设施温棚配电

第四节　设施温棚配电

温棚在其生产运行过程中，离不开电能，则电力供应是温棚不可轻视的重要问题。

一、配电系统的基本概念

（一）线路供电的类别

就电压等级而言，工业企业有以下四种常见的供电方式：

一种是进线电压35千伏，经总变电站降低为10千伏分送到各车间，再经车间变电站降低为0.4千伏送往配电箱或用电设备。这种供电方式适用于大型企业和大中型企业。

二是进线电压10千伏，经总配电站分送到各车间，在车间变电站降低为0.4千伏送往配电箱或用电设备。这种供电方式适用于中型企业。

三是进线电压10千伏，经变电站降低为0.4千伏分送到各车间，再经车间配电室送往配电箱或用电设备。这种供电方式适用于中小型企业和小型企业。

四是进线电压0.4千伏，经配电室送往配电箱或用电设备。这种供电方式适用于小型企业。这种用户叫做低压供电用户。

电力用户负载，按其供电重要程度不同，可划分为三个等级。

1.第一级负载　I级生产负荷指突然停电将导致人身伤亡，或导致重要设备损坏且难以修复，或给国民经济带来重大损失的负荷；

2.第二级负载　Ⅱ级生产负荷指突然停电将产生大量废品，或大量减产，或损坏生产设备，在经济上造成较大经济损失的负荷：

3.第三级负载　Ⅲ级生产负荷指突然停电损失不大的负荷。

（二）低压配电网络结线方式的选择

1.放射式　凡馈电线占大多数的供电线路称为放射式；放射式供电的优点是一回线路上的故障不会影响到其他回路，供电可靠性高。

2.树干式　基于放射式的诸多缺点，近代各企业中，已逐渐用树干式线路所代替。

3.混合式　当有两路或两路以上树干式供电线路时，为了减少线路的总长度，便可采用混合式。

各回路继电保护整定方便，易于实现自动化。树干式供电是自一条干线引出若干条支线给用电负荷供电。为了提高供电可靠性，也可敷设一回备用线路树干式供电能节省投资和简化线路结构，但一条线路上的故障会影响到其他线路，供电可靠性较低。环式供电类似树干式供电。正常时开环运行。与一般树干式供电不同的是每条干线都各自成环

（三）低压配电电压和电源的选择

配电电压企业内1000伏以下的低压配电网，我国通用线电压0.4千伏（用电端380伏），相电压0.23千伏（用电端220伏）的0.23/ 0.4千伏配电网。有些采矿部门的动力配电采用0.69千伏（用电端660伏）电压。与0.4千伏相比，0.69千伏配电可节省25%～45%的投资、有色金属消耗少、能量损耗也小，而且0.69是0.4的了了倍，正好是从三相三角形接法改为星形接法的电压倍数，使得技术改造比较方便，另一方面，用电设各从380伏升压到660伏涉及到电气设备的更新换代，还涉及到配电网中性点对地运行方式、照明供电方式、控制回路供电方式的变革。由此可见，0.69千伏还不能取代0.4千伏配电。企业低压配电有放射式、树干式、变压器一干线式、链式等配电方式。

1.具体选择

（1）用电设备和供电电压等级要相符用电设备要尽量选用额定电压为380或220伏者，否则要借用变压器变压，给使用带来不便。

（2）安全的需要：规定低压供电网络所允许的最高电压，一般不高于250伏（对地）。对于三相对称交流系统，当中性点接地良好时，380/220伏的网络系统的相电压均不应大于250伏。

a）在无危险的场所，固定安装的单相用电设备，选用对地不大于250伏的电压供电；三相用电设备选用线电压为380伏以下的电压供电。

b）在较危险和特别危险的场所，当用电设备安装高度距地面小于2.4米时，应采用难以触及用电器的保（防）护装置，或选用低于36伏的供电电压。

c）在特殊的环境下，（如工作面狭窄，工作者要与大块金属接触，环境潮湿等），移动式用电设备应采用不超过36伏，甚至不超过12伏的供电电压。

2.供电电源　不同变配电站的接线方式有较大的差别。变配电站的接线方式用单线图表示。单线图是用一条线代替同样功能和同样连接的三条线以表示三相电路。典型的变配电站归总图如图20。

