建筑电气之供配电系统课程课件

第2章建筑供配电系统内容提要及学习要求:现代工农业及整个社会生活中电力应用非常广泛，一般建筑采用低压供电，高层建筑通常10kV电压供电。建筑供配电是建筑电气的重要内容，为更好的理解建筑供配电系统，本章着重介绍了电力系统和电力网、高低压供电配电系统、电力负荷计算。通过学习要求掌握高低压供配电系统的主要设备、电力负荷计算、导线和供配电设备的选择等主要内容。2.1电力系统及电力负荷电力是工农业生产、国防及民用建筑中的主要动力，在现代社会中得到了广泛的应用。对于从事建筑工程的技术人员了解如何安全可靠地获得电力资源，合理、经济地利用国家的电力资源是十分必要的。2.1.1电力系统概念在电力系统中，如果每个发电厂孤立地向用户供电，其可靠性不高。如当某个电厂发生故障或停机检修时，该地区将被迫停电，因此为了提高供电的安全性、可靠性、连续性、运行的经济性，并提高设备的利用率，减少整个地区的总备用容量，常将许多的发电厂、电力网和电力用户连成一个整体。这里由发电厂、电力网和电力用户组成的统一整体称为电力系统。典型电力系统示意图如图2.1所示。图2.1电力系统示意图1．发电厂发电厂是将一次能源（如水力、火力、风力、原子能等）转换成二次能源（电能）的场所。我国目前主要以火力和水力发电为主，近年来在原子能发电能力上也有很大提高，相继建成了广东大亚湾、浙江秦山等核电站。2．电力网电力网是电力系统的有机组成部分，它包括变电所、配电所及各种电压等级的电力线路。变电所与配电所是为了实现电能的经济输送和满足用电设备对供电质量的要求，需要对发电机的端电压进行多次变换。变电所是接受电能、变换电压和分配电能的场所，可分为升压变电所和降压变电所两大类。配电所不具有电压变换能力。电力线路是输送电能的通道。由于发电厂与电能用户相距较远，所以要用各种不同电压等级的电力线路将发电厂、变电所与电能用户之间联系起来，使电能输送到用户。一般将发电厂生产的电能直接分配给用户或由降压变电所分配给用户的10kV及以下的电力线路称为配电线路，而把电压在35kV及以上的高压电力线路称为送电线路。3．电力用户电力用户也称电力负荷。在电力系统中，一切消费电能的用电设备均称为电力用户。电力用户按其用途可分为：动力用电设备、工艺用电设备、电热用电设备、照明用电设备等，它们分别将电能转换为机械能、热能和光能等不同形式，适应生产和生活的需要。2.1.2我国电网电压等级电力网的电压等级比较多，从输电的角度来讲，电压越高则输送的距离就越远，传输的容量越大，但电压越高，要求绝缘水平也相应提高，因而造价也越高。目前，我国根据国民经济发展的需要，技术经济上的合理性及电机电器制造工业的水平等因素，由国家颁布制定了我国电力网的电压等级主要有0.22、0.38、3、6、10、35、110、220、330、550kV等10级。其中电网电压在1kV及以上的称为高压，1kV以下的电压称为低压。2.1.3电力负荷分级及供电要求在电力系统上的用电设备所消耗的功率称为用电负荷或电力负荷。根据电力负荷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，分为三级。1．一级负荷指中断供电将造成人身伤亡者，造成重大政治影响和经济损失，或造成公共场所秩序严重混乱的电力负荷，属于一级负荷。如国家级的大会堂、国际候机厅、医院手术室、省级以上体育场（馆）等建筑的电力负荷。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。一级负荷应由两个电源供电，一用一备，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。一级负荷中的特别重要负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，禁止将其他负荷接入应急供电系统。常用的应急电源可有以下几种：独立于正常电源的发电机组、供电网络中有效地独立于正常电源的专门馈电线路、蓄电池。2．二级负荷当中断供电将造成较大政治影响、较大经济损失或将造成公共场所秩序混乱的电力负荷，属于二级负荷。如省部级的办公楼、甲等电影院、市级体育场馆、高层普通住宅、高层宿舍等建筑的照明负荷。对于二级负荷，要求采用两个电源供电，一用一备，两个电源应做到当发生电力变压器故障或线路常见故障时不致中断供电（或中断供电后能迅速恢复）。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一路6KV及以上的专用架空线供电。3．三级负荷不属于一级和二级负荷的一般电力负荷，均属于三级负荷。三级负荷对供电电源无要求，一般为一路电源供电即可，但在可能的情况下，也应提高其供电的可靠性。2.210kV变（配）电所及高压设备变（配）电所是联系发电厂与用户的中间环节，它起着变换与分配电能的作用。本节仅介绍常见的10kＶ变电所。10kＶ变电所主要由变压器、高压开关柜（断路器）、低压开关柜（隔离开关、空气开关、电流互感器、计量仪表）、母线等组成。2.2.1变（配）电所位置的选择原则一般来讲，变（配）电所位置选择应考虑下列条件来综合确定：（1）接近负荷中心，这样可降低电能损耗，节约输电线用量。（2）进出线方便。（3）接近电源侧。（4）设备吊装、运输方便。（5）不应设在有剧烈振动的场所。（6）不宜设在多尘、水雾（如大型冷却塔）或有腐蚀性气体的场所，如无法远离时，不应设在污染源的下风侧。（7）不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方或贴邻。（8）变（配）电所为独立建筑物时，不宜设在地势低洼和可能积水的场所。（9）高层建筑地下层变（配）电所的位置，宜选择在通风、散热条件较好的场所。（10）变（配）电所位于高层（或其他地下建筑）的地下室时，不宜设在最底层。当地下仅有一层时，应采取适当抬高该所地面等防水措施。并应避免洪水或积水从其他渠道淹渍变（配）电所的可能性。2.2.2主结线的方式及特点变（配）电所的主结线（一次接线）是指由各种开关电器、电力变压器、互感器、母线、电力电缆、并联电容器等电气设备按一定次序连接的接受和分配电能的电路。它是电气设备选择及确定配电装置安装方式的依据，也是运行人员进行各种倒闸操作和事故处理的重要依据。用图形符号表示主要电气设备在电路中连接的相互关系，称为电气主结线图。电气主结线图通常以单线图形式表示。主结线的基本形式有单母线接线、双母线接线、桥式接线等多种，本书只介绍建筑电气中常见的单母线接线。1．单母线不分段主结线这种接线的优点是线路简单，使用设备少，造价低；缺点是供电的可靠性和灵活性差，母线故障检修时将造成所有用户停电。因此，它适应于容量较小、对供电可靠性要求不高的场合。单母线不分段主结线如图2.2所示。图2.2单母线不分段主接线2．单母线分段主结线它在每一段接一个或两个电源，在母线中间用隔离开关或断路器来分段。引出的各支路分别接到各段母线上。这种接线的优点是供电可靠性较高，灵活性增强，可以分段检修。缺点是线路相对复杂，当母线故障时，该段母线的用户停电。采用断路器连接分段的单母线，可适用于一、二级负荷。采用这种供电方式注意保证两路电源不并联运行。单母线分段主结线如图2.3所示。图2.3单母线分段主接线2.2.3变电所的形式和布置1.变电所的形式变电所的形式有独立式、附设式、杆上式或高台式、成套式变电所。附设式又分为内附式和外附式。2.变电所的布置10kV变电所一般由高压配电室、变压器室和低压配电室三部分组成。（1）高压配电室高压配电室内设置高压开关柜，柜内设置断路器、隔离开关、电压互感器、母线等。