供配电系统设计规范2009

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中华人民共和国国家标准 供配电系统设计规范 Code for design electric power supply systems GB50052-2009 主编部门:中华人民共和国国家发展和改革委员会 批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部 施行日期:2010年7月1日 中国计划出版社 2009年北京,中华人民共和国住房和城乡建设部公告 第437号 住房和城乡建设部关于发布国家标准 供配电系统设计规范的公告 现批准供配电系统设计规范为国家标准,编号为GB50052-2009,自2010年7月 1日起实施。其中,第3.0.1、3.0.2、3.0.3、3.0.9、4.0.2条为强制性条文,必须严格执行。原供配电系统设计规范GB50052-95同时废止。 本规范由住房和城乡建设部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。 中华人民共和国住房和城乡建设部 二00九年十一月十一日,前 言 本规范是根据建设部建标200285号文“关于印发二一二二年度工程建设国家标准制订、修订计划的通知”要求,由中国联合工程公司会同有关设计研究单位共同修订完成的。 在修订过程中,规范修订组在研究了原规范内容后,经广泛调查研究、认真总结实践经验,并参考了有关国际标准和国外先进标准,先后完成了初稿、征求意见稿、送审稿和报批稿等阶段,最后经有关部门审查定稿。 本规范主要技术内容包括:1.总则;2.术语;3.负荷分级及供电要求;4.电源及供电系统;5.电压选择和电能质量;6.无功补偿;7.低压配电。,目 次 1 总则 2 术语 3 负荷分级及供电要求 4 电源及供电系统 5 电压选择和电能质量 6 无功补偿 7 低压配电 本规范用词说明 引用标准目录,1 总则 1.0.1 为使供配电系统设计贯彻执行国家的技术经济政策,做到保障人身安全,供电可靠,技术先进和经济合理,制定本规范。,1.0.2 本规范适用于用户端供配电系统新建、扩建和改建工程的设计。 说明:由于工业用电负荷增大,有些企业内部设有110kV电压等级的变电所,甚至有些企业(如石化行业)已建220kV电压等级用户终端变电所。本规范原规定其适用范围为110kV及以下的供配电系统,与目前适用状况已显示出一定的局限性,且在现有的标准中也没有任何关于强制要求公用供电部门保证安全供电的条文,公用供电部门为实现和用户签订的合同中可靠供电,自然会按实际需要考虑到用哪一级的供电电压。为此,本规范修订为:适用于用户端供配电系统新建、扩建和改建工程的设计。 民用建筑供电电压大多采用35kV、10kV、220/380V电压等级。 针对新建、扩建和改建工程系与相关电气专业强制性规范相协调,且在实施过程中均应这样做。,1.0.3 供配电系统设计应按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件,统筹兼顾,合理确定设计方案。 说明:一个地区的供配电系统如果没有一个全面的规划,往往造成资金浪费、能耗增加等不合理现象。因此,在供配电系统设计中,应由供电部门与用户全面规划,从国家整体利益出发,判别供配电系统合理性。,1.0.4 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,在满足近期使用要求的同时,兼顾未来发展的需要。,1.0.5 供配电系统设计应采用符合国家现行有关标准的高效节能、环保、安全、性能先进的电气产品。 说明:二00五年十月建设部、科技部颁发的“绿色建筑技术导则”在“导则”前言中明确指出:推进绿色建设是发展节能、节地型住宅和公共建筑的具体实践。党的十六大报告指出:我国要实现“可持续发展能力不断增强,生态环境得到改善,资源利用效率显著提高,促进人与自然的和谐,推动整个社会走上生产发展,生活富裕、生态良好的文明发展道路。”采用符合国家现行有关标准的高效节能、性能先进、环保、安全可靠的电气产品,也是电气供配电系统设计可持续发展的要求。 时下健康环保、绿色空间成为人们愈来愈关注的焦点,“人与自然”是永恒的主题。二00五年八月十三日欧盟各国将完成两项关于电子垃圾的立法,并将于二00六年七月一日正式启动。