建筑供配电与照明

1、建筑供配电与照明第一章 1.1： * 建筑供配电就是指建筑所需电能的供应和分配问题* 电力系统是由发电厂、电力网和电能用户组成的一个发电、输电、变配电和用电的整体* 变电所是接受电能、变换电压和分配电能的场所，有电力变压器和配电装置组成。配电所仅用来接受和分配电能， 不承担变换电压的任务， 是只有受电、 配电设备而没有电力变压器的场所。* 变电所按变压的性质和左右又可分为升压变电所和降压变电所两大类。* 电力线路按其用途及电压等级分为输电线路和配电线路。电压在35kV及以上的电力线路称为输电线路；电压在10kV 及以下的电力线路称为平配电线路。* 建筑配电系统由总压降变电所（或高压配电所）、高

2、压配电线路、分变电所、低压配电线路及用电设备组成的。* 供配电的基本要求： 1.安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故； 2.可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求；3.优质应满足电能用户对电压质量和频率等方面的要求；4.经济应使供电系统的投资少、运行费用低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。* 由于同一等级电压的线路允许电压损耗为±5%，即真个线路允许有 10%的电压损耗， 因此为了维持线路首端与末端平均电压的额定值，线路首端 （电源端） 电压应比线路额定电压高5%而发电机是接在线路首端的，所以规定发电机的额定电压高于同等级线路的额定电压5%，用以补偿线

3、路上的电压损耗。* 当变压器直接与发电机相连，则其一次绕组的额定电压应与发电机额定电压相同，即高于同级线路额定电压的 5%；当变压器不与发电机相连而是连接在线路上，因此其一次绕组额定电压应与线路额定电压相同。* 如果变压器二次侧供电线路很长 （例如较大容量的高压线路） ，则变压器二次绕组额定电压一方面要考虑补偿变压器二次绕组本身5%的阻抗电压降，另一方面海牙考虑变压器满载是输出的二次电压要满足线路首端应高于线路的额定电压5%，以补偿线路上的电压损耗。此时，变压器二次绕组的额定电压要比线路额定电压高10%* 供电系统的所有电气设备都应具有一定的工作电压和频率。*1. 电压额定电压是指用电设备处在

4、最佳运行状态的工作电压。率（工频）为50Hz 。2.频率我国采用的工业频* 对于大型工厂和某些电力负荷较大的中型工厂，设备容量在2000-50000kV ·A 、输送电能距离在 20-150km 的，可采用 35-110kV 电压供电；对已小型工厂， 设备容量在 100-2000kV ·A 、输送距离在 4-20km 的，可采用 6-10kV 电压供电* 考虑到电力系统运行的可靠性、安全性、经济性及人身安全的因素，电力系统中性点常采用不接地、经消弧线圈接地、高电阻接地和直接接地等运行方式。中性点不接地方式即电力系统的中性点不与打的相接* 我国的低压配电系统通常采用三相四线制

5、，即 380/220V 低压配电系统， 改系统采用电源中性点直接接地的方式，而且引出中性线 （ N 线）或保护线 （ PE 线）。这种将中性点直接接地，而且引出中性线或保护线的三相四线制系统，称为TN 系统。*TN系统因其N 线和PE 线的不同形式，可分为TN-C 、TN-S和TN-C-S系统。第二章* 符合下列情况之一时，应为一级负荷： 1.中断供电将造成人身伤亡； 2.中断供电将在政治、经济上造成重大损失； 3.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。* 符合下列情况之一时，应为二级负荷：1.中断供电将在政治、经济上造成较大损失；2.中断供电将影响重要用电单位的正常工作。*

6、 不属于一级和二级负荷者应为三级负荷* 用电设备种类很多他们的用途和工作的特点也不相同，按其工作制不同可划分为三类：1.长期工作制此类用电设备连续工作时间比较长（至少在半小时以上），超过其稳定温升的时间； 2.短期工作制此类用电设备工作时间短而停歇时间很长，道题还未达到其稳定温升就开始冷却，在停歇时间足以将温度降至通电前的温度；3.断续周期工作制此类用电设备工作时间短， 停歇时间也短， 以断续方式反复交替进行工作，其周期一般不超过10min 。* 负荷曲线是表征用电负荷随时间变动的一种图形。* 在设计计算中，通常将“半小时最大负荷”作为计算负荷，用Pc（ Qc、 Sc 或 Ic）表示。因为中小

7、截面 （ 35mm 以下） 的导线发热时间常数 T 一般在10min 以上， 导体达到稳定温升的时间为（ 3-4）T，即多数导体发热并达到稳定温升所需时间约为30min 所以只有持续 30min以上的平均最大负荷值才有可能产生导体的最高温升而时间很短的尖峰电流不能使导线达到最好温度，因为导线的温度还未升高到相应负荷的温度之前尖峰电流早已消失。* 电力变压器的功率损耗：变压器的功率损耗由有功功率损耗和无功功率损耗两部分组成。* 无功功率的补偿：功率因素过低对供电系统是很不利的，它使供电设备（如变压器、输电线路等） 电能损耗增加， 供电电网电压损失加大。同时也降低了供电设备的供电能力。因此，提高功