高压配电室的面积取决于高压开关的数量和柜的尺寸。高压配电一般设有高压进线柜、计量柜、电容补偿柜、馈线柜等。高压柜前留有巡检操作通道，应大于1.8m。柜后及两端应留有检修通道，应大于1m。高压配电室的高度应大于2.5m。高压配电室的门应大于设备的宽度，应向外开。（2）变压器室当采用油浸变压器时，为使变压器与高、低压开关柜等设备隔离应单独设置变压器室。变压器室要求通风良好，进出风口面积应达到0.5～0.6m2。对于设在地下室内的变电所，可采用机械通风。变压器室的面积取决于变压器台数、体积，还要考虑周围的维护通道。10kV以下的高压裸导线距地高度大于2.5m。而低压裸导线要求距地高度大于2.2m。（3）低压配电室低压配电室应靠近变压器室，低压裸导线（铜母排）架空穿墙引入。低压配电室有进线柜、仪表柜、配出柜、低压补偿柜（采用高压电容补偿的可不设）等。低压配出回路多，低压开关数量也多。低压配电室的面积取决于低压开关柜数量，柜前应留有巡检通道（大于1.8m），柜后维修通道（大于0.8m）。低压开关柜有单列布置和双列布置（柜数量较多时采用）等。变电所的建设还应满足以下条件：①变电所应保持室内干燥、严防雨水进入。②变电所应考虑通风良好，使电气设备正常工作。③变电所的高度应大于4m，应设置便于大型设备进出的大门和人员出入的门，且所有的门应向外开。④变电所的容量较大时，应单设值班室、设备维修室、设备库房等。变电所的平面布置如图2.4所示。图2.4变电所平面布置图2.2.4常用高压设备常用的高压一次电气设备有：高压熔断器、高压隔离开关、高压负荷开关、高压断路器、高压开关柜、高压避雷器和互感器等。1.高压隔离开关高压隔离开关的作用主要是隔断高压电源，并造成明显的断开点，以保证其他电气设备安全进行检修。因为高压隔离开关没有专门的灭弧装置，所以不允许带负荷分闸和合闸。但是激磁电流不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路及电压互感器和避雷器等，可以用高压隔离开关切断。按安装地点高压隔离开关分为户内式和户外式两大类。GN19—10/600型户内高压隔离开关的外型如图2.5所示。它的型号含义如下：G——隔离开关；N——户内式；19——设计序号；10——额定电压（kV）；600——额定电流（A）。图2.5GN19-10/600型高压隔离开关1—连接板；2—静触头；3—接触条；4—夹紧弹簧；5—支持瓷瓶；6—镀锌钢片；7—拉杠绝缘子；8—支持瓷瓶；9—传动主轴；10—底架2.高压断路器具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力。它的作用是接通和切断高压负荷电流，并在严重的过载和短路时自动跳闸，切断过载电流和短路电流。按高压断路器采用的灭弧介质不同，分为油断器、气体断路器（如SF6）和真空断路器等。常用的高压油断路器，按用油量分类，又有高压少油断路器和高压多油断路器两类。少油断路器的油量很少，只有几公斤，它的油只用来灭弧，不是用来绝缘的，所以外壳一般是带电的；多油断路器的油量多，它的油除了用来灭弧外，还要用作相对地（外壳）甚至相与相之间的绝缘的，外壳是不带电的。一般6～10kV的户内高压配电装置中都采用少油断路器。SN10—10型高压少油断路器的外形结构图如图2.6所示。SN10—10/1000型号含义如下：S——少油断路器；N——户内式；10——设计序号；10——额定电压（kV）；1000——额定电流(A)。图2.6SN10-10型高压少油断路器1—上帽；2—上出线座；3—油标；4—绝缘筒；5—下出线座；6—基座；7—主轴；8—框架；9—断路弹簧3.高压负荷开关是专门用在高压装置中通断负荷电流，如装有热脱扣器时，也可在过负荷情况下自动跳闸切断过负荷电流。高压负荷开关只具有简单的灭弧装置，只能通过一定的负荷电流和过负荷电流，它的断流能力不大，不能用它来切断短路电流。它必须和高压熔断器串联使用，短路电流靠熔断器切断。高压负荷开关也分为户内式和户外式两大类。我国自行设计的FN3—10RT型户内高压负荷开关如图2.7所示。它同一般户内式高压隔离开关很相似，断路时也具有明显的断开间隙，因此它也能起隔离电源的作用。但负荷开关与隔离开关有原则区别，即隔离开关不能带负荷操作，而负荷开关是能带负荷操作的。它的型号含义如下：F——负荷开关；N——户内式；3——设计序号；10——额定电压（kV）；R——带熔断器；T——带热脱扣器。图2.7FN3-10RT型户内压气式高压负荷开关1—主轴；2—上绝缘子兼气缸；3—连杆；4—下绝缘子；5—框架；6—高压熔断器；7—下触座；8—闸刀；9—弧动触头；10—灭弧喷嘴；11—主静触头；12—上触座；13—断路弹簧；14—绝缘拉杆；15—热脱扣器4.高压熔断器高压熔断器是电网中广泛使用的电器，它是在电网中人为地设置的一个最薄弱的通流元件，当流过过电流时，元件本身发热而熔断，借灭弧介质的作用使电路断开，达到保护电网线路和电气设备的目的。高压熔断一般可分为管式和跌落式两类。户内广泛采用管式，户外采用跌落式。由于管式熔断器在开断电路时，无游离气体排出，因此户内广泛采用RN1、RN2型管式熔断器，而在户外则广泛采用RW4型跌落式熔断器。RN2型户内高压管式熔断器的外形如图2.8所示，二者结构基本相同。在其密封瓷管内有并行的几根低熔点的工作熔体，熔体四周充满了石英砂。当短路电流或过负荷电流通过熔管时，熔体熔断，石英砂对熔丝熔断时的电弧起到冷却和去游离作用，使电弧很快熄灭，并且指示熔体熔断的指示器弹出。这种管式熔断器的灭弧能力强，能在短路电流未达到最大值之前将电弧熄灭，因而可限制短路电流数值。图2.8RN2型高压管式熔断器1—瓷熔管；2—金属管帽；3—弹性触座；4—熔断指示器；5—接线端子；6—瓷绝缘子；7—底座RW4型户外高压跌落式熔断器的外形结构如图2.9所示。这种熔断器的熔管由保护管（由酚醛纸制成）和消弧管（由产气材料制成）组成，里面密封着熔丝。正常运行时该熔断器串联在线路上，利用熔管上的活动关节拉紧，使熔断器保持在合闸状态。当线路发生过电流等故障时，过电流使熔丝迅速熔断，消弧管产生大量气体将电弧吹灭。熔丝熔断后，熔管下部触头因失去张力而下翻，在熔管自重作用下跌落，形成明显的断开间隙。这种熔断器使用于周围没有急剧震动的场所。既可作6～10kV交流电力线路和电力变压器的短路保护，又可在一定条件下直接用绝缘钩棒操作熔管的开合，以断开或接通小容量的空载变压器、空载线路和小负荷电流。图2.9RW4-10型户外跌落式熔断器1—熔管；2—熔丝元件；3―上触头；4―绝缘瓷套管；5―下触头；6―端部螺栓；7―紧固板。5.高压开关柜高压开关柜是一种柜式的成套配电设备，它是按一定的接线方案将有关一、二次设备组成成套的高压配电装置，在变电所中作为控制和保护电力变压器和高压线路之用，也可作为大型高压交流电动机的启动和保护之用。高压开关柜中安装有高压开关设备、保护电器、监测仪表和母线、绝缘子等。我国现在大量生产和广泛使用的固定式高压开关柜主要有GG-10型。这种开关柜采用新型开关器，柜内空间较大，便于检修而且技术性能成熟。GG-10-07S型高压开关柜的外形结构图如图2.10所示。其符号含义为：G——高压开关柜；G——固定式；10——设计序号；07——一次线路方案编号；S——手动主开关操作机构（D电磁式，I弹簧式）。图2.10GG-1A-07S型高压开关柜（已抽出右面的防护板）1—汇流排；2—高压隔离开关；3—高压断路器；4—电流互感器；5—高压隔离开关；6—电缆头；7—检修门；8—观察窗；9—操作面板；10—高压断路器操作机构；11—高压隔离开关操作机构；12—仪表、继电器板（兼检修门）6．