建筑电气电工基本知识 第13章 建筑供配电系统

1、建筑电气电工基本知识建筑电气电工基本知识 第第13章章 建筑供配电系统建筑供配电系统 建筑之家建筑之家 目录目录 电力系统概述电力系统概述 1 负荷计算负荷计算 2 设备及线缆的选择设备及线缆的选择 3 3 建筑施工现场临时用电组织设计建筑施工现场临时用电组织设计 4 back 13.1 电力系统概述电力系统概述 电力系统是由生产、转换、分配、输送和使用电能电力系统是由生产、转换、分配、输送和使用电能 的发电厂、变电站、电力线路和用电设备联系在一起组的发电厂、变电站、电力线路和用电设备联系在一起组 成的统一整体。成的统一整体。 图图13-1所示所示为电力系统示意图。为电力系统示意图。 在电力系

2、统中除去发电厂和用电设备以外的部分称在电力系统中除去发电厂和用电设备以外的部分称 为电力网络，简称为电力网络，简称电网电网，如图如图13-1所示所示。一个电网由很。一个电网由很 多变电站和电力线路组成。多变电站和电力线路组成。 13.1.1 电力系统、供配电系统的基本概念电力系统、供配电系统的基本概念 供配电系统是电力系统的一个重要组成部分，包括供配电系统是电力系统的一个重要组成部分，包括 电力系统中区域变电站和用户变电站，涉及电力系统电电力系统中区域变电站和用户变电站，涉及电力系统电 能发、输、配、用的后两个环节，其运行特点、要求与能发、输、配、用的后两个环节，其运行特点、要求与 电力系统基

3、本相同。只是由于供配电系统直接面向用电电力系统基本相同。只是由于供配电系统直接面向用电 设备及其使用者，因此供、用电的安全性尤显重要。供设备及其使用者，因此供、用电的安全性尤显重要。供 配电系统示意图配电系统示意图如图如图13-1中点划线框部分。中点划线框部分。 13.1 电力系统概述电力系统概述 13.1 电力系统概述电力系统概述 图13-1 电力系统示意图 back 13.1 电力系统概述电力系统概述 图13-1 电力系统示意图 back 众所周知，三相交流系统中，三相视在功率众所周知，三相交流系统中，三相视在功率s和线电和线电 压压u、线电流、线电流i之间的关系为之间的关系为 s=3ui

4、 当输送功率一定时，电压越高，电流越小，线路、当输送功率一定时，电压越高，电流越小，线路、 电气设备等的载流部分所需的截面积就越小，有色金属电气设备等的载流部分所需的截面积就越小，有色金属 投资也就越小；同时，由于电流小，传输线路上的功率投资也就越小；同时，由于电流小，传输线路上的功率 损耗和电压损失也较小。损耗和电压损失也较小。 13.1 电力系统概述电力系统概述 13.1.2 电力系统的额定电压电力系统的额定电压 13.1.2.1 电力系统额定电电力系统额定电 压的规定压的规定 另一方面，电压越高，对绝缘的要求则越高，变压另一方面，电压越高，对绝缘的要求则越高，变压 器、开关等设备以及线路

5、的绝缘投资也就越大器、开关等设备以及线路的绝缘投资也就越大 我国国家标准我国国家标准标准电压标准电压（gb 1561993）规定）规定 的部分额定电压如表的部分额定电压如表13-1所示（详见所示（详见273）。）。 在我国，不同地区电网的额定电压系列不同，主要在我国，不同地区电网的额定电压系列不同，主要 有：有：330kv110kv35kv10kv；500kv220kv 110kv35kv10kv；500kv220kv66kv10kv。 由于各电网电压标准的不同，给全国联网造成一定的难由于各电网电压标准的不同，给全国联网造成一定的难 度。度。 13.1 电力系统概述电力系统概述 （1） 输送功

6、率和输送距离输送功率和输送距离 前已述及，对应一定的输送功率和输送距离有一相前已述及，对应一定的输送功率和输送距离有一相 对合理的线路电压。表对合理的线路电压。表13-2（详见（详见p274）中列出了根据）中列出了根据 运行数据和经验确定的、与各额定电压等级相适应的输运行数据和经验确定的、与各额定电压等级相适应的输 送功率和输送距离。送功率和输送距离。 （2） 输电电压输电电压 220750kv电压一般为电压一般为输电电压输电电压，完成电能的远距，完成电能的远距 离传输功能。该电网称为离传输功能。该电网称为高压输电网高压输电网。 13.1 电力系统概述电力系统概述 13.1.2.2 各种电各种

7、电 压等级的适用范围压等级的适用范围 （3） 配电电压配电电压 110kv及以下电压一般为配电电压，完成对电能进及以下电压一般为配电电压，完成对电能进 行降压处理并按一定方式分配至电能用户的功能。其中行降压处理并按一定方式分配至电能用户的功能。其中 35110kv配电网为高压配电网，配电网为高压配电网，1035kv配电网为中配电网为中 压配电网，压配电网，1kv以下配电网称为低压配电网。以下配电网称为低压配电网。 3kv、6kv是工业企业中压电气设备的供电电压。是工业企业中压电气设备的供电电压。 20kv电压等级目前还不常用，一般要经论证结果证电压等级目前还不常用，一般要经论证结果证 明用户确

8、实需要时才采用。明用户确实需要时才采用。 13.1 电力系统概述电力系统概述 （1） 一级负荷一级负荷 符合下列条件之一的，为一级负荷。符合下列条件之一的，为一级负荷。 中断供电将造成人身伤亡的负荷。如医院急诊室、中断供电将造成人身伤亡的负荷。如医院急诊室、 监护病房、手术室等处的负荷。监护病房、手术室等处的负荷。 中断供电将在政治、经济上造成重大损失的负荷。中断供电将在政治、经济上造成重大损失的负荷。 13.1 电力系统概述电力系统概述 13.1.3 电力负荷的分级及其对供电电源的要求电力负荷的分级及其对供电电源的要求 13.1.3.1 负荷分级负荷分级 中断供电将影响有重大政治、经济意义的

