建筑设备第十二章电力系统

1、第十二章 供配电系统 电气施工图 图1 干线系统图 16.3 电气施工图 图2 AL配电柜系统图 电气施工图 图3 AM2(AM3、AM4)箱系统图 电气施工图 图4 AM5箱系统图 电气施工图 电气施工图 电气施工图 一、基本概念一、基本概念 ( (一一) )电力系统及电力网电力系统及电力网 电力系统电力系统 ( (Power System) )：由各种电压的电力线路将：由各种电压的电力线路将 一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输 电、变电、配电和用电的整体。电、变电、配电和用电的整体。 第一节第一节 电力系统电力系统 220/

2、380V 610kV35500kV3.1520kV 低压配电线低压配电线 高压高压 配电线配电线 高压高压 输电输电 线线 用户用户区域变电所区域变电所发电厂发电厂 升压变压升压变压 器器 发电机发电机 G 降压变压器降压变压器降压变压器降压变压器 电压等级及适用范围电压等级及适用范围 输送的三相视在功率输送的三相视在功率 S S一定时，线电压一定时，线电压U Ul l越高，线电流越高，线电流I Il l越小越小 U U 电能损失电能损失P=IP=Il l2 2R Rl l，电压损失，电压损失UUl l I Il lR Rl l 减小线路的导线截面积减小线路的导线截面积 绝缘水平要求提高绝缘水

3、平要求提高 1KV以下以下 低压低压 远距离输电为什么要远距离输电为什么要 1KV以上、以上、330KV以下以下 高压高压 采用高压采用高压? 330KV及以上及以上 超高压超高压 220KV220KV及以上及以上 大电力系统主干线大电力系统主干线 几百公里至几千公里几百公里至几千公里 110KV 110KV 中小型电力系统主干线中小型电力系统主干线 100Km100Km左右左右 35KV 35KV 电力系统二次网络、大型工厂的内部供电电力系统二次网络、大型工厂的内部供电 30Km30Km左右左右 6 610KV10KV 城镇和工业与民用建筑施工供电城镇和工业与民用建筑施工供电 10Km10K

4、m左右左右 llI US3 第一节第一节 供配电系统供配电系统 电力网电力网( (Power Network) )：电力系统中各级：电力系统中各级 电压的电力线路及其联系的变电所。包括输电网电压的电力线路及其联系的变电所。包括输电网 和配电网和配电网 第一节第一节 电力系统电力系统 一、基本概念一、基本概念 ( (一一) )电力系统及电力网电力系统及电力网 输电网：输送电压为输电网：输送电压为35kV35kV及以上的配电线路及以上的配电线路 和与其相连的变电所所组成的输电网。和与其相连的变电所所组成的输电网。 配电网：输送电压为配电网：输送电压为10kV10kV及以下的配电线路及以下的配电线路

5、 和与其相连的变电所所组成的输电网。和与其相连的变电所所组成的输电网。 第一节第一节 供配电系统供配电系统 第一节第一节 电力系统电力系统 二、电力负荷的计算二、电力负荷的计算 ( (一一) )负荷曲线负荷曲线 第一节第一节 供配电系统供配电系统 电力负荷的正确计算是合理选择电气设备的电力负荷的正确计算是合理选择电气设备的 保证，过大过大造成浪费，国小会造成事故。保证，过大过大造成浪费，国小会造成事故。 第一节第一节 电力系统电力系统 二、电力负荷的计算二、电力负荷的计算 ( (一一) )负荷曲线负荷曲线 负荷曲线：用电负荷随时间而变动的一种图负荷曲线：用电负荷随时间而变动的一种图 形。形。

6、电梯、照明负荷年起伏小，日起伏大；空调电梯、照明负荷年起伏小，日起伏大；空调 负荷有明显的季节性。负荷有明显的季节性。 第一节第一节 供配电系统供配电系统 适合于方案阶段，查表得到单位面积耗电量适合于方案阶段，查表得到单位面积耗电量 与总面积相乘就可以得到建筑物的电力负荷，然与总面积相乘就可以得到建筑物的电力负荷，然 后估算配电系统的大小与造价。后估算配电系统的大小与造价。 第一节第一节 电力系统电力系统 二、电力负荷的计算二、电力负荷的计算 ( (二二) )负荷计算负荷计算 1.1.单位容量法单位容量法 第一节第一节 供配电系统供配电系统 用电设备组的需要系数：用电设备组在最大用电设备组的需

