第4章建筑供配电网络

高层建筑(ɡāocénɡjiànzhù)用电负荷的特点与级别按允许载流量选择导线(dǎoxiàn)和电缆截面第四章建筑供配电网络供配电网络结构按允许电压损失选择导线电缆截面按经济电流密度选择导线和电统截面选择电线和电缆截面的综合分析配电网电压水平及调压方法共三十六页第一节高层建筑用电负荷(fùhè)的特点与级别一、给排水动力(dònglì)负荷主要用于生活水泵，由贮水池向高位水池输水，以供生活和局部高层室内消防喷淋用水。这些水泵都有备用机组，紧急用水时可以联动运行。占设备总容量约25％，年用电比率约为20％。专用消防水泵，则按一级负荷供电。二、冷冻机组动力负荷现代高层建筑物，在需要夏季制冷、冬季制热的地理位置时，冷冻机组占设备总容量约28％，年用电率约22％。冷热水机组每年运转时间长，耗电量多些。在某些地理位置上，夏季只制冷，冬季不制热，或者夏季不制冷，冬李只制热等情况，全调机组运转时间少，耗电量亦少些。比上述百分率低一些。一般空调机组用电，可现为三级负荷。共三十六页三、电梯(diàntī)负荷客梯、货梯(huòtī)、工作梯消防电梯，这个负载是按一级负荷供电的。四、电扶梯负荷在有可能危及人的生命安全和重大影响的场所，应视电扶梯为一级负荷。一般的电扶梯可视为二、三级负荷来考虑供电系统设计。五、照明负荷在五星级宾馆客房的照明负荷，匝视为一级负荷来考虑供电设计。高层建筑物内部的疏散诱导照明灯，工作场所的事故照明灯，楼梯内的事故照明灯，消火栓内的按钮控制消防水泵起动的控制电源，都应全部视为一级负荷来设计供配电系统。一般工作场所的工作照明用电，可按二、三级负荷来设计供配电系统。共三十六页六、通风机负荷(fùhè)吸入室外(shìwài)新鲜空气入建筑物内，称为新风风机，简称新风机或送风机，将室内空气抽出到室外，称为抽风机或排风机。属于消防系统使用的风机用电，属一级负荷，须与防灾中心实行联动控制。七、弱电设备负荷原则上都将弱电系统的电源供电，按一级负荷供电。（一）防灾中心用电负荷其监测记录装置等的供电方式，须按一级负荷对待。（二）程控数字通信及传真系统用电负荷按一级负荷供电。（三）办公自动化系统用电负荷按一级负荷供电。共三十六页（四）卫星电视及共用天线(tiānxiàn)电视用电负荷该电视系统为有星级宾馆、客房(kèfánɡ)、职工宿舍等收看电视提供设备和技术，用电量少。可与保安电视系统合用电源供电。均属一级负荷供电。（五）保安监察电视系统闻电负荷（六）国际体育竞赛场馆的电子记时记分和摄录像及广播系统用电、照明用电，都按一级负荷供电，做到安全可靠供电。（七）高层建筑内自备发电室照明及控制电源用电，按一级负荷供电。八、电炊设备用电负荷电炊用电负荷，可按大厦功能性质的重要程度，一般列为三级负荷供电。九、插座用电负荷可按三级负荷供电。三相负荷平衡和对称共三十六页第二节供配电网络结构一、供配电网络结构任务:输送和分配(fēnpèi)电能按电压(diànyā)高低分:高压网络、低压网络低压、中压、高压、超高压线路按结构型式分:架空线路、电缆线路和车间（室内）线路（一）高压线路接线方式放射式、树干式、环形1、放射式线路优缺点：（1）各条线路故障时不影响其他用电线路；（2）各条线路的继电保护整定和自动检测装置的使用都易于实现；共三十六页（3）接线(jiēxiàn)简单明了。（4）放射式接线方式，只限于两级以内，多于(duōyú)两级放射线路时，保护动作时限的整定配合困难，影响故障快速切除，甚至越级动作，将造成停电范围扩大。2、树干式线路（1）树干式配电线路比放射式线路节省高压断路器和有色合属消耗量；配电所出线减少了。优缺点：（2）树干式线路只有一个电源和一路高压线路。因此，当线路故障或检修时，用户将会全部停电，供电可靠性低。（3）单电源单线路树干式配电方式，适用于三级负荷配电。共三十六页双干线(gànxiàn)供电两端供电共三十六页3、环形(huánxínɡ)线路优缺点：（1）“开环运行(yùnxíng)”目的在于实现继电保护动作的选择性，缩小电网故障时的停电范围（2）双电源环形线路供电，使可靠性得到了较大提高，可用于对一级、二级负荷供电（3）开环点的选择原则是开环点的电压差最小的点，作为环网开环点（4）对一级负荷配电有特别要求的用户，不宜采用环形树干式配电线路（5）环形线路导线截面相同，以承受环内负荷电流。