建筑电气工程图设计照明配电系统图设计.ppt

二 照明配电系统图设计 系统图是表现电气工程的供电方式 电力输送 分配 控制和设备运行情况的图纸 从系统图中可以粗略地看出工程的概貌 系统图可以反映不同级别的电气信息 如变配电系统图 动力系统图 照明系统图和弱电系统图等 负荷计算 要使供配电系统在正常情况下可靠运行 就要求其中的各个元件 如电力变压器 开关设备 电缆等 必须选择合适 除了应满足工作电压和频率的要求外 还要满足正常发热的要求 这就要求对该系统中各个环节的电力负荷 根据基本的原始资料进行统计计算 在进行建筑供配电设计时 基本的原始资料有各种用电设备的产品铭牌数据 如额定容量 额定电压 建设规模 负荷密度等 这是设计的依据 但是 这些原始资料要变成供配电系统设计所需要的假想负荷 计算负荷 才能进行设计 不能简单地用设备额定容量做为计算负荷 这是因为 所安装的设备并非都同时运行 运行着的设备的负荷性质不同 同类设备实际负荷也并不是每一时刻都等于设备的额定容量 而是在不超过额定容量的范围内 时大时小地变化着 计算负荷是供电设计计算的基本依据 根据计算负荷选择电气设备和导线 并进行保护的整定计算等 是负荷计算的目的 如果计算负荷确定过大 将使设备和导线选择偏大 导致有色金属的浪费和工程投资的增加 反之 如果确定过小 又将使设备和导线选择偏小 会使供电系统的线路及电气设备由于承担不了实际负荷电流而过热 加速其绝缘老化的速度 降低使用寿命 增大电能损耗 影响供配电系统的正常可靠运行 因此正确确定计算负荷具有重要的意义 负荷计算的方法 1 需要系数法 2 二项式系数法 3 计算负荷的估算方法 单位面积功率法 负荷密度法 将建筑物的建筑面积a乘以建筑物的负荷密度ks 即得到建筑物的计算负荷 pjs ksa 1000式中 pjs 有功计算负荷 kw a 建筑面积 m2 ks 负荷密度 w m2 单位指标法公式 pjs knn 1000式中 pjs 有功计算负荷 kw kn 单位指标 如w 床 w 人 w 户等 负荷计算的原则 1 在方案设计阶段可采用单位指标法 在初步设计及施工图设计阶段 宜采用需要系数法 对于住宅 在设计的各个阶段均可采用单位指标法 2 用电设备台数较多 各台设备容量相差不悬殊时 宜采用需要系数法 一般用于干线配电所的负荷计算 3 用电设备台数较少 各台设备容量相差悬殊时宜采用二项式系数法 一般用于支干线和配电屏 箱 的负荷计算 需要系数法进行负荷计算 有功计算负荷 式中 计算容量 kw 需要系数 设备容量 无功计算负荷 视在计算负荷 计算电流 式中 un 用电设备的额定电压 单位为kv 以上公式适用于计算三相用电设备 多个用电设备组同时工作 各个用电设备组的最大负荷也非同时出现 因此计算总负荷时 应再计入一个同时系数 或叫同期系数 混合系数 k 具体计算如下 多组用电设备计算负荷的确定 在建筑物里 除了广泛应用三相电气设备外 还有一些单相电气设备 如电灯 电炉 空调机等 单相设备接在三相线路中 首先应尽可能均衡分配 使三相负荷尽可能地平衡 如果三相线路中单相设备的总容量不超过三相设备总容量的15 则不论单相设备如何分配 单相设备可与三相设备综合按三相负荷平衡计算 如果单相设备容量超过三相设备容量的15 时 则应将单相设备容量换算为等效三相设备容量 再与三相设备容量相加 单相用电设备组计算负荷的确定 由于确定计算负荷的目的 主要是为了选择供配电系统中的设备和导线 包括电缆 使设备和导线在通过最大负荷电流时不致过热或损坏 因此在接有较多单相设备的三相线路中 不论单相设备接于相电压还是线电压 只要三相负荷不平衡 最大一相与最小一相负荷之差大于三相总负荷10 时 就应以最大负荷相有功负荷的3倍作为等效三相有功负荷 以满足安全运行的要求 住宅用电负荷需要系数选择表 说明 表中通用值系目前采用的住宅需用系数值 推荐值是为计算方便而提出 仅供参考 住宅的公用照明及公用电力负荷需要系数 