电工电子第7章-供配电技术

第7章建筑供电与安全用电7.1电力系统概述7.2电力负荷的计算7.310kV变电站7.4低压配电系统7.5安全用电7.6建筑防雷7.1电力系统概述7.1.1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380/220V电力系统示意图7.1.2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

火力发电一般是指利用石油、煤炭和天然气等燃料燃烧时产生的热能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气推动发电机来发电的方式的总称。

火力发电根据使用的燃料不同，可分为石油火力发电、煤炭火力发电和LING（液化天然气）火力发电等种类。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。

供电质量指标是评价供电质量优劣的标准参数。1电能质量:电压、频率和波形的质量。

2供电可靠性：全年停电次数和停电持续时间。7.1.3供电质量要求1电能质量（1）电压偏移电压偏移允许值5%10%（2）电压波动：由于负荷的急剧变化引起是指电压在短时间内的快速变动情况。

10kV以下电网不超过2.5%

（3）、频率偏差

定义：频率偏差是指供电的实际频率与电网的标准频率的差值。 我国电网的标准频率为50Hz，又叫工频。 偏差允许值：频率偏差一般不超过

0.25Hz。 当电网容量大于3000MW时，频率偏差不超过

0.2Hz。

调整：调整频率的办法是增大或减小电力系统发电机有功功率。

抑制高次谐波降低三相不平衡度：低压配电系统中，各相之间容量之差不宜超过15%

供电可靠性指标是根据用电负荷的等级要求制定的。衡量供电可靠性的指标，用全年平均供电时间占全年时间百分数表示。

例如，全年时间8760小时，用户全年停电时间为87.6小时，即停电时间占全年的1%，供电可靠性为99%。

2供电可靠性7.1.4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。

输电电压的高低取决于输送距离输送容量

线路在输送的功率和距离一定的情况下，电压愈高则电流愈小，导线截面和线路中的功率损耗愈小。同时，电压愈高线路的绝缘要求愈高，变压器和开关设备的价格愈高，选择电压等级要权衡经济效益。

各级电压电力线路合理的输送功率和输送距离

7.2

电力负荷及其计算7.2.1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。7.2.2负荷的分类

1．按负荷特征分类

（1）连续工作制负荷。 （2）短时工作制负荷。 （3）重复短时工作制负荷。

2．按供电对象分类

（1）照明负荷。 （2）民用建筑照明。 （3）通讯及数据处理设备负荷。

7.2.3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。 对于某些特等建筑，如重要的交通枢纽、重要的通讯枢纽、国宾馆、国家级及承担重大国事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。

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荷亦为特别重要负荷。一级负荷的供电要求（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。 一级负荷容量较大或有高压电气设备时，应采用两路高压电源。如一级负荷容量不大时，应优先采用从电力系统或临近单位取得第二低压电源，亦可采用应急发电机组，如一级负荷仅为照明或电话站负荷时，宜采用畜电池组作为备用电源。

供给一级负荷的两个电源应在最末一级配电盘（箱）处切换。

（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。

（4）根据允许的中断时间可分别选择下列应急电源：

1）静态交流不间断电源装置适用于允许中断供电时间为毫秒级的供电。

2）带有自动投入装置的独立于正常电源的专门馈电线路，适用于允许中断供电时间为1.5s以上的供电。

3）快速自起动的柴油发电机组，适用于允许中断供电时间为15s以上的供电。

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。当配电系统低压侧为单母线分段且母联断路器采用自动投入方式时，也可选用线路可靠独立出线的单回路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回路10（6）kV及以上专用架空线供电。

三级负荷的供电要求

对供电无特殊要求。当以三级负荷为主，但有少量的一级负荷供电时，其第二电源可采用自备应急发电机组或逆变器作为一级负荷的备用电源。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7.2.4负荷计算中的相关概念1负荷：用电设备所消耗的电功率或线路中通过的电流。2用电设备的额定容量：

是指用电设备在额定电压下，在规定的使用寿命内能连续输出或耗用的最大功率。3负荷持续率（暂载率）ε一个工作周期内的工作时间t与工作周期T的百分比4用电设备的负荷系数设备在最大负荷时输出或耗用的功率P与设备额定容量之比。表征设备容量的利用程度。5计算负荷通过统计计算求出的、用来按发热条件选择供配电系统中各元件的负荷值。是供电设计计算的基本依据。7.2.5三相电力负荷的计算1需要系数法