避雷器在打雷时，架空线上会临时产生一个非常高的电压，时间虽然短，但也足够把油开关、变压器等电气设备的绝缘破坏。避雷器就是用来防止架空线引进的雷电对变配电装置所起的破坏作用。阀型避雷器是由火花间隙和可变电阻两部分组成，密封于一个瓷质套筒里面，上面出线与线路连接，下面出线与地连接。当雷电突然出现时，高压火花间隙被击穿，避雷器有电流通过，使雷电电流引向大地，避免了变配电装置受到雷电的破坏。可变电阻的作用是当电压高、电流大时电阻值很小，可使雷电的电流很快通过。当放电将近结束时，电压低、电流小，电阻就增加，逐渐阻止线路上的高压电流通过，当电压降到不足以击穿火花间隙时，避雷器就不再通过电流，恢复原状。避雷器的外形结构图如图2.11所示。图2.11阀式避雷器1—接线端；2—瓷套筒；3—火花间隙；4—阀型电阻片；5—安装卡子7．互感器互感器是电工测量和自动保护装置使用的特殊变压器。使用互感器的目的一是把测量回路和高压电网隔离，以利于确保工作人员的安全；二是扩大测量仪表的量程，可以使用小量程电流表测量大电流，用低量程电压表测量高电压，或者为高压电路的控制及保护装置提供所需的低电压或小电流。互感器按用途可分为电压互感器和电流互感器两类。（1）电压互感器电压互感器的结构特点是：一次绕组匝数多，而二次绕组匝数少，相当于降压变压器。它接入电路的方式是：将一次绕组并联在一次电路中；而将二次绕组并联仪表、继电器的电压线圈，电压互感器构造原理图如图2.12所示。由于二次仪表、继电器等的电压线圈阻抗很大，所以电压互感器工作时二次回路接近于空载状态。二次绕组的额定电压一般为100V。图2.12电压互感器构造原理图图2.13电流互感器构造原理图电压互感器在使用中要注意以下几点：①一次、二次侧必须加熔断器保护，二次侧不能短路，防止发生短路烧毁互感器或影响一次电路正常运行；②电压互感器二次侧有一端必须接地，防止一次、二次绕组绝缘击穿时，一次侧的高电压窜入二次侧，危及人身和设备的安全；③二次侧并接的电压线圈不能太多，避免超过电压互感器的额定容量，引起互感器绕组发热，并降低互感器的准确度。（2）电流互感器电流互感器的结构特点是：一次绕组匝数少（有的只有一匝，利用一次导体穿过其铁心），导体相当粗；而二次绕组匝数很多，导体较细。它接入电路的方式是：将一次绕组串联接入一次电路；而将二次绕组与仪表、继电器等的电流线圈串联，形成一个闭合回路，电流互感器构造原理图如图2.13所示。由于二次仪表、继电器等的电流线圈阻抗很小，所以电流互感器工作时二次回路接近短路状态。二次绕组的额定电流一般为5A。电流互感器在使用中要注意以下几点：①电流互感器在工作时其二次不得开路，二次侧不允许串接熔断器和开关；②电流互感器二次侧有一端必须接地，防止一次、二次绕组绝缘击穿时，一次侧的高电压窜入二次侧，危及人身和设备的安全。2.3低压配电系统及低压设备2.3.1低压配电方式低压配电系统是由配电装置和配电线路组成。低压配电方式是指低压干线的配电方式。低压配电方式有放射式、树干式、链式三种形式，低压配电方式如图2.14所示。1.放射式由总配电箱直接供电给分配电箱或负载的配电方式。优点是各负荷独立受电，一旦发生故障只局限于本身而不影响其他回路，供电可靠性高，控制灵活，易于实现集中控制。缺点是线路多，有色金属消耗量大，系统灵活性较差。这种配电方式适用于设备容量大、要求集中控制的设备、要求供电可靠性高的重要设备配电回路，以及有腐蚀性介质和爆炸危险等场所不宜将配电及保护起动设备放在现场者。a)放射式b)树干式c)链式图2.14低压配电方式2.树干式是指由总配电箱至各分配电箱之间采用一条干线连接的配电方式。优点是投资费用低、施工方便，易于扩展。缺点是干线发生故障时，影响范围大，供电可靠性较差。这种配电方式常用于明敷设回路，设备容量较小，对供电可靠性要求不高的设备。3.链式也是在一条供电干线上带多个用电设备或分配电箱，与树干式不同的是其线路的分支点在用电设备上或分配电箱内，即后面设备的电源引自前面设备的端子。优点是线路上无分支点，适合穿管敷设或电缆线路，节省有色金属。缺点是线路或设备检修以及线路发生故障时，相连设备全部停电，供电的可靠性差。这种配电方式适用于暗敷设线路，供电可靠性要求不高的小容量设备，一般串联的设备不宜超过3～4台，总容量不宜超过10kW。在实际工程中，照明配电系统不是单独采用某一种形式的低压配电方式，多数是综合形式，如在一般民用住宅所采用的配电形式多数为放射式与链式的结合。一般民用住宅低压配电形式如图2.15所示。总配电箱向每个楼梯间配电为放射式，楼梯间内不同楼层间的配电箱为链式配电。图2.15一般民用住宅低压配电形式2.3.2常用低压设备特点及用途低压电气设备通常是指电压在1000V以下的电气设备，在建筑工程常见的低压电气设备有刀开关、熔断器、自动空气开关、接触器、低压配电柜等。1．刀开关刀开关是一种简单的手动操作电器，用于非频繁接通和切断容量不大的低压供电线路，并兼作电源隔离开关。刀开关的型号一般以H字母打头，种类规格繁多，并有多种衍生产品。按工作原理和结构，刀开关可分为低压刀开关、胶盖闸刀开关、刀形转换开关、铁壳开关、熔断式刀开关、组合开关等。低压刀开关的最大特点是有一个刀形动触头，基本组成部分是闸刀（动触头）、刀座（静触头）和底板，刀开关结构如图2.16所示。低压刀开关按操作方式分有单投和双投开关；按极数分有单极、双极和三极开关；按灭弧结构分，有带灭弧罩的和不带灭弧罩的等。低压刀开关常用于不频繁地接通和切断交流和直流电路，刀开关装有灭弧罩时可以切断负荷电流。常用型号有HD和HS系列。低压刀开关的技术参数如表2.1所示。图2.16HD11、11B-100～400刀开关表2.1低压刀开关的技术参数额定电压/VAC380、DCC220、440额定电流/A1002004006001000通断能力/AAC380V、CCOSΦ=0.72～0.81002004006001000DCT=0.01～00.011ss220V1002004006001000440V50100200300500机械寿命/次100005000电寿命/次10005001s热稳定电流/kAA61020253040动稳定电流峰值//kA杠杆操作式203040506080手柄式1520304050—操作力/N353535354545低压刀开关型号含义如下：胶盖闸刀开关是普通使用的一种刀开关，又称开启式负荷开关。闸刀装在瓷质底板上，每相附有保险丝、接线柱，用胶木罩壳盖住闸刀，以防止切断电源时电弧烧伤操作者。胶盖闸刀开关价格便宜、使用方便，在建筑中广泛使用。三相胶盖闸刀开关在小电流配电系统中用来接通和切断电路，也可用于小容量三相异步电动机的全压起动操作，单相双极刀开关用在照明电路或其他单相电路上，其中熔丝提供短路保护。胶盖闸刀开关外形如图2.17所示。常用的有HK1、HK2两种型号，技术资料见表2.2。图2.17开启式负荷开关表2.2HK1、HK2型闸刀开关规格型号额定电压（V）额定电流（A）可控制的电动机功功率（kW）级数HK12202202203803803801530601530601.53.04.52.24.05.5222333HK22202202203803803801530601530601.11.53.02.24.05.5222333铁壳开关主要由刀开关、熔断器和铁制外壳组成，又称封闭式负荷开关。在刀闸断开处有灭弧罩，断开速度比胶盖闸刀快，灭弧能力强，并具有短路保护。它适用于各种配电设备，供不频繁手动接通和分断负荷电路之用，包括用作感应电动机的不频繁起动和分断。