常用低压电器原理及其控制技术(第3版)
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2.1.1 低压配电系统的负荷分级与配电要求

负荷特性是确定供电方案、供配电网络层次等的重要依据之一。不同行业、不同类型的工业企业对供电可靠性和连续性的要求不同,为使供配电系统符合技术经济指标,国家标准中将电力负荷分为三级。对涉及人身安全和生产安全的,GB 50052—2009《供配电系统设计规范》中的相关条文是强制性规定,而对于停电造成的经济损失的评价主要取决于用户所能接受的程度。停电一般分为计划检修停电和事故停电,计划检修停电可事先通知,通过采取措施可避免损失或将损失减少至最低限度。负荷分级是按事故停电的损失来确定负荷特性的。

2.1.1.1 一级负荷

对于中断供电会造成人身伤害及危及生产安全的用电负荷视为特别重要负荷,而对于中断供电会在经济上产生重大损失的用电负荷视为一级负荷。由于各个行业的负荷特性不一样,每个行业根据自身的特点,可制定本行业具体的负荷分级。

如在生产连续性较高的行业,当生产设备工作电源突然中断时,为确保安全停机,避免引起安全事故和人员伤亡,而必须保证的负荷,视为特别重要负荷;再如,化学品生产线,一旦发生电源中断,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。

一级负荷是以中断供电造成经济损失的程度来确定。如连续生产线,一旦中断供电可能会造成废品、停产及原材料报废等,这类负荷特性为一级负荷。再如,在人员集中的公共场所等,由于电源突然中断会造成正常秩序混乱的用电负荷为一级负荷。

在一个供配电区域内,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;在一个供配电区域内,当用电负荷中一级负荷所占的数量和容量都较少时,而二级负荷所占的数量和容量较大时,本区域的负荷作为一个整体可以认为是二级负荷。在确定一个供配电区域的负荷特性时,应分别统计特别重要负荷和一、二、三级负荷的数量和容量,并确定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,整体上对一个供配电区域的用电负荷进行统计,目的是确定整个供配电区域的供电方案。

如在一套生产设备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,而其他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;如果一套生产设备区域内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,则应确定本套生产设备的负荷特性为一级负荷。

一级负荷应由双重电源供电,当一个电源发生故障时,或因检修而停电,不至于影响另一个电源继续供电,以保证供电的连续性。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。双重电源可一用一备,也可同时工作,各供一部分负荷。

一级负荷中特别重要的负荷的供电除由双重电源供电外,还需增加应急供电电源。应急供电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。

严禁将其他负荷接入应急供电系统;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。

应急电源类型的选择,应根据特别重要负荷的容量、允许中断供电时间,以及要求的电源为交流或直流等条件来进行。独立于正常电源的发电动机组、供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路、蓄电池等可作为应急电源。

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,由蓄电池装置作为应急电源。若特别重要的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电源装置。若有需要驱动的电动机负荷,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以上的可采用快速起动的发电动机组。大型企业中,往往同时使用几种应急电源,以蓄电池、静止型不间断电源装置、发电动机组同时使用。

2.1.1.2 二级负荷

二级负荷是以中断供电会造成经济上较大损失,影响用电单位正常工作的程度来确定。对于二级负荷,停电造成的损失较大,且其包括的供配电区域范围也比一级负荷广,其供电方式的确定,需根据供配电系统停电概率所带来的停电损失等综合比较来确定。二级负荷的供配电系统主干线路应由两回路供电,即两条线路供电(包括工作线路、备用电源和联络线路)。当采用两回线路有困难时,允许用一回专用线路供电。两回线路与双重电源不同,虽然两者都要求主干线路有两个独立部分,但双重电源应是相对独立的两个电源,电源端母线应是双母线分段结构,而两回线路则可以是单母线分段,从不同分段上取得电源。

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。各级负荷的备用电源设置可根据用户需要确定。备用电源的负荷严禁接入应急供电系统。

2.1.1.3 三级负荷

不属于一级和二级负荷的用电负荷为三级负荷。三级负荷虽无特殊供电要求,但应尽力保证供电的可靠性、连续性和安全性。