2负荷密度估算法

3住宅建筑的负荷计算

由于电气设备的额定工作条件不同，就会造成各用电设备不会在同一时间一起工作；一起工作的设备不会都在满负荷情况下运行；同时设备和线路存在功率损耗；所有这些因素综合起来，使系统内最大负荷与全系统用电设备总容量之间存在差异，前者要比后者小，两者的比值为需要系数。1需要系数法（1）定义

1）同时工作系数：同时工作系数kt反映在最大负荷时，正在工作运行的用电设备的设备容量与全部用电设备总设备容量的比值；

2）负荷系数：用负荷系数kf反映在最大负荷时，正在工作运行的用电设备的实际需要的功率与正在运行的用电设备总设备容量的比值；（2）需要系数的构成

3）平均效率：各用电设备在工作时都有一定的功率损耗，在计算负荷时要考虑一个用电设备组的平均效率

d；

4）线路效率：给各用电设备组供电的线路，在输送电能时要产生线路的功率损耗，因此在计算负荷时要考虑一个线路效率

l； 5）工作系数：加工条件和工人的操作水平也将影响用电设备的实际功率，因此，在负荷计算中要考虑一个工作系数。

综合考虑上述因素后，用需要系数表示

建筑工地常用用电设备组的需要系数及功率因数民用建筑常用用电设备组的需要系数及功率因数

供电系统中具有代表性的各点的电力负荷计算图

计算时一般按图中的G、F、E、D、C、B、A的顺序逐级确定各点的计算负荷。（3）用需要系数法计算电力负荷的步骤

对单台设备供电的支线（图中的G点）的计算

即用电设备的设备容量（）的确定。对不同工作制的用电设备，其设备容量应按下列方法确定：

1）长期工作制电动机的设备容量：等于其铭牌上的额定功率，kW。步骤12）反复短时工作制电动机的设备容量：指统一换算到暂载率

％＝25％时的额定功率（kW），即式中——换算到

％＝25％时电动机的设备容量 kW；

——铭牌暂载率，以百分值代入公式；

——电动机的铭牌额定功率，kW。3）电焊机及电焊设备的设备容量：指统一换算到暂载率

％＝100％时的额定功率，即式中——换算到

％＝100％时电焊设备的设备容量，kW；

——铭牌暂载率，以百分值代入公式；

——直流电焊机的铭牌额定功率，kW；

——交流电焊机的铭牌额定视在功率，kVA；

——电焊设备的铭牌额定功率因数。

4）照明设备的设备容量

a）白炽灯、碘钨灯设备容量等于灯泡上标出的额定功率，kW。

b）带镇流器的荧光灯的设备容量为1.2倍的额定功率，kW，电子型起动的荧光灯的设备容量为荧光灯灯管的额定功率。

c）高压水银灯、金属卤化物灯其设备容量为1.1倍的额定功率，kW。5）不对称单相负荷的设备容量

a）多台单相设备应均匀地分配在三相上；

b）在计算范围内，若单相设备的总容量小于三相用电设备总容量的15％时，可按三相平衡分配负荷考虑；

c）如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的15％时，则设备容量应按三倍最大相负荷计算。

6）短时工作制设备的设备容量为零。无功计算负荷

式中 ──铭牌给出的对应于cos

的正切值；──有功计算负荷，kW。7）单相负荷的计算 单相负荷应尽可能均匀分配在三相上。当计算范围内单相用电设备容量之和小于总设备容量的15%时，可按三相平衡负荷计算。

a）单相负荷接在相电压式中──三相等效计算负荷，kW；──三个相负荷中最大的相负荷，kW。b）单相负荷接在线电压式中──三相等效计算负荷，kW；──三个线负荷中最大的线负荷，kW。