7、要系数：用电设备组在最大 负荷时需要的有功功率与其设备容量的比值，一负荷时需要的有功功率与其设备容量的比值，一 般小于般小于1 1。 第一节第一节 电力系统电力系统 二、电力负荷的计算二、电力负荷的计算 ( (二二) )负荷计算负荷计算 2.2.需要系数法需要系数法 第一节第一节 供配电系统供配电系统 用电设备组的需要系数：用电设备组在最大用电设备组的需要系数：用电设备组在最大 负荷时需要的有功功率与其设备容量的比值，一负荷时需要的有功功率与其设备容量的比值，一 般小于般小于1 1。 第一节第一节 电力系统电力系统 二、电力负荷的计算二、电力负荷的计算 ( (二二) )负荷计算负荷计算 2.2

8、.需要系数法需要系数法 30 xe KPP 现代建筑的用电设备种类繁多现代建筑的用电设备种类繁多, ,用途各异用途各异, , 工作方式不同工作方式不同, ,按其工作制可分以下三类（连按其工作制可分以下三类（连 续、短时、断续周期）。续、短时、断续周期）。 a a长期连续工作制或长期工作制长期连续工作制或长期工作制 是指电气设备在运行工作中能够达到稳定是指电气设备在运行工作中能够达到稳定 的温升，能在规定环境温度下连续运行，设备的温升，能在规定环境温度下连续运行，设备 任何部分的温度和温升均不超过允许值。任何部分的温度和温升均不超过允许值。 第一节第一节 电力系统电力系统 2.2.需要系数法需要

9、系数法 （1 1）. .设备容量的计算设备容量的计算 1 1）. .设备工作方式设备工作方式 b b短时工作制短时工作制 短时运行工作制是指运行时间短而停歇时短时运行工作制是指运行时间短而停歇时 间长，设备在工作时间内的发热量不足以达到间长，设备在工作时间内的发热量不足以达到 稳定温升，而在间歇时间内能够冷却到环境温稳定温升，而在间歇时间内能够冷却到环境温 度，例如车床上的进给电动机等。电动机在停度，例如车床上的进给电动机等。电动机在停 车时间内，温度能降回到环境温度。车时间内，温度能降回到环境温度。 第一节第一节 电力系统电力系统 2.2.需要系数法需要系数法 （1 1）. .设备容量的计算

10、设备容量的计算 c c断续周期工作制断续周期工作制 即断续运行工作制或称反复短时工作制，即断续运行工作制或称反复短时工作制， 该设备以断续方式反复进行工作，工作时间与该设备以断续方式反复进行工作，工作时间与 停歇时间相互代替重复，周期性地工作或是经停歇时间相互代替重复，周期性地工作或是经 常停，反复运行。一个周期一般不超过常停，反复运行。一个周期一般不超过10min10min， 例如起重电动机。断续周期工作制的设备用暂例如起重电动机。断续周期工作制的设备用暂 载率（或负荷持续率）来表示其工作特性，计载率（或负荷持续率）来表示其工作特性，计 算公式如下算公式如下 第一节第一节 电力系统电力系统

11、2.2.需要系数法需要系数法 （1 1）. .设备容量的计算设备容量的计算 %100%100 o tt t T t 式中式中 暂载率；暂载率； t t 工作周期内的工作时间；工作周期内的工作时间； T T工作周期；工作周期； t t0 0工作周期内的间歇时间。工作周期内的间歇时间。 第一节第一节 电力系统电力系统 2.2.需要系数法需要系数法 （1 1）. .设备容量的计算设备容量的计算 工作时间加停歇时间称为工作周期。根据中国 的技术标准规定工作周期以10min为计算依据。吊 车电动机的标准暂载率分为15%、25%、40%、60% 四种；电焊设备的标准暂载率分为50%、65%、75%、 10

12、0%四种。其中100%为自动电焊机的暂载率。在 建筑工程中通常按100%考虑。 2.2.需要系数法需要系数法 （1 1）. .设备容量的计算设备容量的计算 第一节第一节 电力系统电力系统 设备容量是把设备额定功率（用设备容量是把设备额定功率（用P PN N表示）换算到统表示）换算到统 一工作制下的额定功率，用一工作制下的额定功率，用PePe表示，有时也称为设备表示，有时也称为设备 的计算容量。对不同工作制的用电设备，其设备容量的计算容量。对不同工作制的用电设备，其设备容量 可按如下方法确定。可按如下方法确定。 电气设备的容量等于铭牌标明的电气设备的容量等于铭牌标明的“额定功率额定功率” （kW