一般可按0 8选取 我国有关规程规定 高压供电的用电单位 最大负荷时的功率因数不得低于0 9 低压供电的用电单位 最大负荷时的功率因素不得低于0 85 否则 必须进行无功补偿 380 220v三相平衡负荷的计算电流 式中 un 0 38kv 例如 对计量箱al负荷计算 查表取 根据设计经验 低压动力线和10kv及以下的高压线 一般先按发热条件来选择截面 然后校验机械强度和电压损耗 低压照明线 由于照明对电压水平要求较高 所以一般先按电压损耗来选择截面 然后校验发热条件和机械强度 而35kv及以上的高压线 则可先按经济电流密度来选择经济截面 再校验发热条件 允许电压损耗和机械强度等 载流导体的选择计算 按发热条件选择导线和电缆的截面 电流通过载流导体时 由于导体存在电阻 必然产生电能损耗 使导体发热 裸导线的温度升高时 会使接头处的氧化加剧 增大接触电阻 使之进一步氧化 如此恶性循环 最终可发展到烧断线 绝缘导线和电缆的温度过高时 可使其绝缘加速老化甚至烧毁 或引发火灾事故 因此 导线的正常发热温度一般不得超过额定负荷时的最高允许值 一 按发热条件选择相线截面按发热条件选择三相系统中的相线截面时 应使其允许载流量ial不小于通过相线的计算电流i30 即 导体的允许载流量 是在规定的环境温度条件下 导体能够连续承受而不致使其稳定温度超过规定值的最大电流 如果导线敷设地点的环境温度与导线允许载流量所采用的环境温度不同时 则导线的允许载流量应乘以以下温度校正系数 按发热条件选择导体所用的计算电流 对电力变压器高压侧的导体 应取为变压器高压侧额定电流 而对并联电容器的引入线 计算电流应取为并联电容器组额定电流的1 35倍 二 中性线 保护线和保护中性线截面的选择1 中性线 n线 截面的选择三相四线制系统中的中性线 要通过系统的不平衡电流和零序电流 因此中性线的允许载流量不应小于三相系统的最大不平衡负荷电流 同时应考虑谐波电流的影响 2 保护线 pe线 截面的选择保护线要考虑三相系统发生单相短路故障时单相短路电流通过时的短路热稳定度 3 保护中性线 pen线 截面的选择保护中性线的截面应同时满足上述中性线和保护线选择的条件 即 并且 按gb50054 1995规定 采用单芯导线为pen线时 铜芯截面不应小于10mm2 铝芯截面不应小于16mm2 采用多芯电缆的芯线为pen线时 截面不应小于4mm2 电线电缆穿管管径及线槽 桥架横断面积填充率说明 电线电缆穿管敷设时主要有低压流体输送用焊接钢管 sc 普通碳素钢电线套管 mt 套接扣压式薄壁钢导体 kbg 套接紧定式钢管 jdg 聚氯乙烯硬质电线管 pc 聚氯乙烯半硬电线管 fpc 以及金属线槽 sr 塑料线槽 pr 和电缆桥架 ct 1 电线电缆穿管保护敷设根据 电气装置安装工程1kv及以下配电工程施工及验收规范 gb50258 1996 电线穿管保护时 其总截面积 包括外护层 按不大于保护管内孔面积的40 计算 根据地方标准 电线穿管保护时 管内容线面积为 6mm2时 按不大于内孔截面积的33 计算 10 50mm2时 按不大于内孔截面积的27 5 计算 70mm2时 按不大于内孔截面积的22 计算 电线穿管保护时 长度在30m及以下 直线段管内径不小于电缆外径的1 5倍 一个弯曲时 管内径不小于电缆外径的2倍 二个弯曲时 管内径不小于电缆外径的2 5倍 2 电线电缆在线槽内敷设线槽内电线或电缆的总面积 包括外护层 不应超过线槽内截面的20 载流导线不宜超过30根 控制 信号或其相类似的线路 电线或电缆的总截面积不应超过线槽内截面积的50 电线或电缆根数不限 地面内安装金属线槽 线槽内电线或电缆的总截面积 包括外护层 不应超过线槽内截面的40 3 电缆在桥架内敷设在电缆桥架上可以无间距敷设电缆 电缆在桥架内横截面的填充率 电力电缆不应大于40 控制电缆不应大于50 低压断路器 低压断路器 q 又称低压自动开关 