这两项指令分别为“关于报废电子、电器设备指令”(WEEE)和“关于在电子、电器设备中禁止使用某些有害物质指令”(ROHS),涉及的产品包括十大类近20万种,几乎涉及,所有的电子信息产品,“两指令”实际上是一个非常典型的“绿色环保壁垒”。 因此,对企业应不断加大力度研究新工艺,开发新产品,本条规定采用环保安全的电气产品,也是符合社会发展的需求。 供配电系统设计时所选用的设备,必须经国家主管部门认定的鉴定机构鉴定合格的产品,积极采用成熟的新技术、新设备,严禁采用国家已公布的淘汰产品。,1.0.6 供配电系统设计除应遵守本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。,2 术语 2.0.1 一级负荷中特别重要的负荷 Vital Load in First Grade Load 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。,2.0.2 双重电源 Duplicate Supply 一个负荷的电源是由两个电路提供的,这两个电路就安全供电而言被认为是互相独立的。,2.0.3 应急供电系统(安全设施供电系统) Electric Supply Systems for Safety Services 用来维持电气设备和电气装置运行的供电系统,主要是: 为了人体和家畜的健康和安全,和/或 如果国家规范要求,为避免对环境或其他设备造成损失。 注:供电系统包括电源和连接到电气设备端子的电气回路。在某些场合,它也可以包括设备。,2.0.4 应急电源(安全设施电源) Electric Source for Safety Services 用作应急供电系统组成部分的电源。,2.0.5 备用电源 Stand-by Electric Source 当正常电源断电时,由于非安全原因用来维持电气装置或其某些部分所需的电源。,2.0.6 分布式电源 Distributed Generation 分布式电源主要是指布置在电力负荷附近,能源利用效率高并与环境兼容,可提供电、热(冷)的发电装置,如微型燃气轮机、太阳能光伏发电、燃料电池、风力发电和生物质能发电等。,2.0.7 逆调压方式 Inverse Voltage Regulation Mode 逆调压方式就是负荷大时电网电压向高调,负荷小时电网电压向低调,以补偿电网的电压损失。,2.0.8 基本无功功率 Basic Reactive Power 当用电设备投入运行时所需的最小无功功率。如该用电设备有空载运行的可能,则基本无功功率即为其空载无功功率。如其最小运行方式为轻负荷运行,则基本无功功率为在此轻负荷情况下的无功功率。,2.0.9 隔离电器 Isolator 在执行工作、维修、故障测定或更换设备之前,为人提供安全的电器设备。,3 负荷分级及供电要求 3.0.1 电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在对人身安全、经济损失上所造成的影响程度进行分级,并应符合下列规定: 1 符合下列情况之一时,应视为一级负荷。 1)中断供电将造成人身伤亡时。 2)中断供电将在经济上造成重大损失时。 3)中断供电将影响重要用电单位的正常工作。 2 在一级负荷中,当中断供电将造成重大设备损坏或发生中毒、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,应视为一级负荷中特别重要的负荷。 3 符合下列情况之一时,应视为二级负荷。 1)中断供电将在经济上造成较大损失时。 2)中断供电将影响较重要用电单位的正常工作。 4 不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。,说明:用电负荷分级的意义,在于正确地反映它对供电可靠性要求的界限,以便恰当地选择符合实际水平的供电方式,提高投资的经济效益,保护人员生命安全。负荷分级主要是从安全和经济损失两个方面来确定。安全包括了人身生命安全和生产过程,生产装备的安全。 确定负荷特性的目的是为了确定其供电方案。在目前市场经济的大环境下,政府应该只对涉及到人身和生产安全的问题采取强制性的规定,而对于停电造成的经济损失的评价主要应该取决于用户所能接受的能力。规范中对特别重要负荷及一、二、三级负荷的供电要求是最低要求,工程设计中用户可以根据其本身的特点确定其供电方案。由于各个行业的负荷特性不一样,本规范只能对负荷的分级作原则性规定,各行业可以依据本规范的分级规定,确定用电设备或用户的负荷级别。 