第3章 建筑供配电系统(2学时)

1、 建筑供电一般从电网取得建筑供电一般从电网取得10kV高压电源，然后高压电源，然后用变压器将用变压器将10kV高压变换为高压变换为220/380V的三相的三相四线制低压电源，再分配到各个用电负载。四线制低压电源，再分配到各个用电负载。 从取得电源到用电负载之间的线路，加上线路从取得电源到用电负载之间的线路，加上线路中间的各种分支、控制及保护装置，即组成建中间的各种分支、控制及保护装置，即组成建筑供配电系统，简称筑供配电系统，简称建筑供电系统建筑供电系统。从电力系统角度来看，建筑供电系统是其一从电力系统角度来看，建筑供电系统是其一个用户；个用户；从建筑物内用电设备的角度来看，建筑供电从建筑物内用

2、电设备的角度来看，建筑供电系统则是它们的电源。系统则是它们的电源。供供电电配配电电用电设备用电设备作用作用：用电设备是指专门消耗电能的电气设：用电设备是指专门消耗电能的电气设备。据统计用电设备中备。据统计用电设备中70%是是电动机类电动机类设备，设备，20%左右是左右是照明照明用电设备。用电设备。结构结构：与电力系统是极其相似的，所不同的：与电力系统是极其相似的，所不同的是配电系统的电源是电力系统中的电力网，是配电系统的电源是电力系统中的电力网，电力系统的用户实际上就是配电系统。电力系统的用户实际上就是配电系统。分类分类：n 高压用电设备高压用电设备：额定电压在：额定电压在1kV以上。以上。

3、n 低压用电设备低压用电设备：额定电压在：额定电压在1kV以下以下。 主要内容和有关的前序专业基础课1.1.负荷计算负荷计算 电路电路2.2.变电所变电所 电路电路 电机与拖动电机与拖动3.3.配电网络配电网络 电路电路 4.4.短路电流计算短路电流计算 电路电路 5.5.继电保护继电保护 电路电路电气控制技术电气控制技术电机与拖动电机与拖动6.6.自动装置与监控系统自动装置与监控系统 电路电路电气控制技术电气控制技术微机控制微机控制7.7.过电压及接地过电压及接地 电路电路8.8.无功功率补偿无功功率补偿 电路电路 主要内容 相关的专业基础课1.负荷计算 （1）什么叫负荷？功率或电流（2 2

4、）负荷计算的目的）负荷计算的目的（3 3）负荷计算的内容）负荷计算的内容（4 4）负荷计算的基本方法）负荷计算的基本方法（5 5）负荷计算工程实例）负荷计算工程实例ABCDEMGFMM2.变电所（1 1）变电所类型？）变电所类型？（2 2）变压器容量、台数、类型）变压器容量、台数、类型和运行方式确定。和运行方式确定。（3 3）变电所的主电路）变电所的主电路（4 4）变电所的二次电路）变电所的二次电路（5 5）变电所主要电气设备）变电所主要电气设备3.配电网络（1 1）配电网络结构）配电网络结构: :树干式、树干式、 放射式和环式放射式和环式（2 2）配电线路敷设方式：）配电线路敷设方式： 架空

5、线路和电力电缆方式。架空线路和电力电缆方式。（3 3）导线和电缆截面选择）导线和电缆截面选择（4 4）电网电压水平调节）电网电压水平调节4.短路电流计算（1 1）短路故障发生原因、故障类型和危害）短路故障发生原因、故障类型和危害（2 2）短路电流计算目的）短路电流计算目的（3 3）短路过程电路分析）短路过程电路分析（4 4）短路电流计算方法）短路电流计算方法5.继电保护（与电力系统及其自动化方向有紧密关系）（1 1）继电保护的任务和要求）继电保护的任务和要求（2 2）过电流保护和电流速断保护）过电流保护和电流速断保护（3 3）单相接地保护）单相接地保护（4 4）变压器继电保护）变压器继电保护（

6、5 5）高压电动机继电保护）高压电动机继电保护6.自动装置与监控系统（与电力系统及其自动化方向有紧密关系）（1 1）自动重合闸）自动重合闸（2 2）备用电源自动投入装置）备用电源自动投入装置（3 3）自动按频减载装置）自动按频减载装置（4 4）微机综合自动监控装置）微机综合自动监控装置（5 5）微机保护系统）微机保护系统7.过电压及接地（1 1）过电压类型）过电压类型（2 2）建筑物直击雷防护）建筑物直击雷防护（3 3）变电所侵入波过电压防护）变电所侵入波过电压防护（4 4）人身防触电常识）人身防触电常识（5 5）电气设备接地）电气设备接地（6 6）接地电阻计算与接地装置测量）接地电阻计算与接

7、地装置测量8.无功功率补偿（1 1）为什么要进行无功功率补偿）为什么要进行无功功率补偿（2 2）如何进行补偿）如何进行补偿（3 3）无功功率补偿计算）无功功率补偿计算（4 4）电力电容器接线）电力电容器接线负荷计算 建筑的电力负荷建筑的电力负荷 通常分为照明通常分为照明(包括电热包括电热),空调和一般电力空调和一般电力等三大类等三大类. 其中其中:照明照明,电热和空调负荷属于照明电价电热和空调负荷属于照明电价负荷负荷,一般电力负荷为非工业电力电价负荷一般电力负荷为非工业电力电价负荷. 空调负荷包括空调负荷包括:空调用制冷机组空调用制冷机组,冷冻水泵冷冻水泵,冷却水泵冷却水泵,冷却塔风机冷却塔风