自动空气开关或空气开关等 它既能带负荷接通和切断电路 又能在短路 过负荷和低电压 失压 时自动跳闸 保护电力线路和电气设备免受破坏 被广泛用于发电厂和变电所 以及配电线路的交 直流低压电气装置中 适用于正常情况下不频繁操作的电路 低压断路器种类很多 按用途分 有配电用 电动机用 照明用和漏电保护用等 按灭弧介质分 有空气断路器和真空断路器 按极数分 有单极 双极 三极和四极断路器 小型断路器可经拼装由几个单极的组合成多极的 配电用断路器按结构分 有装置式 塑料外壳式 mccb 和框架式 万能式 acb 按极数分 1p 只有一根火线进入断路器 零线在公共端上 1p n 火线和零线同进入断路器 但零线是常闭的 2p 火线和零线同进入断路器 二者都是常开 跳闸时同时断开 3p或4p等 1p n 用于单相电路 相线带保护 n线不带保护 仅隔离 发生短路时 由相线切断后 带动n线隔离 n线隔离时相线已断开 但时间间隔很短 宏观表现就是一起断开 2p 用于单相回路时 n线也带保护 如果由于n线保护而动作 必须能同时切断相线 一般单相回路最好用1p n 不宜用2p 若谐波较大或爆炸环境 1区 等因素 n线需要保护 选2p更合适 国家规范规定 插座 需人操作 卫生间回路 潮湿场所 等必须加装漏电保护 有的配电箱总开关用漏电保护 其它回路不用 但这样如果一处有故障会影响其它回路 故障也很难查找 所以 一般的做法是 总开关为2p 断电后使n线也能断开 与外电路完全隔离 插座和卫生间等回路各装漏电 照明回路装1p 因为照明回路漏电率相对于其它回路要小很多 考虑成本等综合因素 选择1p是完全可以的 低压断路器选择的一般原则 1 低压断路器的型号及操作机构形式应符合工作环境 保护性能等方面的要求 2 额定电压应不低于装设地点线路的额定电压 3 额定电流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额定电流 4 短路断流能力应不小于线路中最大的短路电流 在校验断流能力时 线路中最大的短路电流应是指ik 3 或ish 3 ish 3 对万能式 dw型 断路器 其分断时间在0 02s以上时 即 或 对塑壳式 dz型或其他型号 断路器 其分断时间在0 02s以下时 i i 3 一 低压断路器脱扣器的选择和整定 1 过电流脱扣器的选择和整定 1 过电流脱扣器额定电流的选择过电流脱扣器的额定电流in or应不小于线路的计算电流ic 即 in or ic 2 过电流脱扣器动作电流的整定 瞬时过电流脱扣器动作电流的整定瞬时过电流脱扣器的动作电流iop 0 应躲过线路的尖峰电流ipk 即 iop 0 krel ipk式中 krel为可靠系数 对动作时间在0 02s以上的断路器 如dw me型等 krel 1 35 对动作时间在0 02s以下的断路器 如dz型等 krel 2 2 5 根据动作电流iop 0 计算值和瞬时过电流脱扣器的技术数据 确定其动作电流整定值 它是指额定电流in的倍数 例如 过电流整定到额定电流的1 2 10倍 就写成ir 1 2in 10in等 短延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定动作电流iop s 应躲过线路短时出现的尖峰电流ipk 即 iop s krel ipk式中 krel为可靠系数 取1 2 短延时脱扣器动作时间一段不超过1s 通常分为0 2 0 4 0 6秒三级 但是现在一些新产品中短延时的时间也有所不同 如dw40型断路器其定时限特性为0 1 0 2 0 3 0 4s四级 me系列断路器采用半导体过电流脱扣器时 其短延时范围为30 270ms 分级式 每级30或60ms 可根据保护要求确定动作时间 长延时过流脱扣器动作电流和动作时间整定动作电流iop l 只需躲过线路中最大负荷计算电流ic 即 iop l krel ic式中 krel为可靠系数 取1 1 