第十章-建筑设备供配电系统1

建筑设备

第3篇建筑电气（BuildingElectricalSystems） ·供配电系统 ·电气照明 ·安全用电和建筑防雷

·建筑弱电系统建筑设备概述：电所具有的优点，使得建筑电气是建筑工程的基本组成部分之一，建筑的现代化程度主要靠它来实现。·供配电系统接受电源输入，并进行检测，计量，变压等，然后分配给用户或设备。·电气照明系统是将电能转化成光能，为人们提供照明的要求。·动力系统是可以将电能转化成机械能，推动风机水泵，电梯等机械设备运行的系统。·安全和防灾系统包括安全用电，防雷，防火，防盗。·信息系统包括电话，电视，广播，计算机网络，楼宇自控和管理等。建筑电气系统由用电设备，配电线路，控制和保护设备构成的。建筑设备公元前6世纪，希腊，木棍摩擦琥珀产生吸引细小事物的性质1660年，古罗马，盖力克，摩擦起电机1745年，荷兰，穆申布鲁克

，莱顿瓶1752年，美国，富兰克林，雷电1799年，意大利，伏打，伏打电堆1831年，英国法拉第，电磁感应1875年，巴黎北火车站建成世界上第一座火电厂，为附近照明供电。1879年，美国旧金山实验电厂开始发电，是世界上最早出售电力的电厂。80年代，在英国和美国建成世界上第一批水电站。1913年，全世界的年发电量达500亿千瓦时，电力工业已作为一个独立的工业部门，进入人类的生产活动领域。电与供电的历史建筑设备电的基本知识1、强电和弱电基本概念★强电工程把电能引入建筑物，进行电能再分配并通过用电设备将电能转换成机械能、热能和光能等。★弱电工程是实现建筑物内部以及内部和外部间的信息交换、信息传递及信息控制等。从电压等级上划分，强电一般是110V以上，而弱电一般是60V以下。建筑设备电的基本知识2、强电工程和弱电工程涉及范围★强电动力工程照明工程变配电工程防雷接地工程及其他用电力工程★弱电通信与计算机网络CATV电视与卫星电视闭路电视和监控系统安全防范系统电话通信系统火灾自动报警系统公共广播系统建筑设备直流电路电路的组成1.电源凡是将化学能、机械能等非电能量转换成电能的供电设备，我们统称为电源。2.负载将电能转换为其它形式能量的装置。3.导线4.辅助设备开关、保险丝建筑设备直流电路串联电路建筑设备直流电路并联建筑设备交流电的基本知识建筑电气工程的主要功能之一是输送电能、分配电能和应用电能，而电能的应用形式主要是交流电。一、交流电交流电是指大小和方向随时间周期性（正弦规律）变化的电压或电流。以交流电的形式产生电能或供给电能的设备称为交流电源。由交流电源、用电设备和连接导线组成的电流流通路径称为交流电路。建筑设备交流电的基本知识正弦交流电是大小及方向都随时间按正弦规律变化的电动势、电压和电流的统称，通常又简称为交流电。建筑设备交流电的基本知识建筑设备交流电的基本知识由于三相交流电在生产、输送和应用等方面有很多优点，因此建筑物中的供电、配电和用电均是组成三相交流电路来进行。三相交流电路中的电源有三个，每一个电源称为一相电源，一般称为A、B、C三相电源。三相电源向外供电是采用三相三线制、三相四线制或三相五线(增加一条接地保护线)的形式。所谓三相四线制就是三根相线(火线)一条中性线（零线）的供电体制。建筑设备交流电的基本知识1.三相交流电的产生三相交流电由三相交流发电机产生。建筑设备交流电的基本知识

