河北工程大学供配电课件第一讲

现代建筑供配电与照明技术河北工程大学信息与电气工程学院电气工程系课程安排（64学时）

建筑供配电及照明技术是电气专业的一门重要专业课先修课：“电路”、“电子技术基础”、“电机与拖动”。理论讲授:讲述基本原理和设计方法（56学时）实验课:根据实验指导书的要求自己完成（4学时）参考书:黄纯华编著工厂供电天津大学出版社工厂配电线路及变电所设计计算刘思亮编著建筑供配电中国建筑工业出版社建筑电气手册基本内容第一章绪论第二章建筑供配电的负荷计算第三章建筑供配电系统短路电流及其计算第四第五章建筑供配电系统、常用建筑电气设备及其选择第六章建筑供配电系统的继电保护第七章供配电系统二次回路与自动装置第八章建筑电气照明第九章建筑防雷及接地

学习目的是一门经典、实用学科在各领域广泛应用：工业生产、控制系统、商业、军事（雷达站）民用建筑等方面。就业主要方向电气工程师考试的主要内容通过供电技术课程的学习，使学生掌握建筑供配电系统和电气照明运行、维护和管理，所必需的基本理论和基本知识、基本计算及实际运行等技术。课程要求

本课程是专业课，是实践性较强的课程。通过本课程的学习，要求：掌握供配电系统的设计方法掌握电气设备的安全运行、管理和维护等技术掌握继电保护方案选择和继电保护整定计算掌握电气照明平面图的设计考核方法本课为考试课成绩包括：出勤：7分，旷课一次，扣2分作业：8分，少交一次或抄作业扣3分提问：印象分实验：20分（两次）考试：65分1概论了解：现代建筑电气的特点和发展重点：建筑供配电系统基本概念建筑供配电系统的设计步骤1.1现代建筑的特点

一、建筑上的特点由于民用建筑向大面积、高层、超高层、多功能、综合性用途发展，更由于人民生活水平的提高，科技的发展，对建筑电气提出了更高的要求。（一）高度高高层建筑第一类高层建筑：9~16层（最高到50m）第二类高层建筑：17~25层（最高到75m）第三类高层建筑：26~40层（最高到100m）第四类高层建筑：40层以上（高度超过100m）

（二）面积大几万~几十万m2（三）有地下层二、设备上的特点低压设备，单相设备，分布广三、电气上的特点（一）用电设备种类多（二）耗电量大（三）供电可靠性大

1.2建筑电气的发展现状一、供电量大、面广、用途复杂的供电系统。二、照明在照度、照明质量、照明方式、灯具外形、供电要求及控制上都有不同程度的发展和更高的要求。三、电力运输系统、水泵系统、空调系统和消防防排烟系统等各成系统。就地控制、远地集控、BA系统自动控制、火警信号控制及联动控制等多种控制。四、线路选型及敷设五、防雷接地有防直击雷、侧击雷、感应雷的措施，有接零、接地保护、等电位联接等。六、通信、保安、自动化通信自动化系统(CAS)楼宇自动化系统(BAS)办公自动化系统(OAS)保安自动化系统(SAS)管理自动化系统(MAS)综合布线系统(PDS)结构化布线系统(SCS)智能建筑1.3建筑供配电要求与电源1.3.1供配电基本要求安全：避免人身触电及设备损坏可靠：不间断供电优质：（电能质量和数量）满足用户需要经济：电能的供应、分配和使用中不发生事故。需要学习供电技术掌握相关知识、设计规范、操作规程等1.3.1供配电的要求可靠性：

供配电系统不间断供电的时间概率。用a表示

a大，可靠性越高供配电系统应满足电能用户对可靠性的要求优质供配电系统应保证供电的质量和数量。数量----能供应的电能大于等于使用电能质量衡量质量优劣的指标有（第三节介绍）电压波动和偏移频率波动波形畸变率不对称度1.3.1供配电的要求1.3.1供配电的要求经济在技术上合理的前提下，经济投入最少。包括：设备投资----成本、运输、安装、调试等费用年运行费----电费、维护费、折旧费、人员工资等投资少年运行费低的为最佳方案。1.3.2电力系统概念由发电厂、变电站、电力网和用户组成的系统。发电机升压变压器高压输电线路降压变压器高压配电线路降压变压器低压配电线路35~500kV6~10kV220/380VG3.15~500kV发电厂电力网用户发电厂：将各种一次能源转化为电能，即生产电能的工厂。分：火电、水电、核电、风电、地热、潮汐发电等。例三峡水电站单机容量70万kw，32台，总容量2240万kw。电力网:输送和分配电能的渠道。

