温度超过规定值的最大电流。 载流量与导体的布置方式，环境温度，绝缘材料等有关。 三相五线制 三相五线制包括三相电的三个相线（A、B、C 线） 、中性线（N 线） ；以及地线 （PE 线） 。电设备外壳上电位始终处在地电位，从而 消除了设备产生危险电压的隐患。 三相五线制标准导线颜色为：A 线黄色，B 线绿色，C 线红色，N 线淡蓝色，PE 线黄 绿 三相五线制 三相五线制包括三相电的三个相线（A、B、C 线） 、中性线（N 线） ；以及地线（PE 线） 。 中性线(N 线)就是零线。三相负载对称时，三相线路流入中性线的电流矢量和为零，但 对于单独的一相来讲，电流不为零。三相负载不对称时，中性线的电流矢量和不为零，会产 生对地电压。 三相电 三相交流电是电能的一种输送形式， 简称为三相电。 三相交流电源， 是由三个频率相同、 振幅相等、相位依次互差 120° 的交流电势组成的电源。三相交流电的用途很多，工业中大 部分的交流用电设备，例如电动机，都采用三相交流电，也就是经常提到的三相四线制。而 在日常生活中，多使用单相电源，也称为照明电。当采用照明电供电时，使用三相电其中的 一相对用电设备供电，例如家用电器，而另外一根线是三相四线之中的第四根线，也就是其 中的零线，该零线从三相电的中性点引出。 以下是一个理想的三相交流电压的数学式： V1 = Asin(2πft)=Asin(wt） V2 = Asin(2πft - 2π/3)=Asin(wt-2π/3) V3 = Asin(2πft + 2π/3)=Asin(wt+2π/3) 其中 A 是电压的峰值，f 则是交流电压的频率,。 以三相发电机作为电源，称为三相电源； 以三相电源供电的电路，称为三相电路； 相与中性线之间称为相电压，电压是 220V。 三相电的颜色 A 相为黄色，B 相为绿色，C 相为红色， 目前有以下几种叫法：A，B， C 或 L1，L2，L3 或 U，V，W ，顺序都是一样的。 中压配网通常采用开环设计，闭环运行 什么是变，配电站？？ 变电站和配电站（所）都有变换电压、分配电能的作用。 变电站是将电从一个站送到另一个站， 是环形电网的一个节点， 有升压变电站和降低变电站 之分；对降压变电站，它的馈出线供到不同的配电站（所），是配电站（所）的电源，一般 变电站的容量较大，电压等级在 35KV 以上； 配电站（所）（大的配电室）是将电送到用电设备或用户的站，是电网的未端，是放射形的 个点，它上连变电站，下连各用电设备；一般配电站（所）的容量较小，电压等级在 35KV 以下； 配电站并不是一个专业术语，纯粹从字意来理解：配电站包括变电站。 变电站：主要起电能的配送、电压的升降功能。 开关站(也称开闭所)：主要起电能的分配作用。 配电室：在负荷附近直接变压、馈电的场所。 专用配电室和公用配电室 用配电房是为住宅配电的，专用配电房是给商场消防水泵电机等配电的。我 只知道专用配电房的电源是来自城市不同区域的两个变电站的 10KV 电源。 但 是我不知道公用配电房的电源是怎么来的？ “公用配电房和专用配电房”我也是第一次听到这样的说法。 应该是“公用线路和专 用线路”吧。公用线路是从开关站的一个出线间隔上有多个用户，可以是 10kv 的 高压或通过公用变压器的 380v 的低压。专用线路是从开关站的一个出线间隔上 的线路专门到一个用户， 一般是 10kv 的高压线路， 到用户端后要求建总配电房。 我国配电网为什么采用闭环结构、开环运行方式？ 采用闭环结构是为了提高运行的灵活性和供电可靠性；开环运行是为了故障是 的接地电阻， 因为上级电网已经是在闭环运行了 （最大限度地保障供电可靠性） ， 如果本级再闭环，一旦发生接地故障，短路电流会非常在，常常会超出开关的遮 断容量，开关会爆炸的。 在《中国南方电网电力调度管理规程》中，调度术语对合环、解环的概念做如下解释： 合环：是指将线路、变压器或开关串构成的网络闭合运行的操作。 解环：是指将线路、变压器或开关串构成的网络开断运行的操作。 闭环、开环不作为电力系统内的正规术语。 应该是合环、闭环的概念相同，开环与解环的概念相同。 解、合环操作应注意的问题： 1、必须确保相序相位正确才能合环。 2、解、合环操作必须确保解、合环后潮流不超过稳定极限、设备部过负荷、电压在正常范 围内，不引起继电保护和安全自动装置误动。 3、环状系统合环点设有同期装置时，应启动同期装置进行合环。 合环时电压差 500KV 一般不应超过额定电压 10%， 220KV 一般不应超过额定电压 20%， 500KV 系统合环一般应检同期合环， 有困难时应启用合环开关的同期装置检查相角差。 