从三相线圈的首端A、B、C分别引出三根导线统称为相线(俗称火线)。这种具有中线的三相供电方式称为三相四线制，而无中线只引出3根相线的供电方式称为三相三线制建筑设备交流电路负载及负载性能交流电路负载有阻性负载、感性负载和容性负载等。一、理想负载1．电阻元件电阻元件是一种消耗电能的元件。欧姆定律:关联方向：u=Ri非关联方向时：u=－Ri功率：建筑设备交流电路负载及负载性能2．电感元件电感元件是一种能够贮存磁场能量的元件。如右图所示：特点：只有电感上的电流变化时，电感两端才有电压。在直流电路中，电感上即使有电流通过，但ｕ＝０，相当于短路。在交流电路中的阻值：存储能量：建筑设备交流电路负载及负载性能电容元件是一种能够贮存电场能量的元件。如右图所示：特点：只有电容上的电压变化时，电容两端才有电流。在直流电路中，电容上即使有电压，但ｉ＝０，相当于开路，即电容具有隔直作用。在交流电路中的阻值：存储能量：建筑设备交流电路负载及负载性能二、实际负载实际电路中理想负载基本不存在，而往往是在负载性质展现出呈阻性负载、呈感性负载和呈容性负载，我们统一称这些负载为阻抗，用“Z”表示，具体如下：1、阻性负载负载在电路中呈现电阻性质如：白炽灯2、感性负载负载在电路中呈现感性性质如：日光灯、电扇等建筑设备交流电路负载及负载性能负载在电路中呈现容性性质如：电容器、同步电动机等实际电路中，是多种特性的负载串、并联而成，我们称之为：阻性、感性和容性只对负载的两端在电路中呈现的性质而言。例如：日光灯用电路来表示，实际是电阻和电感的串联电路。RL电阻R代表灯管线圈L代表镇流器建筑设备第十章供配电系统建筑设备主要内容

·电力系统简介·建筑供配电系统基本概念·用电负荷计算·低压配电线路 ·低压电器和配电箱（盘） ·变配电室和自备应急电源 ·电梯建筑设备1.电力系统包含什么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。下图是电力系统的组成。电力系统中的各级电压线路及其联系的变配电所，称为电力网。电能是现代人们生产和生活的重要能源。预计到2050年，全国总装机容量可达15~18亿kw,每年总发电量可达7~8万亿kw·h。例某一办公楼各种能源比例：电力84%（照明插座42%，一般动力21%，空调机14%，冷冻机7%〕建筑设备1.电力系统包含什么电力系统的组成例三峡水电站单机容量70万kw，32台，总容量2240万kw。建筑设备1.电力系统包含什么2.电源电力系统的发电厂。将其他各种形式的能源转换为电能并向外输出。 1）火力发电 2）水力发电 3）核能发电 4）风力发电 5）地热发电 6）潮汐发电 7）太阳能发电建筑设备1.电力系统包含什么2.变、配电所变电所是接受电能、变换电压和分配电能的场所，由电力变压器和配电装置组成。变电所按变压的性质和作用又可分为升压变电所和降压变电所两大类。升压变电所的任务是将低电压变换为高电压，以利于电能的传输。降压变电所的任务是将高电压变换到一个合理的电压等级，一般建在靠近用电负荷中心的地点。建筑设备1.电力系统包含什么3.电力线路电力线路又称输电线。电力线路的作用是输送电能，并把发电厂、变配电所和电能用户连接起来。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220kV及以上的电力线路称为输电线路；电压在220kV及以下的电力线路称为配电线路。电力线路按其架设方法可分为架空线路和电缆线路；按其传输电流的种类又可分为交流线路和直流线路。建筑设备1.电力系统包含什么电力网将输电，配电，变电连接起来的一个整体。通常将各级电压的电力线路也成为电力网（电网），或网络。·低于220kV电网为配电，·高于220kV电网为输电（送电）

我国电力网目前采用0.4/10/35/110/220，330kV五级电压。对于建筑电气，高于等于1kV为高压，低于1kV为低压。建筑设备1.电力系统包含什么4.电能用户电能用户又称电力负荷。在电力系统中，一切消费电能的用电设备均称为电能用户。用电设备按其用途可分为动力用电设备(如电动机等)、工艺用电设备(如电解、电镀、冶炼、电焊、热处理等)、电热用电设备(如电炉、干燥箱、空调器等)、照明用电设备和试验用电设备等，它们将电能转换为机械能、热能和光能等不同形式，以满足生产、生活的不同需要。建筑设备2.建筑供配电系统建筑电气的基本作用