铁壳开关的型号主要有HH3、HH4、HH12等系列，铁壳开关结构如图2.18所示，规格如表2.3所示。图2.18铁壳壳开关结构图图表2.3铁壳开开关常用规格格型号额定电压（V）额定电流（A）级数HH325044010、15、20、30、60、100、2002、3或3+中性线座HH438015、30、602、3或3+中性线座熔断式刀开关也称称刀熔开关，熔熔断器装于刀刀开关的动触触片中间。它它的结构紧凑凑，可代替分分列的刀开关关和熔断器，通通常装于开关关柜及电力配配电箱内，主主要型号有HR3、HR5、HR6、HR11系列。组合开关是一种多多功能开关，可可用来接通或或分断电路，切切换电源或负负载，测量三三相电压，控控制小容量电电动机正、反反转等，但不不能用作频繁繁操作的手动动开关，主要要型号有HZ10系列等。除除上述所介绍绍的各种形式式的手动开关关外，近几年年来国内已有有厂家从国外外引进技术，生生产出较为先先进的新型隔隔离开关，如如PK系列可拼装装式隔离开关关和PG系列熔断器器多极开关两两种。它的外外壳采用陶瓷瓷等材料制成成，耐高温、抗抗老化、绝缘缘性能好。该该产品体积小小、重量轻，可可采用导轨进进行拼装，电电寿命和机械械寿命都较长长。它可代替替前述的小型型刀开关，广广泛用于工矿矿企业、民用用建筑等场所所的低压配电电电路和控制制电路中。PG型熔断器式隔离器器是一种带熔熔断器的隔离离开关，外形形结构大致与与PK型相同，也也分为单极和和多极两种，可可用导轨进行行拼装，主要要技术资料见见表2.4所示。表2.4新型型隔离开关主主要技术资料料PK系列额定电流（A）1632，63，100额定电压（V）220380极数p1，2，3，4PG系列（熔断器式）额定电流（A）10162032配用熔断器额定电电流（A）2，4，6，706，10，160.5，2，4，6，8，10，12，16，2025，32额定电压（V）220380额定熔断短路电流流（A）800020000极数p1，2，3，42．低压断路器又称低压空气开关关，或自动空空气开关。断断路器具有良良好的灭弧性性能，它能带带负荷通断电电路，可以用用于电路的不不频繁操作，同同时它又能提提供短路、过过负荷和失压压保护，是低低压供配电线线路中重要的的开关设备。断断路器主要由由触头系统、灭灭弧系统、脱脱扣器和操作作机构等部分分组成。它的的操作机构比比较复杂，主主触头的通断断可以手动，也也可以电动。断断路器的结构构原理如图2.19所示。图2.19断路路器原理图1—触头；2—跳钩；；3—锁扣；4—分励脱扣器器；5—欠电压脱扣扣器；6—过电流脱扣扣器；7—双金属片；8—热元件；9—常闭按钮；10—常开按钮当手动合闸后，跳跳钩2和锁扣3扣住，开关关的触头闭合合，当电路出出现短路故障障时，过电流流脱扣器6中线圈的电电流会增加许许多倍，其上上部的衔铁逆逆时针方向转转动推动锁扣扣向上，使其其跳钩2脱钩，在弹弹簧弹力的作作用下，开关关自动打开，断断开线路；当当线路过负荷荷时，热元件件8的发热量会会增加，使双双金属片儿向向上弯曲程度度加大，托起起锁扣3，最终使开开关跳闸；当当线路电压不不足时，失压压脱扣器5中线圈的电电流会下降，铁铁心的电磁力力下降，不能能克服衔铁上上弹簧的弹力力，使衔铁上上跳，锁扣3上跳，与跳跳钩2脱离，致使使开关打开。按按钮9和10起分励脱扣扣作用，当按按下按钮时，开开关的动作过过程与线路失失压时是相同同的；按下按按钮10时，使分励励脱扣器线圈圈通电，最终终使开关打开开。低压空气断路器有有许多新的种种类，结构和和动作原理也也不完全相同同，前面所述述的只是其中中的一种。空气断路器具有两两段保护特性性或三段保护护特性，两段段保护特性曲曲线如图2.20所示，ab段是过载时时开关动作的的特性曲线，其其特点是反时时限，即电流流大，动作时时间短；电流流小，动作时时间长；当电电流大到一定定值时，开关关在极短时间间内动作，即即进入曲线的的cd段，是瞬时时动作特性，在在这段中，开开关动作时间间与电流大小小无关，是固固定的，叫定定时限特性。图2.20保护特性曲曲线一般低压空气断路路器在使用时时要垂直安装装，不要倾斜斜，以避免其其内部机械部部件运动不够够灵活。接线线时要上端接接电源线，下下端接负载线线。有些空气气开关自动跳跳闸后，需将将手柄向下扳扳，然后再向向上推才能合合闸，若直接接向上推则不不能合闸。低压空气断路器按按照用途可分分为：配电用用断路器、电电机保护用断断路器、直流流保护用断路路器、发电机机励磁回路用用的灭磁断路路器、照明用用断路器、漏漏电保护断路路器等。按照照分断短路电电流的能力可可分为：经济济型、标准型型、高分断型型、限流型、超超高分断型等等。低压空气断路器的的代号含义如如下：万能式空气断路器器又称框架式式自动空气开开关，它可以以带多种脱扣扣器和辅助触触头，操作方方式多样，装装设地点灵活活。目前常用用的型号有AE（日本三菱菱）、DW12、DW15、ME（德国AEG）等系列。塑料外壳式断路器器又称装置式式自动空气开开关，它的全全部元件都封封装在一个塑塑料外壳内，在在壳盖中央露露出操作手柄柄，用于手动动操作，在民民用低压配电电中用量很大大。常见的型型号有DZ13、DZ15、DZ20、C45、C65等系列，其其种类繁多。漏电断路器是在断断路器上加装装漏电保护器器件，当低压压线路或电气气设备上发生生人身触电、漏漏电和单相接接地故障时，漏漏电断路器便便快速自动切切断电源，保保护人身和电电气设备的安安全，避免事事故扩大。按按照动作原理理，漏电断路路器可分为电电压型、电流流型和脉冲型型。按照结构构，可分为电电磁式和电子子式。所谓漏电，一般是是指电网或电电气设备对地地的泄漏电流流。对交流电电网而言，由由于各相输电电线对地都存存在着分布电电容C和绝缘电阻R。这两者合合起来叫做每每相输电线对对地的绝缘阻阻抗Z。流过这些些阻抗的电流流叫做电网对对地漏电电流流，而触电是是指当人体不不慎触及电网网或电气设备备的带电部位位，此时流经经人体的电流流称为触电电电流。现以常常用的电流型型漏电保护断断路器为例，说说明其工作原原理。电流型型漏电保护断断路器有单相相和三相之分分。单相电流型漏电保保护断路器原原理结构图如如图2.21所示。在正正常情况下，相相线对地漏电电电流为零，则则流过环形铁铁心２中的电电流矢量和为为零，因此在在环形铁心２２中产生的合合成磁通也等等于零，故在在环形铁心２２的次极绕组组３中无信号号输出，脱扣扣器的衔铁被被由永久磁铁铁４产生的磁磁通所吸引。当当被保护的电电路上发生触触电或漏电，或或接地故障时时，则流过环环形铁心２中中的电流矢量量和不再为零零，因此在环环形铁心的次次极绕组３中中感应出一交交变磁通，并并在次极绕组组３中产生感感应电动势，由由于环形铁心心的次极绕组组３与去磁线线圈５串联，则则二次感应电电流流过去磁磁线圈５，在在某半周波，交交变磁通的方方向与永久磁磁铁磁通反向向时，就很大大程度上减弱弱铁心的吸力力，在反作用用弹簧７的拉拉动下，衔铁铁６释放，搭搭扣８脱扣，使使断路器跳闸闸。图2.21电流型型漏电保护断断路器原理结结构图1—主开关；2—环形形铁心；3—绕组；4—永久磁铁；5—去磁线圈；6—衔铁；7—弹簧；8—搭钩；9—按钮；10—电阻。漏电保护型的空气气断路器在原原有代号上再再加上字母L，表示是漏漏电保护型的的。如DZ15LL-60系列漏电断断路器。漏电电保护断路器器的保护方式式一般分为低低压电网的总总保护和低压压电网的分级级保护两种。3、交流接触器接触器的工作原理理是利用电磁磁吸力来使触触头动作的开开关，它可以以用于需要频频繁通断操作作的场合。接接触器按电流流类型不同可可分为直流接接触器和交流流接触器。在在建筑工程中中常用的是交交流接触器。接触器的结构原理理如图2.22所示。