9、用电单中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单 位的正常工作的负荷，如：重要交通枢纽、重要通信枢位的正常工作的负荷，如：重要交通枢纽、重要通信枢 纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大 量人员集中的公共场所等用电单位中的重要负荷。量人员集中的公共场所等用电单位中的重要负荷。 13.1 电力系统概述电力系统概述 （2） 二级负荷二级负荷 符合下列条件之一的，为二级负荷。符合下列条件之一的，为二级负荷。 中断供电将在政治、经济上造成较大损失的负荷。中断供电将在政治、经济上造成较大损失的负荷。 中断供电将影响重要用电单位的正常工作的负荷。中

10、断供电将影响重要用电单位的正常工作的负荷。 13.1 电力系统概述电力系统概述 （3） 三级负荷三级负荷 不属于一、二级负荷者为三级负荷。不属于一、二级负荷者为三级负荷。 在一个工业企业或民用建筑中，并不一定所有用电在一个工业企业或民用建筑中，并不一定所有用电 设备都属于同一等级的负荷，因此在进行系统设计时应设备都属于同一等级的负荷，因此在进行系统设计时应 根据其负荷级别分别考虑。根据其负荷级别分别考虑。 13.1 电力系统概述电力系统概述 （1） 一级负荷对电源的要求一级负荷对电源的要求 一级负荷中有普通一级负荷和特别重要的一级负荷一级负荷中有普通一级负荷和特别重要的一级负荷 之分。之分。

11、普通一级负荷应由两个电源供电，且当其中一个电普通一级负荷应由两个电源供电，且当其中一个电 源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。 特别重要的一级负荷，除由满足上述条件的两个电特别重要的一级负荷，除由满足上述条件的两个电 源供电外，尚应增设应急电源专门对此类负荷供电。源供电外，尚应增设应急电源专门对此类负荷供电。 13.1 电力系统概述电力系统概述 13.1.3.2 不同等级负荷对电源的要求不同等级负荷对电源的要求 （2） 二级负荷对电源的要求二级负荷对电源的要求 宜由两回线路供电，当电源来自于同一区域变电站宜由两回线路供电，当电源来自于同一区域变电

12、站 的不同变压器时，即可认为满足要求。的不同变压器时，即可认为满足要求。 在负荷较小或地区供电条件困难时，可由一回在负荷较小或地区供电条件困难时，可由一回6kv 及以上专用的架空线路或电缆线路供电。当采用架空线及以上专用的架空线路或电缆线路供电。当采用架空线 时，可为一回架空线供电；当采用电缆线路时，应采用时，可为一回架空线供电；当采用电缆线路时，应采用 两根电缆组成的线路供电，且每根电缆应能承受两根电缆组成的线路供电，且每根电缆应能承受100的的 二级负荷。二级负荷。 13.1 电力系统概述电力系统概述 （3） 三级负荷对电源的要求三级负荷对电源的要求 三级负荷对电源无特殊要求，一般以单电源

13、供电即三级负荷对电源无特殊要求，一般以单电源供电即 可。可。 13.1 电力系统概述电力系统概述 供配电系统的中性点供配电系统的中性点是指星形联结的变压器或发电是指星形联结的变压器或发电 机绕组的中间点。机绕组的中间点。 所谓系统的中性点运行方式所谓系统的中性点运行方式，是指系统中性点与大，是指系统中性点与大 地的电气联系方式，或简称系统中性点的接地方式。地的电气联系方式，或简称系统中性点的接地方式。 13.1 电力系统概述电力系统概述 13.1.4.1 供配电系统中性点运行方式供配电系统中性点运行方式 13.1.4 中性点运行方式及低压配电系统接地的形式中性点运行方式及低压配电系统接地的形式

14、 （1） 中性点接地系统中性点接地系统 中性点接地系统中性点接地系统，就是中性点直接接地或经小电阻，就是中性点直接接地或经小电阻 接地的系统，也称大接地电流系统。接地的系统，也称大接地电流系统。 这种系统中一相接地时，出现了除中性点接地点以这种系统中一相接地时，出现了除中性点接地点以 外的另一个接地点，构成了短路回路，接地故障相电流外的另一个接地点，构成了短路回路，接地故障相电流 很大，为了防止设备损坏，必须迅速切断电源，因而供很大，为了防止设备损坏，必须迅速切断电源，因而供 电可靠性低，易发生停电事故。电可靠性低，易发生停电事故。 但这种系统上发生单相接地故障时，由于系统中性但这种系统上发生

15、单相接地故障时，由于系统中性 点的钳位作用，使非故障相的对地电压不会有明显的上点的钳位作用，使非故障相的对地电压不会有明显的上 升，因而对系统绝缘是有利的。升，因而对系统绝缘是有利的。 13.1 电力系统概述电力系统概述 （2） 中性点不接地系统中性点不接地系统 中性点不接地系统中性点不接地系统，是指中性点不接地或经过高阻，是指中性点不接地或经过高阻 抗（如消弧线圈）接地的系统，也称小接地电流系统。抗（如消弧线圈）接地的系统，也称小接地电流系统。 这种系统发生单相接地故障时，只有比较小的导线这种系统发生单相接地故障时，只有比较小的导线 对地电容电流通过故障点，因而系统仍可继续运行，这对地电容电