8、率因素对节约电能、提高经济效益具有很重要的意义。* 提高功率因数通常有两个途径：有线采用提高自然功率因数，即提高电动机、变压器等设备的负荷率，或使降低用电设备消耗的无功功率。* 无功补偿装置可选择同步电动机或并联电容器等。* 全厂计算负荷的确定： 1.工厂需要系数法； 2.按年产量和单位产品耗电量计量法；3.逐级计算法 第一步，确定用电设备的设备容量；第二步，确定用电设备的计算负荷；第三步，确定车间低压干线或车间变电所低压母线的计算负荷；第四步， 确定车间（或小型工厂）变电所高压侧的计算负荷； 第五步， 若设有总降压变电所， 则根据上述过程确定总降压变压器低压侧的计算负荷；第六步，确定全厂总计

9、算负荷。第三章* 一级负荷的供电电源应符合下列规定：1.一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏； 2.一级负荷中特别重要的负荷， 除由两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。* 下列电源可作为应急电源： 1.独立于正常电源的发电机组2.供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路 3.蓄电池 4.干电池；根据允许中断供电的时间可分别选择下列应急电源：1.允许中断供电时间为 15s 以上的供电， 可选用快速自启动的发电机组2.自投装置的动作时间能满足允许中断供电时间的，可选用带有自动投入装置的独立于正常电源的专用馈电线路3.允许中断供电

10、时间为毫秒级的供电，可选用蓄电池静止型不间断供电装置、蓄电池机械贮能电机型不间断供电装置或柴油机不间断供电装置。* 二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。在负荷较小或点去供电条件困难时，二级负荷可由一回 6kV 及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受 100% 的二级负荷* 三级负荷的供电系统对电源没有特别要求* 用电单位供电方式包括： 1.由二次变电所直接供电，一般用于供电电容量大、距变电所相对距离较近的单位 2.由中压开闭所供电 3.由电缆环网供电 4.对中小型用电单位或不属于一、二级负荷的用电

11、单位，亦可由干线式架空线路供电。* 对用电容量在250kV ·A据负荷性质可分为三相四线、以下的用电单位，采用低压（三相三线和单相二线式。220/350V ）供电方式。系统形式根低压供电的电源一般为公用配电变压器，也可以根据负荷性质的区别，设置专用的配电变压器* 为了保证电压质量，有公用配电变压器和低压配电网供电的低压用户，送电距离一般不超过 250m* 建筑高压供配电系统所包含的变电所和配电所谓生产和生活提供安全稳定的电源。区域变电所的供电电压等级一般是35-220kV ，通过企业总降压变电所或者城区变电所将电压降为6-10kV ，然后输送到先去变电所或者厂区、 车间变电所 （配电

12、所），再将电压降为 380/220V ，供企业或民用建筑的用户使用* 高压供配电系统主接线的基本要求：1.可靠性 2.稳定性 3.灵活性 4.方便性 5.经济性 6.扩展性* 单母线接线：单母线接线方式根据母线分段与否可以分为不分段接线盒分段接线两种；根据进线回数（电源回数）又可以分为一回进线、双回进线、三回进线等单母线接线方式。* 图* 根据主母线是否分段，带旁路母线的单母线接线方式可分为主母线不分段接线和主母线分段接线两种* 根据系统中连接桥的位置，桥式接线可以分为内桥式和外桥式两种方式：1.内桥接线接线适合于供电线路较长、变压器不需要经常切换、没有穿越功率的终端型变电站，可向一、二级负荷

13、供电。 2.外桥接线适合于供电线路较短、有稳定的穿越公路、允许变压器经常切换的中间型变电站，可向一、二级负荷供电。* 变电所广泛使用的双绕阻三相电力变压器都采用R10 容量系列的降压变压器（配电变压器）。这种变压器按调压方式可分为无载调压和有载调压两大类；按绕阻绝缘及冷却方式可分为油浸式、干式和充气式（SF6）等，其中油浸式变压器又可分为油浸自冷式、油浸风冷式，油浸水冷式和强迫油循环冷却式等。现场使用的6-10kV 配电变压器多为油浸式无载调压变压器。* 变压器容量的选择选择变电所住变压器容量时应遵守下列原则：1.仅装一台主变压的变电所 主变压器的额定容量Snt 应满足全部用电设备总视在计算负

14、荷S30 的需要，即 SntS30。2.装有两台主变压器且为暗备用的变电所所谓暗备用， 是指两台主变压器同时运行，互为备用的运行方式。此时，每台主变压器容量Snt 应同时满足以下两个条件：任一台变压器单独运行时，可承担60%-70% 的总视在计算负荷S30，即 Snt=（ 0.6-0.7）S30.。任一台变压器单独运行时，可承担全部一、二级负荷S30（ +），即 Snt=S30（ +）。3.装有两台主变压器且为明备用的变电所所谓明备用， 是指两台主变压器一台运行、 另一台备用的运行方式。 此时每台主变压器容量Snt 的选择方法与仅装一台主变压器变电所的方法相同。另外，在确定变电所主变压器容量时