合环时相角 差 500KV 一般不应超过 20 度，220KV 一般不应超过 25 度。 PT 变比 PT 即电压互感器，potential transformer，相对于 CT（电流互感器），用于较高电压等级 的测量，监视和保护。原理相当于变压器，PT 比是指通过电压互感器 2 次侧的电压和 CT 变比可测得高压。使用中 2 次侧不允许短路。 PT 变比的范围编辑 PT 的变比是固定的，即 PT 的二次侧为 100V（0.1kV） ，一次侧为输入电压，常用的 数值有：500kV，220kV 等。而对于变电站继电保护所用的 PT 来说，往往把满足 PT 精度 等级所允许的一次侧电压变化范围所对应的变比的变化量称为变比范围。例如： 0.1 级， 500kV/0.1kV 的 PT， 输入电压值在满足精度的前提下所允许的输入电压范围为 80%-120%， 则相对于输入电压的变化范围为 400-600kV，按这个电压范围值计算所得的变比的范围即 楼主所说的 PT 变比范围，此术语一般只用于变电站的继电保护专业。 电压互感器作用 电压互感器将电力系统的一次电压按一定的变比缩小为要求的二次电压，供各种二次 设备使用。使测量仪表和继电保护等二次电气设备与高压电气装置很好的隔离，保证工作 人员的安全； 使测量仪表和继电器标准化和小型化， 并可采用小截面的电缆进行远距离测量； 当高压侧发生短路时，可保护测量仪表的电流线圈不受大电流的损害。 电压互感器的分类 按用途：测量用、保护用 按安置场所：户内、户外 按结构：电磁式、电容式 CT 变比 CT 变比就是电流互感器(current transformer)两侧转化电流之间的比例，即一次侧与二 次侧电流大小的比例。例如，从 5000A 变成 5A,变比就是 5000/5。注：一次侧是线路高压部 分，二次侧是要被处理的低压部分。把 CT 看作放大镜，变比就是放大倍数。 CT 作用 CT 变比作用是将大电流变成小电流，主要用于计量、测量、继电保护、监控等二次回路中 的电流回路作为电流测量元件使用。一般 CT 的二次额定电流是 5 安或 1 安，一次额定电流 视用电负荷大小选择。 CT 与计量的关系 假如有一个用电户用电电流达到 400 安培， 该情况下不可能找到可以计量这么大电流的电能 表，只能通过 CT 将电流变小，比如选 400/5 的 CT，然后将 CT 二次回路接入电能表，这时 电能表电流回路的 5 安表示了用电户负荷电流是 400 安。这样电能表读到的行码乘以 CT 变 比（也称倍数）就是用电户实际的用电量。 从上所述，可以看出并不是 CT 变比越大计量 就越准确， CT 一次额定电流的选择原则是用电负荷电流为一次额定电流的 30%～60%。 这时 CT 的计量精度最高（专业的说法是 CT 工作在线性段） ，如果一次额定电流选得过大会使 CT 的准确度降低（工作在非线性段） 。 决定 CT 计量准确的是 CT 的准确度（如 0.02、0.05、0.1...） ，这也是 CT 的一个重要参数，CT 的准确度数值越小说明 CT 的精度越高[1] 配电柜 配电柜（箱）分动力配电柜（箱）和照明配电柜（箱） 、计量柜（箱） ，是配电系统的 末级设备。 配电柜是电动机控制中心的统称。 配电柜使用在负荷比较分散、 回路较少的场合； 电动机控制中心用于负荷集中、 回路较多的场合。 它们把上一级配电设备某一电路的电能分 配给就近的负荷。这级设备应对负荷提供保护、监视和控制。 定义编辑 [1] 分别是指分动力配电柜和照明配电柜、计量柜等配电系统的末级设备。 2 分级编辑 （1）一级配电设备，统称为动力配电中心。它们集中安装在企业的变电站，把电能分 配给不同地点的下级配电设备。这一级设备紧靠降压变压器，故电气参数要求较高，输出电 路容量也较大。 （2）二级配电设备，是动力配电柜和电动机控制中心的统称。[2]动力配电柜使用在负 荷比较分散、回路较少的场合；电动机控制中心用于负荷集中、回路较多的场合。它们把上 一级配电设备某一电路的电能分配给就近的负荷。 这级设备应对负荷提供保护、 监视和控制。 （3）末级配电设备总称为照明动力配电箱。它们远离供电中心，是分散的小容量配电 设备。 按结构特征和用途分类： 主要开关柜类型： 低压开关柜有 GGD、GCK、GCS、MNS、XLL2 低压配电箱和 XGM 低压照明箱。 主要区别： GGD 是固定式，GCK、GCS、MNS 是抽屉柜。