13、kW）。计算设备的设备容量不打折扣，即设备容量）。计算设备的设备容量不打折扣，即设备容量 PePe与设备额定功率相等。与设备额定功率相等。 a a长期工作制电动机的计算容量长期工作制电动机的计算容量 2.2.需要系数法需要系数法 （1 1）. .设备容量的计算设备容量的计算 第一节第一节 电力系统电力系统 2 2）. .计算容量计算容量 反复短时工作制下设备的工作时间较短。按规定应该反复短时工作制下设备的工作时间较短。按规定应该 把反复短时（或称断续周期）工作制下的设备容量统一把反复短时（或称断续周期）工作制下的设备容量统一 换算到换算到=25%=25%时的额定功率（时的额定功率（kWkW）。

14、）。 b b反复短时（或称断续周期）工作制电动机的设备容量反复短时（或称断续周期）工作制电动机的设备容量 2.2.需要系数法需要系数法 （1 1）. .设备容量的计算设备容量的计算 第一节第一节 电力系统电力系统 2 2）. .计算容量计算容量 NNe Ppp2 25 式中：式中：P Pe e 换算到换算到 =25% =25%时电动机的设备容量（时电动机的设备容量（kWkW）；）； 铭牌暂载率，以百分值代入公式；铭牌暂载率，以百分值代入公式； P PN N电动机铭牌额定功率（电动机铭牌额定功率（kWkW）。）。 短时工作制下设备容量的换算也可以采用公式短时工作制下设备容量的换算也可以采用公式

15、2.2.需要系数法需要系数法 （1 1）. .设备容量的计算设备容量的计算 第一节第一节 电力系统电力系统 2 2）. .计算容量计算容量 例例1 1 某化工厂有吊车共某化工厂有吊车共20kW20kW，铭牌暂载率为，铭牌暂载率为 40%40%，求换算到为，求换算到为25%25%时设备的计算容量是多少？时设备的计算容量是多少？ NN PPPe2 25 解解 kW30.2520 25. 0 4 . 0 第一节第一节 电力系统电力系统 2 2）. .计算容量计算容量 规定要求应统一换算到规定要求应统一换算到=100%=100%时的额定功率（时的额定功率（kWkW）。）。 若若不等于不等于100%10

16、0%时，应按下式换算到时，应按下式换算到=100%=100%，即，即 cos 100 NN SPPe PePe换算到换算到100 100=100% =100%后电焊机的设备容量（后电焊机的设备容量（kWkW）；）； P PN N铭牌额定功率（直流焊机）（铭牌额定功率（直流焊机）（kWkW）；）； S SN N铭牌额定视在功率（交流焊机）（铭牌额定视在功率（交流焊机）（kVAkVA）；）； c c电焊设备的设备容量（断续运行）电焊设备的设备容量（断续运行） 第一节第一节 电力系统电力系统 2 2）. .计算容量计算容量 例2 某建筑工程工地有电焊机，铭牌功率共 40kVA，cos为0.6。铭牌为

17、40%，自动电焊机 按换算到=100%计算，求设备的计算容量是 多少？ 解解： 6.040%100/%40cos/ 100 Ne SP kW18.15 例题表明把暂载率小的设备换算为长时间例题表明把暂载率小的设备换算为长时间 运行（运行（=100%=100%）下的容量，则计算容量变小。）下的容量，则计算容量变小。 第一节第一节 电力系统电力系统 2 2）. .计算容量计算容量 总之，在实用中动力设备容量的计算有三种情况：总之，在实用中动力设备容量的计算有三种情况： 长期运行的电气设备暂载率按长期运行的电气设备暂载率按100%100%计算，计算， 即长期运行电器设备的铭牌额定功率。多台电气即长期

18、运行电器设备的铭牌额定功率。多台电气 设备的容量为多台电气设备容量之和设备的容量为多台电气设备容量之和, ,就等于折合就等于折合 后的电气设备容量后的电气设备容量P Pe e。如电动水泵、自动电焊机。如电动水泵、自动电焊机 等。等。 第一节第一节 电力系统电力系统 2 2）. .计算容量计算容量 断续运行的电气设备暂载率按断续运行的电气设备暂载率按100%100%计算，如起计算，如起 重电气设备等。铭牌上标注的暂载率不一定是重电气设备等。铭牌上标注的暂载率不一定是65%65%。 如果小于如果小于65%65%，经过折算后设备容量将小于铭牌上，经过折算后设备容量将小于铭牌上 标定的额定功率，如例标