15、，应适当考虑未来5-10年负荷的增长。第四章* 低压线路的供电半径不宜过大， 应能满足末端电压质量的要求， 失去一半为 250m，繁华地区为 150m。* 低压配电系统常见的界限方式主要有放射式、树干式、链式、环网式四种。* 普通高层住宅层数为10-18 层，属二类建筑；19-28 层位一类高层建筑。* 普通高住宅按二级负荷供电， 19 层及以上的住宅按一级负荷供电。* 低压配电线路的保护主要包括短路保护、过负载保护和接地故障保护。* 住宅内使用的配电设备有变压器、配电柜、接箱、电度表箱、 配电箱、 灯具、开关盒插座。* 电器线路埋地深度在地坪下 0.8m 左右，所有管线均平行排列。 电器外线

16、设计要以建筑总图、施工图为依据，要确保各种管线间的平行距离，尽可能减少管线交叉。第五章* 短路的故障产生的因素：所谓短路就是系统中各类型不正常的相与相之间或相与地之间的短接短路原因： 1.设备原因2.自然原因3.人为原因* 短路故障的危害：1.短路电流的热效应2.短路电流的电动力效应3.短路时系统电压下降不对称短路的磁效应5.短路时的停电事故6.破坏系统的稳定性，造成系统瓦解4.* 短路故障的类型：在三相系统中可能发生的短路类型有三相短路、两相短路、两相接地短路和单相短路；三相短路是对称短路，发生的概率最小，只有5%左右，但它却是危害最严重的短路形式。两相短路是不对称短路，发生概率为10%-1

17、5%两相接地短路也是不对称短路，发生概率为10%-20%单相短路也是不对称短路，在中性点直接接地系统中发生概率最高，有65%-70%* 短路电流计算的目的： 1.电器主接线比选 2.选择导体和电器 3.确定中性点接线方式，对于35kV 、10kV 供电系统，根据单相短路电流可确定中性点接线方式。4.验算接地装置的跨步电压和接触电压5.选择继电保护装置和整定计算。* 短路电流计算方法：要算出短路电流值，必须首先计算出短路点到电源的回路总阻抗值。电路元件电气参数的计算有两种方法：标幺值法和有名值法* 三相短路电流的有关参数： 1.短路电流周期分量 2.短路电流非周期分量 3.短路全电流 4.短路冲

18、击电流 5.短路稳态电流* 大题 P112 例 5.1* 大题 P120 例 5.3* 大题 P121 例 5.4第六章供配电系统中承担输送和分配电能任务的电路， 称为一次电路。 一次回路中的所有设备称为一次设备。常用的高、低压一次设备是指断路器、负荷开关、隔离开关、互感器、熔断器以及由以上开关电器及附属装置所组成的成套配电装置。隔离开关的种类以结构隔离开关种类很多， 根据开关闸刀的运动方式可分为水平旋转式、 垂直旋转式、 摆动式和插入式等。高压隔离开关是由一动触头和一静触头所组成， 动、静头均由高压支撑绝缘子固定于地板上，底板用螺丝固定在构架或墙体上。三相隔离开关是三相联动操作的，拉杆绝缘子

19、的底部与传动杆相连，其上部与动触头相连，有传动机构带动拉杆绝缘子，再由拉杆绝缘子推动懂触头的开、合动作。电流互感器使用注意事项1、 电流互感器工作时其二次侧不得开路2、电流互感器的二次侧有一端必须接地3、电流互感器在连接是要注意其端子的极性。电压互感器使用注意事项2、 电压互感器工作时其二次侧不得短路2、电压互感器的二次侧有一端必须接地3、电压互感器在连接是要注意其端子的极性。导线的选择必须满足一下条件1、 发热条件导线通过正常计算电流时，其发热所产生得温升不应超过正常运行时允许温度，以防止因过热引起导线绝缘损坏或加速老化。2、 电压损失 导线在通过正常计算电流时长生的电压损失应小于正常运行时

20、的允许电压损失，以保证供电质量3、 经济电流密度 对高电压、长距离输点线路和大电流低压线路，起导线的截面宜呗经济电流密度选择，以使线路的年综合运行费用最小，节约电能和有色金属。4、 机械强度正常工作时，导线应有足够的机械强度，以防止断线。此外，对于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压的要求；对于硬母线还应校验短路时的动、热稳定度。第七章* 常用的过电流保护装置有熔断器保护、低压断路器保护和继电保护。* 继电保护的主要任务： 1.自动、迅速、有选择性地将故障原件从供配电系统切除，是其他非故障备份迅速恢复正常供电； 2.能正确反映电气设备的不正常状态，发出预报信号，以便操作人员采用措施，恢复电器设备的正常工作； 3.与供配电系统的自动装置（如自动重合闸装置、备用电源自动投入装置等）配合，提高供电系统的运行可靠性。* 对继电保护的基本要求：继电保护的设计应以合理的运行方式可可能的故障类型为依据，并应满足选择性、速动性、可靠性、灵敏性四项基本要求* 继电保护的基本原理：由三部分组成：1.测量部分 - 用来测量被保护设备输入的有关信号（电流电压