8、机,新风机组新风机组,空调器等等空调器等等. 一般电力负荷包括一般电力负荷包括:电梯电梯,生活水泵生活水泵,消防泵消防泵,喷淋泵喷淋泵,锅炉房设备锅炉房设备,防排烟风机防排烟风机,正压风机正压风机,服务服务业用的厨房和洗衣设备等等业用的厨房和洗衣设备等等.电网的额定电压电网的额定电压 额定电压额定电压:用电设备用电设备,(电动机电动机,白炽灯等白炽灯等),发电机和变压发电机和变压器正常工作时具有最好经济指标的电压。器正常工作时具有最好经济指标的电压。 对于用电设备来说对于用电设备来说,其额定电压应与电网的电压一致。其额定电压应与电网的电压一致。问题问题:发电机的额定电压与变压器一次绕组和二次绕

9、组的发电机的额定电压与变压器一次绕组和二次绕组的额定电压根据什么决定的呢额定电压根据什么决定的呢? 发电机的额定电压高于电网和用电设备的额定电压值发电机的额定电压高于电网和用电设备的额定电压值是因为是因为:考虑到线路在输送负荷电流时必然产生电压损失考虑到线路在输送负荷电流时必然产生电压损失,发电机的额定电压比电网电压高发电机的额定电压比电网电压高5%是为了补偿电网的电是为了补偿电网的电压损失。压损失。例如例如:电网的额定电压为电网的额定电压为10KV,则则:发电机的额定电压为发电机的额定电压为10.5KV。 供电线路上的电压变化示意图供电线路上的电压变化示意图 变压器的二次额定电压比电网和用变

10、压器的二次额定电压比电网和用电设备的电压高电设备的电压高10%,是因为变压器的二是因为变压器的二次额定电压指空载而言次额定电压指空载而言,当变压器通过额当变压器通过额定负荷电流时定负荷电流时,变压器绕组的电压损失约变压器绕组的电压损失约为电网额定电压的为电网额定电压的5%,和和发电机发电机一样一样,它它仍应比用电设备电压高仍应比用电设备电压高5%左右左右,以补偿以补偿电网上的电压损失电网上的电压损失.但是但是:如果变压器接在发电机的引出端如果变压器接在发电机的引出端(例如升压变压器例如升压变压器),其一次绕组的电压应其一次绕组的电压应与发电机的额定电压相适应与发电机的额定电压相适应,即比电网额

11、即比电网额定电压高定电压高5%。 用电设备的额定电压虽然规定得与电网的用电设备的额定电压虽然规定得与电网的额定电压相一致额定电压相一致,但是但是,电网中由于电压损失的电网中由于电压损失的影响影响,处处电压是不一样的处处电压是不一样的,由于负荷的变化由于负荷的变化,电电压损失也不可能维持在一个恒定的数值压损失也不可能维持在一个恒定的数值,所以所以要使电网和用电设备的额定电压始终相同要使电网和用电设备的额定电压始终相同,既既很困难很困难,也无必要也无必要.因此因此:一些国家规定一些国家规定: 低压用户供电电压变动不超过低压用户供电电压变动不超过5%6%。 高压用户根据负荷大小的不同高压用户根据负荷

12、大小的不同,一般不超过一般不超过5%7%。决定供电质量的主要指标决定供电质量的主要指标电压：加于用电设备端的电网实际电压与用电设备的额电压：加于用电设备端的电网实际电压与用电设备的额定电压相差较大时定电压相差较大时,对用户设备的危害很大。对用户设备的危害很大。 以照明用的白炽灯为例以照明用的白炽灯为例:当电压低于其额定电压时当电压低于其额定电压时,发发光效率降低光效率降低,使得人员的身体健康受影响使得人员的身体健康受影响,也会降低工作效也会降低工作效率。当电压高于额定电压时率。当电压高于额定电压时,会使灯泡经常损坏会使灯泡经常损坏.频率频率 我国的标准电流频率为我国的标准电流频率为50HZ 频

13、率的变化对电力系统运行的稳定性影响很大频率的变化对电力系统运行的稳定性影响很大,因此因此:对频率的要求要比电压的要求严格的多对频率的要求要比电压的要求严格的多,一般不得超过一般不得超过0.5%可靠性可靠性白炽灯光通量与寿命和端电压的关系白炽灯光通量与寿命和端电压的关系 负负 荷荷 级级 别别 建筑电气电力负荷根据供电可靠性及中断建筑电气电力负荷根据供电可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，分为的程度，分为: 1:一级负荷一级负荷 2:二级负荷二级负荷 3:三级负荷三级负荷 一级负荷一级负荷 （1）中断供电将造成人身伤亡者。）中断供电将造成人