16、流通过故障点，因而系统仍可继续运行，这 对提高供电可靠性是有利的。对提高供电可靠性是有利的。 但这种系统在发生单相接地故障时，系统中性点对但这种系统在发生单相接地故障时，系统中性点对 地电压会升高到相电压，非故障相对地电压会升高到线地电压会升高到相电压，非故障相对地电压会升高到线 电压；若接地点不稳定，产生了间歇性电弧，则过电压电压；若接地点不稳定，产生了间歇性电弧，则过电压 会更严重，对绝缘不利。会更严重，对绝缘不利。 13.1 电力系统概述电力系统概述 对于高压输配电网，由于传输功率大且传输距离长，对于高压输配电网，由于传输功率大且传输距离长， 一般都采用一般都采用110kv及以上的电压等

17、级，在这样高的电压及以上的电压等级，在这样高的电压 等级下绝缘问题比较突出，因此一般都采用中性点接地等级下绝缘问题比较突出，因此一般都采用中性点接地 系统；而在中压系统中，中性点不接地系统发生单相接系统；而在中压系统中，中性点不接地系统发生单相接 地故障时产生的过电压对绝缘的威胁不大，因为中压系地故障时产生的过电压对绝缘的威胁不大，因为中压系 统的绝缘水平是根据更高的雷电过电压制定的，因此为统的绝缘水平是根据更高的雷电过电压制定的，因此为 了提高供电可靠性，中压系统较多地采用了中性点不接了提高供电可靠性，中压系统较多地采用了中性点不接 地系统。地系统。 13.1 电力系统概述电力系统概述 对于

18、对于1kv以下的低压配电系统，中性点运行方式与以下的低压配电系统，中性点运行方式与 绝缘的关系已不是主要问题，这时中性点运行方式主要绝缘的关系已不是主要问题，这时中性点运行方式主要 取决于供电可靠性和安全性。因此，取决于供电可靠性和安全性。因此，1kv以下的低压配以下的低压配 电系统采用中性点接地系统。电系统采用中性点接地系统。 13.1 电力系统概述电力系统概述 低压配电系统接地的形式根据电源端与地的关系、低压配电系统接地的形式根据电源端与地的关系、 电气装置的外露可导电部分与地的关系分为电气装置的外露可导电部分与地的关系分为tn、tt、 it系统，其中系统，其中tn系统又分为系统又分为tn

19、-s、tn-c、tn-c-s系统。系统。 以拉丁文字作代号形式的意义为：以拉丁文字作代号形式的意义为： 第一个字母表示电源与地的关系。第一个字母表示电源与地的关系。t表示电源有一表示电源有一 点直接接地；点直接接地；i表示电源端所有带电部分不接地或有一点表示电源端所有带电部分不接地或有一点 通过阻抗接地。通过阻抗接地。 13.1 电力系统概述电力系统概述 13.1.4.2 低压配电系统接地的形式低压配电系统接地的形式 第二个字母表示电气装置的外露可导电部分与地的第二个字母表示电气装置的外露可导电部分与地的 关系。关系。n表示电气装置的外露可导电部分与电源端有直表示电气装置的外露可导电部分与电源

20、端有直 接电气连接；接电气连接；t表示电气装置的外露可导电部分直接接表示电气装置的外露可导电部分直接接 地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点。地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点。 （1） tn系统系统 根据国家标准根据国家标准供配电系统设计规范供配电系统设计规范gb 50052 95规定：规定：tn电力系统有一点直接接地，电气设施的外露电力系统有一点直接接地，电气设施的外露 可导电部分用保护线与该点连接。可导电部分用保护线与该点连接。 13.1 电力系统概述电力系统概述 按中性线与保护线的组合情况，按中性线与保护线的组合情况，tn系统有以下三种系统有以下三种 形式：形式： tn-s系

21、统（系统（见图见图13-2） 整个系统的中性线和保整个系统的中性线和保 护线是分开的。护线是分开的。 tn-c系统（系统（见图见图13-3） 整个系统的中性线和保整个系统的中性线和保 护线是合一的。护线是合一的。 tn-c-s系统（系统（见图见图13-4） 系统中有一部分中性系统中有一部分中性 线和保护线是合一的。线和保护线是合一的。 13.1 电力系统概述电力系统概述 （2） tt系统系统 tt系统有一个直接接地点，电气设施的外露可导电系统有一个直接接地点，电气设施的外露可导电 部分接至电气上与电力系统的接地点无关的接地极（部分接至电气上与电力系统的接地点无关的接地极（见见 图图13-5）。

22、）。 （3） it系统系统 it系统的带电部分与大地间不直接连接，而电气设系统的带电部分与大地间不直接连接，而电气设 施的外露可导电部分则是接地的（施的外露可导电部分则是接地的（见图见图13-6）。）。 13.1 电力系统概述电力系统概述 13.1 电力系统概述电力系统概述 图13-2 tn-s系统 back 13.1 电力系统概述电力系统概述 图13-3 tn-c系统 back 13.1 电力系统概述电力系统概述 图13-4 tn-c-s系统 back 13.1 电力系统概述电力系统概述 图13-5 tt系统 back 13.1 电力系统概述电力系统概述 图13-6 it系统 back 1频

23、率质量频率质量 电力系统的额定频率为电力系统的额定频率为50hz。当电力系统的容量在。当电力系统的容量在 300万万kw及以上时，频率偏差允许值为及以上时，频率偏差允许值为0.2hz；电力系；电力系 统的容量在统的容量在300万万kw以下时，频率偏差允许值为以下时，频率偏差允许值为0.5hz。 13.1 电力系统概述电力系统概述 13.1.5 电能的质量及其标准电能的质量及其标准 2电压质量电压质量 国家标准国家标准gb 5005295供配电系统设计规范供配电系统设计规范规规 定，正常运行情况下，用电设备端子处电压偏差的允许定，正常运行情况下，用电设备端子处电压偏差的允许 值应符合下列要求：值