图20　变配电站配电的接线归总图

低压配电电源的供电方案有两种：一是动力和照明负荷共用一台变压器的方式，二是照明及其他负荷由单独供线供电。

高压配电装置的安装安装高压配电装置应遵守如下基本要求。

（1）配电柜应安装牢固。

（2）配电柜的构架及外壳应有良好可靠的接地。

（3）配电柜离墙距离一般应在0.8米以上。

（4）母排导体与导体、导体与电器的连接处应可靠连接；不同金属的导体连接时，应采用过渡接头

（5）采用硬导体时应考虑温度变化的影响，必要时应装设伸缩接头。

（6）母线弯曲处不得有裂纹及显著的折皱，其弯曲半径应不小于规定的数值。

（7）母线应涂以识别颜色。对三相交流母线而言，A相涂黄色，B相涂绿色，C相涂红色，不接地中线涂紫色，接地中线涂紫色并带黑色横条。对直流母线而言，正极涂棕褐色，负极为蓝色。

（四）低压配电线路的种类和敷设方式

1.供电相数的选择　对于永久性装置，当计算负荷电流在30安及以下时，可选择二线进户，即单相供电；当计算负荷电流超过30安时，应采用三相四线进户，并尽可能将负荷平均分配在各相上，避免造成三相负荷的明显不平衡。

对于临时性装置，当计算负荷电流低于50安以下时，可以采用单相二线进户；当计算负荷电流超过50安时，应采用三相四线进户，并尽可能将负荷平均分配在各相上。

2.明敷暗敷　明敷施工简单，费用低廉，但不适宜于有机械力作用和多尘的场所。

暗敷虽然施工麻烦，造价高，但导线可以减少尘埃和有害气体的危害，外观上整齐美观。

对于一座建筑物，通常只设置一个进户点。进户点一般要选择在接近供电线路与用电负荷中心处。

3.进户方式的选择

（1）进户点离地面高于2.7米时，应采用单根绝缘线分别穿瓷套管进户，并使进户管口与接户线的垂直距离在0.5米以内。

（2）进户点距地面低于2.7米时，应采用塑料护套线穿瓷管、绝缘线穿钢管或硬塑料管支持在墙上，放在接户线处搭头。

（3）如房屋低矮，应加装进户杆（落地杆或短杆），仍采用塑料护套线穿瓷管、绝缘线穿钢管或硬塑料管进户。

4.低压线路的一般要求　低压线路一般应满足以下要求。

（1）照明和电力线路应分开设置。

（2）选择导线的截面除按计算负荷电流外，还应考虑线路允许的电压损失、导线的机械强度。

（3）每一电灯分路的灯和插座的总数一般不超过25只，每一分路的最大负荷不应超过30安。

（4）三相四线制中性线的载流能力一般不小于相线的1/2；二相三线或单相线路的中性线截面应与相线截面相同。

（5）导线的安全载流量与保护该导线的熔断器的熔体额定电流之间的关系一般规定如下。

①照明线路:导线安全载流量≥熔体额定电流。

②电力线路:导线安全载流量（1.5～1.8）熔体额定电流；有爆炸危险场所内的线路:导线安全载流量0.8≥熔体额定电流。

（6）线路截面减小的地方或分支线处，一般应加装熔断器。

（7）低压线路完工接电之前，应进行以下测试。

①测量绝缘电阻。用500伏兆欧表测量线路装置的每一分路以及总熔断器和分熔断器之间的导线和导线对大地间的绝缘电阻，绝缘电阻不应小于下列数值:相对地为0.22兆欧；相对相为0.38兆欧。对于36伏低压线路的绝缘电阻亦不应小于0.22兆欧。

②测量系统电阻。明、暗管线装置的钢管及电缆线路的金属包皮应连成一体。从总开关邻近的一点起到户内线路装置的任何一点止，钢管或电缆金属外皮系统的电阻不得大于1欧。

5.特殊环境条件的要求

（1）在具有爆炸性危险的场所，线路应尽量考虑架设在室外，室内部分应尽量少用接线盒；禁止采用裸线明设；导线绝缘等级应符合线路额定电压，一般不得低于500伏等。

（2）在具有火灾危险的场所，导线可以采用铅芯，但必须用焊接法进行联结；线路应远离可燃材料堆积处；接线盒应选用防爆式，以免开关换接时电火花外出而引发火灾，不允许在抹灰泥的墙壁上采用明线敷设。

（3）特别潮湿场所的导线敷设有一定的严格要求。

6.总配电装置　总配电装置的位置应靠近进户点，不应装在易燃、潮湿、高温、多尘或易受震动的场所。总配电装置的一般配置如图21所示。

图21　总配电装置图

（1）总熔丝盒：总熔丝盒应装于进户处，每只电能表应有单独的熔断器保护。若进户点离电能表较远，则除在进户处装有总熔丝盒和熔断器外，每只电能表处还应另装分熔断器。

（2）电能表：单相供电时，采用单相电能表；三相供电时，采用三相电能表。

（3）总开关：由一套电能表供电的全部电气设备应有一个总开关控制。但当设备总容量较大或有大容量单相设备时，若各个回路上均已装有开关，则可不装设总开关。电灯、电热的总开关可采用瓷底胶木闸刀开关。