当线线圈通电后，铁铁芯被磁化为为电磁铁，产产生吸力，当当吸力大于弹弹簧反弹力时时衔铁吸合，带带动拉杆移动动将所有常开开触头闭合、常常闭触头打开开。线圈失电电后，衔铁随随即释放并利利用弹簧的拉拉力将拉杆和和动触头恢复复至初始状态态。接触器的的触头分两类类，一类用于于通断主电路路的，称主触触头，有灭弧弧罩，可以通通过较大电流流。另一类用用于控制回路路中，可以通通过小电流，称称辅助触头。辅辅助触头主要要有常开和常常闭两类。目前常见的交流接接触器型号有有CJ12、CJ20、B、LC1-DD等系列。图2.22接触器器的结构原理理4.低压熔断器低压熔断器是常用用的一种简单单的保护电器器。与高压熔熔断器一样，主主要作为短路路保护用，在在一定条件下下也可能起过过负荷保护的的作用。熔断断器工作原理理同高压熔断断器一样，当当线路中出现现故障时，通通过的电流大大于规定值，熔熔体产生过量量的热而被熔熔断，电路由由此被分断。低压熔断器常用的的有瓷插式（RC1A）、密闭管管式(RM100)、螺旋式(RL7)、填充料式(RT200)、等多种类类型。常用的的低压熔断器器外形图如图图2.23所示。瓷插式熔断器b)螺旋式熔断断器图2.23低压压熔断器瓷插式灭弧能力差差，只适用于于故障电流较较小的线路未未端使用。其其他几种类型型的熔断器均均有灭弧措施施，分断电流流能力比较强强，密闭管式式结构简单，螺螺旋式更换熔熔管时比较安安全，填充料料式的断流能能力更强。5.插座插座是移动用电设设备、家用电电器和小功率率设备的供电电电源，一般般插座是长期期带电的，在在设计和使用用时要注意。插插座根据线路路的明敷设和和暗敷设的要要求，也有明明装式和暗装装式两种。插插座按所接电电源相数分三三相和单相两两类。单相插插座按孔数可可分二孔、三三孔。两孔插插座的左边是是零线、右边边是相线；三三孔也一样，只只是中间孔接接保护线。6.灯开关照明灯具控制开关关用于对单个个或多个灯进进行控制，工工作电压为250V，额定电流流有6A、10A等，有拉线线式和跷板式式等多种形式式，跷板式又又分明装和暗暗装式，有单单极和多极、单单控和双控之之分。7.电能表电能表在用电管理理中是不可缺缺少的，凡是是计量用电的的地方均应设设电能表，目目前应用较多多的是感应式式电能表，它它是利用固定定的交流磁场场与由该磁场场在可动部分分的导体中所所感应的电流流之间的作用用力而工作的的，其结构如如图2.24所示。主要要由驱动元件件（电压元件件、电流元件件）、转动元元件（铝盘）、制制动元件（制制动磁铁）和和积算元件等等组成。图2.24电能表表结构1—电压线圈；2—电电流线圈；3—永久磁铁；4—铝盘；5—蜗轮；6—蜗杆；7—转轴。图2.25电能能表接线当电能表接入电路路时，电压线线圈的两端加加上电源电压压，电流线圈圈通过负载电电流，此时电电压线圈和电电流线圈产生生的主磁通穿穿过铝盘，在在铝盘上便有有三个磁通的的作用（一个个电压主磁通通，两个大小小相等、方向向相反的电流流主磁通），在在铝盘上共产产生三个涡流流，这三个涡涡流与三个主主磁通相互作作用产生转矩矩，驱动铝盘盘开始旋转，并并带动计数器器计算电量。电电能表接线图图如图2.25所示。铝盘转动的速度与与通入电流线线圈中的电流流成正比。电电流愈大，铝铝盘旋转愈快快。铝盘的转转速称为变换换系数，变换换系数的倒数数称为标称常常数，即铝盘盘转一圈所需需要的电度数数。因此，只只要知道铝盘盘的转数就能能知道用电量量的大小。8.低压配电柜低压配电柜是按一一定的接线方方案将低压开开关电器组合合起来的一种种低压成套配配电装置，用用在500V以下的供配配电系统中，作作动力和照明明配电之用。低低压配电柜按按维护的方式式分有单面维维护式和双面面维护式两种种。单面维护护式基本上靠靠墙安装（实实际离墙0.5m左右），维维护检修一般般都在前面。双双面维护式是是离墙安装，柜柜后留有维护护通道，可在在前后两面进进行维修。国内生产的双面维维护的低压配配电屏主要系系列型号有GGD、GDL、GHL、JK、MNS、GCS等。GGD型低压配电电柜外形示意意如图2.26所示图2.26GGDD型低压配电电柜外形示意意图2.3.3低压配配电线路1.架空线路主要由导线、电杆杆、横担、绝绝缘子和线路路金具等组成成，如图2.27所示。其特特点是设备材材料简单，成成本低；容易易发现故障，维维护方便；缺缺点是易受外外界环境的影影响，供电可可靠性较差；；影响环境的的整洁美观等等。图2.27架空线线路结构1—电杆；2—横担；；3—导线；4—避雷线；５—绝缘子导线的主要任务是是输送电能。主主要分绝缘线线和裸线两类类，市区或居居民区尽量采采用绝缘线。绝绝缘线又分铜铜芯和铝芯两两种。电杆主要作用是支支撑导线，同同时保持导线线的相间距离离和对地距离离。电杆按材材质分有木杆杆、水泥杆和和铁塔三种。电电杆按其功能能分直线杆、转转角杆、终端端杆、跨越杆杆、耐张杆、分分支杆等。横担主要用来安装装绝缘子以固固定导线。从从材料来分，有有木横担、铁铁横担和瓷横横担。低压架架空线常用镀镀锌角铁横担担。横担固定定在电杆的顶顶部，距顶部部一般为300mm。绝缘子主要作用是是固定在横担担上，用来使使导线之间、导导线与横担之之间保持绝缘缘的，同时也也承受导线的的垂直荷重的的水平拉力。低低压架空线路路绝缘子主要要有针式和蝶蝶式两种。金具是指架空线路路上所使用的的各种金属部部件的统称，其其作用是连接接导线、组装装绝缘子、安安装横担和拉拉线等，即主主要起连接或或紧固作用。常常用的金具有有固定横担的的抱箍和螺栓栓，用来连接接导线的接线线管，固定导导线的线夹以以及做拉线用用的金具等。为为了防止金具具锈蚀，一般般都采用镀锌锌铁件或铝制制零件。架空线路敷设是注注意事项有：：（1）路径选择应不妨妨碍交通及起起重机的折装装、进出和运运行，且力求求路径短直、转转角小；（2）架空导线与邻近近线路或设施施的距离应符符合表2.5要求；表2.5架空线路路与邻近线路路或设施的距距离项目邻近线路或设施的的类别最小净空距离m过引线、拉下线与邻邻线架空线与拉线电杆杆外缘树梢摆最大时0.130.650.5最小垂直距离m同杆架设下的广播播线路通信线线路最大弧垂与地面最大弧垂与暂设工工程顶端与邻近线路交叉施工现场机动车道铁路轨道1kV以下1～10kV1.04.06.07.52.51.22.5最小水平距离m电杆至路基边缘电杆至铁路轨道边边缘边线与建筑物突出出部分1.0杆高+3.01.0（3）电杆采用水泥杆杆时，不得露露筋、不得有有环向裂纹，其其梢径不得小小于130mm。电杆的埋埋设深度宜为为杆长的1/10加上0.6m，但在松软软土地上应当当加大埋设深深度或采用卡卡盘固定。（4）档距、线距、横横担长度及间间距要求：档距是指两杆之间间的水平距离离，施工现场场架空线档距距不得大于35m。线距是指指同一电杆各各线间的水平平距离，一般般不得小于0.3m。横担长度度应为：两线线时取0.7m，三线或四四线取1.5m，五线取1.8m。横担间的的最小垂直距距离不得小于于表2.6要求。表2.6横担间的的最小垂直距距离排列方式直线杆分支或转角杆高压与低压1.21.0低压与低压0.60.3（5）导线的形式选择择及敷设要求求：施工现场必须采用用绝缘线，架架空线必须设设在专用杆上上，严禁架设设在树木及脚脚手架上。为为提高供电可可靠性，在一一个档距内每每一层架空线线的接头数不不得超过该层层线条数的50%，且一根导导线只允许有有一个接头。（6）绝缘子及拉线的的选择及要求求：架空线的绝缘子直直线杆采用针针式绝缘子，耐耐张杆采用蝶蝶式绝缘子。拉拉线应选用镀镀锌铁线，其其截面不小于于3×φ4mm，拉线与电电杆夹的角应应在45～90°之间，拉线线埋设深度不不得小于1m，水泥杆上上的拉线应在在高于地面2.5m处装设拉线线绝缘子。