长延时过流脱扣器用于过负荷保护 动作时间为反时限特性 一般动作时间在1 2h 过流脱扣器与配电线路的配合要求 iop kol ial式中 ial为绝缘导线或电缆的允许载流量 kol为导线或电缆允许的短时过负荷系数 对瞬时和短延时过流脱扣器kol 4 5 对长延时过流脱扣器kol 1 对有爆炸气体区域内的配电线路kol 0 8 当上述要求得不到满足时 可改选脱扣器动作电流 或增大配电线路导线截面 2 热脱扣器的选择和整定 热脱扣器的额定电流应不小于线路最大计算负荷电流ic in r ic 热脱扣器的动作电流整定动作电流应线路最大计算负荷电流来整定 iop tr krel ic3 欠电压脱扣器和分励脱扣器选择欠电压脱扣器主要用于欠压或失压保护 当电压下降至 0 35 0 7 un时便能动作 分励脱扣器主要用于断路器的分闸操作 在 0 85 1 1 un时便能可靠动作 二 前后级低压断路器之间选择性配合 为了保证前后级断路器选择性要求 在动作电流选择性配合 前一级的动作电流大于后一级动作电流的1 2倍 即 iop 1 1 2iop 2 在动作时间选择性配合 如果后一级 靠近负载 采用瞬时过流脱扣器 则前一级 靠近电源 要求采用短延时过流脱扣器 如果前后级都采用短延时脱扣器 则前一级短延时时间应至少比后一级短延时时间大一级 三 低压断路器灵敏度的检验 低压断路器短路保护灵敏度ks应满足下式条件 式中 iop为瞬时或短延时过流脱扣器的动作电流整定值 ik min为保护线路末端在最小运行方式下的短路电流 例 某0 38kv动力线路 采用低压断路器保护 线路计算电流为125a 尖峰电流为390a 线路首端三相短路电流为7 6ka 末端最小单相短路电流为2 5ka 线路允许载流量为168a 试选择低压断路器 解 一般低压断路器都是安装在低压配电屏内 设所选断路器为dw15系列断路器 查表确定配置瞬时和长延时过流脱扣器 1 瞬时脱扣器额定电流选择及动作电流整定 额定电流选择in or ic 125a故选取in or 200a脱扣器 动作电流整定iop 0 krelipk 1 35 390a 572a根据整定倍数 选择3倍整定倍数的瞬时脱扣器 则动作电流整定值为 iop 0 3 200 600a 572a 与保护线路的配合iop 0 600a 4 5ial 4 5 168a 756a满足要求 2 长延时过流脱扣器的动作电流整定 动作电流整定iop 1 krelic 1 1 125a 137 5a选取整定电流为160a 0 8倍 的脱扣器 即iop 1 160a 与保护线路的配合iop 1607 6ka 满足要求 5 灵敏度校验ks ik min iop 2 5 103 600 4 2 1 3 灵敏度满足要求 所选低压断路器为dw15 200或dw15 400 脱扣器额定电流为200a 1 住户配电箱总开关一般选择双极32 63a小型断路器 2 照明回路一般选择10 16a小型断路器 3 插座回路一般选择16 20a的漏电保护断路器 4 空调回路一般选择16 25a小型断路器 以上选择仅供参考 每户的实际用电功率不一样 具体选择要按计算为准 壳架电流 断路器不可能每种规格设计一种外壳和接线端子 不同额定电流 但相近 的断路器会使用同样一种外型体积甚至同样触头 同样的接线端子 这种外壳可通过的最大额定电流就是壳架电流 因此 同一壳架电流的断路器其额定电流可能不同 但其安装尺寸是相同的 断路器壳架等级额定电流是指基本尺寸相同的框架和塑料外壳中能装的最大脱扣器的额定电流 断路器额定电流是指断路器中的脱扣器能长期通过的电流 又称断路器脱扣器额定电流 同一系列中有多种壳架等级额定电流 同一壳架等级额定电流中又有多种额定电流 例如dz20系列中有100 225 400 630 800 1250等壳架等级额定电流 而100壳架等级额定电流中有16a 20a 25a 32a 40a 50a 63a 80a 