24、应符合下列要求： 电动机为电动机为5。 照明，在一照明，在一 般场所为般场所为5；对于远离变电所的小面积一般工作场所，；对于远离变电所的小面积一般工作场所， 难以满足以上要求时，可为难以满足以上要求时，可为+5、-10；应急照明、道；应急照明、道 路照明和警卫照明等为路照明和警卫照明等为+5、-10。 其他用电设备，其他用电设备， 当无特殊规定时为当无特殊规定时为5。 13.1 电力系统概述电力系统概述 3波形质量波形质量 电能的质量除了频率与电压以外，还包含了供电电电能的质量除了频率与电压以外，还包含了供电电 压的波形。电力系统电压的波形应是压的波形。电力系统电压的波形应是50hz的正弦波形

25、，的正弦波形， 如果波形偏离正弦波形就称为波形畸变，可以根据傅立如果波形偏离正弦波形就称为波形畸变，可以根据傅立 叶级数从畸变的波形中分解出叶级数从畸变的波形中分解出50hz的基波及一系列的高的基波及一系列的高 次谐波。电压或电流中含有的高次谐波越多，或者高次次谐波。电压或电流中含有的高次谐波越多，或者高次 谐波的幅值（或有效值）越大，其波形离正弦波形就越谐波的幅值（或有效值）越大，其波形离正弦波形就越 远，畸变就越严重，波形质量就越差。远，畸变就越严重，波形质量就越差。 13.1 电力系统概述电力系统概述 负荷曲线按纵坐标所表示的功率可分为负荷曲线按纵坐标所表示的功率可分为有功负荷曲有功负荷

26、曲 线和无功负荷曲线线和无功负荷曲线。 按横坐标所表示的时间范围可分为按横坐标所表示的时间范围可分为日负荷曲线和年日负荷曲线和年 负荷曲线负荷曲线。 1日负荷曲线的绘制日负荷曲线的绘制 日负荷曲线是以一昼夜日负荷曲线是以一昼夜24h为时间范围绘制的。日负为时间范围绘制的。日负 荷曲线的绘制方法有：荷曲线的绘制方法有： 13.2 负荷计算负荷计算 13.2.1 负荷曲线负荷曲线 （1） 根据某一监测点根据某一监测点24h内各个时刻的功率表中显内各个时刻的功率表中显 示的数据，逐点绘制而成的平滑曲线，如图示的数据，逐点绘制而成的平滑曲线，如图13-7所示，所示， 这样得到的负荷曲线最为准确。这样得

27、到的负荷曲线最为准确。 （2） 工程上，为了表达和计算简单起见，往往将工程上，为了表达和计算简单起见，往往将 负荷曲线用等效的阶梯形曲线来代替，与精确的负荷曲负荷曲线用等效的阶梯形曲线来代替，与精确的负荷曲 线之间会有一定的误差，但这种误差是可以允许的。最线之间会有一定的误差，但这种误差是可以允许的。最 为常见的负荷曲线是以为常见的负荷曲线是以0.5h为时间间隔所绘制的曲线，为时间间隔所绘制的曲线， 如图如图13-8所示。所示。 13.2 负荷计算负荷计算 13.2 负荷计算负荷计算 2日负荷曲线的特征参数日负荷曲线的特征参数 （1） 日电能耗量日电能耗量wd(kwh) （2） 最大功率最大功

28、率pmax(kw) 表示负荷曲线上功率最大的一点的功率值。表示负荷曲线上功率最大的一点的功率值。 （3） 平均功率平均功率pav(kw) 表示日负荷曲线上日电能耗量与时间（表示日负荷曲线上日电能耗量与时间（24h）的比）的比 值，即值，即 pav=wd/24 24 d 0 w =p(t)dt （4） 有功负荷系数有功负荷系数为为 =pav/pmax 通常通常0.70.75。 （5） 无功负荷系数无功负荷系数 =qav/qmax 通常通常0.760.82。 13.2 负荷计算负荷计算 计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与同时计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与同时 间内实际变动负荷所产生

29、的热效应相等。在供配电系统间内实际变动负荷所产生的热效应相等。在供配电系统 中，以最大中，以最大30min的平均负荷作为选择电气设备的依据，的平均负荷作为选择电气设备的依据， 并认为只要电气设备能承受该负荷的长期作用即可在正并认为只要电气设备能承受该负荷的长期作用即可在正 常情况下长期运行。一般将这个最大平均负荷称为常情况下长期运行。一般将这个最大平均负荷称为计算计算 负荷负荷。 13.2 负荷计算负荷计算 13.2.2 计算负荷的概念计算负荷的概念 为什么要以为什么要以30min作为确定计算负荷的依据呢？作为确定计算负荷的依据呢？当通当通 过载流导体的电流过大时由于发热，导体温度会持续上升，

30、过载流导体的电流过大时由于发热，导体温度会持续上升， 直至被损坏。当正常工作电流通过载流导体时，导体发热直至被损坏。当正常工作电流通过载流导体时，导体发热 达到某一热平衡状态，此时导体温度也相应升高到某一可达到某一热平衡状态，此时导体温度也相应升高到某一可 以允许的较高的温度值。分析表明，载流导体一般经过以允许的较高的温度值。分析表明，载流导体一般经过 （34）（为发热时间常数）即能达到稳定温度，而导为发热时间常数）即能达到稳定温度，而导 体的体的一般为一般为1030min，因此达到稳定温度需，因此达到稳定温度需30120min。 为了保证当载流导体上长期通过计算电流时的最高稳定温为了保证当载

