建筑电气要点综述

1、o建筑电气课程要点综述 （环设09年级2011-2012D1）绪论o建筑电气设备是建筑设备工程中的重要组成部分之一。建筑电气技术的基本含义是：建筑物及其附属建筑的各类电气系统的设计与施工以及所用产品、材料与技术的生产和开发的总称。第1节 供配电系统 o电力系统是一个集发、输、配、用的统一整体。 o鉴于其重要性，国家对供配电系统的设计、运行、设备选择有一系列的规范和标准要求。学习供配电系统的首要概念就是“满足规范和标准要求” o供配电系统的一般要求：o安全o可靠o优质o经济o发展第2节 电力系统额定电压 o电力传输总要经过升压、降压过程，工作电压选择要考虑损耗和建设成本等问题。另外，全网工作电压

2、等级也不宜过多。o力传输过程中，传输线路中电压并非常数，而是随传输功率和距离变化的。o发电机的额定电压 发电机的额定电压为线路额定电压的105%。即 UN.G=1.05UN 变压器的额定电压变压器一次绕组的额定电压：变压器一次绕组的额定电压：1、变压器一次绕组接电源，相当于用电设备。2、与发电机直接相连的升压变压器的一次绕 组的额定电压应与发电机额定电压相同。3、连接的线路上的降压变压器的一次绕组的额定电压应与线路的额定电压相同。o变压器二次绕组的额定电压1、 变压器的二次绕组向负荷供电，相当于发电机。二次绕组电压应比线路的额定电压高5%，而变压器二次绕组额定电压是指空载时电压。但在额定负荷下

3、，变压器的电压会下降。因此，为使正常运行时变压器二次绕组电压较线路的额定电压高5%，1.1、当线路较长（如35kV及以上高压线路），变压器二次绕组的额定电压应比相联线路的额定电压高10%；1.2、当线路较短（直接向高低压用电设备供电，如10kV及以下线路），二次绕组的额定电压应比相联线路的额定电压高5%。如图所示。二、电压偏差与电压调节二、电压偏差与电压调节 电压偏差是以电压偏离额定电压的幅度，一般以百分数表示，即 U%为电压偏差百分数，U为实际电压，UN为额定电压 %100%NNU UUU有载调压与无载调压3、额定电压与供电需求o 电力传输过程的损耗和电压损失不仅与线路额定电压、线路和设备阻

4、抗有关，也和所传输的电功率有关，在线路额定电压、线路单位长度阻抗和设备阻抗一定时，所输送功率越大，输送距离越长，则传输损耗和电压损失越大；在输送功率一定时，线路额定电压高，则允许输送的距离长。五、交流电路中的功率o 瞬时功率o 有功功率o 无功功率o 视在功率第四节 传输损耗与功率因数补偿o 电能在传输过程中产生的损耗称为传输损耗 ， 传输损耗要由供电系统提供。 o 供配电系统的传输损耗主要是线路损耗和变压器损耗 。 o 传输损耗不仅使供电效率降低 ， 也是产生电压损失的主要原因。 降低传输损耗是供配电系统的主要任务之一 ， 对供配电系统的经济运行有重要意义。o 按电工学的基本原理 ， 传输系

5、统的电阻和电抗、传输系统的电流大小 ， 是影响传输损耗的两个主要因素。 因此 ， 可采用以下措施降低传输损耗。o（）降低传输系统的电阻和电抗。 o（）在传输有功功率不变条件下 ， 降低传输系统的电流 。o（）改善传输系统的功率因数。 根据交流电路中有功功率、无功功率、功率因数的概念 ，可以通过提高传输系统的功率因数 ， 在传输有功功率不变条件下 ， 降低传输系统的电流 ， 进而减小传输损耗。 提高功率因数的实质也是降低传输电流。o改善功率因数称为功率因数补偿。 一般可以通过采用功率因数高的设备 ， 提高自然功率因数 ； 通过设置无功发电机 ， 直接向电网提供无功功率 ； 还可以采用静止无功补偿

6、方式 ， 在供配电系统中并联电力电容器 ， 提高功率因数 。第六节 建筑电气设计的基本内容和一般程序o建筑电气设计程序可分为方案设计、初步设计（适应于大型或重要工程项目） 、建筑电气施工图设计三个阶段 ， 不同设计阶段对工程设计文件编制的要求和设计内容不同。 第二章 用电负荷及负荷计算o电力负荷（electric power load）又称电力负载，有两种含义：o (1). 电力负荷指耗用电能的用电设备或用电单位（用户），如说重要负荷、动力负荷、照明负荷等。 o (2). 电力负荷指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（ 空载、无载）、满负荷（