（4）熔断器：熔断器可采用瓷插式、螺旋式或管式。熔断器及熔体电流大小的选择要满足长期负载工作电流的要求，熔体大小的选择还必须考虑到电动机的启动电流。各级熔体应相互配合，后一级要比前一级小。

二、温棚的配电系统

（一）温棚的配电特点

温棚属于潮湿性和特别潮湿性房舍，其内部配电施工从安全角度出发使用橡皮绝缘电线，线间距离应在6厘米以上

（二）温棚的配电方法

温棚配电方法，取决于室内配电电压和配电方式。温棚内配电的电压主要有两种：一种是交流220伏单相制，另一种是380/220伏三相四线制。

通常可按照室内负荷的不同，大致有如下几种配（电）线方式：小负荷的配电方式、较大单相用电负荷的配电方式、动力负荷及其他回路的配电方式。

动力负荷及其他回路的配电方式主要有放射式、干线式、混合式和分支配电式。

（三）温棚配电系统的组成

配电系统包括配电所（间、盘）和各个分配电箱、低压配电线路、用电设备三个部分。

1.配电变压器　它是直接将高压电变为低压电以供应用户的设备，是电力工业生产过程中应用最广的变压器。初级（原边）是高压，次级（付边）是低压。配电变压器初级线电压最高不超过35千伏，一般是13.2千伏，10千伏，6.6千伏几种，变压器的容量不超过560千伏安。

2.低压配电室　低压配电室的电源是从变压器室（或杆上变压器）用裸铜线穿过墙洞送过来的。而从低压配电室送出的配电线路往往有好几路，容量也较大，大都采用专用的开关柜分别送出。

3.量电装置　包括总熔丝盒、总线、电流互感器及其二次回路以及电度表、电流表、电压表等。

三、温棚配电设计

（一）配电设计的组成与步骤

配电设计在一般情况下分为初步设计和施工设计（即技术设计与安装图的混合设计）两个阶段，在任务紧急或规模不大时，也可采用将两者合一的一阶段设计。

1.初步设计　初步设计的目的在于拟定选择电气设备和配电的主要原则性方案，确定大概的需要容量和年电能需要量，并编制概算。因此，初步设计资料的范围主要有说明书和概算书两部分。在说明书中应叙述和说明制作初步设计时所采用的原始资料和设计范围，电力和照明负荷的计算方法和结果，电源和电压等级的确定，配电所和供电系统方案的拟订，主要电气设备的选择与概算，配电所的平面布置图以及配电的单线系统图和主要设备材料表等。

2.施工设计　技术通常包括施工说明、各项工程平面断面布置图、各种设备的安装图、各种部件的制作加工与装备图、设备材料明细表和预算。

3.配电设计步骤

（1）确定配电变压器的数量和容量。

（2）可能提供给温棚企业的电源，电压和容量等。

（3）选择合理的电源和配电系统方案。

（4）确定电源及供电线路方案和电能计量器的装设位置。

（5）进行高压侧短路电流计算和设备材料选择。

（6）进行防雷、接地等相关保护的设计。

（7）对各栋温棚配电线路的设计，选择线路设备和材料。

（8）根据温棚内调控因子的不同，对光照、通风、灌溉、保温、CO₂气肥施放等技术装置进行施工设计。

（9）对温棚群进行总体的配电，照明设计。

（10）开列购置设备材料清单。

（11）编制经费概算（预算）。

（12）各项现场施工图的绘制或标准图的选择。

（13）编制技术经济指标表。

（二）温棚电力负荷的计算（确定）

1.关于“计算负荷”的概念　计算负荷是根据电气设备的容许温升而估计的假定值，所以也可以说确定计算负荷就成为探求计算设备温升极限的问题。

在确定计算负荷的过程中，不考虑短暂出现的尖峰和冲击电流（如异步电动机的起动电流等），但对于持续时间超过半个小时以上的大负荷必须予以考虑。

在确定计算负荷时，要引入以下两个系数。

（1）同时系数（kt），这是指运行中所有电气设备的综合最大负荷与各个设备最大负荷之和的比值。

（2）负荷系数（k），即电气设备的实际负荷与其额定负荷之比。

同时系数与负荷系数的乘积，称之为需要系数（kn），即：kn=kt·k

需要系数与企业的电气设备台数、设备的效率以及线路的功率损耗等因素有关。根据需要系数，便可较为准确地估算出用电系统中各个部位电力负荷的大小，便能够较合理的选用所需电气设备的规格了。