确定用电设备组（图中的F点）的有功计算负荷（）、无功计算负荷（）和计算容量（）

在计算设备组单台的设备容量（）后，可以根据所提供的需要系数，得到设备组的有功计算负荷

式中──需用系数；──单台电气设备的设备容量，kW。步骤2

设备组的无功计算负荷式中──正切值tg

；──有功计算负荷，kW。设备组的计算容量

设备组的计算电流式中──系统的额定电压，kV。设备组的功率因数

低压干线（图中E点）的计算负荷

将各用电设备组计算负荷按有功功率和无功功率分别相加，计算公式如下：步骤3

低压母线（图中的D点）的计算负荷 在确定低压母线的计算负荷时，应该考虑各干线最大负荷不可能同时出现的影响，应引入一个同时工作系数，故母线的计算负荷为步骤4

同时工作系数一般在0.7～1.0之间，当母线出线干线数量较多时kP和kQ取较小值，反之取较大值。最大负荷时的同时工作系数kP的值

企业10kV输电线路、母线及高压进线（图中的C、B、A点）计算负荷的确定

这几点的计算负荷只需要在D点负荷的基础上考虑相应配电变压器或降压变压器、线路的功率损耗以及同时工作系数后确定。

步骤5某施工工地用电设备清单如下表所列举例混凝土搅拌机砂浆搅拌机电焊机

先把暂载率换算成100％时的设备容量电焊机是单相用电设备，其中3台均匀分接在三相中，剩下一台应进行单相负荷计算

【解】1．确定各用电器的设备容量P起重机：暂载率要求换算到25％时，而本题中已是25％，不必换算。砾石洗涤机照明设备

认为10kW的照明负荷平衡分配于三相线路中。2．确定各组的计算负荷（1）混凝土搅拌机组（2）砂浆搅拌机因只有一台电动机，，但要考虑设备本身的效率（3）电焊机（4）起重机（5）砾石洗涤机

因只有一台电动机，但要考虑本身的效率（6）照明设备

认为所有照明设备不同时使用3．确定总计算负荷，取

视在计算负荷是选择变压器容量的依据。计算电流是选择导线截面和开关设备的依据。

负荷计算结果2负荷密度估算法

负荷密度估算法是已知不同类型的负荷在单位面积上的需求量，乘以建筑面积或使用面积得到的负荷量。如某餐厅面积为200m2，负荷密度为120VA/m2，则此餐厅的负荷量是24kVA。香港某公司提供的负载密度（VA/m2）

国内在进行电气方案设计阶段使用单位指标法的优点，主要便于确定供电方案和选择变压器的容量和台数。下表是变压器装置指标。变压器装置指标表

3住宅建筑的负荷计算普通住宅每户用电负荷的标准

根据《住宅设计规范》（GB50096-1999）中规定，住宅的电气负荷计算不是按照灯具、插座等电气设备的容量进行计算，而是按照住宅的每套的类型可类别进行计算的。国家标准《住宅设计规范》每套住宅的用电负荷标准及电能表的规格7.310kV配电站

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所址选择的一般原则1）尽量靠近负荷中心2）进出线方便3）接近电源侧4）设备运输方便5）尽量避开剧烈震动和高温场所6）不宜设在多尘和有腐蚀性气体的场所

7.3.1变配电所的型式和组成

7）不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方8）不应设在有爆炸和火灾危险环境的正上方和正下方9）应尽量与车间变电所或有大量高压设备的厂房合建。10）不应妨碍企业和车间发展1所址选择的一般原则（续）2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：1）室内型2）半室内型3）室外型4）组合式成套变电所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。

7.3.2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)。1.高压电气设备变配电所中，承担传输和分配电能到各用电场所的配电线路称为一次电路（主电路），一次电路中所有电气设备称为一次设备。用来测量、控制、信号显示和保护一次电路及其中设备运行的电路，称为二次电路（二次回路），二次回路中的所有电气设备，称为“二次设备”。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高压断路器高压断路器俗称高压开关或高压遮断器，它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，并在严重过载和短路时自动跳闸，切断过载电流和短路电流。操作原则：断开电路时，先断断路器，后拉隔离开关；接通电路时，先合隔离开关，后合断路器。常用：多油断路器（DW），少油断路器（SN），真空断路器（ZN）一般6－10kV的户内高压配电装置中都采用少油断路器。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。配电盘是直接向低压用电设备分配电能的控制、计量盘。按照用电设备的种类分为：照明配电盘和照明动力配电盘。配电盘可明装在墙外或暗装镶嵌在墙体内。箱体材料有木制、塑料制和钢板制。配电盘有标准定型产品和非标准定型产品。配电盘明装时，应在墙内适当位置预埋木砖或铁件，若不加说明，盘底离地面的高度一律为1.2m。配电盘暗装时，应在墙面适当部位预留洞口，若不加说明，底口距地面高度则为1.4m。配电盘面根据接线方案和所选设备类型、型号和尺寸，结合配电工艺要求确定其尺寸。配电盘应尽量选适合要求的定型标准配电箱。7.4.3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接线（1）负荷特点 一般民用建筑多指九层及以下多层住宅、机关、学校等三级负荷。（2）主接线 多幢一般民用建筑一般共用一个变电所，变电所内多设置一台变压器，由电网引入单回电源。