停电一般分为计划检修停电和事故停电,由于计划检修停电事先通知用电部门,故可采取措施避免损失或将损失减少至最低限度。条文中是按事故停电的损失来确定负荷的特性。,政治影响程度难以衡量。个别特殊的用户有特别的要求,故不在条文中表述。 1 对于中断供电将会产生人身伤害及危及生产安全的用电负荷视为特别重要负荷,在生产连续性较高行业,当生产装置工作电源突然中断时,为确保安全停车,避免引起爆炸、火灾、中毒、人员伤亡,而必须保证的负荷,为特别重要负荷,例如中压及以上的锅炉给水泵,大型压缩机的润滑油泵,;或者事故一旦发生能够及时处理,防止事故扩大,保证工作人员的抢救和撤离,而必须保证的用电负荷,亦为特别重要负荷。 2 对于中断供电将会在经济上产生重大损失的用电负荷视为一级负荷。例如:使生产过程或生产装备处于不安全状态、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、生产企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等将在经济上造成重大损失,则其负荷特性为一级负荷。大型银行营业厅的照明、一般银行的防盗系统;大型博物馆、展览馆的防盗信号电源、珍贵展品室的照明电源,一旦中断供电可能会造成珍贵文物和珍贵展品被盗,因此其负荷特性为一级负荷。在民用建筑中,重要的交通枢纽、重要的通讯枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、以及经常用于重要活动的,大量人员集中的公共场所等,由于电源突然中断造成正常秩序严重混乱的用电负荷为一级负荷。 3 中断供电使得主要设备损坏、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将在经济上造成较大损失,则其负荷特性为二级负荷。中断供电将影响较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,因此其负荷特性为二级负荷。 4 在一个区域内,当用电负荷中一级负荷占大多数时,本区域的负荷作为一个整体可以认为是一级负荷;在一个区域内,当用电负荷中一级负荷所占的数量和容量都较少时,而二级负荷所占得数量和容量较大时,本区域的负荷作为一个整体可以认为是二级负荷。在确定一个区域的负荷特性时,应分别统计特别重要负荷、一、二、三级负荷的数量和容量,并研究在电源出现故障时需向该区域保证供电的程度。,在工程设计中,特别是对大型的工矿企业,有时对某个区域的负荷定性比确定单个的负荷特性更具有可操作性。按照用电负荷在生产使用过程中的特性,对一个区域的用电负荷在整体上进行确定,其目的是确定整个区域的供电方案以及作为向外申请用电的依据。如在一个生产装置中只有少量的用电设备生产连续性要求高,不允许中断供电,其负荷为一级负荷,而其它的用电设备可以断电,其性质为三级负荷,则整个生产装置的用电负荷可以确定为三级负荷;如果生产装置区的大部分用电设备生产的连续性都要求很高,停产将会造成重大的经济损失,则可以确定本装置的负荷特性为一级负荷。如果区域负荷的特性为一级负荷,则应该按照一级负荷的供电要求对整个区域供电;如果区域负荷特性是二级负荷,则对整个区域按照二级负荷的供电要求进行供电,对其中少量的特别重要负荷按照规定供电。,民用建筑用户负荷分级,钢铁企业负荷分级 (P.1 表1-1),钢铁企业负荷分级 (P.1 表1-1),钢铁企业负荷分级 (P.1 表1-1),民用建筑电气设计规范JGJ16-2008 3.2 负荷分级及供电要求 3.3 电源及10kV、35kV供配电系统, 3.0.2 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。 说明:采用的“双重电源”一词引用了IEC50(601)中的术语第601-02-19条“duplicate supply”。因地区大电力网在主网电压上部是并网的,用电部门无论从电网取几回电源进线,也无法得到严格意义上的两个独立电源。所以这里指的双重电源可以是分别来自不同电网的电源,或来自同一电网但在运行时电路互相之间联系很弱,或者来自同一个电网但其间的电气距离较远,一个电源系统任意一处出现异常运行时或发生短路故障时,另一个电源仍能不中断供电,这样的电源都可视为双重电源。 一级负荷的供电应由双重电源供电,而且不能同时损坏,只有满足这两个基本条件,才可能维持其中一个电源继续供电,这是必须满足的条件。双重电源可一用一备,亦可同时工作,各供一部分负荷。