2.电缆线路电缆线路的优点是是不受外界环环境影响，供供电可靠性高高，不占用土土地，有利于于环境美观；；缺点是材料料和安装成本本高。在低压压配电线路中中广泛采用电电缆线路。电缆主要由线芯、绝绝缘层、外护护套三部分组组成。根据电电缆的用途不不同，可分为为电力电缆、控控制电缆、通通信电缆等，按按电压不同可可分为低压电电缆、高压电电缆两种。电电缆的型号中中包含其用途途类别、绝缘缘材料、导体体材料、保护护层等信息。目目前在低压配配电系统中常常用的电力电电缆有YJV交联聚乙烯烯绝缘、聚氯氯乙烯护套电电力电缆和VV聚氯乙烯绝绝缘、聚氯乙乙烯护套电力力电缆两种，一一般优选YJV电力电缆。电缆敷设有直埋、电电缆沟、排管管、架空等方方式，直埋电电缆必需采用用有铠装保护护的电缆、埋埋设深度不小小于0.7m；电缆敷设设应选择路径径最短、转弯弯最少、少受受外界因素影影响的路线。地地面上在电缆缆拐弯处或进进建筑物处要要埋设标示桩桩，以备日后后施工维护时时参考。2.4低压线路路及控制保护护设备选择2.4.1负荷计计算负荷计算的目的是是确定供电系系统、选择变变压器容量、电电气设备、导导线截面和仪仪表量程的依依据，也是合合理地进行无无功功率补偿偿的重要依据据。计算负荷荷确定得是否否正确合理，直直接影响到电电气设备和导导线电缆的选选择是否经济济合理。如计计算负荷确定定过大，将使使电器和导线线电缆选得过过大，造成投投资和有色金金属的浪费。如如计算负荷确确定过小，又又将使电气设设备和导线电电缆处于过负负荷下运行，增增加电能损耗耗，产生过热热，导致绝缘缘过早老化甚甚至烧毁，同同样要造成损损失。由此可可见，正确确确定计算负荷荷意义重大。在在进行负荷计计算时，要考考虑环境及社社会因素的影影响，并应为为将来的发展展留有适当余余量。目前负荷计算常用用的方法有需需要系数法、二二项式法和利利用系数法等等。在建筑供供配电系统的的负荷计算中中常用的是需需要系数法。1．用电设备的工作作制建筑用电设备种类类繁多，用途途各异，工作作方式不同，按按其工作制可可分为以下三三类。长期工作制（连续续运行工作制制）：是指电电气设备在运运行工作中能能够达到稳定定的温升，能能在规定环境境温度下连续续运行，设备备任何部分的的温度和温升升均不超过允允许值。例如如通风机、水水泵、电动发发电机、空气气压缩机、照照明灯具、电电热设备等负负荷比较稳定定，它们在工工作中时间较较长，温度稳稳定。短时工作制（短时时运行工作制制）：是指运运行时间短而而停歇时间长长，设备在工工作时间内的的发热量不足足以达到稳定定温升，而在在间歇时间内内能够冷却到到环境温度，例例如车床上的的进给电动机机等。电动机机在停车时间间内，温度能能降回到环境境温度。反复短时工作制（继继续运行工作作制）：该设设备以断续方方式反复进行行工作，工作作时间与停歇歇时间相互代代替，周期性性地工作或是是经常停歇、反反复运行。一一个同期一般般不超过10min，例如起重重电动机。反反复短时工作作制的设备用用暂载率（或或负荷持续率率）来表示其其工作特性，计计算公式如下下：ε=t/T*1000%=t/((t+t0)*1000%（2.1）式中ε——暂载载率；t——工作周期内内的工作时间间；T——工作周期；；t0——工作周期内内的间歇时间间。工作时间加停歇时时间称为工作作周期。根据据我国的技术术标准规定工工作周期以10min为计算依据据。起重机电电动机的标准准暂载率分为为15%、25%、40%、60%四种；电焊焊机设备的标标准暂载率分分别50%、65%、75%、100%四种。2．设备容量的确定定在进行电力负荷计计算时，应首首先确定用电电设备的设备备容量Pe。设备容量量在计算时不不包括备用设设备在内，设设备容量是指指用电设备组组的设备容量量Pe。所谓用电电设备组是指指将同类型的的用电设备归归为一组，即即用电设备组组。用电设备备铭牌上标示示的容量为额额定容量PN。在进行负负荷计算前，应应对各种负荷荷做如下处理理：（１）对不同工作作制用电设备备的额定功率率PN或额定容量量SN进行换算。用电设备组的总容容量并不一定定是这些设备备的额定容量量直接相加，而而是必须先把把它们换算为为同工作制下下的额定容量量，才进行相相加。对不同同工作制的用用电设备，其其设备容量可可按如下方法法确定。1）长期工作制的设设备容量设备容量等于铭牌牌标明的“额定容量”。计算的设设备容量不打打折扣，即设设备容量Pe与设备额定定容量PN相等。对于照明：白炽灯灯的设备容量量是指灯泡上上标出的额定定容量；荧光光灯及高压汞汞灯必须考虑虑其镇流器的的损耗，一般般荧光灯的设设备容量为灯灯管额定容量量的1.1～1.2倍，高压汞汞灯为灯泡额额定容量的1.1倍。2）反复短时工作制制的设备容量量反复短时工作制的的用电设备是是指运转时为为反复周期地地工作，每周周期内通电时时间不超过10min的用电设备备，主要是指指电焊机和吊吊车电动机。在在这种工作制制下设备的工工作时间较短短，按规定应应该把设备容容量统一换算算到某一暂载载率下。电动动机换算到25%的暂载率下下，电焊机换换算到100%暂载率下。电动机换算公式如如下：（2.2）式中Pe——换算算到ε25=25%时电动机的的设备容量（kW）；ε——铭牌暂载率率；PNN——电动机铭牌牌额定功率。电焊机换算公式如如下：（2.3）式中Pe——换算算到ε100=1000%后电焊机的的设备容量；；PNN——铭牌额定功功率（直流电电焊机）（kW）；SNN——铭牌额定视视在功率（交交流电焊机）（kVA）；coosφ——铭牌额定功功率因数；ε——是同SN或或PN相对应的铭铭牌暂载率。（2）消防设备与火灾灾时必然切除除的设备取其其大者计入总总设备容量。（3）夏季制冷设备与与冬季取暖设设备取其大者者计入总设备备容量。（4）单相负荷应均衡衡分配到三相相上，当单相相负荷小于三三相对称负荷荷的15％时，可全全部按三相负负荷进行计算算；若大于15％时，单相相负荷应换算算成等效三相相负荷，才能能与三相负荷荷相加。单相相负荷换算为为等效三相负负荷方法如下下：1）当单相负荷全部部为相间负荷荷（接在相电电压上）时，Pe=3Pemax（2.4）式中Pe——等效效三相设备容容量（kＷ）；Peemax——最大相单相相设备容量（kＷ）。2）当单相负荷全部部为线间负荷荷（接在线电电压上）时Pe=Pe1＋（3-）PPe2（2.5）式中Pe1——最大相单单相设备容量量（kＷ）；Pe2———次最大相单单相设备容量量（kＷ）；Pe——等等效三相设备备容量（kＷ）；3）当单相负荷既有有相间负荷，又又有线间负荷荷时先将接在线电压上上的单相负荷荷换算成对应应相的相电压压下的单相负负荷，再按方方法（１）进进行换算。a相Pa=PPabp(ab)a+PPcap(ca)aＱa=Ｑabq(ab)aa+Qcaq(ca)b相Pb=PPabp(ab)b+PPbcp(bc)bQb=Qabq(ab)b+QQbcq(bc)bc相Pc=PPbcp(bc)c+PPcap(ca)cQc=Qbbcq(bc)c+QQcaq(ca)c式中Pab、Pbc、Pca——接于ab、bc、ca线间负荷，kW；Pa、PPb、Pc——换算为a、b、c相有功负荷荷，kW；Qa、Qb、Qc——换算为a、b、c相无功负荷荷，kvar；p(ab)a、q(aab)a、···——接于ab、···线间负荷换换算为a、···相间负荷的的有功及无功换算系数，见见表2.7。