摘要：供配电CAD技术是计算机技术在电气工程设计领域的另一应用。但是我国供配电CAD技术仍停留在绘图和计算相分离的阶段，还未形成一体化的CAD系统，而供配电系统的设计是一项复杂的工程，它包括需求分析、各级负荷容量的确定、高低压配电系统设计、变电所设计等，需要分析计算和绘制大量的图纸，工作量庞大。本文主要针对10kV及以下供配电CAD系统的设计方面的内容进行了简要分析，以供参阅。
关键词：10kV；供配电；CAD系统；设计
1 10kV及以下低压供配电CAD系统设计的意义
电气CAD技术应用于供配电计算机辅助设计，他能扩大电气设计人员的记忆容量，快速的进行方案比较，大量的利用计算机储存信息，实现可视化操作，高质高效的完成设计工作，为设计人员节约时间，提高工作效率。目前，电力系统的计算机辅助设计应用相对较早，大多电气软件面向电力系统研究和使用也比较成熟，而10kV及以下低压供配电的CAD设计还处于设计计算和绘图相分离的阶段，未形成一体化系统。许多电气设计人员，虽然正在使用这类开发软件，但是大多只使用里面强大的绘图功能及部分设计计算，许多先进的技术和手段还未用于他们的设计进程中，除了设计人员的设计习惯以外，大多是因为这些软件还不够完善，数据库更新跟不上设计的需要。本课题在分析研究了大量的低压配电文献资料的基础上，了解了供配电系统中变压器、导线和电缆的型号及截面、各种开关电器、互感器等主要电气设备的选择，可以通过建立元件库，采用面向对象的体系结构和图示化技术描述，建立能表达电气设备特征的基本图元库、主结线支路图元库及标准模板库，创建实现计算、绘图、数据处理一体化的供配电CAD系统，通过它可以实现低压供配电系统设计中的负荷计算、变压器选择、主结线确定、无功补偿、短路分析计算、设备选择、图形生成等功能，为低压供配电系统设计人员提供方便。随着经济的发展，人民生活水平的提高，各种用电也越来越广，城乡电网的改造和低压配电自动化程度要求越来越高，其设计工作的自动化程度也要求越来越高，因此，为实现10kV及以下低压供配电的CAD系统一体化设计，使其功能更趋完善，真正满足设计人员的需要，这项工作是很有实际意义的。
2 10kV及以下供配电系统设计内容和设计原则
2.1负荷计算和无功功率补偿
（1）要进行低压供配电系统的设计，负荷的统计计算是其中的一项重要内容，负荷计算结果对选择供配电设备及安全经济运行均起决定性的作用。我国目前普遍采用需要系数法和二项式系数法确定用电设备的负荷，其中需要系数法是国际上普遍采用的确定计算负荷的方法，最为简便，而二项式系数法在确定设备台数较少且各台设备容量差别大的分支干线计算负荷时比较合理，这里不作介绍；在建筑配电中，还常用负荷密度法和单位指标法统计计算负荷。（2）低压配电系统为用电端，有感应电动机、电焊机、气体放电灯等感性负荷，需要的无功功率大，使功率因数降低，较低的功率因数会使系统的电能损耗和电压损耗增大，为了减小损耗，节约电能，提高电压质量，必须提高功率因数。供电营业部门规定：100kV•A及以上高压供电的用户功率因数为0.9以上，未达到规定的应进行补偿。
2.2变压器的选择
在进行负荷统计及无功补偿后，就可根据补偿后的容量进行变压器的选择。变压器的选择包括容量、台数、类型的选择。缆和电气设备等拟定几种切实可行待选方案，进行经济计算，然后再进行经济比较，最后确定最佳方案。
2.3供配电方案的选择
在供配电系统的设计中，应该根据国家的有关政策法规，结合当地国民经济的发展状况，根据供电电压等级、电源距离的远近、供电方式、所选变压器、电缆和电气设备等拟定几种切实可行待选方案，进行经济计算，然后再进行经济比较，最后确定最佳方案。
2.4变配电所主结线方案的确定