什么是建筑电气?建筑电气的作用服务于建筑；服务于建筑物内人们的工作、生活、学习、娱乐、安全等。以建筑为平台的建筑物内所有电气系统的总称.什么是建筑供电系统？建筑物的变电所、配电房内的电气内容。建筑设备2.建筑供配电系统负荷分级和供电电源电力负荷供电可靠性及中断供电在政治经济上的损失程度可分为：负荷分级：一级负荷：二级负荷：三级负荷：中断供电将造成人身伤亡、重大政治影响、重大经济损失、公共场所秩序的严重混乱等为一级负荷。中断供电将造成较大政治影响、较大经济损失、公共场所秩序混乱者为二级负荷。不属于一、二级的负荷。中断供电将发生爆炸、火灾或严重中毒、影响计算机网络正常工作等的一级负荷称为特别重要的一级负荷。建筑设备2.建筑供配电系统各级负荷对供电电源的要求一级负荷需要两路独立电源供电。特别重要的一级负荷还需要应急电源（自备发电机组）二级负荷需要双回路供电。对于供电困难的地区或负荷较小时，也可以由一回6kv以上的专用架空线路供电。三级负荷对供电电源无特殊要求。一切消防用电设备都属于1或2级负荷，都需要双电源供电，且末端供电。建筑设备2.建筑供配电系统电压等级和选择：电气设备都是设计在额定电压下工作的。我国标准规定：高压：6,10,35,110kV低压：220/380V

一般电力用户的高压进线电压多为10～35kV（110kV）。用户内部高压配电电压可采用6～10kV。用户的低压配电电压一般为220/380V。供配电电压的选择：用电设备大于250kW时高压，小于250kW时，低压。建筑设备2.建筑供配电系统供电质量的主要指标 电压和频率（1）电压额定电压是指用电设备处在最佳运行状态的工作电压。当施加于用电设备两端的电压与用电设备的额定电压差别较大时，将对用电设备产生较大危害。对电动机而言，当电压降低时，其转矩急剧减小，使得转速降低，甚至停转，从而导致产生废品，甚至引起重大事故。用电设备除对供电电压的高低有要求之外，还要考虑供电电压波形畸变的问题。建筑设备2.建筑供配电系统（2）频率我国采用的工业频率(简称工频)为50Hz。当电力网低于额定频率运行时，所有电力用户的电动机转速都将相应降低，因而用户将受到不同程度的影响。电力网频率的变化对供电系统运行的稳定性影响很大，因而对频率的要求比对电压的要求更严格，频率的变化范围不应超过±0.5Hz。建筑设备2.建筑供配电系统2.电压偏移和电压调整（1）电压偏移电压偏移是指用电设备端电压U与用电设备额定电压UN差值与UN的百分比，即

ΔU%=(U-UN)/UN×100

电压偏移是由于供电系统改变运行方式或电力负荷缓慢变化等因素引起的，其变化是相当缓慢的。建筑设备2.建筑供配电系统（2）电压调整为了减小电压偏移，保证用电设备在最佳状态下运行，供电系统必须采取相应的电压调整措施。4.供电可靠性年中供电可靠率=（供电时间-停电时间）/供电时间我国停电可靠率99.96%建筑设备3.用电负荷计算计算负荷:

用电负荷的计算主要指满足负荷电流要求的计算，它将为系统中的电气设备，配电线路，控制和保护设备的合理选择提供依据。建筑设备3.用电负荷计算-计算方法估算方法规范中规定在方案设计设计阶段可采用单位指标法；在初步设计及施工图设计阶段宜采用需要系数法。对于住宅，在设计的各个阶段均可采用单位指标法。建筑设备3.用电负荷计算-计算方法单位指标法民用建筑主要有照明、动力及空调负荷。例商业性高层建筑的用电负荷大致分布：空调设备40~50%，电气照明30~35%，动力用电20~25%。建筑设备3.用电负荷计算-计算方法（一）单位指标法的计算公式如下:Sc＝K·N／1000式中:Sc——计算的视在功率(kVA)；

K——单位指标(VA／m2)；

N——建筑面积(m2)。建筑设备3.用电负荷计算-计算方法（二）住宅负荷的计算每套住宅用电负荷，不再按灯具、插座等容量逐一计算，而是按套型类别进行确定，根据我国住宅发展，每套住宅供电容量标准，一般可在4一12kw范围选取。高级公寓的每户建筑面积在l00—200m2时用电标准可为10一15kw。建筑设备3.用电负荷计算-计算方法建筑设备1低压线路接线方式·放射式线路