由变压器和输配电线路组成。变电站：变换电压和交换电能的场所。升压变电6、10、15kv升110、220、500kv

降压变电110、220、500kv降6、10kv电能用户：电能消耗的场所0.4、6、10kv。例我国居民用电:1996年1130亿kw·h2000年1690亿kw·h2005年2700亿kw·h2010年3920亿kw·h

电力系统GGGGG工厂总降压变电所车间变电所35~110kV线路35~110kV地方电网水电站地区变电所6~10Kv电网大型水（核）电站220~500kV超高压输电线路热电厂220~330Kv区域电网枢纽变电所220/380V6.3~10.5kV地区变电所GG1.3.3建筑供配电系统及其组成由高压及低压配电线路、变电站（包括配电站〕和用电设备组成。（一）分类大型、特大型建筑供配电——智能高层（35kv/10kv,10kv，设两级变电所）中型建筑供配电——小高层（(35kv、10kv)/0.4kv，一级变电所）小型建筑供配电——普通楼房（10kv、0.38kv户外）100kw以下的用电负荷建筑0.38kv中型建筑10kv0.38kv小型建筑10kv0.38kv国内外部分工程情况简介国内外部分工程情况简介（二）供配电系统电源市电电源：由电力部门提供电能。根据建筑分类可有不同的电压等级。自备电源：备用电源包括应急柴油发电机组或UPS柴油发电机组优点：操作简便、起动迅速（电网停电时，10~15s可供电）效率高、功率范围大、体积小。运行可靠、维护方便公共电网不间断电源特点：效率高、体积小。无噪声、振动可靠高、维护费用低容量相对较小用于电能质量要求高的场所正常时：公共电网供电，同时电池充电；电网没电时：切换到电池供电（三）负荷分级及要求用电负荷分为以下三级：一级负荷：中断供电将造成人身伤亡；将在政治、经济上造成重大损失。双电源供电二级负荷：中断供电将在政治、经济上造成重大损失。双电源供电或单电源三级负荷：不属于一级和二级负荷。单电源1.4.1电力系统的电压电力系统电能质量的两个基本参数：频率、电压⑴额定频率：50±0.5Hz，一般称“工频”⑵额定电压：为电气设备正常运行且获得最佳经济效果的电压。1.4电力系统的电压已知图示系统中线路的额定电压，试求发电机和变压器的额定电压。例题G发电机2WL110kV2T1WL6KV1T3WL10kV(1)电网（电力线路〕的额定电压它是确定各类电力设备额定电压的基本依据。(2)用电设备额定电压与电网额定电压相同。(3)发电机的额定电压高于同级电网电压5%.(4)电力变压器的额定电压一次绕组的额定电压与发电机相连：高于电网额定电压5%.

不与发电机相连：连在线路上时,与电网额定电压相同。二次绕组的额定电压——即指空载电压供电线路不长时：高于电网额定电压5%.

供电线路较长时：高于电网额定电压10%.

电力变压器的额定电压我国电网和电力设备的额定电压平均额定电压:线路始端的电压和末端电压的平均值。低压中压高压超高压已知图示系统中线路的额定电压，试求发电机和变压器的额定电压。解：1T的额定电压为6.3/121kV2T的额定电压为110/10.5kV例题G发电机2WL110kV2T1WL6KV1T3WL10kV课下练习p17题1、21.4.2电压偏差与电压调整电压偏差(Voltagedeviation)：加在设备上实际电压与额定值的偏差百分数偏差对设备的影响有较大的冲击，减少寿命影响生产效率和产品质量允许电压偏差（7~10）%电压调整的措施选择合适的线缆截面，以减小电压损失；采用无功功率补偿装置，提高功率因数，减小电压损失；改变系统运行方式，如并联运行；若轻载，可切除一台变压器等调整变压器一次接线，来调电压变压器分抽头的调整