因此，环形线路有色金属消耗量大（6）单电源环形线路只适用于允许停电半小时以内的二级负荷配电共三十六页（二）低压线路(xiànlù)接线方式1、放射(fàngshè)式线路特点：引出线故障时，对其余出线互不影响，供配电可靠性高，适用于一级负荷配电、大容量设备配电、潮湿或腐蚀、有爆炸危险环境的配电。以免影响其他用户正常用电。这是放射式线路最突出的特点。由低压出线经配电箱与负荷联接。共三十六页2、树干(shùgàn)式线路优点：采用的开关设备较少，有色金属(yǒusèjīnshǔ)消耗量也较少，比较经济低压母线放射式配电的树干式低压“变压器-干线组”的树干式缺点：当干线发生故障时，停电范围大，供电可靠性较低共三十六页3、环形(huánxínɡ)线路环形线路运行时都是开环的放射(fàngshè)式线路，提高了供电可靠性，当一回线路故障或检修时，可以将该线路与电源断开，而该处的负荷仍可得到供电。链式线路实质上是一种树干式线路，适用于供电距离较远而用电设备容量小而相距近的场合。设备台数在5台以内，总功率在10kW以内。4、低压链式线路共三十六页二、一般(yībān)高层建筑供配电网络结构一般高层建筑是指9层以上的功能单一(dānyī)的普通办公楼，或一般商业宿舍楼，或一般商业及一般旅店住宅楼。这种民用电力的一级负荷较小，可采用双电源来保证一级负荷用电的安全性、可靠性和经济性。用市电和自备柴油发电机组实现双电源供电。共三十六页三、多功能超高层建筑(jiànzhù)供配电网络结构建筑物的多功能，是指集商业(shāngyè)、宾馆、文化娱乐、贸易、体育场馆、停车库、金融、写字楼等大型多功能性质于一体。采用两个独立市电电源供电，同时采用1台柴油发电机组作为备用电源，在两市电电源都停电时，可供给高层建筑的一级负荷用电，维持必须的人员疏散、商场警戒和保安秩序的正常状态。共三十六页四、超高层大厦(dàshà)供配电网络结构由于给水泵扬程的限制和流量限制，扬程高度为几十m以内。因此，在超高层建筑物中要设置中位、高位水池；满足生活与消防用水；还有电梯、电炊用电负荷等等；所以在中层和高层仍有动力用电和照明、空调用电。在中层上亦应建立(jiànlì)小变电所进行供电。总之，高层和超高层建筑供配电网络结构设计和选择原则，首先要充分研究建筑物本身的作用、功能和社会价值，需要表达的社会经济特征和文化内涵；然后选择决定电气工程设备系统及其需要提供的服务功能。五、配电网络的敷设方式（一）电力电缆敷设方法（二）插接母线的敷设（三）架空线路结构及架设共三十六页第三节按允许载流量选择(xuǎnzé)导线和电缆截面一、导线(dǎoxiàn)和电缆的发热及其允许电流电线电缆生产厂对各种型号规格的导线和电缆都做了大量试验，规定了各种型号导线的最大载流量（称最大电流或允许电流），并列成表格、提供设计时选用。称此法为按发热条件选择导线截面积；也称为按允许载流量选择导线截面积。二、长期工作制负荷IN=KtIal≥Ic三、重复性短时工作负荷（1）导线截面S≤6mm2的铜线，或S≤10mm2的铝线，其允许电流按前述长期工作制计算当负荷重复周期≤10min，工作时间t≤4min时（2）导线截面S＞6mm2的铜线，或S＞10mm2的铝线，其允许电流等于长期允许电流的0.875／倍。四、短时工作制负荷共三十六页第三节按允许电压损失选择导线电缆(diànlǎn)截面一、输电线路电压损失(sǔnshī)计算每相电压损失：线电压损失：（一）线路末端联接对称三相负载共三十六页电压(diànyā)损失的百分值：（二）线路(xiànlù)各段联接对称负载共三十六页共三十六页线路(xiànlù)各段的线电压损失：如有n段线路负载(fùzài)时，则总的线电压损失为：共三十六页（三）电压损失(sǔnshī)查表算法若电网的功率因数接近(jiējìn)于1，可进一步简化计算：共三十六页二、按允许电压损失选择(xuǎnzé)线路导线截面共三十六页解：初取x0=0.4Ω/km选取(xuǎnqǔ)LJ-70铝绞线，查表得r0=0.46Ω/km，x0=0.344Ω/km。ΔUAC%=4.252≤5