一般民用建筑变电所主接线630kVA及以下露天变电所接线；

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。

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320kVA及以下室内变电所接线一般民用建筑变电所主接线

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。320kVA以上室内变电所接线一般民用建筑变电所主接线7.5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。7.5.1低压配电系统的基本形式

原则：简单、经济、安全、操作方便、调度灵活和有利发展，对接线的可靠性、灵活性和方便性要求很高。电源引入建筑物后应在便于维护操作之处,装设配电开关和保护设备，若装于配电装置上时，应尽量接近负荷中心。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。

电气照明系统常用的接线方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。

高层建筑物内的消防水泵、消防电梯，应急照明等用电负荷多采用这种方式供电，并要求常用电源和备用电源在最末一级配电箱处实现自动切换，即常用电源因故断开时，则自动切换到备用电源上（若备用电源为柴油发电机组，发电机组应能在收到启动信号后15s内向负荷供电），由备用电源向负荷供电，若常用电源的故障排除后，该系统应能自动恢复为由常用电源供电，这种切换功能通常称为双电源的互投自复功能。

7.5.2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。（1）按发热条件选择电线、电缆允许长期工作电流Iys(安全载流量)要大于或等于线路的计算电流，即各种导线在不同敷设方式下的安全载流量可参见电气设计手册。某车间总计算负荷为120kW，总功率因数为0.75，其中一条支线的有功功率为3kW，功率因数为0.66。求干线和支线的导线截面积（干线电源三相380V，支线电源单相220V，环境温度为25℃）。【例】【解】干线计算电流为根据电线的载流量查表，选择铜芯塑料线穿钢管保护，其相线截面积为

150mm2，载流量为265A，即BV－（3×150＋l×75）－SC120。其中相线三根150mm2，中性线截面积为75mm2，穿钢管直径120mm保护。干线计算电流为（2）按允许电压损失选择电流通过导体时,由于线路上有电阻和电抗存在，除产生电能损耗外，还产生电压损失。当电压损失超过一定的数值后,将使用电设备端子上的电压不足，严重地影响用电设备的正常运行。根据线路的允许电压损失选择导线的截面，当达不到其允许电压损失条件时，应适当放大电缆或电线的截面。

在进行设计时,通常给出线路的允许电压损失，通过选择导线截面来满足要求。《全国供用电规则》中规定：

35kV及以上供电和电压质量有特殊要求的用户，电压波动的幅度不应超过额定电压的±5%；

10kV及以下高压供电和低压电力的用户，电压波动的幅度不应超过额定电压的±7%；低压照明用户，电压波动幅度不应超过额定电压的±10%~5%。U1----线路的始端电压U2----线路的末端电压UN----线路的额定电压1）纯电阻性负载（照明、电热设备）的截面选择M------负荷矩C-------电压损失计算系数2）对于感性负载（电动机）导线截面的选择（3）按机械强度要求选择导线截面的选择必须满足机械强度的要求，即导线在正常使用时不能断线，保证供电线路的安全运行。导线按机械强度要求的最小截面列于表中。按机械强度确定的绝缘导线芯最小面积表在具体选择导线截面时,必须综合考虑电压损耗、发热条件和机械强度等要求。低压动力供电线路

因负荷电流较大，所以一般先按载流量(即发热温升条件)来选择导线截面，再校验电压损耗和机械强度。

如在建筑电气工程施工设计实践中，对于给排水泵站，消防水泵、暖通空调机组、工厂矿山动力设备机组等的动力配电线路，由于用电设备容量大，负荷电流大，可首先按发热条件计算，选择电线或电缆截面，在满足发热条件的基础上，再校核电压损失和机械强度。便可选择合适的导线截面及规格型号。低压照明供电线路

因照明对电压水平要求较高，所以一般先按允许电压损耗来选择截面，然后校验其发热及机械强度。（4）零线截面的选择在三相四线制供电线路中的零线截面，可根据流过的最大电流值按发热条件进行选择；根据运行经验，也可按小于相线截面的1/2选择，但必须保证零线截面不得小于按机械强度要求的最小允许值。对于可能发生逐相切断电源的三相线路中，其零线截面应与相线截面相同。对于单相线的零线截面，应与相线相同。对于两相带零线的线路，可以近似认为流过零线的电流等于相线的电流，故零线截面应与相线相同。7.5.3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。1熔断器的选择