31、流导体上长期通过计算电流时的最高稳定温 度不超过其允许温度，因此取最大度不超过其允许温度，因此取最大30min平均负荷作为计算平均负荷作为计算 负荷其实是一种较为保守的取法，它是以发热时间常数较负荷其实是一种较为保守的取法，它是以发热时间常数较 短的导体达到热平衡的时间为取值依据。时间值取得越短，短的导体达到热平衡的时间为取值依据。时间值取得越短， 最大的等效负荷（即计算负荷）就越大。最大的等效负荷（即计算负荷）就越大。 13.2 负荷计算负荷计算 1连续运行工作制（长期工作制）连续运行工作制（长期工作制） 即电气设备投入工作的持续时间较长，负荷稳定。即电气设备投入工作的持续时间较长，负荷稳定

32、。 在工作时间内，电气设备载流导体可以达到稳定的工作在工作时间内，电气设备载流导体可以达到稳定的工作 温度。温度。 连续运行工作制的负荷是指其持续工作时间连续运行工作制的负荷是指其持续工作时间tw超过超过 导体达到热平衡所需的时间，即导体达到热平衡所需的时间，即 tw(34) 13.2 负荷计算负荷计算 13.2.3 负荷的工作制负荷的工作制 2短时运行工作制（短时工作制）短时运行工作制（短时工作制） 即电气设备的工作时间短而停歇时间长。在工作时即电气设备的工作时间短而停歇时间长。在工作时 间内，电气设备来不及达到稳定温度就停止运行并开始间内，电气设备来不及达到稳定温度就停止运行并开始 冷却，

33、其发热所产生的温升可以在停歇时间内冷却到周冷却，其发热所产生的温升可以在停歇时间内冷却到周 围的介质温度。围的介质温度。 短时运行工作制的设备很少，如金属切削用的辅助短时运行工作制的设备很少，如金属切削用的辅助 机械（龙门刨横梁升降电动机、刀架快速移动装置）、机械（龙门刨横梁升降电动机、刀架快速移动装置）、 水闸用电动机等。水闸用电动机等。 13.2 负荷计算负荷计算 3断续运行工作制（反复短时工作制）断续运行工作制（反复短时工作制） 即电气设备以断续方式反复工作，其工作和停歇相即电气设备以断续方式反复工作，其工作和停歇相 互交替。在工作时间内，电气设备来不及达到稳定温升互交替。在工作时间内，

34、电气设备来不及达到稳定温升 就停止运行并开始冷却，但其发热产生的温升不足以在就停止运行并开始冷却，但其发热产生的温升不足以在 停歇时间内冷却到周围的介质温度。停歇时间内冷却到周围的介质温度。 这种电气设备运行时的可承受功率与其工作时间这种电气设备运行时的可承受功率与其工作时间tw 和停歇时间和停歇时间to的相对长度有关，一般用负荷持续率的相对长度有关，一般用负荷持续率来表来表 示，即示，即 =tw/(tw+to)100% 13.2 负荷计算负荷计算 13.2 负荷计算负荷计算 1需要系数需要系数kd的含义的含义 当一个供电范围内的所有电气设备正常使用的时候，当一个供电范围内的所有电气设备正常使

35、用的时候， 由于各种原因，该供电范围的计算负荷由于各种原因，该供电范围的计算负荷pc总会比电气设总会比电气设 备的总容量小，它们的比值称为备的总容量小，它们的比值称为需要系数需要系数，即，即 13.2.4.1 需要系数法需要系数法 13.2.4 负荷计算的方法负荷计算的方法 c d i 1 p k = p n i 2需要系数法的计算步骤需要系数法的计算步骤 (1） 设备功率设备功率 每组中只有一台（套）电气设备时，应将设备实际每组中只有一台（套）电气设备时，应将设备实际 向供配电系统吸取的电功率作为计算负荷，又常把单台向供配电系统吸取的电功率作为计算负荷，又常把单台 设备的计算负荷称作设备功率

36、设备的计算负荷称作设备功率,以以pn表示。表示。 连续工作制负荷时连续工作制负荷时 pn=pr 断续运行工作制电动机类负荷时，应将其额定功断续运行工作制电动机类负荷时，应将其额定功 率换算成负荷持续率为率换算成负荷持续率为25时的等效功率，即时的等效功率，即 pn=2prr 13.2 负荷计算负荷计算 断续运行工作制电焊机类负荷时，应将其额定功断续运行工作制电焊机类负荷时，应将其额定功 率换算成负荷持续率为率换算成负荷持续率为100时的等效功率，即时的等效功率，即 pn=prr 成组用电设备的设备功率是指除备用设备以外的成组用电设备的设备功率是指除备用设备以外的 所有单个用电设备额定输入功率的

37、总和。所有单个用电设备额定输入功率的总和。 照明设备的设备功率应考虑辅助其正常工作的镇照明设备的设备功率应考虑辅助其正常工作的镇 流器等元件上的功率损耗。流器等元件上的功率损耗。 白炽灯光源的照明设备：白炽灯光源的照明设备：pn=pr; 荧光灯光源的照明设备：荧光灯光源的照明设备：pn=1.25pr; 高强气体放电灯光源的照明设备：高强气体放电灯光源的照明设备：pn=1.1pr。 13.2 负荷计算负荷计算 13.2 负荷计算负荷计算 （2） 单组设备计算负荷单组设备计算负荷 当分组后同一组中设备台数当分组后同一组中设备台数3台时，计算负荷应考台时，计算负荷应考 虑其需要系数，以第虑其需要系数