, 3.0.3 一级负荷中特别重要的负荷供电,应符合下列要求: 1 除应由双重电源供电外,尚应增设应急电源,并严禁将其它负荷接入应急供电系统。 2 设备的供电电源的切换时间,应满足设备允许中断供电的要求。 说明:一级负荷中特别重要的负荷的供电除由双重电源供电外,尚需增加应急电源。由于在实际中很难得到两个真正独立的电源,电网的各种故障都可能引起全部电源进线同时失去电源,造成停电事故。对特别重要负荷要由与电网不并列的、独立的应急电源供电。 工程设计中,对于其它专业提出的特别重要负荷,应仔细研究,凡能采取非电气保安措施者,应尽可能减少特别重要负荷的负荷量。,3.0.4 下列电源可作为应急电源: 1 独立于正常电源的发电机组。 2 供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路。 3 蓄电池。 4 干电池。 说明:多年来实际运行经验表明,电气故障是无法限制在某个范围内部的,电力部门从未保证过供电不中断,即使供电中断也不罚款。因此,应急电源应是与电网在电气上独立的各式电源,例如:蓄电池、柴油发电机等。供电网络中有效地独立于正常电源的专用的馈电线路即是指保证两个供电线路不大可能同时中断供电的线路。 正常与电网并联运行的自备电站一般不宜作为应急电源使用。,3.0.5 应急电源应根据允许中断供电的时间选择,并应符合下列规定: 1 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。 2 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之外的专用馈电线路。 3 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或柴油机不间断供电装置。 说明:应急电源类型的选择,应根据特别重要负荷的容量、允许中断供电的时间,以及要求的电源为交流或直流等条件来进行。由于蓄电池装置供电稳定、可靠、无切换时间、投资较少,故凡允许停电时间为毫秒级,且容量不大的特别重要负荷,可采用直流电源者,应由蓄电池装置作为应急电源。若特别重要负荷要求交流电源供电,允许停电时间为毫秒级,且容量不大,可采用静止型不间断供电装置。若有需要驱动的电动机负荷,若负荷不大,可以采用静止型应急电源,负荷较大,允许停电时间为15s以上的可采用快速启动的发电机组,这是考虑快速启动的发电机组一般启动时间在10s以内。,消防用电设备在火灾发生期间的最少持续供电时间,大型企业中,往往同时使用几种应急电源,为了使各种应急电源设备密切配合,充分发挥作用,应急电源接线示例见图1(以蓄电池、不间断供电装置、柴油发电机同时使用为例)。,图1 应急电源接线示例,3.0.6 应急电源的供电时间,应按生产技术上要求的允许停车过程时间确定。,3.0.7 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供电。 说明:对于二级负荷,由于其停电造成的损失较大,且其包括的范围也比一级负荷广,其供电方式的确定,如能根据供电费用及供配电系统停电几率所带来的停电损失等综合比较来确定是合理的。目前条文中对二级负荷的供电要求是根据本规范的负荷分级原则和当前供电情况确定的。 对二级负荷的供电方式,因其停电影响还是比较大的,故应由两回线路供电。两回线路与双重电源略有不同,二者都要求线路有两个独立部分,而后者还强调电源的相对独立。 只有当负荷较小,或地区供电条件困难时,才允许由一回6kV及以上的专用架空线供电。这点主要考虑电缆发生故障后有时检查故障点和修复需时较长,而一般架空线路修复方便(此点和电缆的故障率无关)。当线路自配电所引出采用电缆线路时,应采用两回线路。,3.0.8 各级负荷的备用电源设置可根据用电需要确定。, 3.0.9 备用电源严禁接入应急供电系统。 说明:备用电源与应急电源是两个完全不同用途的电源。备用电源是当正常电源断电时,由于非安全原因用来维持电气装置或其某些部分所需的电源;而应急电源,又称安全设施电源,是用作应急供电系统组成部分的电源,是为了人体和家畜的健康和安全,为避免对环境或其他设备造成损失的电源。本条文从安全角度考虑,其目的是为了防止其它负荷接入应急供电系统,与3.0.3条1款相一致。,4 电源及供电系统 4.0.1 符合下列条件之一时,用户宜设置自备电源: 1 需要设置自备电源作为一级负荷中的特别重要负荷的应急电源时或第二电源不能满足一级负荷的条件时。 2 设置自备电源较从电力系统取得第二电源经济合理时。 