100a额定电流 225a壳架等级额定电流中有100a 125a 160a 180a 200a 225a额定电流 dz20 100和dz20 225两种壳架等级中都有100a额定电流 但断路器体积外形和分断能力不相同 因此在选用时要把型号填写完整 即具体的壳架等级额定电流内的断路器额定电流 电流对人体的作用 一 直接接触电击与间接接触电击电击即通常所说的触电 一般指人体因接触带电部位而受到生理伤害的事件 按接触带电部位的途径 电击可分为直接接触电击和间接接触电击两大类 1 直接接触电击直接接触电击是指因接触到正常工作时带电的导体而产生的电击 例如电工在检修时不小心触及带电的导体 或人们在插拔电源插头时触及尚未脱离电接触的插头金属片等 漏电保护 2 间接接触电击正常工作时不带电的部位 因任何原因 主要是故障 带上危险电压后被人触及而产生的电击 称为间接接触电击 一般电气设备正常运行时 其金属外壳或结构是不带电的 但当电气设备绝缘损坏而发生接地或短路故障 俗称碰壳或漏电 时 其金属外壳便带有危险电压 人体触及时便会触电 发生间接接触电击的情况远远多于直接接触电击 且电击强度差异较大 防护措施也较为复杂 防直接接触电击的技术措施有绝缘 罩盖 屏护与间距等 防间接接触电击的技术措施有自动切断电源 包括过电流保护和剩余电流保护 和等电位联结等 有的技术措施则是兼有防直接接触电击与防间接接触电击的功能 例如非导电场所 电气隔离 采用 类设备 特低电压 剩余电流动作保护等 二 有关电气安全的电流效应阈值国际电工委员会iec60497 电流通过人体时的效应 标准规定了电压不大于1000v 频率不大于100hz的交流电流通过人体时的几个主要的效应阈值 1 感知阈值感知阈值是指使人体产生触电感觉的最小电流值 一般可取为0 5ma 此值与电流通过的持续时间长短无关 但与频率有关 频率越高 感知阈值越大 2 摆脱阈值摆脱阈值是指用手持握带电导体 人体受刺激的肌肉尚能自主摆脱带电体时 人所能承受的最大电流值 此值因人而异 一般取通用值为10ma 3 心室纤维性颤动阈值通过人体能引起心室纤维性颤动 以下简称心室纤颤 的最小电流值 简称室颤阈值 电流通过人体时引起心室纤颤是电击致死的主要原因 此值与通电时间长短有关 也与人体条件 心脏功能状况及电流在人体内通过的路径等有关 电流通过人体的效应与防护电器选用的关系 从图8 22可知 人体遭受电击时发生心室纤颤致死的危险程度 是与通过人体电流的大小及其持续时间的长短有关的 由此可知 手握式设备 例如手电钻 和移动式设备 例如落地灯 比固定式设备具有更大的电击致死的危险性 因为 在持握这类绝缘损坏的设备时 如通过人体的电流大于30ma 由于已超过摆脱电流阈值10ma 所以人体不能脱离与电的接触 若切断电源的时间较长 超过图8 22的发生心室纤颤阈值 即有可能电击致死 因此 对于手握式和移动式设备 必须在图8 22曲线l左侧的相应时间内切断电源 对于固定式设备和配电线路 因不存在手掌紧握故障设备不能摆脱的问题 可在5s内切断电源 这也正是要求在接用手握式 移动式设备的插座上装设瞬动型rcd的原因 电度表规格 住宅设计规范 gb50096 1999 2003年版 要求 每一住户均应设置独立电度表 其用电负荷标准及电度表规格 不应小于下表的规定 表 用电负荷标准及电度表规格 根据 民用建筑电气设计要点 08d00 1第2 2条 参照 住宅设计规范 gb50096 1999的相关规定及目前各地住宅建筑的发展情况 住户用电负荷标准可参照下表设计 按不同的建筑面积分为a b c d e五种户型 各户型用电负荷标准如表所示 例中 该住宅各层各户型建筑面积均在90 150 范围内 故可参照表c户型负荷的标准 考虑到以后用电负荷的增加 暂定其用电负荷标准为6 6kw 电度表规格10 40 a 电表铭牌电流10 40 a是什么意思 10a 标定电流 额定电流 和电表测量精确程度有关 