14、身伤亡者。 （2）中断供电将造成重大政治影响者。）中断供电将造成重大政治影响者。 （3）中断供电将造成重大经济损失者。）中断供电将造成重大经济损失者。 （4）中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者）中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者对于某些特等建筑，如重要的交通枢纽、重要的通信枢对于某些特等建筑，如重要的交通枢纽、重要的通信枢纽、国宾馆、国家级及承担重大国事活动的会堂、国家纽、国宾馆、国家级及承担重大国事活动的会堂、国家级大型体育中心，以及经常用于重要国际活动的大量人级大型体育中心，以及经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等的一级负荷，为特别重要负荷。员集中的公共场所等的一级负荷，为特

15、别重要负荷。中断供电将影响实时处理计算机及计算机网络正常工作中断供电将影响实时处理计算机及计算机网络正常工作或中断供电后将发生爆炸、火灾以及严重中毒的一级负或中断供电后将发生爆炸、火灾以及严重中毒的一级负荷亦为特别重要负荷。荷亦为特别重要负荷。 二级负荷二级负荷 （1）中断供电将造成较大政治影响者。）中断供电将造成较大政治影响者。（2）中断供电将造成较大经济损失者。）中断供电将造成较大经济损失者。（3）中断供电将造成公共场所秩序混乱者。）中断供电将造成公共场所秩序混乱者。 三级负荷三级负荷 不属于一级和二级的电力负荷。不属于一级和二级的电力负荷。 负荷级别与负荷分布特点负荷级别与负荷分布特点

16、在建筑中在建筑中,空调负荷属于大宗用电空调负荷属于大宗用电,大约占总大约占总用电负荷容量的一半用电负荷容量的一半. 但但:不同功能的建筑不同功能的建筑,照明照明,空调和一般电力这空调和一般电力这三种负荷的分布还是不一样的三种负荷的分布还是不一样的. 例如例如:旅游宾馆类建筑三种负荷的分布大致为旅游宾馆类建筑三种负荷的分布大致为: 照明照明:2030% 空调空调:3545% 一般电力为一般电力为:3545% 对于办公对于办公,综合楼分布为综合楼分布为: 照明照明:3040% 空调空调:3545% 一般电力为一般电力为:3035% 对于住宅或公寓建筑对于住宅或公寓建筑:三种负荷的分布大致三种负荷的

17、分布大致为为: 照明照明: 1230% 空调空调: 5060% 一般电力为一般电力为:1525% 原因原因:在全楼不采用中央空调系统的情况在全楼不采用中央空调系统的情况下下, 每家每户安装窗式或柜式空调器每家每户安装窗式或柜式空调器,使得使得空调负荷的比重显著增加空调负荷的比重显著增加 负荷分布特点负荷分布特点:1:地下层地下层: 由于空调负荷占总用电负荷的一半左右由于空调负荷占总用电负荷的一半左右,而空调负而空调负荷中用电量大的设备荷中用电量大的设备(如如:空调用制冷机组空调用制冷机组,冷冻水泵冷冻水泵,冷冷却水泵等却水泵等)大部分集中布置在地下层。大部分集中布置在地下层。2:顶层顶层: 在

18、高层建筑中在高层建筑中,电梯是作为人和物上下的主要垂直电梯是作为人和物上下的主要垂直运输通道运输通道,由于人员密集由于人员密集,楼层高楼层高,所以所以,电梯台数多电梯台数多,负荷负荷量大量大.电梯机房在顶层电梯机房在顶层.再者再者,防排烟风机防排烟风机,正压风机正压风机,加压加压泵等设备也布置在楼层顶部泵等设备也布置在楼层顶部.3:中部位置中部位置: 对于高度超过对于高度超过100米的超高层建筑米的超高层建筑,常设有分区电梯常设有分区电梯,另外另外,中间泵站和分区空调设备的设置也使超高层建筑物中间泵站和分区空调设备的设置也使超高层建筑物的中部成为另一用电负荷密集的场所。的中部成为另一用电负荷密

19、集的场所。负荷计算及无功功率补偿负荷计算及无功功率补偿计算负荷的意义和目的计算负荷的意义和目的供配电设计时，设计人员是根据一个假想供配电设计时，设计人员是根据一个假想负荷计算负荷，按照允许发热条件选择供负荷计算负荷，按照允许发热条件选择供配电系统的导线截面，确定变压器容量，制定配电系统的导线截面，确定变压器容量，制定提高功率因素措施，选择及整定保护设备。提高功率因素措施，选择及整定保护设备。设计人员根据所有用电设备的安装额定容设计人员根据所有用电设备的安装额定容量，额定电压和工艺过程等原始设计资料和设量，额定电压和工艺过程等原始设计资料和设备的工作特性，选择适当的计算方法，通过一备的工作特性，

20、选择适当的计算方法，通过一系列的计算，将设计中的设备安装负荷成为系列的计算，将设计中的设备安装负荷成为计算负荷。计算负荷。 负荷曲线负荷曲线反映电力负荷随时间变化情况的曲线其反映电力负荷随时间变化情况的曲线其直观的反映用户用电的特点和规律同类型的直观的反映用户用电的特点和规律同类型的工厂（或车间）的负荷曲线形状大致相同工厂（或车间）的负荷曲线形状大致相同 几个物理量：几个物理量： (1) 年最大负荷年最大负荷 负荷曲线的最高点负荷曲线的最高点,指全年中最大工作班指全年中最大工作班内半小时平均功率的最大值内半小时平均功率的最大值. 分别用分别用P m a x, Q m a x, S m a x分