3 有常年稳定余热、压差、废弃物可供发电,技术可靠、经济合理时。 4 所在地区偏僻,远离电力系统,设置自备电源经济合理时。 5 有设置分布式电源的条件,能源利用效率高、经济合理时。 说明:电力系统所属大型电厂其单位功率的投资少,发电成本低,而用户一般的自备中小型电厂则相反。分布式电源与一般意义上的中小型电厂有本质的区别,除了电之外,还同时供热供冷,是多联产系统,实现对能源的梯级利用,能够提高能源的综合利用效率,环境负面影响小,经济效益,好。故在原规范条文第1款至第4款的基础上增加了第5款条文,在条文各款规定的情况下,用户宜设置自备电源。 第1款对一级负荷中特别重要负荷的供电,是按本规范第3.0.3条第1款“尚应增设应急电源”的要求因而需要设置自备电源。为了保证一级负荷的供电条件也有需要设置自备电源的。 第2、4款设置自备电源需要经过技术经济比较后才定。 第3款设置自备电源的型式是一项挖掘工厂企业潜力,解决电力供需矛盾的技术措施。但各企业是否建自备电站,需经过全面技术经济比较确定。利用常年稳定的余热、压差、废弃物进行发电,技术经济指标优越,并能充分利用能源,还可减少温室气体和其他污染物的排放。废弃物是指可以综合利用的废弃资源,如煤矸石、煤泥、煤层气、焦化煤气等。 第5款设置自备电源的型式是未来大型电网的有力补充和有效支撑。分布式电源的一次能源包括风能、太阳能、水力、海洋能、地热和生物质能等可再生能源,也包括天然气等不可再生的清洁能源;二次能源为分布在用户,端的热电冷联产,实现以直接满足用户多种需求的能源梯级利用。当今技术比较成熟、世界上应用较广的最主要方式是燃气热电冷联产,它利用十分先进的燃气轮机或燃气内燃机燃烧洁净的天然气发电,对做功后的余热进一步回收,用来制冷、供暖和供生活热水。从而实现对能源的梯级利用,提高能源的综合利用效率。这种系统尤其适用于宾馆、饭店、高档写字楼、高级公寓、学校、机关、医院以及电力品质及安全系数要求较高和电力供应不足的用户。 分布式电源所发电力应以就近消化为主,原则上不允许向电网反送功率,但利用可再生能源发电的分布式电源除外。用户大部分用电可以自己解决,不足部分由大电网补充,可以显著降低对大电网的依赖性,提高供电可靠性。分布式电源一般产生电、热、冷或热电联产,热力和电力不外销,与外购电和外购热相比具有经济性。, 4.0.2 应急电源与正常电源之间,应采取防止并列运行的措施。当有特殊要求,应急电源向正常电源转换需短暂并列运行时,应采取安全运行的措施。 说明:应急电源与正常电源之间应采取可靠措施防止并列运行,目的在于保证应急电源的专用性,防止正常电源系统故障时应急电源向正常电源系统负荷送电而失去作用,例如应急电源原动机的启动命令必须由正常电源主开关的辅助接点发出,而不是由继电器的接点发出,因为继电器有可能误动而造成与正常电源误并网。有个别用户在应急电源向正常电源转换时,为了减少电源转换对应急设备的影响,将应急电源与正常电源短暂并列运行,并列完成后立即将应急电源断开。当需要并列操作时,应符合下列条件:1、应取得供电部门的同意;2、应急电源需设置频率、相位和电压的自动同步系统;3、正常电源应设置逆功率保护;4、并列及不并列运行时故障情况的短路保护、电击保护都应得到保证。,具有应急电源蓄电池组的静止不间断电源装置,其正常电源是经整流环节变为直流才与蓄电池组并列运行的,在对蓄电池组进行浮充储能的同时经逆变环节提供交流电源,当正常电源系统故障时,利用蓄电池组直流储能放电而自动经逆变环节不间断地提供交流电源,但由于整流环节的存在因而蓄电池组不会向正常电源进线侧反馈,也就保证了应急电源的专用性。 IEC603645551:第551.7条 发电设备可能与公用电网并列运行时,对电气装置的附加要求,也有相关的规定。,4.0.3 供配电系统的设计,除一级负荷中的特别重要负荷外,不应按一个电源系统检修或故障的同时另一电源又发生故障进行设计。 说明:多年运行经验证明,变压器和线路都是可靠的供电元件,用户在一电源检修或事故的同时另一电源又发生事故的情况是极少的,而且这种事故往往都是由于误操作造成,在加强维护管理,健全必要的规章制度后是可以避免的,如果不着眼于维护水平的提高,只在供配电系统上层层保险,过多地建设电源线路和变电所,不但造成大量浪费而且事故也终难避免。,4.0.4 需要两回电源线路的用户,宜采用同级电压供电。但根据各级负荷的不同需要及地区供电条件,亦可采用不同电压供电。 说明:两回电源线路采用同级电压可以互相备用,提高设备利用率,如能满足一级和二级负荷用电要求时,亦可采用不同电压供电。