主用于容量大，负荷集中，或重要的用电负荷，或者需要连锁起动、停车的用电负荷。·树干式线路常采用插接式母线或预分支电缆。·混合式多种接线方式的结合。4.低压配电线路-接线方式建筑设备4.低压配电线路-接线方式放射式配电特点：各楼层的配电箱、柜与配电房的总配电柜之间是单独敷设的线路，各配电线路故障互不影响，供电可靠性高。该方式主要用于多层建筑，或高层建筑的部分配电。配电箱配电房中的配电柜应急照明箱配电箱配电箱水泵控制箱风机控制箱电梯控制箱建筑设备4.低压配电线路-接线方式树干式配电特点：多个配电箱（柜）共用一条干线与配电房总配电柜连接。该方式系统灵活性好，干线故障时影响范围较大。主要应用于设备分布比较均匀的场合，尤其适用于高层建筑的照明配电。建筑设备4.低压配电线路-接线方式

配电房中的配电柜配电箱配电箱配电箱母线或分支电缆n层2层1层配电房中的配电柜配电箱配电箱配电箱配电箱建筑设备4.低压配电线路-接线方式

混合式配电高层建筑的干线配电方式一般均为树干式、放射式配电的混合。配电房中的配电柜配电箱配电箱配电箱配电箱生活泵控制箱风机控制箱电梯控制箱风机控制柜消防泵控制箱应急照明箱污水泵控制箱配电箱配电箱配电箱建筑设备4.低压配电线路-导线和电缆截面的选择1、电线、电缆种类建筑电气工程中，室内配电线路最常用的导线主要是绝缘电线和电缆。（1）绝缘电线绝缘电线主要有塑料绝缘电线和橡皮绝缘电线2大类。导线型号中第一位字母“B”表示布置用导线，第二位字母表示导线材料，铜芯用“L”，后面几位为绝缘材料及其他。绝缘电线的型号见下表。建筑设备4.低压配电线路-导线和电缆截面的选择导线种类名称型号铝芯铜芯塑料绝缘电线聚氯乙烯绝缘线铜（铝）芯聚氯乙烯绝缘导线BLVBV铜（铝）芯聚氯乙烯绝缘氯乙烯护套导线BLVVBVV橡皮绝缘导线氯丁橡皮绝缘线铜（铝）芯氯丁橡皮绝缘导线BLXFBXF玻璃丝编织橡皮绝缘线铜（铝）芯橡皮绝缘导线BLXBX绝缘电线的型号和特点建筑设备4.低压配电线路-导线和电缆截面的选择（2）电缆电缆按用途分为：电力电缆、电气设备用电缆、通信电缆和射频电缆等。电力电缆：主要是输配电能，特点是电压高、电流大。电气设备用电缆：主要作为电气设备内部或外部的连接线，也可用于输送电能或传递各种电信号。通信电缆：主要用于传递音频信息。射频电缆：主要用于有线电视（共用天线、电缆电视、卫星电视）系统。

建筑设备4.低压配电线路-导线和电缆截面的选择导电线芯绝缘层保护层1）电力电缆

电力电缆基本结构一般由导电线芯（输送电流）、绝缘层（将电线芯与相邻导体以及保护层隔离，用来抵抗电力、电流、电压、电场对外界的作用）和保护层（使电缆施用各种使用环境，而在绝缘层外面所施加的保护覆盖层）3个主要部分组成。建筑设备4.低压配电线路-导线和电缆截面的选择2）电力电缆的种类和型号1、油浸纸绝缘电力电缆；2、塑料绝缘电力电缆（聚氯乙烯绝缘电力电缆、交联聚氯乙烯绝缘电力电缆）；3、橡皮绝缘电力电缆（天然丁苯橡皮绝缘电力电缆、丁基橡皮绝缘电力电缆等）。在建筑电气工程中使用最为广泛的是塑料绝缘电力电缆。常用的型号有：聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆（铜芯--VV；铝芯--VLV）聚氯乙烯绝缘聚乙烯护套电力电缆（铜芯—VY；铝芯—VLY）建筑设备4.低压配电线路-导线和电缆截面的选择截面的选择为使供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，截面的选择在额定电流下必需满足下列条件：（一）发热条件（二）电压损失条件（三）机械强度建筑设备4.低压配电线路-导线和电缆截面的选择一按发热条件由于导线具有电阻，电流通过时会发热，导线的温度也随之升高。·一般导线的最高容许工作温度为65℃·由环境温度，通过电流确定导线截面建筑设备4.低压配电线路-导线和电缆截面的选择二线路电压损失查表法电流通过导线时，由于线路存在电阻，必将引起电压损失。线路越长，电阻越大，损失越大。规定在照明电路中由变压器低压侧到室内最末一只电灯的容许电压损失应小于2.5%。因此室内线路容许的电压损失值要相应减少。建筑设备4.低压配电线路-导线和电缆截面的选择三按机械强度条件不同导线，按不同用途及安装方式有最小允许截面积，只要大于其值即可。建筑设备4.低压配电线路-敷设方式导线和电缆的敷设应根据建筑物的性质，要求，用电设备的分布及环境特征等因素确定。室内配线按其敷设方式可分为明敷设和暗敷设2种。明、暗敷设是以线路在敷设后，导线和保护线能否为人们用肉眼直接观察到而区别的。建筑设备4.低压配电线路-敷设方式