21、别表示年分别表示年有功有功,无功无功,视在功率最大值视在功率最大值. （2） 最大负荷利用小时数最大负荷利用小时数maxmax是一个假想时间，标志负荷是否均匀的一个重要指是一个假想时间，标志负荷是否均匀的一个重要指标标物理意义：如果用户以年最大负荷持续运行物理意义：如果用户以年最大负荷持续运行max小时所消小时所消耗的电能恰好等于全年实际的电能，则耗的电能恰好等于全年实际的电能，则max即为年最大负荷利即为年最大负荷利用小时数用小时数 p max max (3) 平均负荷平均负荷 a v指电力用户在一段时间内消耗功率的平均值指电力用户在一段时间内消耗功率的平均值 p a v tW pt内消耗的

22、有功电能内消耗的有功电能（4） 负荷系数负荷系数表征负荷变化规律的一个参数表征负荷变化规律的一个参数负荷系数愈大，则负荷曲线愈平坦，负荷波动愈小负荷系数愈大，则负荷曲线愈平坦，负荷波动愈小 （5）需要系数）需要系数x P maxx P em a x用电设备组负荷曲线上最大有功负荷用电设备组负荷曲线上最大有功负荷 P e用电设备组的设备功率用电设备组的设备功率在供配电系统设计和运行中，常用需要系数在供配电系统设计和运行中，常用需要系数,具体见表，具体见表， (6)利用系数利用系数 用电设备组在最大负荷班内的平均负荷用电设备组在最大负荷班内的平均负荷有功功率有功功率P a v=K I X P e无

23、功功率无功功率Q a v=P a v tana v用电设备组在最大负荷工作班内消耗的平均有用电设备组在最大负荷工作班内消耗的平均有功负荷功负荷P e用电设备组的设备功率用电设备组的设备功率 K I用电设备组在最大负荷工作班内的利用系数用电设备组在最大负荷工作班内的利用系数tan 用电设备组功率因数的正切值用电设备组功率因数的正切值 负荷计算的主要内容负荷计算的主要内容（）设备容量（）设备容量（e） 也称为安装容量，是用户安装的所有用电设备的额定也称为安装容量，是用户安装的所有用电设备的额定功率之和，是配电系统设计和负荷计算的基础资料和依据功率之和，是配电系统设计和负荷计算的基础资料和依据（）计

24、算负荷（）计算负荷（c） 标志用户的最大用电功率，是一个假想的持续性负标志用户的最大用电功率，是一个假想的持续性负荷其热效应应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大荷其热效应应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等，是配电设计时选择变压器，确定备用电源容热效应相等，是配电设计时选择变压器，确定备用电源容量，无功补偿容量和季节性负荷的依据，也是计算配电系统量，无功补偿容量和季节性负荷的依据，也是计算配电系统各回路电流的依据各回路电流的依据（）计算电流（）计算电流（c） 计算负荷在额定电压下的电流，是选择配电变压器，计算负荷在额定电压下的电流，是选择配电变压器，导体，电器，计算电压偏差，功率

25、损耗的依据导体，电器，计算电压偏差，功率损耗的依据（）尖锋电流（）尖锋电流（j f） 负荷短时最大负荷电流，是计算电压损失，电压波动，负荷短时最大负荷电流，是计算电压损失，电压波动，和选择导体，电器及保护元件的依据和选择导体，电器及保护元件的依据 用电设备的主要特征用电设备的主要特征长期连续的工作制长期连续的工作制 用电设备在工作时间内，电器载流导体能达到稳定的用电设备在工作时间内，电器载流导体能达到稳定的温升。温升。如：空气压缩机，照明灯等如：空气压缩机，照明灯等短时工作制短时工作制 用电设备在工作时间内，电器载流导体不能达到稳定用电设备在工作时间内，电器载流导体不能达到稳定的温升，断电后能

26、完全冷却。的温升，断电后能完全冷却。如：步进电动机，升降电动机如：步进电动机，升降电动机断续周期工作制断续周期工作制 用电设备在工作时间内，电器载流导体能达到稳定的用电设备在工作时间内，电器载流导体能达到稳定的温升，停歇时间内也不会完全冷却，在工作循环期间内温温升，停歇时间内也不会完全冷却，在工作循环期间内温升会诼渐升高并最终达到稳定值。升会诼渐升高并最终达到稳定值。如：电焊机，起重机如：电焊机，起重机负荷持续率（暂载率）负荷持续率（暂载率） t t -100 =- 100 T ToT-工作周期工作周期To-工作周期内的工作时间工作周期内的工作时间t-工作周期内的停歇时间工作周期内的停歇时间

27、负荷计算的方法负荷计算的方法方法及用途方法及用途 （）需要系数法（）需要系数法 （）利用系数法（）利用系数法 （）二项式法（）二项式法 （）单位面积功率法（）单位面积功率法设备功率的确定设备功率的确定进行负荷计算时，需将用电设备按照其性质进行负荷计算时，需将用电设备按照其性质分为不同的用电设备组，然后确定设备功率分为不同的用电设备组，然后确定设备功率（）连续工作制（）连续工作制er（）短时工作制（）短时工作制er（）断续工作制（）断续工作制 起重机类电动机设备功率为换算到负载持续起重机类电动机设备功率为换算到负载持续率率%的有功功率的有功功率er rr负载持续率为负载持续率为r时的电动机的额定