共三十六页第五节按经济电流密度选择(xuǎnzé)导线和电缆的截面从全面的经济效益考虑，既使线路的年运行费用接近(jiējìn)于最小而又适当考虑有色金属节约的导线截面，称为“经济截面”共三十六页第六节选择(xuǎnzé)电线和电缆截面的综合分析一、按允许载流量(liúliàng)选择电线截面在建筑供配电系统中，对于低电压380/220V进出电线和电缆的截面积选择，是按长期允许载流量（或称发热条件或称温升条件）来选择的。Ial≥I30=Ic在三相电力线路中，每相电线（或每相电缆）的横截面积，必须满足对于照明电路，按上述方法选出的截面S值，还须增大标称截面等级一级或二级、有利于减小电线沿线电压损失，保持电灯电压质量在规定的水平上。（1）对低压电网中性线（N线）的允许载流量，不小于三相负载最大的不平衡电流，以及零序谐波电流大的情况，因此中性线N的截面与各相电线截面选为相同或相近。对于使用两相电源或单相电源的负载中性线上流通着相电流，这种中性线截面应与该相电线截面相同。共三十六页（2）对于保护线（PE线）截面(jiémiàn)的选择按规定，PE线的电导(diàndǎo)不小于相线电导(diàndǎo)的50％；按短路时热稳定的需要，当相电线截面SP≤16mm2时，PE线截面SPE，应与相电线截面相等，即久SPE=SP。（3）保护中性线PEN截面的选择，应同时满足PE线保护作用和中性线N的载流能力；例4-1在380/220V的TN-S配电线路中，计算电流I1=150A，I2=50A的集中负荷，cosφ1=cosφ2=0.8，L1=200m，L2=300m，试选用BIX-500铝芯橡皮线明敷时的截面。环境湿度为+30℃，按发热条件选择。解：干线L1上流通的计算电流为Ial=205A＞200

BLX-500截面为150mm2铝芯橡皮线在环境湿度+30℃长期允许载流量满足发热条件共三十六页中性线S01≥0.5SP=75mm2，取90mm2保护(bǎohù)线截面取90mm25根导线穿管敷设(fūshè)，穿钢管直径d=100mm干线L2上流通的计算电流为50AIal=60A＞50

BLX-500截面为16mm2铝芯橡皮线在环境湿度+30℃长期允许载流量中性线S02≥0.5SP=8mm2，取10mm25线共穿一管明敷，管径d=50mm共三十六页二、按允许(yǔnxǔ)电压损失计算导线截面无功电压(diànyā)损失百分值为：试选电线的电抗值X0=0.35Ω/km；已知U1N=0.38kV；故有＜10有功电压损失为：＜10导线截面为：共三十六页三、按经济(jīngjì)电流密度计算导线截面第一、二两段导线(dǎoxiàn)分别用经济电流密度法计算导线(dǎoxiàn)的经济截面选择BLX-500V/150mm2的铝芯橡皮绝缘电线。校核发热条件：Ial1=233A＞200A，满足发热条件

计算第二段电线的经济截面：选择标称几面相近的型号BLX-500V/25mm2的铝芯橡皮绝缘电线。校核发热条件：Ial2=88A＞50A，满足发热条件

因电线穿钢管明敷，铝线的最小截面大于16mm2，满足机械强度要求共三十六页四、按机械强度计算导线(dǎoxiàn)截面用铝或铝合金制造的铝绞线、钢芯铝绞线敷设架空线路时，或绝缘铝线敷设在角钢(jiǎogāng)支架上时，因铝材质轻软，机械应力强度低，容易断线，为此，规定了架空裸铝导线的最小截面，及绝缘导线的线芯最小截面。对电缆不校核机械强度，但应校核短路热稳定度。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。对于汇流母线截面的选择，首先按发热条件选择母线截面，用经济电流密度校核截面，然后再用母线短路电流，计算母线电动力是否稳定，如不稳定，可减小绝绦子间的距离l，使电动力稳定为止。共三十六页共三十六页第七节配电网电压水平(shuǐpíng)及调压方法一、变压器对电压(diànyā)偏移的影晌电压偏移定义为变压器副端电压偏量为二、变压器电压损失计算变压器的电压损失为共三十六页变压器短路(duǎnlù)电压有功分量百分数变压器短路(duǎnlù)电压无功分量百分数变压器副端电压为三、变压器分接头的选择设变压器在最大负荷时高压母线电压为UA1，在最小负