熔断器是一种保护电器，它主要由熔体和安装熔体用的器具组成。熔断器的保护作用是靠熔体来完成的,一定截面的熔体只能承受一定值的电流,当通过的电流超过规定值时，熔体将熔断,从而起到保护作用。

选择低压熔断器时，应首先选定适当的形式，再根据计算电流和回路的尖峰电流选择熔断器及熔体的额定电流。由于照明和动力负荷的特点不同，所以选择熔断器的计算方法也有所区别。（1）照明负荷

当照明负荷采用熔断器保护时,一般取熔体的额定电流大于或等于负荷回路的计算电流，即Ier≥Ijs

当用高压汞灯或高压钠灯照明时,应考虑起动的影响，因此取Ier≥（1.1-1.7）Ijs式中：Ier--熔断器熔体的额定电流（2）电热负荷

对于大容量的电热负荷需要单独装设短路保护，其熔体的额定电流应大于或等于回路的计算电流即Ier≥Ijs；（3）电动机类用电负荷

对于容量较大的电动机类用电负荷，需要单独装设保护装置时，可选用熔断器或自动开关进行保护。若采用熔断器进行保护时，由于电动机的起动电流比它的额定电流大若干倍(鼠笼式异步电动机可取5～7倍，线绕式异步电动机可取2～2.5倍)，所以按计算电流选择，电动机在起动时，起动电流可能使熔体熔断。若按起动电流选择熔断器,则熔体电流过大，不能有效地起到保护作用。①单台电动机线路：Ier≥Ist

/α②多台电动机线路：Ier≥Ijf/α式中:Ist

—单台电动机的起动电流；

Ijf—线路的尖峰电流；

α—取决于起动状况和熔断器特性的系数，其值见表。熔体的电流应按下述两种情况确定：熔断器型号熔体材料熔体电流（A）α值电动机轻载起动电动机重载起动RTO铜≤5060-200>2002.53.54233RM10锌≤6080-200>20033.522.53RM1锌3502.52RL1铜、银≤6080-1002.5322.5RC1A铅、铜10-20032.5系数α值RTO系列有填料封闭管式熔断器RM10系列无填料封闭管式熔断器常见熔断器RL1系列螺旋式熔断器RC1插入式熔断器常见熔断器（4）前后两级熔断器

动作选择性配合要求前一级的熔体电流应比下一级熔体电流达2—3级。因为在低压配电系统中，在干线、支线等多处安装熔断器，进行多级保护。当发生故障时，应使最靠近短路点的熔断器动作，把故障范围限制在最小范围。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。（l）断路器的类型和技术数据

断路器按结构形式可分为塑壳式（装置式）、框架式（万能式）、快速式、限流式等；按电源种类可分为交流和直流两种断路器。

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（2）断路器的选择

在低压配电系统中：保护变压器及配电干线时，常选用DW等系列；保护照明线路和电动机线路时，常选用DZ等系列。断路器额定电流等级规定为：

l～63A，100～630A，800～12000A。断路器的选择，一般采用长延时和短路瞬时的保护特性。其选择方法如下：①选择额定电压。断路器的额定电压必须大于或等于安装线路电源的额定电压；②选择额定电流。断路器的额定电流应大于或等于安装线路的计算电流；③选择脱扣器的额定电流：脱扣器的额定电流应大于或等于安装线路的计算电流；④选择瞬时动作过电流脱扣器的整定电流；

⑤选择长延时动作过电流脱扣器的整定电流。

瞬时动作过电流脱扣器的整定电流的计算：式中，—照明线路的计算电流；

—瞬时动作可靠系数，一般取6；

—过电流脱扣器瞬时动作（或短延时）的整定电流。①照明线路②单台电动机瞬时动作过电流脱扣器的整定电流的计算：DW系列取1.35；对于DZ系列取1.7～2。

—可靠系数，瞬时动作过电流脱扣器的整定电流的计算：③配电线路：配电线路中的尖峰电流。

K3；：可靠系数，取1.35长延时动作过电流脱扣器的整定电流的计算K4：可靠系数。单台电动机取1.1，照明线路取1～1.1。（1）熔断器与被保护导线截面的配合熔体额定电流不大于导线允许载流量的2.5倍。原因是当发生过负荷和短路时，不会引起绝缘导线或电缆过热受损，而熔断器不动作的事故。3保护装置与配电线路的配合（2）用于对电缆及导线的过负荷保护当采用熔断器或断路器作过负荷保护时，其熔体的额定电流或断路器长延时动作过电流脱扣器的整定电流应不大于电缆及导线长期允许通过电流的80％。7.5安全用电