28、功率时的电动机的额定功率r电动机的额定电动机的额定负载持续率负载持续率电焊机类电焊机类电动机设备功率为换算到负载持续电动机设备功率为换算到负载持续率率%的有功功率的有功功率err c o s r -负载持续率为负载持续率为r时的电焊机时的电焊机的额定容量的额定容量 r -电焊机的额定电焊机的额定负载持续率负载持续率c o s -电焊机的功率因数电焊机的功率因数需要系数法确定计算负荷需要系数法确定计算负荷用电设备组的计算负荷及计算电流用电设备组的计算负荷及计算电流 有功功率有功功率cxe 无功功率无功功率cc tan 视在功率视在功率c c+c Sc 计算电流计算电流 3 Ur 多组用电设备组的

29、计算负荷及计算电流多组用电设备组的计算负荷及计算电流 n 有功功率有功功率cp c i i=1 n 无功功率无功功率cq Q c i i=1 视在功率视在功率c c+c Sc 计算电流计算电流 3 Ur 单相负荷计算单相负荷计算单相负荷应均衡的分配到三相上当无法满足使三相单相负荷应均衡的分配到三相上当无法满足使三相完全均衡时，且最大相与最小相负荷之差大于三相总负荷的完全均衡时，且最大相与最小相负荷之差大于三相总负荷的时，应取最大相负荷的三倍作为等效三相负荷计时，应取最大相负荷的三倍作为等效三相负荷计算否则，按三相对称负荷计算算否则，按三相对称负荷计算尖峰电流尖峰电流尖峰电流指单台或多台用电设备

30、持续尖峰电流指单台或多台用电设备持续s的短时最大负的短时最大负荷电流一般出现在电动机启动过程中荷电流一般出现在电动机启动过程中）单台电动机的尖峰电流是电动机的起动电流，笼型异步电动机起）单台电动机的尖峰电流是电动机的起动电流，笼型异步电动机起动电流一般为额定电流的倍动电流一般为额定电流的倍j fr m）多台电动机供电回路尖峰电流是最大一台的起动电流与其余电动）多台电动机供电回路尖峰电流是最大一台的起动电流与其余电动机的计算电流之和机的计算电流之和 j f(r m) m a x + I c）自起动电动机组的尖峰电流是所有参与自起动电动机的起动电流）自起动电动机组的尖峰电流是所有参与自起动电动机的

31、起动电流之和之和 nj f I j f i i=1 进行负荷计算时，应注意以下几点：进行负荷计算时，应注意以下几点：)单台设备的功率一般取铭牌上的额定功率单台设备的功率一般取铭牌上的额定功率 2 )连续工作的电动机设备容量即铭牌上的额定连续工作的电动机设备容量即铭牌上的额定功率功率,是轴输出功率是轴输出功率,未计入电动机本身的损耗未计入电动机本身的损耗 3 )照明设备容量应为所用光源的额定功率加附照明设备容量应为所用光源的额定功率加附属设备的功率属设备的功率 4 )卤钨灯容量为灯泡的额定功率加变压器的功卤钨灯容量为灯泡的额定功率加变压器的功率率 5 )用电设备组的设备容量不包括备用设备用电设备

32、组的设备容量不包括备用设备,非火非火灾时使用的消防设备容量应计入总设备容量灾时使用的消防设备容量应计入总设备容量 6 )消防时的最大负荷与非火灾时使用的最大负消防时的最大负荷与非火灾时使用的最大负荷应选择大者计入总容量荷应选择大者计入总容量 7 )季节性用电设备应选择大者计入总容量季节性用电设备应选择大者计入总容量 8 )住宅的设备容量采用每户的用电指标之和住宅的设备容量采用每户的用电指标之和 单位面积功率法和负荷密度法单位面积功率法和负荷密度法 P e S Pc = - 1000 P e-单位面积功率（负荷密度）单位面积功率（负荷密度） (W/) S-建筑面积建筑面积 ()注：各类建筑物的用

33、电指标见注：各类建筑物的用电指标见28无功功率的补偿无功功率的补偿 在供电系统中在供电系统中,绝大多数用电设备都具有电感的绝大多数用电设备都具有电感的特性特性,(例如例如:感应电动机感应电动机,电力变压器电力变压器,电焊机等电焊机等),这些设这些设备不仅从电力系统中吸收有功功率备不仅从电力系统中吸收有功功率,还吸收无功功率还吸收无功功率以产生正常工作所必需的交变磁场以产生正常工作所必需的交变磁场.在输送有功功率在输送有功功率一定的情况下一定的情况下,无功功率增大无功功率增大,就会降低供电系统的功就会降低供电系统的功率因数率因数. 结果结果:1)系统中输送的总电流增大系统中输送的总电流增大,使得

