第13章 供配电技术

第13章建筑供电

与安全用电13.1电力系统概述13.1.1电力系统基本概念下图是发电厂到用户的送电过程1电力系统

通过各级电压的电力线路，将发电厂、变电所和电力用户连接起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。2电网（电力网）电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所。主要作用是变换电压、传送电能，负责将发电厂生产的电能经过输电线路，送到用户。电网往往以电压等级来区分，如35kV电网。3电力用户（用电设备）

消耗电能的场所，将电能通过用电设备转换为满足用户需求的其他形式的能量。例如：电动机将电能转换为机械能、电热设备将电能转换为热能、照明设备将电能转换为光能等。

电力用户根据供电电压分为：

高压用户10kV以上低压用户380/220V13.1.2发电厂基本知识是生产电能的场所，是将自然界蕴藏的各种天然能源转换为电能的工厂。根据其所采用的一次能源不同进行分类。1水利发电厂（水电站）水流位能机械能水轮机电能发电机三峡枢纽工程三峡工程设计安装26台70万千瓦发电机组。机组全部投产后年平均发电847亿千瓦时。2火力发电厂燃料化学能热能锅炉汽轮机机械能电能发电机3核能发电厂核裂变能热能核反应堆汽轮机机械能电能发电机秦山核电站全景秦山核电站是中国自己设计、建设、调试和运营的第一座核电站，1991年12月15日首次并网发电。总装机容量为300万千瓦。秦山核电站汽轮机厂房中国第一个大型风电厂，也是亚洲最大的风力发电站。目前安装有200台风车，年发电量为1800万瓦。4风力发电厂新疆达板城风电厂5其它类型发电厂大型太阳能光伏并网发电站地热发电厂日本松川地热发电站是1966年启动的日本第一座地热发电站，是世界上第四座地热发电站。潮汐能发电厂当潮水流进或流出大坝时，都通过水轮机而发电。建造潮汐电站的费用昂贵，全世界很少。13.1.3电压等级1100V以下：12V、24V、36V。2100V~1000V：127V、220V、380V。31000V以上：3kV、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV。13.2电力负荷1电力负荷的概念负荷：又称负载，指发电机或变电所供给用户的电力，其衡量标准是电气设备中的功率或电流。

满负荷

满负荷又叫满载，指负荷恰好达到电气设备铭牌所规定的数值。最大负荷

最大负荷有时又称尖峰负荷，指系统或设备在一段时间内用电最大负荷值。最小负荷

又称低谷负荷，指系统或设备在一段时间内用电最小负荷值。

13.2.2负荷分级 电力负荷应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的程度，分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。

1．一级负荷

属下列情况者均为一级负荷：（1）中断供电将造成人身伤亡者。（2）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。（4）中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。（1）应由两个独立电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。（2）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。为保证特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。（3）常用的应急电源有下列几种：1）独立于正常电源的发电机组。2）供电网络中有效地独立于正常电源的专门馈电线路。3）蓄电池。

一级负荷的供电要求

2．二级负荷

属下列情况者均为二级负荷：（1）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。（3）中断供电将造成公共场所秩序混乱者。

二级负荷的供电要求

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（或中断后能迅速恢复）。对二级负荷应采用两个电源供电，或用两回路送到适宜的配电点。

三级负荷的供电要求

对供电无特殊要求。3．三级负荷

不属于一级和二级的电力负荷。建筑类别建筑物名称用电设备及部位负荷级别住宅建筑高层普通建筑电梯、照明二级旅馆建筑高级旅馆宴会厅、新闻摄影、高级客房、电梯等一级普通旅馆主要照明二级办公建筑省、市、部级办公楼会议厅、总值班室、电梯、档案室、主要照明一级银行主要业务用计算机及外部电源、防盗信号电源一级13.310kV变电所变电所担负着从电力网受电、经过变压、然后分配电能的任务。变电所是供电系统枢纽，占有特殊重要的地位。变电所的类型很多，工业与民用建筑设施的变电所大都采用10kV进线，将10kV高压降为400／230V的低压，供用户使用。1变配电所的结构

10kV变电所按其变压器及高低压开关设备安装位置，可分为：室内型变电所平面布置图室外性——杆上式或高台式变电所 此类变电所的变压器一般位于室外的电线杆塔上，或在专门的变压器台墩上，一般用于负荷分散的小城市居民区和工厂生活区以及小型工厂和矿山等。变压器容量较小，一般在315kVA及以下。组合式成套变电所

组合式变电站，具有结构紧凑、成套性强、运行安全可靠、维护方便、造型美观、移动方便、占地面积小等特点。

2变配电系统常用电气设备变配电所(室)是由高压配电室、变压器室和低压配电室3部分组成，我国建筑中常引用的高压电多在6~10KV，只有少数特大型民用建筑，才采用35kV供电，当采用6~10KV电压供电的建筑设置的变配电所(室)被称为6~10KV变配电所(室)。常用的高压一次设备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真空断路器（ZN27-12）高压少油断路器(SN10-10系列)多油断路器（DW10-10

）高压隔离开关用来隔离电源，将需要检修的设备与电源可靠断开。没有专门的灭弧装置。分为户内和户外两大类。高压熔断器1、户内高压管式熔断器（RN1、RN2型）2、户外跌落式熔断器（RW型）高压负荷开关高压负荷开关具有灭弧装置，专门用在高压装置中通断负荷电流。只能通断一定的负荷电流，所以它的断流能力不大，不能用来开断短路电流，它必须和高压熔断器串联使用。分户内式和户外式两大类。高压开关柜

高压开关柜是一种柜式的成套配电设备。它按一定的接线方案将所需的一、二次设备，如开关设备、监测仪表、保护电器及一些操作辅助设备组装成一个总体。在变配电所中作为控制电力变压器和电力线路之用。XGN2-12型高压开关柜