,4.0.5 同时供电的两回及以上供配电线路中,当有一回路中断供电时,其余线路应能满足全部一级负荷及二级负荷。 说明:一级和二级负荷在突然停电后将造成不同程度的严重损失,因此在做供配电系统设计时,当确定线路通过容量时,应考虑事故情况下一回路中断供电时,其余线路应能满足第3.0.2条、第3.0.3条和第3.0.7条规定的一级负荷和二级负荷用电的要求。,4.0.6 供配电系统应简单可靠,同一电压等级的配电级数高压不宜多于两级;低压不宜多于三级。 说明:如果供配电系统结线复杂,配电层次过多,不仅管理不便,操作频繁,而且由于串联元件过多,因元件故障和操作错误而产生事故的可能性也随之增加。所以复杂的供配电系统导致可靠性下降,不受运行和维修人员的欢迎;配电级数过多,继电保护整定时限的级数也随之增多,而电力系统容许继电保护的时限级数对10kV来说正常也只限于两级;如配电级数出现三级,则中间一级势必要与下一级或上一级之间无选择性。 高压配电系统同一电压的配电级数为两级,例如由低压侧为10kV的总变电所或地区变电所配电至10kV配电所,再从该配电所以10kV配电给配电变压器,则认为10kV配电级数为两级。 低压配电系统的配电级数为三级,例如从低压侧为380V的变电所低压配电屏至楼门配电箱,再从楼门配电箱至层配电箱,最后从层配电箱至户配电箱,则认为380V配电级数为三级。,4.0.7 高压配电系统宜采用放射式。根据变压器的容量、分布及地理环境等情况,亦可采用树干式或环式。 说明:配电系统采用放射式则供电可靠性高,便于管理,但线路和高压开关柜数量多,而如对辅助生产区,多属三级负荷,供电可靠性要求较低,可用树干式,线路数量少,投资也少。负荷较大的高层建筑,多属二级和一级负荷,可用分区树干式或环式,减少配电电缆线路和高压开关柜数量,从而相应少占电缆竖井和高压配电室的面积。住宅区多属三级负荷,也有高层二级和一级负荷,因此以环式或树干式为主,但根据线路路径等情况也可用放射式。,4.0.8 根据负荷的容量和分布,配变电所应靠近负荷中心。当配电电压为35kV时,亦可采用直降至低压配电电压。 说明:将总变电所、配电所、变电所建在靠近负荷中心位置,可以节省线材、降低电能损耗,提高电压质量,这是供配电系统设计的一条重要原则。至于对负荷较大的大型建筑和高层建筑分散设置变电所,这也是将变电所建在靠近各自低压负荷中心位置的一种形式。郊区小化肥厂等用电单位,如用电负荷均为低压又较集中,当供电电压为35kV时可用35kV直降至低压配电电压,这样既简化供配电系统,又节省投资和电能,提高电压质量。又如铁路、轨道交通的供电特点是用电点的负荷均为低压,小而集中,但用电点多而又远离,当高压配电电压为35kV时,各变电所亦可采用35kV直降至低压配电系统。,4.0.9 在用户内部邻近的变电所之间,宜设置低压联络线。 说明:一般动力和照明负荷是由同一台变压器供电,在节假日或周期性、季节性轻负荷时,将变压器退出运行并把所带负荷切换到其它变压器上,可以减少变压器的空载损耗。当变压器定期检修或故障时,可利用低压联络线来保证该变电所的检修照明及其所供的一部分负荷继续供电,从而提高了供电可靠性。,4.0 10 小负荷的用户,宜接入地区低压电网。 说明:小负荷当在低压供电合理的情况下,其用电应由供电部门统一规划,尽量由公共的220/380V低压网络供电,使地区配电变压器和线路得到充分利用。各地供电部门对低压供电的容量有不同的要求。根据供电营业规则第二章第八条规定:“用户单相用电设备总容量不足10kW的可采用低压220V供电。”第二章第九条规定:“用户用电设备容量在100kW以下或需用变压器容量在50kVA及以下者,可采用低压三相四线制供电,特殊情况亦可采用高压供电。用电负荷密度较高的地区,经过技术经济比较,采用低压供电的技术经济性明显优于高压供电时,低压供电的容量界限可适当提高。” 上海市电力公司供电营业细则第二章第九条第(2)规定:“非居民用户:用户单相用电设备总容量10kW及以下的,可采用低压单相220V供电。用户用电设备容量在350kW以下或最大需量在150kW以下的,采用低压三相四线380V供电。”,5 电压选择和电能质量 5.0.1 用户的供电电压应根据用电容量、用电设备特性、供电距离、供电线路的回路数、当地公共电网现状及其发展规划等因素,经技术经济比较确定。 说明:用户需要的功率大,供电电压应相应提高,这是一般规律。 选择供电电压和输送距离有关,也和供电线路的回路数有关。输送距离长,为降低线路电压损失,宜提高供电电压等级。