34、电器元件使得电器元件容量增大容量增大,增加费用。增加费用。 2)引起总电流增大引起总电流增大,使得供电线路有功功率损使得供电线路有功功率损耗增加。耗增加。 3)由于电压损失正比于电流由于电压损失正比于电流,就使得系统电压就使得系统电压损失增加。损失增加。 4)供电部门按照功率因数征收电费供电部门按照功率因数征收电费,增加生产增加生产成本。成本。人工补偿功率因数人工补偿功率因数 1.功率因数要求值功率因数要求值 高压用户高压用户0.9以上以上 低压用户低压用户0.85以上以上 2.无功补偿措施无功补偿措施 1)提高自然功率因数提高自然功率因数 2)采用电力电容器补偿采用电力电容器补偿 :一般在变

35、电所低压侧集中补偿一般在变电所低压侧集中补偿 :当设备的无功计算负荷当设备的无功计算负荷100Kar时时,可在设备附近就地补偿可在设备附近就地补偿 3.补偿的容量补偿的容量）在供电系统的方案设计时，无功补偿容量按变压）在供电系统的方案设计时，无功补偿容量按变压器容量的估算器容量的估算）施工图设计时，应进行无功功率计算）施工图设计时，应进行无功功率计算电容器的补偿容量为电容器的补偿容量为cc（ tan a- tan b） c -补偿容量（补偿容量（k a r）c -计算负荷（计算负荷（k w）a， b -补偿前后的功率因数角补偿前后的功率因数角 tan a- tan b=qc为补偿率为补偿率电容

36、器个数的确定：电容器个数的确定：cn qc 3）采用自动调节补偿方式时，补偿电容器的安装容）采用自动调节补偿方式时，补偿电容器的安装容量宜流有适当余量量宜流有适当余量供配电系统中的能量损耗供配电系统中的能量损耗 变压器的能量损耗变压器的能量损耗 有功功率损耗有功功率损耗包括空载损耗和短路损耗包括空载损耗和短路损耗 c to+k r 2无功功率损耗无功功率损耗包括空载无功损耗和额定负载下无功短路损耗包括空载无功损耗和额定负载下无功短路损耗 c Q Q o + Q k ro % Q or U k % Q kr注意：当变压器负荷率注意：当变压器负荷率 %时，其功率损耗可粗算为：时，其功率损耗可粗算为

37、： t=0.01 S c Q t=0.05Sc供电线路的功率损耗供电线路的功率损耗三相供电线路的有功功率损耗三相供电线路的有功功率损耗为：为： c R o 有功功率损耗有功功率损耗为：为： c o L L L 线路每相计算长度（）线路每相计算长度（）R o,o线路的交流电阻和电抗线路的交流电阻和电抗变配电所和柴油发电机变配电所和柴油发电机建筑变配电所的类型和布置建筑变配电所的类型和布置变配电所的类型和结构变配电所的类型和结构 1)独立变配电所独立变配电所 2)附设变配电所附设变配电所 3)地下变配电所地下变配电所 4)杆式高台式变配电所杆式高台式变配电所 5)组合式变配电所组合式变配电所 变配

38、电所的位置选择及布置变配电所的位置选择及布置 1: 位置选择位置选择 1)近负荷中心近负荷中心 2)近电源侧近电源侧 3)进出线方便进出线方便 4)运输方便运输方便 5)避免设置在剧烈震荡的场所避免设置在剧烈震荡的场所 6)不应设置在多尘不应设置在多尘,水雾水雾,有腐蚀气体的场所有腐蚀气体的场所 7)不应设置在经常积水场所的下方或相邻不应设置在经常积水场所的下方或相邻 8)避免爆炸场所避免爆炸场所 9)高层地下变配电所高层地下变配电所,宜选择在通风宜选择在通风,散热条件好散热条件好 的场所的场所 10)高层地下变配电所高层地下变配电所,不宜设置在最底层不宜设置在最底层,当仅当仅 仅有一层时仅有

39、一层时,应适当抬高变配电所地面等防水措施应适当抬高变配电所地面等防水措施. 2: 位置布置位置布置 变配电所的常用布置方案变配电所的常用布置方案 主要由变压器室主要由变压器室,高压配电室高压配电室,低压配电低压配电室等组成室等组成 1. 变压器室的一般要求变压器室的一般要求 2. 高压配电室的一般要求高压配电室的一般要求 3. 低压配电室的一般要求低压配电室的一般要求 变压器容量和台数的确定变压器容量和台数的确定变压器容量的选择变压器容量的选择 P c S= - c o s P c计算有功功率计算有功功率 c o s 补偿后的平均功率因数补偿后的平均功率因数 变压器的负荷率变压器的负荷率 一般

40、选择一般选择另：国外规定，如果油浸式变压器另：国外规定，如果油浸式变压器.，为满足急救要求，可以令其过负荷，为满足急救要求，可以令其过负荷，但不连续超过天，每天最多持，但不连续超过天，每天最多持续小时，即续小时，即a va v - = - .max .n . ta v .n . T.n . t变压器型号的选择变压器型号的选择一般选择，型号一般选择，型号变压器连接组的选择变压器连接组的选择一般选择一般选择y n 连接组的变压器连接组的变压器但是：有被但是：有被y n连接组变压器取代的趋势。连接组变压器取代的趋势。建筑供电的高低压接线建筑供电的高低压接线供电系统的主接线供电系统的主接线 常用的高压