7、满载）等。o 电力负荷的具体含义，视其使用的具体场合而定。 第一节 供配电系统的负荷分级o 我国国家标准 G B 供配电系统设计规范中规定 ： 电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度进行分级。 按该规范的规定将电力负荷分为三级 。o一级负荷应有两个独立电源供电。o设备的额定负荷和设备负荷还不宜作为选择的依据o负荷计算的目的是为建筑供配电系统中设备和导线选择提供依据 ， 负荷计算要考虑供配电系统的安全性和可靠性 ， 还要考虑供配电系统的经济性。 o需要寻找一个能够反映实际的、随机变化的负荷在长期运行条件产生的最大热效应的等效负荷 ， 或者说 ， 该等效负

8、荷与实际的、随机变化的负荷在长期运行条件产生热效应相同。 o可以这样理解 ， 用稳定的、不随机变化的负荷替代实际的、随机变化的用电负荷因为他们具有相同的热效应 。o这个稳定不变的负荷也就是“计算负荷” 。第五节 求计算负荷的基本方法o负荷计算的目的是求计算负荷。 o要求在供配电设计时根据计算负荷选择设备和导线 。 因此 ， 求计算负荷的过程实际是以经验数据和统计规律作为依据 ， 在对各类用电负荷的实际运行数据进行整理的基础上 ， 用一系列经验系数和统计规律来估算计算负荷 ， 这是求计算负荷的共同特征。o求取计算负荷有需要系数法、二项式法 、利用系数法、单位负荷法等基本方法 。负荷计算基本方法的

9、应用o供配电系统中负荷计算的基本方法有需要系数法、二项式法、利用系数法、单位负荷法等基本方法 ， 每一种方法都有其适用范围和应用特点 ， 在供配电设计时 ， 需要根据实际情况选用适当的负荷计算方法o、需要系数法o需要系数法根据需要系数直接求取计算负荷 ， 需要系数可以查表得出 ， 计算简单易行 ，应用广泛 ， 是建筑供配电系统负荷计算普遍采用的计算方法 ， 尤其适合于变配电所的负荷计算。o前提条件：是各用电设备的额定参数和负荷特征都是已知的 ， 在用电设备台数多、总设备负荷大、各台用电设备的负荷相差不悬殊时 ， 宜采用需要系数法 ， 此时计算结果与实际运行情况较接近。o在供配电设计的初步设计阶

10、段及施工图设计阶段宜采用需要系数法。o 二项式法o前提条件：各用电设备的额定参数和特征都是已知的 ， 在用电设备台数少、总设备负荷小、各台用电设备的负荷相差悬殊时 ， 宜采用二项式法。o二项式法一般用于供配电系统的支干线和配电箱的负荷计算 ， 计算结果一般偏大 ， 工程应用中 ， 应注意这一特点。o二项式法主要应用于工厂等场所 ， 二项式法中的二项式系数几乎都是工厂加工设备的经验数据 ， 在民用建筑的负荷计算中应用不多。o 利用系数法o利用系数法计算过程较繁琐 ， 而且目前可依据的利用系数资料也不完整 ， 一般都是来自工厂设备的经验数据 ， 目前应用较少 ； 但考虑到计算的准确性 ， 考虑到计

11、算机辅助设计的应用 ， 计算过程繁琐并不是难题 ， 如果有完整的利用系数支持 ， 利用系数法将是值得注意的负荷计算方法。o 单位负荷法（负荷密度法）o采用需要系数法、二项式法 、利用系数法求计算负荷有一个共同的前提 ： 要求各用电设备的额定参数和运行特征都是已知的 ， 但有时用户对用电设备的要求并不十分明确 ， 只有基本功能等模糊的要求 ， 这些方法就受到限制 。 单位负荷法则不需要具体设备的信息 ， 只需要知道类似功能用户的单位负荷参数 ， 根据设计对象的规模即可估算出计算负荷。从负荷计算的角度 ， 单位负荷法是一种相对粗略的负荷计算方法。 单位负荷法一般适用于供配电设计的方案设计阶段的负荷

12、计算。o强调：o1、计算负荷的物理实质计算负荷是基于“热等效”原则而引入的一个假想的负荷 ； o2、求计算负荷的目的是为供配电系统中按发热条件选择配电设备和导线提供依据。 o3、各种求计算负荷的方法都基于经验和统计规律 ， 都是近似计算 ， 因而在用电设备组包含的用电设备超过一定数量时 ， 负荷计算的结果才接近实际情况。范例：o综合考虑：某机修车间380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW(其中较大容量电动机有7.5kW l台，4kW 3台，2.2kW 7台)，通风机2台共3kW，电阻炉1台2kW，消防水泵一台5.5kW。试（用需要系数法）确定此线路上的计算负荷。 第三章 变 电