19、定的额定功率，如例2 2所得结果。所得结果。 短时运行的电气设备暂载率按短时运行的电气设备暂载率按25%25%计算。如吊计算。如吊 车、电动门、机床架升降等。若铭牌标定的暂载车、电动门、机床架升降等。若铭牌标定的暂载 率大于率大于25%25%，则折合后的设备容量将大于铭牌功率，则折合后的设备容量将大于铭牌功率 。 第一节第一节 电力系统电力系统 2 2）. .计算容量计算容量 d d照明设备的容量照明设备的容量 . .白炽灯、古碘钨灯的设备等于灯泡的额定功白炽灯、古碘钨灯的设备等于灯泡的额定功 率（率（kWkW）。）。 Ne PP . .荧光灯的设备容量等于灯管额定功率的荧光灯的设备容量等于灯

20、管额定功率的1.21.2倍倍 （考虑镇流器中功率损失约为灯管额定功率的（考虑镇流器中功率损失约为灯管额定功率的 20%20%）。）。 NNe SPcos2 . 1 第一节第一节 电力系统电力系统 d d照明设备的容量照明设备的容量 . .高压汞灯、金属卤化物灯的设备容量等于灯泡高压汞灯、金属卤化物灯的设备容量等于灯泡 额定灯率的额定灯率的1.11.1倍（考虑镇流器功率损失约为灯泡倍（考虑镇流器功率损失约为灯泡 额定功率的额定功率的10% 10% NNe SPcos1 . 1 第一节第一节 电力系统电力系统 e e不对称单相负载的设备容量不对称单相负载的设备容量 对多台单相设备应尽可能平均地接在

21、三相上， 若单相设备不平衡度（即偏离三相平均值的大小） 与三相平均值之比小于15%时，按三相平衡分配 计算，见式（a）。当单相设备不平衡度与三相 平均值之比大于15%时，按单相最大功率的三倍 计算，见式（b）。偶尔在短时工作制小容量设 备的设备容量一般按零考虑，如电磁阀等可以忽 略不计。 第一节第一节 电力系统电力系统 e e不对称单相负载的设备容量不对称单相负载的设备容量 WVUe PPPP max 3PP e b.不平衡度之比大于15% a.不平衡度之比小于15% 第一节第一节 电力系统电力系统 例例3 3 新建办公楼照明设计用白炽灯新建办公楼照明设计用白炽灯U U相相3.6kW3.6kW

22、，V V相相 4kW4kW，W W相相5kW5kW，求设备容量，求设备容量 是多少？如果改为是多少？如果改为U U相相 3.8kW3.8kW、W W相改为相改为4.84.8，求设备容量是多少？，求设备容量是多少？ 第一节第一节 电力系统电力系统 解解 三相平均容量为（3.6+4+5）/3=12.6/3=4.2 kW 三相负载不平衡容量占三相平均容量的百分率 (即不平衡度)为 (5-4.2)/4.2=0.8/4.2=0.19=19%,大于15% 所以Pe=3 Pmax=35=15 kW 改善后:( 4.8-4.2)/ (4.2) =0.6/4.2= 0.1429 =14.29%, 小于15%。

23、kWPPPP WVUe 6 .128 . 446 . 3 小于15 kW，计算容量减少了，可见设计三相负荷时可见设计三相负荷时 越接近平衡越好。越接近平衡越好。 第一节第一节 电力系统电力系统 (2) (2)设备租计算负荷的概念设备租计算负荷的概念 用电设备组的计算负荷是指用电设备组从供用电设备组的计算负荷是指用电设备组从供 电系统中取用的半小时最大负荷。我们用半小时电系统中取用的半小时最大负荷。我们用半小时 （30min30min）最大负荷）最大负荷P P30 30来表示有功计算负荷，其 来表示有功计算负荷，其 余余Q Q30 30、 、S S30 30、 、I I30 30分别表示无功计算