41、供电方案常用的高压供电方案 10kV母线S1S2市电1市电210kV母线S1S2市电1市电2母线联络开关(a)(b)主供备用(a)一备一用(b)同时供电双电源主接线方案10kV母线S1S2市电1市电2400V母线10kV/400V变压器自备发电机应急母线低压配电的接线方式低压配电的接线方式 低压配电方案 .低压配电屏.低压配电屏.低压配电屏.(a)放射式配电系统(b)树干式配电系统(C)混合式配电系统(a)(b)(c)发电机组运行流程图发电机组运行流程图 图2-5 发电机组运行流程图 3S10S5min10min市电发电机发电机主开关市电消失市电恢复自启动停车主开关自动断闸发电机组供电系统设计

42、发电机组供电系统设计 图2-6 一路市电后备与一路自备电源的配电系统图 电梯消防事故照明自备发电机市电主供市电备用应急母线两路市电与自备电源两路市电与自备电源 两路市电与自备电源的配电系统图 消防电梯消防设备事故照明大厅照明自备发电机市电I市电II应急母线UPS计算机保障负荷失压失压联锁G某医院外科综合楼供电系统方案某医院外科综合楼供电系统方案 2TM1600KVA1TM1600KVA1段220/380V2段220/380V应急段220/380V柴油发电机400kW/380VATS自总变电所10kV 2段自总变电所10kV 1段市电与发电机之间的切换设自动联锁控制，由自动转换开关ATS完成 低

43、压电气主接线低压电气主接线 建筑配变电所的低压主接线一般采用分段单建筑配变电所的低压主接线一般采用分段单母线接线方式母线接线方式,互为备用互为备用,母联开关手动或自动母联开关手动或自动切换切换. 根据变压器台数和电力负荷的分组情况根据变压器台数和电力负荷的分组情况,有以有以下几种常见的低压主接线形式下几种常见的低压主接线形式 1.电力和照明负荷共用变压器供电电力和照明负荷共用变压器供电 如下图所示如下图所示电力和照明负荷共用变压器供电的低压电气电力和照明负荷共用变压器供电的低压电气主接线主接线电力和照明负荷分别变压器供电的低压电气主接电力和照明负荷分别变压器供电的低压电气主接线线 空调制冷负荷

44、专用变压器供电的低压电气主接线空调制冷负荷专用变压器供电的低压电气主接线柴油发电机容量和台数确定柴油发电机容量和台数确定符合下列情况之一时，宜设自备柴油发电机组符合下列情况之一时，宜设自备柴油发电机组：保证一级负荷中的特别重要的负荷用电。：保证一级负荷中的特别重要的负荷用电。：有一级负荷，但从市电取得第二电源困难：有一级负荷，但从市电取得第二电源困难或不经济。或不经济。：大中型建筑，当市电中断会造成较大经济：大中型建筑，当市电中断会造成较大经济效益。效益。柴油发电机确定柴油发电机确定：容量：容量方案阶段：按变压器容量的方案阶段：按变压器容量的估算估算：供电范围：供电范围）消防电梯，消防水泵，喷

45、淋泵，）消防电梯，消防水泵，喷淋泵，防排烟风机，应急照明等防排烟风机，应急照明等）一级负荷）一级负荷）重要的民用建筑中的一级负荷和）重要的民用建筑中的一级负荷和部分二级负荷部分二级负荷电线电缆和电器的选择电线电缆和电器的选择电线，电缆及母线的选择电线，电缆及母线的选择：常用电线和电缆型号的选择：常用电线和电缆型号的选择在民用建筑电气设计和施工过程，应选在民用建筑电气设计和施工过程，应选择铜芯电缆和导线择铜芯电缆和导线应注意以下几点：应注意以下几点：）电力电缆芯数及导线根数的选择）电力电缆芯数及导线根数的选择）尽量选用塑料绝缘电线）尽量选用塑料绝缘电线）注意选用新材料，新品种电线和电缆）注意选用

46、新材料，新品种电线和电缆）电线和电缆具体型号选用）电线和电缆具体型号选用 聚氯乙烯绝缘电线聚氯乙烯绝缘电线 聚氯乙烯绝缘，聚氯乙烯绝缘护聚氯乙烯绝缘，聚氯乙烯绝缘护套电力电缆套电力电缆 交联氯乙烯绝缘，聚氯乙烯绝交联氯乙烯绝缘，聚氯乙烯绝缘护套电力电缆缘护套电力电缆 阻燃聚氯乙烯绝缘电线阻燃聚氯乙烯绝缘电线 耐火聚氯乙烯绝缘电线耐火聚氯乙烯绝缘电线 母线或母排母线或母排常用电线和电缆截面积的选择方法常用电线和电缆截面积的选择方法应满足的主要要求：应满足的主要要求： 不应因长时间过负荷电流使导线过热不应因长时间过负荷电流使导线过热 有足够的机械强度，避免拉断有足够的机械强度，避免拉断 线路电压损