7.5.1安全用电基本知识

7.5.2低压配电系统的接地7.5.1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：（1）防止直接触电措施1）据工作环境的不同，采取超低压供电。

一般要求相间电压小于或等于50V，如需要在的场所使用的手持式电动工具，采用50V以下的电源供电；在矿井或多粉尘场所使用的行灯，采用36V电源；对使用中有可能偶然接触裸露带电体的设备，采用24V电源；用于水下或金属炉膛内的电动工具及照明设备，则采用12V电源。2）加强电气隔离与绝缘的措施。（2）保护接地与保护接零系统采取适当的接地或接零保护措施，防止各种故障情况下出现的人身伤亡或设备损坏事故的发生。（3）设置漏电保护装置选择适当型号和参数的漏电保护器与低压配电系统的接地或接零保护配合使用，将使得低压配电系统更加安全可靠地运行。7.5.2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接地的概念（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。如变压器的中性点接地。我国规定，低压配电系统的工作接地极接地电阻不大于4Ω。

（2）保护接地：为了保证人身安全、防止触电事故而进行的接地。如电气设备的金属外壳（或金属构架）接地。我国规定，低压用电设备的接地电阻不大于4Ώ。（3）接零（保护接零）：为防止触电，保证安全，将电气设备正常运行时不带电的金属外壳与零线相连。（4）重复接地：在中性点直接接地的低压系统中，当采用保护接零时，为了确保接零保护系统的安全可靠，除在电源中性点进行工作接地外，还必须在零线的其它地点再进行必要的接地。根据国际电工委员会（IEC）规定，低压配电系统的接地方式有TN系统TT系统IT系统IT系统、IT系统和TN系统，表示系统型式

符号的含义为：第一个字母表示电源端的接地状态：

T——表示直接接地；

I——表示不直接接地，即对地绝缘或经

1kΏ以上的高阻抗接地。第二个字母表示负载端接地状态：

T——表示电气设备金属外壳的接地与电源端接地相互独立；

N——表示负载侧接地与电源端工作接地作直接电气连续。（1）TN系统TN系统又分为TN－C系统、TN-S系统和TN-C-S系统。C——表示中性线（N）与保护线（PE）合用为一根导线（PEN）；