如左图为一带有分抽头的变压器结构图。可以看出，分抽头是位于高压侧。对于升压变压器，分抽头侧在输出侧；对降压变压器，分抽头侧在受电侧。一般说的变压器的一次侧、二次侧额定电压，是对应额定变比的电压值。当改变分抽头时，变压器的实际变比发生变化，则输入输出电压的关系也发生变化。变压器分抽头的调整变压器的分抽头的标识值+5％或-5％，意思即在高压额定电压（也即额定变比值）上增加5％或减小5％。对升压变压器，分抽头在+5％，则输出电压增加5％。对降压变压器分抽头在+5％，则输出电压是增加5％还是降低5％？答案：降低5％思考题P17题3变压器分抽头调整例：一变压器,35/6.3kV额定变比，抽头每级差2.5％，共7级。如果变压器额定变比下输出电压为6kV，欲使其输出6.3kV则应选择分抽头为：1.输出电压需要由6kV增加至6.3kV，则此时变压器输出电压变化为：（6.3−6）/6=0.05即输出电压要增加5%2.降压变压器要增加输出电压，应减少变比，则高压侧应相应减少5%，所以3.选择分抽头为－5％1.4.3电压波动及其抑制电压波动电网电压剧烈变化时最高电压与最低电压之差的百分比电压波动的危害

影响电机起动上下波动会造成转子振动，照明灯光的闪烁。原因：冲击性负荷的频繁接入电压波动抑制措施对冲击性负荷用专用的变压器、专线供电；增大供电系统容量，减少系统阻抗，减少负载对电压的影响；加静止型的无功补偿装置能减小无功冲击。1.4.4电网谐波的抑制原因：大型变流设备的使用，还有电弧炉、气体放电灯等冲击型设备，使电网上存在谐波。影响：谐波使变压器、电机、互感器等损耗增大，发热增加，寿命缩短。造成继电器误动和互感器计量不准。措施：变压器采用Yd，Dy联接，可消除3次及3的倍数次波增加整流器相数，使整流波形脉波数越多，谐波量减少。装分流滤波器，吸收高次谐波。1.4.5三相不平衡及其改善电压不平衡度：原因：单相负荷在三相电网分配不均影响：增加变压器、电机损耗，发热增加，寿命缩短措施：单相设备尽量均衡分配，各相负荷差不超过15%使不平衡负荷分散连接加可调的平衡化设备负序电压方均根值与正序电压方均根值百分比1.4.6供配电电压的选择供电电压依据用电设备的电压、容量、供电距离等。见下表电力线路合理的输送功率和输送距离配电电压用电设备的电压与各额定电压等级相适应的输送功率和输送距离额定电压/kv输送功率/kw输送距离/km0.22<50(<100)

0.15(0.2)0.38

100(175)0.25(0.35)3100~10001~36100~1200(3000)4~15(<3)10200~2000(4000)6~20(<6)352000~1500020~5011010000~3000050~150220100000~500000200~300330200000~800000200~6005001000000~1500000150~850注：括号内为电缆线路例如：某建筑大楼用电负荷8000KW，距离电源10km，电源电压多少合适?若采用架空线，由上表采用35kv,而不能用10kv。设计要点一：电源、变压器电压确定依据电能输送距离、输送功率查表1-2，确定电网的额定电压由电网电压确定变压器的一、二次额定电压练习p171、21.5电力系统的中性点运行方式（一）类型三相交流电力系统中，供电电源的发电机和变压器的中性点运行方式：

1.小电流接地电源中性点不接地电源中性点经消弧圈接地2.大电流接地电源中性点直接接地1.5.1电源中性点不接地电力系统电网对地存在分布电容C，若三相对称电网正常时流入分布电容的电流对称中性点与地电位相同，地中无电流流过C相单相接地时三相负载不对称电流见图

C相电位为零非故障相电压升高中性点与地之间存在电位差线电压不变设备可继续运行接地电流为单相接地后特点：故障相电位为零非故障相相电压升高为线电压—电网按线电压设计中性点与地之间存在电位差----零序电压线电压不变设备可继续运行2小时(2小时之内电压互感器不会饱和，否则饱和会损坏)接地电流为3倍零序电流，较小，电流保护不动作我国6~35kV中压采用10kV单相接地电流应小于30A35kV单相接地电流应小于10A1.5.2电源中性点经消弧圈接地的电力系统当10kV单相接地电流应大于30A，35kV单相接地电流应大于10A，发生单相接地时会产生间歇电弧，造成过电压，因此要采用中性点经消弧线圈接地。用电感电流补偿电容电流，可减少接地电流补偿方式欠补偿完全补偿过补偿易谐振，不采用产生谐振过电压，不用采用1.5.3电源中性点直接接地的电力系统特点接地电流很大，可使保护动作非故障相相电压不变，可按相电压设计，电网造价低人触电很危险110kV以上电网和低压电网采用（五）建筑供配电系统分为TN、TT、IT系统对于低压系统（TN）：三相相线三相三线制中性线（N）三相四线制保护线（PE）三相五线制

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