表2.7线间负荷荷换算成相间间负荷时的系系数值换算系数负荷功率因数0.350.40.50.60.650.70.80.91.0p(ab)a，p(bbc)b，p(ca)cp(ab)b，p(bbc)c，p(ca)aq(ab)a，q(bbc)b，q(ca)cq(ab)b，q(bbc)c，q(ca)a1.27-0.271.051.631.17-0.170.861.441.00.00.581.160.890.110.380.960.840.160.30.880.80.20.220.80.720.280.090.670.640.36-0.050.350.50.5-0.290.29[例2.1]某建建筑工程工地地有两台电焊焊机，铭牌容容量为20kVA，cosφ为0.7。铭牌ε为25%，接于380V线路上，求求三相等效负负荷？解：每台电焊机的的设备容量==7kW假设两台设备分别别接在ab、bc线电压上，则则三相等效负负荷Pe=Pe1＋（3-）PPe2=×7＋（3-）×7=211kW3．用需要系数法确确定计算负荷荷由于一台设备的额额定容量往往往大于其实际际负荷；一组组设备中各负负荷的功率因因数不同，一一般也不同时时工作；最大大负荷一般也也不同出现等等情况，所以以多台设备的的实际负荷总总是小于它们们的额定容量量之和。因此此，精确地计计算变电所负负荷是困难的的，我们可以以采用估算法法。正确地估估算变电所的的电力负荷，必必须了解负荷荷变化的规律律。表示电力力负荷随时间间变化情况的的图形称为负负荷曲线。如如果把一台或或一组电气设设备的有功率率表的计数每每隔半小时抄抄录一次，就就可得负荷曲曲线，如图2.28所示。根据据横坐标延续续时间的不同同。分为日负负荷曲线和年年负荷曲线等等。图2.28日负荷曲曲线图（1）计算负荷的概念念通常把一个年内最最高日负荷曲曲线中30min平均负荷的的最大值，称称为平均最大大负荷（简称称最大负荷，记记作计算负荷荷P30或Pj），作为按发发热条件选择择导线、电缆缆和电气设备备的依据，它它就是所要寻寻求的计算负负荷。为何取取每隔半小时时计数作为绘绘制负荷曲线线的时间单元元呢？这是因因为一般中小小截面导线的的发热时间常常数（T）一般在10min以上，实验验证明，达到到稳定温升的的时间约为3T=3××10=300min，故只有持持续时间在30min以上的负荷荷值，才有可可能构成导体体的最高温升升。（2）需要系数的含义义对于同类型的用电电设备组，其其负荷曲线具具有大致相似似的形状，对对同一类建筑筑物或企业也也是一样。所所以进行负荷荷计算可以借借助已建成或或已投产企业业类似用户的的负荷曲线，取取得近似的计计算负荷值。为为此，根据负负荷曲线引出出需要系数。以一组用电电设备来分析析需要系数的的含义。若该该组设备有几几台电动机，其其额定容量为为Pe。由于该组组电动机实际际上不一定都都同时运行，而而且运行的电电动机也不可可能都满负荷荷，同时设备备本身及配电电线路也有功功功率损耗，因因此考虑这些些因素后该组组电动机的有有功计算负荷荷应为Pj=KxPe式中Pj——有功功计算负荷，kW；Kx――需要系数。Pe——经过折算后的设备备容量，kW。用电设备组的需要要系数就是用用电设备组(或用电单位)在最大负荷荷时需要的有有功功率Pj与其设备容容量（备用设设备的容量不不计入）Pe的比值，一一般小于1。实际上，需需要系数不仅仅与用电设备备组的工作性性质、设备台台数、设备效效率和线路损损耗等因素有有关，因此应应尽量通过测测量分析测定定，以保证接接近实际。从从表2.8中可查出不不同用电设备备的需要系数数。表2.8用电设设备组的需要要系数、功率率因数值序号用电设备名称需要系数Kxcosφtanφ1小批量生产的金属属冷加工机床床电动机0.16～0.220.51.732大批量生产的金属属冷加工机床床电动机0.18～0.2250.51.733小批量生产的金属属热加工机床床电动机0.25～0.330.51.734大批量生产的金属属热加工机床床电动机0.3～0.3550.651.175通风机、水泵、空空压机0.7`0.80.80.756锅炉房、机加工、机机修、装配车车间的桥式起起重机（ε=25%）0.1～0.1550.51.737自动连续装料的电电阻炉设备0.75～0.880.950.338实验室用小型电热热设备（电阻阻炉、干燥箱箱）0.71.009工频感应电炉0.80.352.6710高频感应电炉0.80.61.3311电弧熔炉0.90.870.5712点焊机、缝焊机0.350.61.3313对焊机、铆钉加热热机0.350.71.0214自动弧焊变压器0.50.42.2915铸造车间的桥式起起重机（ε=25%）0.15～0.2250.51.7316变配电所、仓库照照明0.5～0.71.0017生产厂房及办公室室、阅览室、实实验室照明0.8～11.0018宿舍、生活区照明明0.6～0.81.0019室外照明、事故照照明1.01.00需要系数值是按照照车间范围内内设备台数较较多的情况下下确定的，所所以取用的需需要系数值都都比较低。它它适用于比车车间配电规模模大配电系统统的计算负荷荷。如果用需需要系数法计计算干线或分分支线上的用用电设备组，系系数可适当取取大。当用电电设备的容量量不多时，可可以认为Kx=1。需要系数与用电设设备的类别和和工作状态有有极大的关系系。在计算时时首先要正确确判断用电设设备的类别和和工作状态，否否则将造成错错误。求出有功计算负荷荷Pj后，可以按按照下式求出出其余的计算算负荷，即无功计算负荷Qj=Pjtanφ视在计算负荷Sj=Pj/cosφ=计算电流Ij=（2.6）式中Sj——视在在计算负荷，kV·A；Qjj——无功计算负负荷，kvar；Ijj——计算电流；；tanφ——对应应于用电设备备组cos的正切值；；cosφ——用电电设备组的平平均功率因数数；UN——用电设备组的额定定线电压。[例2.2]已知知车间用电设设备，有电压压为380V的三相电动动机7.5kWW3台，4KW8台，1.5kWW10台，1kW551台。求其计计算负荷。解：此车间各类用用电设备的总总容量是Pe=7.5×3+44×8+1..5×10++1×51==120.55kW取Kx=0.2,cossφ=0.5，tanφ=1.733有功计算负荷Pj=KxΣPe=0.2××120.55=24.11kW无功计算负荷Qj=Pjtanφ=24.11×1.733=41.77kvar视在计算负荷Sj=Pj/cosφ=24.11/0.5==48.2kkV·A计算电流Ij=Sj/UN=48.22×10000/（1.7322×380）=73.22A（3）总的计算负荷计计算因为总的计算负荷荷是由不同类类型的多组用用电设备组成成，而各组用用电设备的最最大负荷往往往不是同时出出现的，所以以，在确定低低压干线上或或变电所低压压母线上的计计算负荷时，要要乘以同时系系数KΣ，也叫参差差系数。同时时系数的数值值也是根据统统计规律确定定的。对于变电所低压母母线KΣ=08～0.9对于配电所或低压压干线KΣ=0.9～1.0对于总变配电所母母线KΣ=0.95～1.0因此，总的计算负负荷为PΣj=KΣΣPjQΣj=KΣΣQjSΣj=（2.7）式中ΣPj——各用电设备组有功功计算负荷之之和；ΣQj——各用电设备组无功功计算负荷之之和。需要注意的是，由由于上述各组组用电设备的的类型不同，功功率因数就不不一定相同，因因此，求总的的视在计算负负荷时不能用用公式Sj=Pj/cosφ进行计算；；同时，考虑虑到各组用电电设备之间有有同时系数的的问题，所以以，也不能用用各组视在计计算负荷之和和计算总的视视在计算负荷荷。2.4.2导线和和电缆的选择择方法在建筑供配电线路路中，使用的的导线主要有有电线和电缆缆，正确地选选用这些电线线和电缆，对对建筑供配电电系统安全、可可靠、经济、合合理地运行有有着十分重要要的意义，对对于节约有色色金属也很重重要。