S——表示中性线（N）与保护线（PE）分开设置，为不同的导线。2低压配电系统的接地型式1）TN－C系统由于中性线与保护线合为PEN线，因而具有简单、经济的优点，但PEN线上除了有正常的负荷电流通过外，有时还有高次谐波电流通过，正常运行情况下，PEN线上也将呈现出一定的电压。其大小取决于PEN线上不平衡电流和线路阻抗。因此，TN－C系统主要适用于三相负荷基本平衡的工业企业建筑，在一般住宅和其他民用建筑内，不应采用TN－C系统。由于三相负荷不平衡（或有单相负荷）时，PEN线中流有中性线电流，就存在有线压降，而且距离供电点越远压降越大。该线路的压降呈现在接零线的电气设备的金属外壳（或金属构架）上。这对敏感的电子设备的配电系统是不利的。现仅在三相负荷平衡的工业企业中采用。2）TN－S系统TN－S系统中，电源中性点直接接地，中性线与保护线分别设置，用电设备的金属外壳与保护线PE相连接。TN—S系统也称为三相五线系统。TN—S系统中，将中性线和保护线严格分开设置，系统正常工作时，工作零线N上有不平衡电流通过，而保护线PE上没有电流通过，因而，保护线和用电设备金属外壳对地没有电压。可较安全地用于一般民用建筑以及施工现场的供电。在TN—S系统中，应注意：（1）保护线应连接可靠，不能断开，否则用电设备将失去保护；（2）保护线不得进入漏电保护器，否则漏电保护器将不起作用。3）TN－C—S系统TN－C—S系统中，电源中性点直接接地，中性线与保护线部分合用，部分分开，系统中的一部分为TN－C系统，另一部分为TN－C—S系统。TN－C－S系统是民用建筑中广泛采用的一种接地方式。电源在建筑物的进户点处做重复接地，并分出工作零线N和保护线PE，或在室内总低压配电箱内分出工作零线N和保护线PE。TN－C－S系统中的PEN线上仍有一定的不平衡电流引起的压降，但在建筑物内部，经重复接地后，设有专用的保护线，因而该系统比TN—C系统安全。在TN－C—S系统中，应注意：（1）工作零线N与专用保护线PE一旦分开，就不允许再次合并，否则它又成为TN－C系统；（2）工作零线N与专用保护线PE在系统中的作用是非常明确的，决不允许互换使用，施工中，为防止两者混淆接错，IEC标准中规定，PE线和PEN线应有黄、绿相间的色标；（3）保护线和中性线上严禁接入开关或熔断器；（4）保护线不得进入漏电保护器。（2）TT系统TT系统的电源端中性点直接接地，用电设备的金属外壳的接地与电源端的接地相互独立。1）在TT系统中，当用电设备某一相绝缘损坏而碰壳时，若系统的工作接地电阻和用电设备接地电阻均按4Ω计算，不计线路阻抗则短路故障电流一般情况下，27.5A的电流不足以使电路中的熔断器FU内的熔体熔断，用电设备外壳上的电压为27.5×4＝110V，这一电压将长时间存在，对人身安全构成威胁。1、尽量减小用电设备的接地电阻，当其它条件不变，用电设备保护接地电阻降低到lΏ时，在理论上用电设备外壳上的故障电压将降低到44V。通常，用电设备的保护接地单独设置时，往往很难达到lΏ以下的接地电阻，但如果采用建筑物钢筋混凝土基础内的主筋作为自然接地体，在全国多数地区都能使接地电阻降到lΏ以下。其次，采用漏电保护器，将便TT系统变得更加安全。漏电保护器RCD的动作电流一般很小（通常几十毫安），即很小的故障短路电流就可使RCD动作，切断电源，从而确保安全。注意，安装RCD后，用电设备的保护接地不可省略，否则，RCD不能及时动作。解决这一问题可从两方面着手：2）TT系统中，不允许部分设备采用接地保护，同时部分设备采用接零保护。用电设备1采用接零保护，用电设备2采用接地保护。当设备2发生相线碰壳故障时，由以上分析，零钱N上带有110V的危险电压，将使用电设备1上也带上100V的电压，此时即使用电设备1安装有漏电保护器，该漏电保护器也不会动作。因此，这种错误接线方式，将使故障设备上的危险电压“传递”到正常工作的用电设备1上，从而将事故隐患加以扩大。所以，在TT系统中应杜绝此类接线方式。3）在TT系统中，能够被人体同时触及的不同用电设备，其金属外壳应采用同一个接地装置进行接地保护，以保证各用电设备外壳上的等电位。（3）IT系统IT系统中，电源端不接地或通过阻抗接地，电气设备的金属外壳直接接地。

IT系统适用于用电环境较差的场所（如井下、化工厂、纺织厂等）和对不间断供电要求较高的电气设备的供电。IT系统中一般不设置中性线。3等电位连接

为了提高接地故障保护的效果和供配电系统的安全性，将建筑物内可导电部分进行相互连接的措施，称为等电位连接。等电位连接包括：总等电位连接和辅助等电位连接。总等电位连接中包括：（1）保护线干线；（2）从用电设备接地极引来的接地干线；（3）建筑物内的金属给排水管道、煤气管、采暖和空调管等；（4）建筑物内的金属构件等导电部分。总电位连接干线的截面应不小于电气装置最大保护线截面的一半，且不小于6mm2，采用铜导线时，其截面可不超过25mm2，若采用非铜质金属导体，其截面应能承受相应的载流量。

当电气设备或设备的某一部分接地故障保护的条件不能满足要求时，应在局部范围内做辅助等电位连接。辅助等电位连接中应包括局部范围内所有人体能同时触及的用电设备的外露可导电部分，条件许可时，还应包括钢筋混凝土结构柱、梁或板内的主钢筋。等电位连接是接地故障保护的一项重要安全措施，实施等电位连接可以大大降低在接地故障情况下电气设备金属外壳上预期的接触电压，在保证人身安全和防止电气火灾方面的重要意义，已经逐步为广大工程技术人员所认识和接受，并在工程实践中得到了广泛的推广应用。4接地装置接地装置由配电系统中的接地端子、接地线和埋入地下的接地所组成。7.6建筑防雷7.6.1雷电及其危害雷雨