2.计算负荷确定的方法　需要系数法和二项式系数法。温棚供电系统的用电负荷，一般均较小，故采用需要系数法求取计算负荷。

需要系数法是建立在统计基础上的，其计算负荷值为设备的容量乘以需要系数。具体方法如下。

（1）单相用电设备的计算负荷。根据负荷最大的一相为依据而进行计算。按照单相负载的接法，可分为如下三种情况。

①接于三相对称供电线路相电压上的单相用电设备。

②接于三相对称供电线路线电压上的单相用电设备。

③若单相用电设备，既有接在三相供电线路相电压上的，也有接在线电压上的，则各相的总计算负荷等于该相的单相负荷加上接于线电压上的单相负荷。总的三相计算负荷取其等于最大负荷相计算负荷的三倍。

（2）三相用电设备的计算负荷。将用电设备分类，求出各类用电设备的计算负荷。

将三相用电设备的设备容量乘以需要系数，便得出有功计算负荷Pc，即P_c=k_n·P_a（千瓦）

式中：P_a为同类设备的总容量（千瓦），k_n为同类设备的需要系数。

各类用电设备的有功计算负荷Pc求出后，再取与该类用电设备组的平均功率因数cosφ相对应的正切函数tgφ，与此Pc相乘，便得出该类三相用电设备的无功计算负荷Q_c，即Q_c=P_c·tgφ（千乏）。

通常，用电设备的容量是以其有功功率（千瓦）表示的；供（配）电设备的容量是以其视在功率（千伏安）表示的，而计算负荷也是以视在功率（千伏安）表示的，故视在功率Sc为：伏安）。

总计算负荷的确定如配电所低压干线，取：K_Σ＝0.9～0.95

有功：P_ΣC=K_Σ·ΣP_c（千瓦）

无功：Q_ΣC=K_Σ·ΣQ_c（千乏）

视在：S_ΣC=（千伏安）

式中：ΣP_c和ΣQ_c分别为各栋温棚用电设备有功和无功功率计算负荷之和。

（三）温棚配电导线的选择

1.导线截面的选择方法

（1）按经济电流密度选择。按经济观点选择载流体截面，须从降低电能损耗和减少投资与节省有色金属这两方面考虑。符合总经济利益的导线截面积，称经济截面积。对应于经济截面积的电流密度，称经济电流密度。其计算方法是：（平方毫米）

S为导线截面积。

式中：I为线路上流过的电流（安培），J为经济电流密度（安培/平方毫米）

表9　导线截面选择表

（2）按发热条件选择。各种导线都规定了相应的最高允许温度，导线中实际通过的电流不应超过其允许的载流量。

（3）按电压损失选择。由于线路导线存在阻抗（电阻与电抗），当电流流过导线时，便会产生一定的电压损失，从而使作用在用电设备上实际电压减小，严重时用电设备将不能正常运行。因此，要按线路导线的容许电压损失选择导线截面，也是十分必要的。

（4）按满足机械强度选择。按照对导线机械强度的要求选择导线截面积，是保证导线有必要的机械强度，以便因受牵引张力和大风而拉断。

2.导线截面的估算方法导线截面的选择主要是从导线的允许电流和机械强度两个方面考虑。大型温棚群配电系注意电压降是否在允许范围内。

（1）电压降的估算。对动力负荷供电的铝质导线可按如下经验公式估算导线的电压降：△U=

式中：ΔU为线路的绝对电压降（伏）；

I为线路的估算电流，其值为2×电动机的千瓦数（2×ΣP）（安培）；R为线路的电阻，（欧）（式中L为送电公里数，S为导线截面积）。

（2）导线截面的估算。上式不能直接估算出导线截面，为此又有如下直接估算导线截面的经验公式：S＝6·L·ΣP

（四）温棚配电变压器选择

一般温棚（大、中型）大多只需设立一个简单的降压配电变压器，电源进线为三相，线电压为6/10千伏，出线为三相380/220伏，带中性点。这是由于用电负荷一般不十分大，多为几百千瓦以下，故采用这种低压配电方式。

P_n为各个电力设备的额定功率（千瓦），ΣP_n为电气设备的总额定功率（千瓦），η为电气设备的平均效率（电动机一般为0.75～0.92，计算时可取0.85），cosΦ为各个电气设备的平均功率因数（电动机的cosΦ一般为0.75～0.93；白炽灯为1），Kn为需要系数平均值，可取0.5～0.75。