38、，以第j组为例，即组为例，即 cjdjnj 1 cjcj 22 cjcjcj cj cj r p =kp q =p tan s = p +q s i = 3u n j 13.2 负荷计算负荷计算 (3） 多组设备的计算负荷多组设备的计算负荷 当供电范围内有多个性质不同的电气设备组时，先当供电范围内有多个性质不同的电气设备组时，先 将每一组都按上述将每一组都按上述12所述步骤计算后，再考虑各个设所述步骤计算后，再考虑各个设 备组的一个同时系数，因此其计算负荷为备组的一个同时系数，因此其计算负荷为 ccj p 1 ccj q 1 22 ccc c c r p =kp q =pq s = p +q

39、s i = 3u m j m j 【例例13-1】某旅游宾馆变电站负荷情况如下列设备清单所示，用需要系数某旅游宾馆变电站负荷情况如下列设备清单所示，用需要系数 法计算变电站总计算有功功率、无功功率、视在功率和计算电流。法计算变电站总计算有功功率、无功功率、视在功率和计算电流。 设备清单：设备清单： 大堂、走道、餐厅、多功能厅等处照明设备容量：大堂、走道、餐厅、多功能厅等处照明设备容量： 150kw（带电容补偿，（带电容补偿，cos=0.9）荧光灯；）荧光灯；180kw白炽灯白炽灯 客房照明设备容量：客房照明设备容量：70kw白炽灯白炽灯 冷水机组容量：冷水机组容量：120kw4台台 冷冻水泵容

40、量：冷冻水泵容量：30kw5台（其中一台备用）台（其中一台备用） 冷却水泵容量：冷却水泵容量：22kw5台（其中一台备用）台（其中一台备用） 冷却塔容量：冷却塔容量：7.5kw4台台 送、排风机容量：送、排风机容量：11kw5台；台；22kw3台；台；17.5kw5台台 电梯容量：电梯容量：30kw3台台(=40%) 厨房设备容量：厨房设备容量：15kw2台；台；5kw5台；台；2.2kw6台台 洗衣设备容量：洗衣设备容量：30kw2台；台；6kw3台；台；4kw4台台 13.2 负荷计算负荷计算 【解解】(1） 分组计算分组计算 大堂、走道、餐厅、多功能厅等处荧光灯照明设备大堂、走道、餐厅、

41、多功能厅等处荧光灯照明设备 (kd1=0.7,cos1=0.9,tan1=0.48) 考虑电感型镇流器考虑电感型镇流器:pn1=1.25pr1=1.25150=187.5(kw) pc1=kd1pn1=0.7187.5=131.25(kw) qc1=tan1pc1=0.48131.25=63(kvar) 大堂、走道、餐厅、多功能厅等处白炽灯照明设备大堂、走道、餐厅、多功能厅等处白炽灯照明设备 (kd2=0.7,cos2=1,tan2=0)pn2=pr2=180(kw) pc2=kd2pn2=0.7180=126(kw) qc2=tan2pc2=0126=0 客房白炽灯照明设备客房白炽灯照明设备

42、(kd3=0.4,cos3=1,tan3=0)pn3=pr3=70(kw) pc3=kd3pn3=0.470=28(kw) qc3=tan3pc3=028=0 13.2 负荷计算负荷计算 冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔设备冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔设备 (kd4=0.7,cos4=0.8,tan4=0.75)pn4=pr4=4120+430+422+47.5=718(k w) pc4=kd4pn4=0.7718=502.6(kw) qc4=tan4pc4=0.75502.6=376.95(kvar) 送、排风机送、排风机 (kd5=0.65,cos5=0.8,tan5=0.75

43、)pn5=pr5=511+322+217.5=156(kw) pc5=kd5pn5=0.65156=101.4(kw) qc5=tan5pc5=0.75101.4=76.05(kvar) 电梯电梯(kd6=1,cos6=0.5,tan6=1.73)pn6=2prr=233040%=113.84(kw) pc6=kd6pn6=1113.84=113.84(kw) qc6=tan6pc6=1.73113.84=196.94(kvar) 13.2 负荷计算负荷计算 厨房设备厨房设备 (kd7=0.4,cos7=0.75,tan7=0.88)pn7=pr7=215+55+62.2=68.2(k w)

44、pc7=kd7pn7=0.468.2=27.28(kw) qc7=tan7pc7=0.8827.28=24.01(kvar) 洗衣设备洗衣设备 (kd8=0.35,cos8=0.7,tan8=1.02)pn8=pr8=230+36+44=94(kw) pc8=kd8pn8=0.3594=32.9(kw) qc8=tan8pc8=1.0232.9=33.56(kvar) (2） 计算总计算负荷计算总计算负荷 因为，对于变电站总计算负荷，因为，对于变电站总计算负荷，kp取值范围一般在取值范围一般在0.851， kq取值范围一般在取值范围一般在0.951，所以取，所以取kp=0.9，kq=0.97。

45、则。则 13.2 负荷计算负荷计算 pc=0.9(131.25+126+28+502.6+101.4+113.84+27.28+32.9) =956.943(kw) qc= 0.97(63+0+0+376.95+76.05+196.94+24.01+33.56) =747.3947(kvar) sc1214.22(kva) ic1844.82(a) 13.2 负荷计算负荷计算 常见的方法有负荷密度法、单位指标法和住宅用电常见的方法有负荷密度法、单位指标法和住宅用电 量指标法。量指标法。 （1） 负荷密度法负荷密度法 pc=s 一些常见的工业与民用电能用户的负荷密度指标见一些常见的工业与民用电能