供电线路的回路多,则每回路的送电容量相应减少,可以降低供电电压等级。用电设备特性,例如波动负荷大,宜由容量大的电网供电,也就是要提高供电电压的等级。还要看用户所在地点的电网提供什么电压方便和经济。所以,供电电压的选择,不易找出严格的规律,只能定原则。,5.0.2 供电电压大于等于35kV时,用户的一级配电电压宜采用10kV;当6kV用电设备的总容量较大,选用6kV经济合理时,宜采用6kV;低压配电电压宜采用220/380V,工矿企业亦可采用660V;当安全需要时,应采用小于50V电压。 说明:目前我国公用电力系统除农村和一些偏远地区还有采用3kV和6kV外,已基本采用10kV,特别是城市公用配电系统,更是全部采用10kV。因此,采用10kV有利于互相支援,有利于将来的发展。故当供电电压为35kV及以上时,企业内部的配电电压宜采用10kV;且采用10kV配电电压可以节约有色金属,减少电能损耗和电压损失等,显然是合理的。 当企业有6kV用电设备时,如采用10kV配电,则其6kV用电设备一般经10/6kV中间变压器供电。例如在大、中型化工厂,6kV高压电动机负荷较大,则10kV方案中所需的中间变压器容量及损耗就较大,开关设备和投资也增多,采用10kV配电电压反而不经济,而采用6kV是合理的。 由于各类企业的性质、规模及用电情况不一,6kV用电负荷究竟占多,大比重时宜采用6kV,很难得出一个统一的规律。因此,条文中没有规定此百分数,有关部门可视各类企业的特点,根据技术经济比较,企业发展远景及积累的成熟经验确定。 当企业有3kV电动机时,应配用10/3kV、6/3kV专用变压器,但不推荐3kV作为配电电压。 在供电电压为220kV或110kV的大型企业内,例如重型机器厂,可采用三绕组主变压器,以35kV专供大型电热设备,以10kV作为动力和照明配电电压。 660V电压目前在国内煤矿、钢铁等行业已有应用,国内开关、电机等配套设备制造技术也已逐渐成熟。660V电压与传统的380V电压相比绝缘水平相差不大,两者电机设备费用也大体相当。从工业生产方面看,采用660V电压,可将原采用10、6kV供电的部分设备改用660V供电,从而降低工程设备投资,同时,将低压供电电压由380V提高到660V,又可改善供电质量。但从安全方面讲,电压越低,使用越安全。由于目前国内大多数行,业仍习惯于380/220V电压,因此,本标准提出对工矿企业也可采用660V电压。 在内科诊疗术室、手术室等特殊医疗场所和对电磁干扰有特殊要求的精密电子设备室等场所,为防止误触及电气系统部件而造成人身伤害,或因电磁干扰较大引起控制功能丧失或混乱从而造成重大设备损毁或人身伤亡,可采用安全电压进行配电。安全电压通常可采用42、36、24、12、6V。,5.0.3 供电电压大于等于35kV,当能减少配变电级数、简化结线及技术经济合理时,配电电压宜采用35kV或相应等级电压。 说明:随着经济的发展,企业的规模在不断变大,在一些特大型的化工、钢铁等企业,企业内车间用电负荷非常大,采用10kV电压已难以满足用电负荷对电压降的要求,而采用35kV或以上电压作为一级配电电压既能满足企业的用电要求,也比采用较低电压能减少配变电级数、简化结线。因此,采用35kV或以上电压作为配电电压对这类用户更为合理。对这类用户,可采用若干个35kV或相应供电电压等级的降压变电所分别设在车间旁的负荷中心位置,并以35kV或相应供电电压等级的电压线路直接在厂区配电,而不采用设置大容量总降压变电所以较低的电压配电。这样可以大大缩短低压线路,降低有色金属和电能消耗量。 又如某些企业其负荷不大但较集中,均为低压用电负荷,因工厂位于郊区取得10、6kV电源困难,当采用35kV供电,并经35/0.38kV降压变压器,对低压负荷配电,这样可以减少变电级数,从而可以节省电能和投资,并可以提高电能质量,此时,宜采用35kV电压作为配电电压。 当然,35kV以上电压作为企业内直配电压,投资高,占地多,而且还受到设备、线路走廊、环境条件的影响,因此宜慎重确定。,5.0.4 正常运行情况下,用电设备端子处电压偏差允许值宜符合下列要求: 1 电动机为5%额定电压。 2 照明:在一般工作场所为5%额定电压;对于远离变电所的小面积一般工作场所,难以满足上述要求时,可为+5%,-10%额定电压;应急照明、道路照明和警卫照明等为+5%,-10%额定电压。 3 其它用电设备当无特殊规定时为5%额定电压。 说明:电压偏差问题是普遍关系到全国工业和生活用户利益的问题,并非仅关系某一部门。