47、失不应过大线路电压损失不应过大电力线路不超过，照明线路不电力线路不超过，照明线路不超过超过选择导线截面积的步骤：选择导线截面积的步骤：）距离）距离米低压线路，先按照发热米低压线路，先按照发热条件计算方法选择截面积，再用电压损失条件计算方法选择截面积，再用电压损失条件和机械强度条件校验。条件和机械强度条件校验。）距离距离米低压线路，先按照电压米低压线路，先按照电压损失计算方法选择截面积，再用发热条件损失计算方法选择截面积，再用发热条件和机械强度条件校验。和机械强度条件校验。）高压线路，一般先按照经济电流密度选）高压线路，一般先按照经济电流密度选择法来选择导线截面积，然后用发热条件择法来选择导线截

48、面积，然后用发热条件和电压损失条件进行校验。和电压损失条件进行校验。选择导线截面积的具体方法：选择导线截面积的具体方法：按照发热条件选择：按照发热条件选择 zcz-导线载流量（）导线载流量（）c-计算负荷的总计算电流（）计算负荷的总计算电流（）z-导线长期允许载流量（）导线长期允许载流量（）m 2 m 1 m缆芯最高工作温度缆芯最高工作温度 1 对应于额定载流量的基准环境温度对应于额定载流量的基准环境温度 2实际环境温度实际环境温度.按照允许电压损失选择导线截面按照允许电压损失选择导线截面 n n P c i L i M i i = 1 i=1 C U % C U %因此：电压损失计算公式为因

49、此：电压损失计算公式为 n P c i L i i = 1 U % 3.按照机械强度选择导线截面积按照机械强度选择导线截面积具体选择见表具体选择见表-母线的选择：母线的选择：母线分为裸母线和母线槽两种，其中，母线分为裸母线和母线槽两种，其中，母线槽又分为密集绝缘型和空气绝缘型母线槽又分为密集绝缘型和空气绝缘型以下选用空气绝缘型，以下选用空气绝缘型， 以以上优先选用密集绝缘型上优先选用密集绝缘型电器设备选择的原则电器设备选择的原则：按照正常工作条件选择额定电压和额定：按照正常工作条件选择额定电压和额定电流电流）电器设备最高电压）电器设备最高电压max应不小于系统应不小于系统最高电压最高电压y m

50、axy）电器设备的额定电流）电器设备的额定电流r不应小于回路的不应小于回路的最大持续工作电流最大持续工作电流 rmax.按照短路情况校验设备的动稳定和热稳定按照短路情况校验设备的动稳定和热稳定动稳定校验公式：动稳定校验公式： m sh i m i sh i m i sh 热稳定校验公式：热稳定校验公式： ta t i m a ta t i m a/t3.按装置地点的三相短路容量来校验开关电器的断流能力按装置地点的三相短路容量来校验开关电器的断流能力 kn. offn. off kkn. offn. off 高压开关设备及其选择高压开关设备及其选择 1:高压断路器高压断路器 用途用途:正常运行时

51、正常运行时,接通或切断负荷电流接通或切断负荷电流 类型类型: 1)油断路器油断路器 2)空气断路器空气断路器 3)六氟化硫断路器六氟化硫断路器 4)真空断路器真空断路器 技术数据技术数据: 1)额定电压额定电压 2)额定电流额定电流 3)额定开断电流额定开断电流 4)额定开断容量额定开断容量 5)热稳定电流热稳定电流 6)动稳定电流动稳定电流 2:高压隔离开关高压隔离开关 用途用途:隔离高压电源隔离高压电源,形成明显可见的断路间隙形成明显可见的断路间隙.以保证其他电气设备能安全检修以保证其他电气设备能安全检修.不能直接接通和不能直接接通和断开大负荷电流断开大负荷电流,只能接通和断开较小负荷电流

52、只能接通和断开较小负荷电流.3:高压负荷开关高压负荷开关 用途用途:接通和断开负荷电流接通和断开负荷电流,在装设脱扣器时在装设脱扣器时,过过负荷情况下能自动跳闸负荷情况下能自动跳闸.也有明显可见的断路间隙也有明显可见的断路间隙,具有隔离开关作用具有隔离开关作用. 类型类型:分为户内和户外型分为户内和户外型 选择选择:根据环境条件和额定值根据环境条件和额定值,进行动进行动,热稳定和热稳定和断流容量校验断流容量校验. 4:高压熔断器高压熔断器 用途用途:一种简单的保护电器一种简单的保护电器,常用于保护线路常用于保护线路,变压器和变压器和电压互感器等设备电压互感器等设备. 类型类型:分为户内和户外型

53、两种分为户内和户外型两种 选择选择: 1)额定电压应为线路或设备的额定电压额定电压应为线路或设备的额定电压 2)额定电流大于回路的工作电流额定电流大于回路的工作电流,小于或等于熔管的额小于或等于熔管的额定电流定电流 3)最大开断电流应大于要切断的最大短路电流最大开断电流应大于要切断的最大短路电流,最小开最小开断电流应小于短路电流的最小值断电流应小于短路电流的最小值.5:高压开关柜高压开关柜 用途用途:作为电能接受作为电能接受,分配的通分配的通,断和监视保护之用断和监视保护之用,广泛广泛用于控制和保护变压器用于控制和保护变压器,高压线路和高压电动机等高压线路和高压电动机等. 类型类型:分为固定式和手车式分为固定式和手车式 选择选择:根据环境综合确定根据环境综合确定 低压电气设备低压电气设备 低压电器不仅应用与