GCK 和 GCS、MNS 柜抽屉推进机构 不同； GCS 和 MNS 柜最主要的区别是 GCS 柜只能做单面操作柜，柜深 800mm，MNS 柜 可以做双面操作柜，柜深 1000mm。 优缺点： 抽出式柜（GCK、GCS、MNS）较省地方，维护方便，出线路多，但造价贵； 固定式柜（GGD）相对出线回路少，占地较大。（如果地方小做不了固定柜的建议该 做抽屉柜 配变容量 配电容量： 一个系统中所有的用电负荷的容量的总和叫安装容量，但这些负 荷一般不会同时使用或不会都运行在最大负载状况，所以要引入需用系数、同时 系数的概念，根据这些系数以及系统的功率因数进行负荷计算，得到的【计算负 荷】才作为选择上级配电设备的依据。配电容量就是指计算负荷了（可以适当留 些余量）。 最大配电容量：大概就是指配电设备满载时可以提供的最大的负荷。 载流量定义 在规定条件下，导体能够连续承载而不致使其稳定温度超过规定值的最大电流。 载流量与导体的布置方式，环境温度，绝缘材料等有关。 载流量的概述编辑 一般铜导线载流量导线的安全载流量 一般铜导线载流量导线的安全载流量是根据所允许的线芯最高温度、冷却条件、敷设 条 件 来 确 定 的 。 一 般 铜 导 线 的 安 全 载 流 量 为 5~8A/mm2 ， 铝 导 线 的 安 全 载 流 量 为 3~5A/mm2。 关键点一般铜导线 BVV 铜导线 BVV 铜导线安 全载流量的推荐值 4×8A/mm2=32A 计算铜导线截面积 利用铜导线的安全载流量的推荐值 5~8A/mm2，计算出所选取铜导线截面积 S 的上下 范围： S=[ I /（5~8）]=0.125 I ~0.2 I（mm2） S-----铜导线） I-----负载电流（A） 功率计算 一般负载（也可以成为用电器，如电灯、冰箱等等）分为两种，一种是电阻性负载， 一种是电感性负载。对于电阻性负载的计算公式： P=UI 对于日光灯负载的计算公式： P=UIcosф，其中日光灯负载的功率因数 cosф=0.5。 不同电感性负载功率因数不同，统一计算家庭用电器时可以将功率因数 cosф 取 0.8。 也 就 是 说 如 果 一 个 家 庭 所 有 用 电 器 加 上 总 功 率 为 6000 瓦 ， 则 最 大 电 流 是 I=P/Ucosф=6000/220*0.8=34(A) 但是，一般情况下，家里的电器不可能同时使用，所以加上一个公用系数，公用系数 一般 0.5。所以，上面的计算应该改写成 I=P*数/Ucosф=6000*0.5/220*0.8=17(A) 也就是 说，这个家庭总的电流值为 17A。则总闸空气开关不能使用 16A，应该用大于 17A 的。 3 估算口诀编辑 二点五下乘以九，往上减一顺号走。 三十五乘三点五，双双成组减点五。 条件有变加折算，高温九折铜升级。 穿管根数二三四，八七六折满载流。 说明：本节口诀对各种绝缘线(橡皮和塑料绝缘线)的载流量(安全电流)不是直接指出， 而是“截面乘上一定的倍数”来表示，通过心算而得。由表 5 3 可以看出：倍数随截面的增大 而减小。 二点五下乘以九，往上减一顺号走 “二点五下乘以九，往上减一顺号走”说的是 2．5mm’及以下的各种截面铝芯绝缘线， 其载流量约为截面数的 9 倍。如 2．5mm’导线mm’及 以上导线的载流量和截面数的倍数关系是顺着线号往上排，倍数逐次减 l，即 4×8、6×7、 10×6、16×5、25×4。 三十五乘三点五，双双成组减点五。 “三十五乘三点五， 双双成组减点五”， 说的是 35mm”的导线mm’及以上的导线，其载流量与截面数之间的倍数关系变为 两个两个线号成一组，倍数依次减 0．5。即 50、70mm’导线mm”导线载流量是其截面积数的 2．5 倍，依次类推。 条件有变加折算，高温九折铜升级。 “条件有变加折算，高温九折铜升级”。上述口诀是铝芯绝缘线℃ 的条件下而定的。若铝芯绝缘线明敷在环境温度长期高于 25℃的地区，导线载流量可按上 述口诀计算方法算出，然后再打九折即可；当使用的不是铝线而是铜芯绝缘线，它的载流量 要比同规格铝线略大一些， 可按上述口诀方法算出比铝线加大一个线 铝线计算。 穿管根数二三四，八七六折满载流。 穿管二根，载流量按八折计算； 穿管三根，载流量按七折计算； 穿管四根，载流量按六折计算。 一台变压器将三相 10KV 变压到三相 380/220V，就可以通过电缆引到用户区域的配电箱， 然后再分配到各家各户。 当需要用 380V 时， 采用三相电源电源， 三相之间的电压都是 380V。 当需要 220V 时，采用一相和地线V。