因为它决定电表的启动电流 能使电表转盘转动的最小电流 越接近启动电流 测量越准 如果用0 2级表 则额定电流的0 2 即20毫安为电表的启动电流 电路电流位于20毫安与10安培之间时 电度计量可能不够准确 在10安培与40安培之间 都可以正确计量 40a 额定最大电流 在保证标准规定准确程度前提下允许通过的最大电流 括号里面这个数值要大于计算电流和保护开关的动作电流 是能使电表长期正常工作 而误差与温升完全满足规定要求的最大电流值 10 40 a指的是适用于此电度表准确计量实际电流为10a 40a之内的负载 即电表在额定最大电流范围内工作都是可以准确计量的 据规程要求 直接接入式的电表 其基本电流应根据额定最大电流和过载倍数来确定 其中 额定最大电流应按经核准的客户报装负荷容量来确定 过载倍数 对正常运行中的电表实际负荷电流达到最大额定电流的30 以上的 宜取2倍表 实际负荷电流低于30 的 应取4倍表 电力线路接线方式 电力线路是电力系统的重要组成部分 担负着输送和分配电能的任务 电力线路由高压线路和低压线路两个部分组成 即1kv以上的为高压线路 1kv及以下的为低压线路 这些线路可以采用架空线路敷设 也可以采用电缆线路敷设 工业与民用建筑中电力线路的接线方式与电源进线电压有关 当采用380v电压为电源进线时 只有低压电力线路的接线方式问题 当采用6 10kv或更高电压为电源进线时 则还有高压电力线路的接线方式问题 电力线路常用的接线方式 放射式 树干式和环式 1 放射式接线 每个用户由独立线路供电 高压放射式接线 低压放射式接线 一般单放射式结构只能给三级负荷供电 要提高其供电可靠性 可在各变电所的高压侧之间或低压侧之间敷设联络线 如果要进一步提高其供电可靠性 可采用来自两个电源的两路高压进线 然后经分段母线 由两段母线用双回路对重要负荷交叉供电 双放射式 多用于容量较大的重要负荷 该接线引出线发生故障时互不影响 供电可靠性较高 一般情况下 其有色金属消耗量较多 采用的开关设备也较多 故投资较大 2 树干式接线 多个用户由一条干线供电 树干式接线是指由变配电所高压母线上或低压配电屏引出的配电干线上 沿线支接了几个车间变电所或负荷点的接线方式 该接线与放射式接线相反 引出线和有色金属消耗量少 节约投资 但供电可靠性差 适用于供电容量较小且分布均匀的用电设备 高压树干式接线 低压树干式接线 要提高供电可靠性 可采用双干线供电 一个用户由两条不同电源的树干式线路供电 多用于容量不太大且离供电点较远的重要负荷 或两端供电的接线方式 有些机械加工车间 为了适应生产工艺的经常改变和设备位置的频繁调整 可以采用变压器 干线式接线 如图所示 它是一种特殊的树干式接线 在变压器低压侧不设低压配电屏 只在车间墙上装设低压断路器 总干线采用载流量很大的母线贯穿整个车间 再从总干线经低压断路器或熔断器引至各分干线 这样 大容量设备可直接接在总干线上 而小容量设备则接在分干线上 因此可非常灵活地适应设备位置的调整 但是干线检修或故障时停电范围大 供电可靠性不高 变压器 干线式接线主要用于设备位置需经常调整的机械加工车间 上图是一种变形的树干式接线 后面设备的电源引自前面设备的端子 通常称为链式接线 链式接线的特点与树干式基本相同 适于用电设备彼此相距很近而容量均较小的次要用电设备 链式相连的用电设备一般不宜超过5台 链式相连的配电箱不宜超过3台 且总容量不宜超过10kw 最大一台的容量不宜超过7kw 3 环形接线 高压环行接线 低压环行接线 它是树干式接线的改进 两路树干式接线联接起来就构成了环形接线 这种接线运行灵活 供电可靠性高 由于闭环运行时继电保护整定较复杂 同时也为避免环形线路上发生故障时影响整个电网 因此大多数环形线路采用 开环 运行方式 即环形线路中有一处开关是断开的 在现代化城市配电网中这种接线应用较广 在实际的低压配电系统中 往往是以上几种接线方式的组合 电力线路的接线应力