因此在在导线和电缆缆选择中应遵遵循以下原则则：1．根据机械强度选选择由于导线本身的重重量，以及风风、雨、冰、雪雪等原因，使使导线承受一一定的应力，如如果导线过细细，就容易折折断，将引起起停电等事故故。因此，在在选择导线时时要根据机械械强度来选择择，以满足不不同用途时导导线的最小截截面要求，按按机械强度确确定的导线线线芯最小截面面见表2.9。表2.9按机械械强度确定的的导线线芯最最小截面用途线芯的最小截面（mm2）铜芯软线铜线铝线照明用灯头引下线民用建筑室内工业建筑室内室外0.40.51.00.50.81.01.52.52.5移动式用电设备生活用生产用0.21.0架设在绝缘支持件件上的绝缘导导线，其支持持点间距为1m以下，室内室外2m及以下，室内室外6m及以下12m及以下12～25m穿管敷设的绝缘导导线1.01.01.51.01.52.52.54.01.01.52.52.52.54.06.0102.52．按发热条件选择择每一种导线截面按按其允许的发发热条件都对对应着一个允允许的载流量量。因此，在在选择导线截截面时，必须须使其允许的的载流量大于于或等于线路路的计算电流流值。[例2.3]有一一条采用BLX-5500型的铝芯橡橡皮线明敷的的380/2220V线路，最大大负荷电流为为30A，敷设地点点的环境温度度为30ºC。试按发热热条件选择此此橡皮线的芯芯线截面。解：查有关资料知知，气温为30ºC时芯线截面面为10mm2的BLX型橡皮线穿穿钢管敷设时时的允许载流流量为37A，大于最大大负荷电流。因此，按发热条件件，相线截面面可初步地选选为10mm2，而零线截截面可初步选选为10mm2。3．与保护设备相适适应按发热条件选择的的导线和电缆缆的截面，还还应该与其保保护装置（熔熔断器、自动动空气开关）的的额定电流相相适应，其截截面不得小于于保护装置所所能保护的最最小截面，即即：Iy≥I保≥Ij（2.8）式中I保——保护护设备的额定定电流；Iyy——导线、电缆缆允许载流量量。Ijj——计算电流。4．按允许电压损失失来选择为了保证用电设备备的正常运行行，必须使设设备接线端子子处的电压在在允许值范围围之内，但由由于线路上有有电压损失，因因此，在选择择电线或电缆缆时，要按电电压损失来选选择电线或电电缆的截面。在具体选择电线电电缆时，第二二和第四两种种选择原则常常常用来相互互校验，即按按发热条件选选择后，要用用电压损失条条件进行校验验；或按电压压损失要求选选择后，还要要用发热条件件进行校验。对于按允许电压损损失来选择导导线、电缆截截面时，可按按下式来简化化计算，即：：（2.9）式中S——导线电电缆截面（mm2）；c——系数（见附录）；；Pj——计算负荷kW；l——线路长度m。另外，在供电规程程中对上式的的ΔU%作了规定：：≥35kv时，±55%UN；≤10kv时，±77%UN；≤380V时，（55%～10%）UN。在具体选择导线截截面时，必须须综合考虑电电压损失、发发热条件和机机械强度等要要求。2.4.2控制和和保护设备选选择方法控制电器用于控制制线路的通断断，即控制该该线路上的用用电设备是否否工作。保护护电器用于保保护线路或设设备避免发生生过载、短路路、漏电等事事故。线路或或设备过载时时，因导体发发热而温度升升高，加速绝绝缘老化，缩缩短使用寿命命；短路时电电流会迅速增增大，温度会会增高许多倍倍，绝缘会迅迅速损坏，以以至产生火灾灾事故和人身身事故；漏电电会使用电器器金属外壳带带电，发生人人身伤亡等事事故。可见，在在建筑电气供供配电系统中中控制和保护护设备是相当当重要的，在在供配电系统统中起保护、控控制、调节、转转换和通断作作用。一般低低压控制和保保护设备是合合二为一的。控制和保护设备是是根据一定的的技术条件制制造的，使用用中应根据周周围环境特征征、电流种类类、电压大小小、保护要求求（过负荷、短短路和失压保保护）等条件件进行选择。但但保护线PE上不装设控控制和保护设设备，中性线线N一般也不装装设控制和保保护设备，当当中线能与相相线同步通断断时，可以装装设控制和保保护设备，若若中性线与保保护线共用时时也不能装设设控制和保护护设备。1．控制保护设备选选择的原则：：（1）根据周围环境特特征选择按照控制和保护设设备外壳结构构形式分类，它它们有开启式式、保护式、封封闭式、密闭闭式和防爆式式等数种，其其具体选型根根据周围环境境参照表2.10选用。一般般低压电器所所适用的环境境为海拨高度度不超过2500m，空气温度度在+40～-40ºC范围内，相相对湿度为<90%，无明显摇摇动和振动的的地方；无爆爆炸危险，无无腐蚀金属和和破坏绝缘的的气体和尘埃埃，没有雨雪雪侵袭的环境境。在选用低低压电器时，要要注意安装环环境是否符合合上述环境条条件，若不符符合则应选用用能适合特殊殊环境的低压压电器。表2.10根据据周围环境条条件选择控制制和保护设备备型式环境特征外壳结构型式开启保护封闭密闭防爆干燥的场所潮湿的场所特别潮湿的场所①②④ΔΔΔ有不导电灰尘的场场所易除掉并对绝缘无无害的难除掉并对绝缘有有害的②③Δ④ΔΔΔ有导电灰尘的场所所有腐蚀性介质的场场所高温的场所③④①④④ΔΔΔ有火灾危险的场所所H-1H-2H-3④③③④⑤ΔΔΔΔ有爆炸危险的场所所Q-1Q-2Q-3G-1G-2⑥⑥⑥⑥④⑥⑥⑥⑥④⑦⊙ΔΔΔΔΔΔ室外露天在顶棚下⑧ΔΔΔ注：Δ——适于采用；；⊙——允许采用；①——允许有条件件采用，圆圈圈内的数字为为使用条件，详详见表2.11。表2.11根据据周围环境特特征选择控制制和保护设备备的条件说明明序号使用条件说明12345678装在保护箱、柜内内或有围栅的的屏板上面（仅仅允许运行人人员接近）装在有门锁的特种种封闭柜或箱箱内，或装在在特别隔开的的房间内的配配电屏上（该该房间仅允许许运行人员进进入）装在用非燃性材料料制成、门缝缝有填料封紧紧的箱或柜内内，或装在单单独的配电室室内装在单独的配电室室内，必要时时尚需通风，使使室内保持正正压装在离开堆积易燃燃物质和材料料的场所，其其间的距离应应使易燃物质质和材料不可可能因起动器器动作时产生生的火花而着着火装在非燃性材料制制成的单独配配电室内，必必要时尚需通通风，使室内内保持正压装在有通风设备的的操作台上装在保护栅或遮阳阳板下注：本表序号即为为表4中圆圈内的的数字。（2）根据电流、电压压选择控制和保护设备按按适用于一定定的电流和电电压范围进行行设计的，称称之为额定电电压和额定工工作电流，在在选择时必须须按照实际工工作的电流、电电压值来选择择，不应超过过或低于其额额定电压与额额定电流，否否则会发生事事故或缩短设设备的使用寿寿命。（3）根据保护条件选选择电力变压器低压侧侧一般选用带带过电流保护护的自动开关关，并尽量带带有短延时和和长延时脱扣扣器，且短延延时脱扣器的的时限一般比比低压出线时时限大一级。对对于需要自动动切换的，还还应带有低电电压保护。低压配电线路一般般只作短路保保护，但在有有过负荷可能能以及火灾和和爆炸危险场场所的低压配配电线路，需需要有过负荷荷保护。电动机除装设短路路保护装置外外，还应装设设过负荷和失失压保护装置置。电动机的的过负荷保护护，一般采用用热继电器。在进户线或总电源源处一般设置置刀开关或隔隔离开关，便便于检修。若若需要自动切切换时，还可可装设自动空空气开关。在在所有的配电电线路中都应应装设有短路路保护装置和和过载保护装装置。在住宅宅的每户供电电线路上应装装设保护装置置，最好是把把照明线路与与插座线路的的保护装置分分开，这样当当插座回路出出现故障时，不不会影响到照照明回路；酒酒店的每套客客房应装设一一个保护装置置；在易潮湿湿、易触电、易易燃场所及移移动式用电设设备供电的回回路，应装设设漏电保护装装置。2．常用控制保护设设备按电流进进行选择（1）刀