46、用户的负荷密度指标见 附录。附录。 （2） 单位指标法单位指标法 pc=n 13.2 负荷计算负荷计算 13.2.4.2 利用各种用电指标的负荷计算方法利用各种用电指标的负荷计算方法 （3） 住宅用电量指标法住宅用电量指标法 pc=kn 上述方法中所涉及到的负荷密度指标、单位用电上述方法中所涉及到的负荷密度指标、单位用电 量指标或住宅用电量指标也都是由经统计和处理的经验量指标或住宅用电量指标也都是由经统计和处理的经验 数据得到的。数据得到的。 13.2 负荷计算负荷计算 13.2 负荷计算负荷计算 设单相设备视在功率设单相设备视在功率smax最大的一相的有功功率为最大的一相的有功功率为 pma

47、x（其功率因数为（其功率因数为cosmax），即以该相负荷为计算依），即以该相负荷为计算依 据，补充其他两相的单相负荷，使其大小与最大相相同，据，补充其他两相的单相负荷，使其大小与最大相相同， 变成三相等效的平衡负荷。变成三相等效的平衡负荷。 这时等效的三相负荷应为：这时等效的三相负荷应为： 13.2.5.1 单相用电设备接于相电压时的三相等效负荷单相用电设备接于相电压时的三相等效负荷 13.2.5 单相用电设备的负荷计算单相用电设备的负荷计算 eqmax eqmax 22 eqeqeq p =3p q =p tan s = p +q eq （1） 计算三相等效负荷的一般方法计算三相等效负荷的

48、一般方法 先将接于线电压的单相负荷等效为接于相电压的单先将接于线电压的单相负荷等效为接于相电压的单 相负荷（具体等效方法参考相关资料），再用上述求接相负荷（具体等效方法参考相关资料），再用上述求接 于相电压的单相负荷的等效方法计算等效三相负荷。于相电压的单相负荷的等效方法计算等效三相负荷。 （2） 计算三相等效负荷的简化方法计算三相等效负荷的简化方法 假设假设p12p23p31，按发热等效原理，按发热等效原理，如图如图13-9所示所示， 可推导出等效三相负荷：可推导出等效三相负荷： 13.2 负荷计算负荷计算 13.2.5.2 单相用电设备接于线电压时的三相等效负荷单相用电设备接于线电压时的三

49、相等效负荷 13.2 负荷计算负荷计算 eq31233112231223 eq12122323 22 eqeqeq p =3p +3(p -p )+ 3(p -p )= 3p +(3- 3)p q = 3p tan+(3- 3)p tan s = p +q 图13-9 按发热等效原理将线间负荷分解成相间负荷 13.2 负荷计算负荷计算 back 13.3 设备及线缆的选择设备及线缆的选择 供配电系统中开关电器按所在电压等级可分为供配电系统中开关电器按所在电压等级可分为高压高压 开关、中压开关和低压开关开关、中压开关和低压开关。 1低压断路器低压断路器 低压断路器低压断路器又叫低压自动空气开关，

50、是低压系统中又叫低压自动空气开关，是低压系统中 既能分合负荷电流也能分断短路电流的开关电器。低压既能分合负荷电流也能分断短路电流的开关电器。低压 断路器通常是按其结构形式分类的，可分为断路器通常是按其结构形式分类的，可分为框架式、塑框架式、塑 壳式和小型模块式壳式和小型模块式。其操作方法有人力操作、电动操作。其操作方法有人力操作、电动操作 和储能操作。主触头极数有单极、和储能操作。主触头极数有单极、2极、极、3极和极和4极。极。 13.3.1 开关电器及其选择开关电器及其选择 图图13-10所示所示为低压断路器的工作原理示意图。低压为低压断路器的工作原理示意图。低压 断路器由三个基本部分组成。

51、断路器由三个基本部分组成。 主触头和灭弧系统主触头和灭弧系统 脱扣器脱扣器 自由脱扣机构和操作机构自由脱扣机构和操作机构 13.3 设备及线缆的选择设备及线缆的选择 （2） 常用低压断路器常用低压断路器 万能式断路器万能式断路器 万能式断路器一般具有一个有绝缘衬垫的钢制框架，万能式断路器一般具有一个有绝缘衬垫的钢制框架， 所有部件均安装在这个框架内，所以又称为框架式断路所有部件均安装在这个框架内，所以又称为框架式断路 器。其外形结构器。其外形结构如图如图13-11所示所示。 塑料外壳式断路器塑料外壳式断路器 塑料外壳式断路器的主要特征是有一个采用聚酯绝塑料外壳式断路器的主要特征是有一个采用聚酯

52、绝 缘材料模压而成的外壳，所有部件都装在这个封闭型外缘材料模压而成的外壳，所有部件都装在这个封闭型外 壳中。其塑料外壳式断路器外形结构壳中。其塑料外壳式断路器外形结构如图如图13-12所示所示。 13.3 设备及线缆的选择设备及线缆的选择 模数化小型断路器模数化小型断路器 模数化小型断路器属于配电网的终端电器，是组成模数化小型断路器属于配电网的终端电器，是组成 终端组合电器的主要部件之一。终端电器是指装于线路终端组合电器的主要部件之一。终端电器是指装于线路 末端的电器，对有关系统和用电设备进行分合控制和保末端的电器，对有关系统和用电设备进行分合控制和保 护。模数化小型断路器外形结构护。模数化小

53、型断路器外形结构如图如图13-13所示所示。 13.3 设备及线缆的选择设备及线缆的选择 2低压隔离开关低压隔离开关 在断开位置能符合规定的隔离功能要求的开关电器在断开位置能符合规定的隔离功能要求的开关电器 称为称为低压隔离器低压隔离器。 在断开位置能满足隔离器要求的开关称为在断开位置能满足隔离器要求的开关称为低压隔离低压隔离 开关开关，又称，又称低压刀开关低压刀开关。 低压隔离开关是一种结构简单、应用十分广泛的手低压隔离开关是一种结构简单、应用十分广泛的手 动电器，主要供无载通断电路用，即在不分断负载电流动电器，主要供无载通断电路用，即在不分断负载电流 或分断时各极两触头间不会出现明显电压差