13、所变配电所是实现电压等级变换和电能分配的场所。o在建筑供配电系统中 ， 一般将工作电压在交流电压 V 、直流电压 V 以上的电气设备称为高压电气设备 ； 交流电压 V 、直流电压 V 以下的电气设备称为低压电气设备。第二节 变电所主接线的基本类型o变电所主接线指用电单位接受和分配电能的路径和方式。 在供配电系统中 ， 需要将电气设备在变电所中按一定的要求连接起来 ， 完成电能分配 ， 满足运行安全 、可靠、经济的要求。 满足这些功能的电气设备的连接方式称为变电所主接线 ， 也称为变电所一次接线。o一、变电所主接线的基本要求o对变电所主接线的基本要求可概括为 ： 工作可靠、运行安全、使用灵活、系

14、统经济。o变电所所址选择o 安全可靠要求o 运行节能要求o 安装运输要求o 环境影响o负荷矩法计算负荷中心iPKP()i iPxxP ()iiP yyP第4章 安全与接地“安全第一 ， 预防为主”o电气安全主动防护措施是预防电气安全事故的基本要求。 主动防护的内容包括 ： 实施安全用电教育 ， 建立安全用电概念 ， 防止无意识触及带电体 ； 对电气工程施工人员进行安全用电培训 ， 持证上岗 ， 预防安全事故 ； 在电气工程建设、生产、运行过程中建立完善的管理制度 ， 健全安全用电制度和操作规程 ， 严格遵守操作规程 ， 避免因操作不当造成电气安全事故 ， 等等 。被动防护o在电力生产、运行过程

15、中 ， 总有一些意外的因素 ， 是主动安全防护无法预防和提供保护的 ， 例如短路、雷击过电压、意外接地等故障 。 这些意外的电气事故具有随机性 ， 无法单纯依靠主动安全防护提供保护 ， 如果没有其他措施进行保护 ， 则会导致发生电气安全事故。 因此 ， 应考虑在发生意外电气事故后 ， 能够提供相应的措施 ， 切断发生电气意外事故的配电回路 ， 避免或降低意外电气事故的损失。 这种保护措施是在事故发生后才投入使用的 ， 因而是被动性质的保护措施。o按国际电工委员会（IEC ）的统一规定 ， 根据供配电系统保护接地和工作接地的形式 ， 将保护接地分为 T N 系统、 T T 系统和 IT 系统三种

16、基本类型。接地与接零的作用与要求接地与接零的作用与要求o接地接地电气设备的某部分用金属与地做良好的连接。o接地体接地体埋入地中并直接与大地接触的金属导体。o自然接地体自然接地体兼作接地用的直接与大地接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混泥土建筑物的基础、金属管道和设备等。o人工接地体人工接地体为了接地而埋入地中的接地体。o接地线接地线连接设备接地部分与接地体的金属线。o接地装置接地装置接地体和接地线的总称。接地电阻： 是指电流从埋入地中的接地体流向周围土壤时接地体与大地远处的电位差与该电流之比，而不是接地体的表面电阻。注：不是接地体的表面电阻；注：不是接地体的表面电阻； 呈半球形敞开；呈半球形敞

17、开； 20m20m左右地方；左右地方；电流对人体的作用o 流过人体的电流与摆脱阈值o 触电的持续时间o 电流频率对人体的影响o 人体电阻与安全电压（50V）第5章 短路计算o短路是供配电系统中常见的严重故障。 o供配电系统中 ， 具有不同电位的两个金属导体之间发生电气（金属性）连接 ， 则产生短路故障。o两个效应：o短路故障时 ， 短路电流是正常工作条件下电流的数十倍甚至数百倍 ， 如此大的短路电流通过导体会使导体发热 ， 导致设备因过热而直接损坏 ， 这称为短路电流的“热效应” ； o如此大的短路电流通过导体还会产生较大的电磁力 ， 导致设备产生机械变形甚至直接损坏 ， 这称为短路电流的“力