24、负荷、视在计 分别表示无功计算负荷、视在计 算负荷和计算电流。算负荷和计算电流。 第一节第一节 电力系统电力系统 ( (二二) )负荷计算负荷计算 2.2.需要系数法需要系数法 （3 3）需要系数的含义）需要系数的含义 一组设备有几台电动机，其额定容量为一组设备有几台电动机，其额定容量为PePe。 由于该组电动机实际上不一定都同时运行，而且由于该组电动机实际上不一定都同时运行，而且 运行的电动机也不可能都满负荷，同时设备本身运行的电动机也不可能都满负荷，同时设备本身 及配电线路也有功率损耗，因此该组电动机的有及配电线路也有功率损耗，因此该组电动机的有 功计算负荷应为功计算负荷应为 s WLe

25、L P KK P 30 第一节第一节 电力系统电力系统 2.2.需要系数法需要系数法 K K 设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行 设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行 的设备容量与全部设备容量之和的比值。的设备容量与全部设备容量之和的比值。 K KL L设备组的负荷系数，即设备组在最大负荷时的输设备组的负荷系数，即设备组在最大负荷时的输 出功率与运行设备容量之比。出功率与运行设备容量之比。 WL WL配电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时 配电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时 的未端功率（设备组的取用功率）和首端功率（计算负的未端功率（设备组的取用功率）和首端功率（计算

26、负 荷）之比。荷）之比。 PePe经过折算后的设备容量。经过折算后的设备容量。 xWLeL KKK /令令 第一节第一节 电力系统电力系统 2.2.需要系数法需要系数法 （3 3）需要系数的含义）需要系数的含义 30 xe KPP 则则 由此可得按需要系数确定三相用电设备组的有由此可得按需要系数确定三相用电设备组的有 功功率的基本公式为功功率的基本公式为: P 30 = KX Pe 第一节第一节 电力系统电力系统 2.2.需要系数法需要系数法 （3 3）需要系数的含义）需要系数的含义 实际上，需要系数不仅与用电设备组的工作实际上，需要系数不仅与用电设备组的工作 性质、设备台数、设备效率和线路损

27、耗等因素性质、设备台数、设备效率和线路损耗等因素 有关，而且和操作工人的熟练程度和生产组织有关，而且和操作工人的熟练程度和生产组织 等多种因素有关，因此应尽量通过实际测量分等多种因素有关，因此应尽量通过实际测量分 析测定，以保证接近实际。析测定，以保证接近实际。 从从表表1 1中可查出不同用电设备的需要系数。中可查出不同用电设备的需要系数。 第一节第一节 电力系统电力系统 2.2.需要系数法需要系数法 （3 3）需要系数的含义）需要系数的含义 序号用 电 设 备 名 称 需要系数 KX costan 1小批量生产的金属冷加工机床电动机0.160.20.51.73 2大批量生产的金属冷加工机床电

28、动机0.180.250.51.73 3小批量生产的金属热加工机床电动机0.250.30.51.73 4大批量生产的金属热加工机床电动机0.30.350.651.17 5通风机、水泵、空压机、电动发电机组电机0.70.80.80.75 6非联锁的连续运输机械、铸造车间整纱机0.50.60.750.88 7联锁的连续运输机械、铸造车间整纱机0.650.70.750.88 8 锅炉房、机加工、机修、装配车间的吊车 =25%） 0.10.150.51.73 表1 用电设备组的需要系数KX、cos及tan 值 第一节第一节 电力系统电力系统 表1 用电设备组的需要系数KX、cos及tan 值 序 号 用

29、 电 设 备 名 称 需要系 数KX cos tan 9自动连续装料的电阻炉设备 0.75 0.8 0.950.33 10铸造车间的吊车（ =25%） 0.15 0.25 0.51.73 11 实验室用小型电热设备（电阻炉、干 燥箱） 0.71.00 12工频感应电炉（未带无功补偿装置）0.80.352.67 13高频感应电炉（未带无功补偿装置）0.80.61.33 14电弧熔炉0.90.870.57 15点焊机、缝焊机0.350.61.33 16对焊机、铆钉加热机0.350.71.02 第一节第一节 电力系统电力系统 序 号 用 电 设 备 名 称 需要系数 KX costan 17自动弧焊变压器0.50.42.29 18单头手动弧焊变压器0.350.352.68 19多头手动弧焊变压器0.40.352.68 20单头弧焊电动发电机组0.350.61.33 21多头弧焊电动发电机组0.70.750.88 22变配电所、仓库照明0.50.71.0