电气主结线的设计是变配电所整体设计的重要内容之一。主结线的确定，对电气设备的选择、配电装置的结构、今后供电的可靠性以及经济运行都有很密切的关系。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据任务书的要求，在分析原始资料的基础上，参照变配电所设计技术规程，拟订出几种可行方案。因为对电源进出线回路数、变压器台数、容量及母线结构等考虑，应根据主接线的基本要求，从技术经济上论证各方案的优缺点，进行可靠性分析计算比较，最后获得最优的主接线方案。
2.5低压配电网络的确定
配电网络就是电力网中主要起分配电能作用的网络，是由电源端（变、配电站）向负荷端（电能用户或用电设备）输送电能时采用的网络形式，是由电力线路将变、配电站与各电能用户或用电设备连接起来构成的网络。低压配电网是指220-380V电能的分配。
2.6短路电流的计算
计算短路电流的目的是：正确的选择电气设备及导体，使之在短路故障发生时不致损坏；正确选择过电流保护装置，使其在短路故障时能可靠切除故障。选择限制电流的电器，如限流电抗器。
2.7高低压电气设备的选择
高低压电气设备的选择包括高压隔离开关、高压负荷开关、高压断路器、高压开关柜、高压熔断器；低压电气设备的选择包括低压刀开关、负荷开关、低压断路器、低压熔断器、电流互感器、低压配电屏、接触器、低压启动器等。
2.8防雷与接地的设计
（1）避雷器是一种并联在电气设备上的电器，用于保护电器设备免受过电压的侵害，一旦出现电压，就通过避雷器放电，从而保护了电气设备。（2）电力系统和电气设备等的接地，就是各种设备与大地的电气连接。要求接地的有各种各样的设备，如电力设备、通讯设备、电子设备、防雷设备等等。接地的目的是为了使设备正常和安全运行，以及保护设备和人身安全。常用的接地有防雷接地、等电位接地、电气接地，电气接地又分为工作接地和保护接地。
3 10kV及以下供配电CAD系统一体化实现技术
3.1图形系统
图形系统包含有基本图元库、支路图元库、标准模板库。基本图元库存放电气设计需要的最基本图元，它是主接线图、低压配电系统图组成的要素；支路图元库存放的是定义的各种典型支路、高低压开关柜各方案库，用于选择高低压开关柜时直接调用；标准模板库是高低压各种标准接线型式、低压配电系统图及配电箱系统图等，供生成各种图形直接调用和修改。
3.2数据库系统
数据库系统包含电气设备常规数据库、支路节点数据库、专家系统知识规则库、成果输出库。电气设备常规数据库存放各种电气设备的参数，每一类电气设备有一个数据表，每个电气设备有一条纪录；支路节点数据库存放系统的节点数据和各支路数据，供短路计算、电气设备选择等调用；专家知识库储存各种逻辑推理需要的知识和规则，比如变压器容量选择的知识规则、电气主接线选择的知识规则等；成果输出库存放各种结果表，供打印输出等。
3.3功能模块
功能模块里的内容分别是：负荷统计及无功补偿，变压器台数、容量、型号选择，主接线草图的确定，节点支路编号，短路计算，电气设备选择及校验，导线电缆的选择及校验。负荷统计及无功补偿首先根据原始资料的输入实现负荷的计算，然后根据负荷计算的结果确定是否需要无功补偿，以及补偿的容量大小。变压器台数、容量、型号选择则根据前面的负荷计算及无功补偿的结果，结合变压器选择的知识规则，判断选择变压器的台数、容量大小及型号；同时也可以实现人工的选择。
参考文献：
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[3]丁杨.钢铁厂供配电的特点和综合自动化系统的设计与实现[D].安徽大学.2016
论文作者:张墨阳,程亿,刘舒靓,陈启航
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/16
标签：负荷论文; 系统论文; 电气设备论文; 供配电论文; 变压器论文; 支路论文; 低压论文; 《电力设备》2019年第6期论文;