18、效应” 。o在供配电系统中 ， 短路故障大致可分为三相短路、两相短路、单相短路等基本类型。 o三相短路指三条相线之间发生金属直接连接 ， 两相短路指两条相线之间发生金属直接连接 ， 单相短路指一条相线与工作零线或与直接接地的电源中性点之间发生金属直接连接 。o在实际运行中 ， 发生单相短路或接地故障的几率较大 ， 两相短路次之 ， 三相短路的几率较小。 但一般情况下 ， 三相短路电流最大 ， 三相短路造成的危害也最大 ， 因此短路电流计算主要分析三相短路电流计算。o标幺值法短路计算（作业）第六章 设备与导线选择 综合运用供配电系统基本知识与基本概念选择设备与导线第一节 电气设备选择的一般原则与

19、条件o一、电气设备选择的一般原则o电气设备选择的一般原则是安全可靠、符合规范、技术先进、经济合理。o 电线、电缆截面选择的一般要求o（） 导线截面应满足允许持续载流量的要求。o（） 导线的截面应满足允许电压损失的要求。o（） 导线截面应满足最低机械强度的要求。o（） 导线的截面应满足短路稳定性要求。o（） 导线的截面应能满足电能传输经济性的要求。o（） 导线的截面应能满足配电线路保护回路的要求。o电线、电缆截面积选择o估算方法：o1、对绝缘铜芯导线，明敷时许用电流强度在截面积1mm2时取17A/mm2，100mm2时取3A/mm2，达到200mm2时，取2A/mm2。o2、对铝芯线，电流许用强

20、度取铜线的2/3.o3、穿管或卖地敷设取明敷的一半。o4、N、PE、PEN线，记16、200、0.5o例题6-3、4、5第7章 建 筑 防 雷 图图7-1 雷云对大地放电（直击雷）示意图雷云对大地放电（直击雷）示意图a) 负雷云出现在大地建筑物上方时负雷云出现在大地建筑物上方时 b) 负雷云对建筑物顶部尖端放电时负雷云对建筑物顶部尖端放电时o在高空气流的作用下，雷云漂浮不定，当带电荷的雷云聚积到一定程度并靠近大地时，在不同电荷的雷云与大地之间、或者不同电荷的雷云之间的电场强度达到 k V /cm 时，就会击穿空气，开始游离放电，通常称这种游离放电为“先导放电”(P196)p危害的几种效应危害的

21、几种效应 指雷电流流过金属导体所产生的机械力。建筑防雷施工要求：用于防雷的电气通路在弯曲时应避免直角或锐角的形状，并要在弯曲处加以机械固定，以防止因雷电流产生的电磁力破坏。比如雷击会将大树劈开，会导致建筑物屋面开裂等 高达数十kA的雷电流产生的热量全部用于使金属导体升温，可使导体温度高达 以上，强烈的雷电热效应可以烧熔 m m 厚的钢板。因而建筑防雷规范对作为建筑防雷体系的接闪器的金属物体的截面有最低要求，规定避雷接闪器的截面不小于 m m ，在用扁钢作接闪器时，扁钢厚度不小于 m m ；在用金属屋面兼作避雷接闪器时，金属屋面的厚度不宜小于 m m 。其原因即是要保证金属物能承受雷电热效应，在

22、雷电流流过时不会被烧熔。 雷电的电效应包括反击、高电位引入、接触电压、跨步电压、雷电感应等效应。 o直击雷防范的基本措施是“引雷” ，即设置专门的直击雷防范体系，有意设置雷电放电通道，将雷电流引入地下。 直击雷防范体系由接闪器、引下线和接地体构成，直击雷防范体系如图- 所示。(p208)第八章 建筑供配电系统的继电保护第一节 继电保护基本概念o所谓继电 ， 是指当对一个系统施予一个物理量 ， 且这个物理量达到一定的数值时 ， 该系统就开始相应的动作的特性 ， 具有这种特性的器件称为继电器 ， 或者说继电器是一种具有阈值特性的自动动作电气装置。o继电保护装置以继电器为核心器件 ， 通过对供配电系统运行参数的检测与逻辑判断 ， 在输入继电器的故障参数超过预先设定的数值时 ， 继电器的动作机构动作 ， 输出故障报警信号与动作信号 ， 控制和驱动一次回路中的开关设备 ， 切断故障回路 ， 从而达到保护设备和人身安全、保持非故障回路供电可靠和持续的目的。o一、继电保护装置基本要求o 可靠性o 选择性o 灵敏性o 快速性（速动性）o继电保护系统的可靠性、选择性、灵敏性 、快速性四个基本要求相互影响 ， 甚至有相互矛盾之处 ， 在工程应用中 ， 要根据实际情况 ， 选择适合的保护方案 ， 兼顾四个方面的基本要求。o知识点（概念）o1、定时限过流保护（P234