54、的条件下接或分断时各极两触头间不会出现明显电压差的条件下接 通或分断电路用。通或分断电路用。 13.3 设备及线缆的选择设备及线缆的选择 3负荷开关负荷开关 负荷开关有负荷开关有hh系列封闭式负荷开关和系列封闭式负荷开关和hk系列开启系列开启 式负荷开关。负荷开关具有灭弧装置，可以通断正常的式负荷开关。负荷开关具有灭弧装置，可以通断正常的 负荷电流。负荷电流。 hh系列封闭式负荷开关又称铁壳开关，一般是三极，系列封闭式负荷开关又称铁壳开关，一般是三极， 常用型号有常用型号有hh3、hh4系列。它是刀开关和熔断器的组系列。它是刀开关和熔断器的组 合产品，由铁壳、熔断器、闸刀、夹座和操作机构等组合

55、产品，由铁壳、熔断器、闸刀、夹座和操作机构等组 成。成。 hk系列开启式负荷开关，也称胶盖瓷底闸刀开关。系列开启式负荷开关，也称胶盖瓷底闸刀开关。 13.3 设备及线缆的选择设备及线缆的选择 4剩余电流保护装置及开关剩余电流保护装置及开关 剩余电流保护装置又称为漏电保护装置，是对电气剩余电流保护装置又称为漏电保护装置，是对电气 回路的不平衡电流进行检测而发出信号的装置。当回路回路的不平衡电流进行检测而发出信号的装置。当回路 中有电流泄漏且达到一定值时，剩余电流保护装置可向中有电流泄漏且达到一定值时，剩余电流保护装置可向 断路器发出跳闸信号，切断电路，以避免触电事故的发断路器发出跳闸信号，切断电

56、路，以避免触电事故的发 生或因泄漏电流造成火灾事故的发生。其动作原理生或因泄漏电流造成火灾事故的发生。其动作原理如图如图 13-14所示所示。 13.3 设备及线缆的选择设备及线缆的选择 5开关电器的选择开关电器的选择 开关电器的选择原则具有共通性，即不仅要保证开开关电器的选择原则具有共通性，即不仅要保证开 关电器正常时的可靠工作，还应保证系统故障时能承受关电器正常时的可靠工作，还应保证系统故障时能承受 短时的故障电流的作用，同时尚应满足不同的开关电器短时的故障电流的作用，同时尚应满足不同的开关电器 对电路分断能力的要求，因此，对电路分断能力的要求，因此，开关电器的选择应符合开关电器的选择应符

57、合 下列基本条件：下列基本条件： （1） 满足正常工作条件满足正常工作条件 满足工作电压要求开关电器额定电压应等于系统满足工作电压要求开关电器额定电压应等于系统 的标称电压，开关电器最高工作电压应大于或等于装设的标称电压，开关电器最高工作电压应大于或等于装设 处系统的最高工作电压。处系统的最高工作电压。 13.3 设备及线缆的选择设备及线缆的选择 满足工作电流要求开关电器额定电流大于或等于满足工作电流要求开关电器额定电流大于或等于 装设处的计算电流，即装设处的计算电流，即 iric 满足工作环境要求选择电气设备时，应考虑其适满足工作环境要求选择电气设备时，应考虑其适 合运行环境条件要求，如温度

58、、风速、湿度、污秽、海合运行环境条件要求，如温度、风速、湿度、污秽、海 拔、地震烈度等。拔、地震烈度等。 （2） 满足短路故障时的动、热稳定条件满足短路故障时的动、热稳定条件 （3） 满足开关电器分断能力的要求满足开关电器分断能力的要求 13.3 设备及线缆的选择设备及线缆的选择 13.3 设备及线缆的选择设备及线缆的选择 图13-10 低压断路器的工作原理示意图 back 13.3 设备及线缆的选择设备及线缆的选择 图13-11 万能式断路器的外形结构 back 13.3 设备及线缆的选择设备及线缆的选择 图13-12 塑料外壳式断路器的外形结构 back 13.3 设备及线缆的选择设备及线

59、缆的选择 图13-13 模数化小型断路器的外形结构 (a） 正面; (b） 侧面 back 13.3 设备及线缆的选择设备及线缆的选择 图13-14 剩余电流动作保护装置原理图 back （1） 瓷插式熔断器瓷插式熔断器 如图如图13-15所示所示，这种熔断器一般用于民用交流电，这种熔断器一般用于民用交流电 50hz，额定电压，额定电压380v或或220v，额定电流小于，额定电流小于200a的低的低 压照明线路或分支回路中，作短路或过电流保护用。压照明线路或分支回路中，作短路或过电流保护用。 13.3 设备及线缆的选择设备及线缆的选择 13.3.2.1 常用低压熔断器常用低压熔断器 13.3.

60、2 熔断器及其选择熔断器及其选择 （2） 螺旋式熔断器螺旋式熔断器 如图如图13-16所示所示，一般用于电气设备的控制系统中作，一般用于电气设备的控制系统中作 短路和过电流保护。其熔体支持部分是一个瓷管，内有短路和过电流保护。其熔体支持部分是一个瓷管，内有 石英砂和熔体，熔体两端焊在瓷管两端的导电金属端盖石英砂和熔体，熔体两端焊在瓷管两端的导电金属端盖 上，其上端盖中有一个染有红漆的熔断指示器。当熔体上，其上端盖中有一个染有红漆的熔断指示器。当熔体 熔断时，熔断指示器弹出脱落。熔断时，熔断指示器弹出脱落。 13.3 设备及线缆的选择设备及线缆的选择 （3） 有填料高分断熔断器有填料高分断熔断器