2、低压电气设备低压配电盘：用于变压器低压侧的首级配电系统，作为动力、照明配电之用。动力配电箱：用于工企、事业、高层建筑，交流380V三相四线制系统，作为动力、照明配电或电动机控制。13.3.3变配电所的主结线

（一次接线）指由各种开关电器、电力变压器、母线、电力电缆、移相电容器等电气设备，依一定次序相连接的接受电能和分配电能的电路。

一般民用建筑变电所主接线

（a）630kVA及以下露天变电所接线；

（b）320kVA及以下室内变电所接线；

（c）320kVA以上室内变电所接线图（a）：对于变压器容量在630kVA及以下的露天变电所，其电源进线一般经过跌落式熔断器接入变压器； 图（b）：对于室内变电所变压器容量在320kVA及以下，且变压器不经常进行投切操作时，高压侧可采用隔离开关和户内式高压熔断器；

图（c）：如变压器经常进行投切操作，或变压器容量在320kVA以上时，高压侧应采用负荷开关和高压熔断器。13.4低压配电系统是供配电系统的重要组成部分，担负着将变电所380/220V的低压电能输送和分配给用电设备的任务。低压配电系统的基本形式

1放射式2树干式3混合式1放射式优点：各个负荷独立受电，其特点是配电线路相互独立，因而具有较高的可靠性，故障范围一般仅限于本回路，线路发生故障需要检修时也只切断本回路而不影响其他回路；同时回路中电动机的起动引起的电压波动对其他回路的影响也较小。缺点：所需开关和线路较多,因而建设费用较高。放射式配电多用于比较重要的负荷，如空调机组、消防水泵等。2树干式

树干式由配电装置引出一条线路同时向若干用电设备配电。优点：有色金属耗量少、造价低。缺点：干线故障时影响范围大，可靠性较低。一般用于用电设备的布置比较均匀、容量不大、又无特殊要求的场合，如用于一般照明的楼层分配电箱等。3混合式

混合式系统是放射式和树干式配电的结合形式从低压电源引入的总配电装置(第一级配电点)开始，至末端照明支路配电盘为止，配电级数一般不宜多于三级，每一级配电线路的长度不宜大于30m。如从变电所的低压配电装置算起，则配电级数一般不多于四级,总配电长度一般不宜超过200m，每路干线的负荷计算电流一般不宜大于200A。混合式配电方式兼顾了放射式和树干式两种配电方式的特点是，将两者进行组合的配电方式，如高层建筑中，当每层照明负荷都较小时，可以从低压配电屏放射式引出多条干线，将楼层照明配电箱分组接入干线，局部为树干式。

具有备用电源的配电方式对于建筑物内重要的用电负荷，为保证供电的可靠性，除正常供电电源外，还应设置一应急电源作为备用，应急电源一般采用柴油发电机组，也可以是专门的独立于常用电源的供电线路。13.4.2配电导线

截面的选择

1线路导线截面的选择在配电线路中，使用的导线主要有电线和电缆。导线的选择分类型和截面两方面的选择。导线的选择，直接关系有色金属的消耗量与线路的投资，以及电力网的安全、可靠、经济、合理地运行。导线截面的选择原则导线截面的选择应满足发热条件、电压损失、机械强度等要求，以保证安全、可靠、经济、合理地运行。13.5.3低压配电系统的短路保护为了保证用电设备、电线和电缆的可靠工作，还必须采用短路保护措施，以避免因用电设备或线路的短路事故，而烧毁用电设备或电线，发生火灾事故等。常用的短路保护装置有熔断器、负荷开关、断路器等。RL1系列螺旋式熔断器RC1插入式熔断器常见熔断器2断路器

断路器又称为自动空气开关，是低压配电系统中的重要保护电器之一。它能够对电路发生的短路、过载及欠电压进行保护，能自动分断电路。塑壳式断路器的开关等元器件均装于塑壳内，体积小。重量轻，一般为手动操作，适于对小电流（几安至数百安）的保护。①塑壳式断路器。C45N系列DZ系列塑料外壳式断路器

框架式断路器的结构为断开式，它通过各种传动机构实现手动（直接操作、杠杆连动等）或自动（电磁铁、电动机或压缩空气）操作，适于对大电流（几百安至数千安）的保护。②框架式断路器DW系列13.5安全用电

13.5.1安全用电基本知识13.5.2低压配电系统的接地13.5.1安全用电基本知识1安全电压安全用电是指用电过程中的人身安全和电气设备的安全运行，为了防止触电事故的发生，有必要根据用电场所的不同环境规定安全电压。一般说50～60Hz的交流电：人能感到的触电电流约为1mA；能够自行摆脱电源的触电电流10mA；触电电流达到50mA以上，将引起心室颤动；

因此，国际电工委员会规定的安全电流（摆脱电流）为30mA·s。我国建筑业规定的安全电压有3个等级：12V、24、36V。根据工作环境的不同确定具体电压值。应该注意，安全电压是一个相对的概念，某一种工作环境中的安全电压，在另一种工作环境中可能不再是安全的！2防止触电的措施为防止触电事故的发生，确保用电安全，除了必须建立完善的安全管理制度，还需要在电气设计和施工中采取有效的防护措施。这些措施包括：（2）保护接地与保护接零系统1）防止直接触电措施，加强电气隔离与绝缘的措施。

（3）设置漏电保护装置13.5.2低压配电系统的接地

在建筑低压配电系统中，按其接地的目的不同，分为工作接地和保护接地。此外，还有防静电接地、防雷接地、弱电系统接地。（1）工作接地：为了保证供电系统和电气设备的正常工作而进行的接地。如