明敷设：导线直接或在管子、线槽等保护体内，敷设于墙体、顶棚的表面及桁架、支架等处。

暗敷设：导线在管子、线槽等保护体内，敷设于墙体、顶棚、地坪及楼板等的内部或在混凝土板孔内敷设。

建筑设备4.低压配电线路-敷设方式常见的室内线路敷设方式及工程图上文字符号和导线敷设部位的标注见下表。序号名称标注文字符号序号名称标注文字符号新标准旧标注新标准旧标注1暗敷设CA9明敷设EM2穿焊接钢管敷设SCG10用钢索敷设MS3穿电线管敷设MTT11直接埋设DB无4穿硬塑料管敷设PCP12穿金属软管敷设CPF5穿阻燃半硬聚氯乙烯管敷设FPC无13穿塑料波纹电线管敷设KPC无6电缆桥架敷设CTCT14电缆沟敷设TC无7金属线槽敷设MRGC15混凝土排管敷设CE无8塑料线槽敷设PRXC16瓷瓶或瓷柱敷设KCP建筑设备4.低压配电线路-敷设方式导线的敷设按保护方式分·直敷布线。·金属管布线。·硬质塑料管布线。·金属线槽布线。·塑料线槽布线建筑设备4.低压配电线路-敷设方式电缆的敷设方式：·埋地敷设。·电缆沟敷设。·电缆穿管敷设建筑设备4.低压配电线路-敷设方式建筑设备·线路在平面图上的标注方法基本标注格式：a-b(c×d)e-fa：线路编号或线路用途的符号；b：导线型号；如BLV—铝芯聚氯乙烯绝缘导线；BLX—铝芯橡皮绝缘导线；c：导线根数；d：导线截面；e：线路敷设方式或保护管管径；f：线路敷设部位。例如：WP—BLV—（3×5+1×3.5）PC—W编号为WP墙穿硬塑料管的3根5mm2与1根3.5mm2的铝导线WL1—BV（3×2.5+1×1.6）SC40—FC：4根沿地板暗敷的穿管径为40mm焊接钢管的铜导线。4.低压配电线路-电力平面图建筑设备常见的室内线路敷设方式及工程图上文字符号和导线敷设部位的标注见下表。线路敷设方式的标注序号名称标注文字符号序号名称标注文字符号新标准旧标注新标准旧标注1暗敷设CA9明敷设EM2穿焊接钢管敷设SCG10用钢索敷设MS3穿电线管敷设MTT11直接埋设DB无4穿硬塑料管敷设PCP12穿金属软管敷设CPF5穿阻燃半硬聚氯乙烯管敷设FPC无13穿塑料波纹电线管敷设KPC无6电缆桥架敷设CTCT14电缆沟敷设TC无7金属线槽敷设MRGC15混凝土排管敷设CE无8塑料线槽敷设PRXC16瓷瓶或瓷柱敷设KCP4.低压配电线路-电力平面图建筑设备导线敷设部位的基本标注序号名称标注文字符号序号名称标注文字符号新标准旧标准新标准旧标准1梁BL4地面（板）FD2顶棚CEP5吊顶SC3柱CZ6墙WQ常见导线敷设部位标注序号名称标注文字符号序号名称标注文字符号新标准旧标准新标准旧标准1沿或跨梁敷设ABB6暗敷设在墙内WCWC2暗敷设在梁内BCLA7沿天棚或顶板面敷设CECE3沿或跨柱敷设ACC8暗敷设在屋面或顶板内CC无4暗敷设在柱内CLCC9吊顶内敷设SCESC5沿墙面敷设WSWE10地板或地面下敷设FCFC4.低压配电线路-电力平面图建筑设备照明及动力设备在平面图上的表示1、常用动力及照明设备如动力、照明配电箱、开关，灯具等平面图以及标准图形符号表示。2、除图形符