从政策角度来看,则是贯彻节能方针和逐步实现技术现代化的问题。为使用电设备正常运行并具有合理的使用寿命,设计供配电系统时应验算用电设备对电压偏差的要求。 在各用户和用户设备的受电端都存在一定的电压偏差范围。同时,由于用户和用户本身负荷的变化,此一偏差范围往往会增大。因此,在供配,电系统设计中,应了解电源电压和本单位负荷变化的情况,进行本单位电动机、照明等用电设备电压偏差的计算。 条文中的电压偏差允许值,电动机系根据现行国家标准旋转电机 定额和性能GB755的有关规定确定的;对照明系根据现行国家标准建筑照明设计标准GB50034中的有关规定确定的。 对于其它用电设备,其允许电压偏差的要求应符合用电设备制造标准的规定;当无特殊规定时,根据一般运行经验及考虑与电动机、照明对允许电压偏差基本一致,故条文规定为5%额定电压。 用电设备,尤其是用的最多的异步电动机,端子电压如偏离GB755规定的允许电压偏差范围,将导致它们的性能变劣,寿命降低,及在不合理运行下增加运行费用,故要求验算端电压。 对于少数距电源较远的电动机,如电动机端电压低于额定值的95%时,仍能保证电动机温升符合GB755的规定,且堵转转矩、最小转矩、最大转矩均能满足传动要求时,则电动机的端电压可低于95%,但不得低于90%,,即电动机的额定功率适当选得大些,使其经常处于轻载状态,这时电动机的效率比满载时低,但要增加电网的无功负荷。 下面列举国外这方面的数据以供比较: 美国标准美国电动机的标准(NEMA标准)规定电动机允许电压偏差范围为10%,美国供电标准也为10%,参见第5.0.6条说明。 英国标准BS4999第31部分规定:电动机在电压为95%105%额定电压范围内应能提供额定功率;在英国本土(U.K)使用的电动机,按供电规范的要求,其范围应为94%106%(供电规范中规定6%)。 澳大利亚标准与英国基本一样,为6%。 在我国,根据国家标准电能质量供电电压允许偏差GB/T12325,各级电压的供电电压允许偏差也有一定规定,这些数值是指供电部门电网对用户供电处的数值,也是根据我国电网目前水平所制定的标准,当然与设备制造标准有差异、有矛盾。因而在上述标准内也增加了第(4)条内容,即“对供电电压允许偏差有特殊要求的用户,由供用电双方协议确定”。,5.0.5 计算电压偏差时,应计入采取下列措施后的调压效果: 1 自动或手动调整并联补偿电容器、并联电抗器的接入容量。 2 自动或手动调整同步电动机的励磁电流。 3 改变供配电系统运行方式。 说明:产生电压偏差的主要因素是系统滞后的无功负荷所引起的系统电压损失。因此,当负荷变化时,相应调整电容器的接入容量就可以改变系统中的电压损失,从而在一定程度上缩小电压偏差的范围。调整无功功率后,电压损失的变化可按下式计算:,对于线路: (1) 对于变压器: (2) 式中 QC增加或减少的电容器容量(kvar); X1线路电抗(); Ek变压器短路电压(%); Uk线路电压(kV); ST变压器容量(kVA)。,并联电抗器的投入量可以看作是并联电抗器的切除量。计算式同上。 并联电抗器在35kV以上区域变电所或大型企业的变电所内有时装设,用于补偿各级电压上并联电抗器过多投入和电缆电容等形成的超前电流,抑制轻负荷时电压过高效果也很好,中小型企业的变电所无此装置。 同样,与调整电容器和电抗器容量的原理相同,如调整同步电动机的励磁电流,使同步电动机超前或滞后运行,籍以改变同步电动机产生或消耗的无功功率,也同样可以达到电压调整的目的。 一班制、二班制或以二班制为主的工厂,白天高峰负荷时电压偏低,因此将变压器抽头调在“-5%”位置上,但到夜间负荷轻时电压就过高,这时如切断部分负载的变压器,改用低压联络线供电,增加变压器和线路中的电压损耗,就可以降低用电设备的过高电压。在调查中不乏这样的实例。他们在轻载时切断部分变压器,既降低了变压器的空载损耗,又起到电压调整的作用。,5.0.6 符合在下列情况之一的变电所中的变压器,应采用有载调压变压器: 1 大于35kV电压的变电所中的降压变压器,直接向35、10、6kV电网送电时。 2 35kV降压变电所的主变压器,在电压偏差不能满足要求时。 说明:图2表示供电端按逆调压、稳压(顺调压)和不调压三种运行方式用电设备端电压的比较。 图上设定逆调压和不调压时35kV母线电压变动范围为额定电压的0+5%;各用户的重负荷和轻负荷出现的时间大体上一致;最大负荷为最小负荷的4倍,与
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