供配电技术第7章高层民用建筑供电及安全技术

第7章高层民用建筑供电系统的供电电源及变压器的选择学习目标高层供配电系统的配电方式了解熟悉掌握7.1

高层民用建筑的配电系统

7.1.1建筑物的分类名称居住建筑公共建筑19层及19层以上的高级住宅称为一类建筑10～18层的普通住宅称为二类建筑医院、百货楼、展览楼、财贸金融楼、电信楼、广播楼、省级邮政楼、高级旅馆、重要办公楼、科研楼、图书馆、档案楼等。这些建筑高度若超过50m，可视为一类建筑；如果建筑高度不超过50m，则属于二类建筑。7.1.2电力负荷分类照明负荷动力负荷消防、保安、污水处理等动力设备住宅用电及生活照明高层民用建筑的用电负荷分为三级：一类建筑的消防用电设备为一级负荷；二类建筑的消防用电设备为二类负荷；一、二类建筑中，非消防电梯为二类负荷，其余为三类负荷。搞好高层住宅的电气设计，关键问题之一，就是如何确定住宅小区的电力计算负荷。

照明负荷计算需要系数Kd，是用电设备组在最大负荷时需要的有功功率P30与其总的设备容量Pe的比值。设N值为单台变压器所负担的住宅总户数，那么需要系数按下表取值：需要系数法N100200300400500600800Kd0.410.330.290.260.250.240.21功率因数一般按0.6～0.9选取。动力负荷计算高层建筑的动力设备之间容量差值较大、且动力设备总容量较小、因此采用二项式法确定计算负荷更为确切。负荷计算之前，需对建筑内动力负荷的运行工况进行分析、确定，以使计算结果更接近于实际。一般情况下，楼内电梯、空调机组、生活水泵等设备，除备用外，均应按运行计算。动力负荷计算越精确，供配电系统的可靠性、平安性越强，用电设备的使用效果越好。二项式法你能答复吗？问题与思考高层民用建筑物是如何划分一类和二类建筑的？

高层民用建筑的电力负荷共划分为几级？如何区分？

7.2

高层民用建筑的供电电源及变压器选择

7.2.1高层民用建筑的供电电源1.双电源供电两路电源能够保证各路电源的独立性，当一路电源因故障停电时，另一路电源还能保证建筑物的可靠供电。

1.双回路供电有些地区电力供给较紧张，仅能供给高层建筑一个电源时，应注意在建筑群内应设立柴油发电机组，作为高层民用建筑的备用电源。双回路供电方式可以是右图所示的双电源供电，也可以是单电源双回路供电。在单电源双回路供电时，当供电电源或母线发生故障时整个建筑的供电电源还会中断。

7.2.2变压器的选择箱式变电所目前城市高层建筑普遍采用箱式变电所，箱变是将高压电器设备、变压器、低压电器设备等组合成紧凑型成套配电装置，在配电系统中接受和分配电能。这种新型成套设备——箱变与常规土建式变电所相比，同容量的箱式变电站占地面积通常仅为常规变电站的1/10~1/5，大大减少了设计工用量及施工量，减少了建设费用。7.2.3高层民用建筑的配电系统九层八层七层六层五层四层三层二层一层单干线交叉式单干线双干线你能答复吗？对高层民用建筑配电系统的配电方式有哪些要求？

问题与思考双电源供电和双回路供电有哪些区别？

高层建筑物的变电所一般设在哪些场所？

7.3

高层建筑的接地保护

7.3.1接地的类型和作用接地类型工作接地保护接地防雷接地屏蔽接地防静电接地信号接地等电位接地工作接地、屏蔽接地、信号接地等属于电气功能性接地。防雷接地、防静电接地等属于电气保护性接地。

7.3.2保护接地方式1.TN制式系统

T表示电源中性点接地，N表示电源中性点引出的零线。这种系统在建筑电气中应用较多。这种系统的N线和PE线是分开的，零线N断开时不会影响PE线的保护作用，常用于平安可靠性要求较高的场所。对新建的高层建筑、住宅小区，推荐使用TN-S系统。①TN－S系统C表示工作零线与保护零线合二为一。即系统中的中性线N与PE保护线合二为一。为了减少因PEN断线后带上近乎相电压的对地电压，常在PEN线上采取重复接地的措施，这种接地系统不能使用漏电保护器RCBO，否那么合不上开关。②TN－C系统C表示工作零线与保护零线合二为一，S表示工作零线与保护零线严格分开，此系统中，中性线N与PE保护线有一局部合二为一，另一局部分开，以G处为分界点，前局部适用于三相平衡负载，后部适用于三相不平衡负载。整个系统可以使用漏电保护器RCBO，但是PEN线与G点后的PE线不能穿过漏电保护器。③TN-C-S系统这种系统兼有TN-C和TN-S两种制式的特点，常用于配电系统末端环境较差或对电磁干扰要求较严的场所。

2.TT制式系统3.IT制式系统7.3.3对接地安全制式的要求①系统接地后提供了采用自动切断供电电源这一间接接触防护措施的必要条件。②系统中应实施总电位联结。在局部区域当自动切断供电电源的条件得不到满足时，应实施辅助等电位连接。③不得在保护回路中装设保护电器或开关，但允许装设只有用工具才能断开的连接点。④严禁将可燃液体、可燃气体管道用作保护导体。⑤电气装置的外露可导电局部不得用作保护导体的串联过渡接点。⑥保护导体必须有足够的截面。你能答复吗？某车间供电采用TN-C接地制式。为节省投资，使用车间内固定安装的压缩空气管作为PEN线，此法有何错误？

问题与思考什么叫等电位连接？其作用是什么？

保护接地有几种类型？其作用是什么？

概述：雷电的形成雷电是一种常见的大气放电现象。夏天的午后或黄昏，地面的热空气携带大量的水汽不断地上升到高空，形成大范围积雨云，积雨云的不同部位聚集着大量的正电荷或负电荷，形成雷雨云，地面因受到近地面雷雨云的电荷感应，会带上与云底相反符号的电荷。云层里的电荷越积越多，到达一定强度时，会把空气击穿，翻开一条狭窄的通道强行放电。云层放电时，由于云中的电流很强，通道上的空气瞬间烧得灼热，温度可达6000--20000℃，以致发出耀眼的强光，形成闪电。闪道上的高温又使得空气急剧膨胀，同时使空气中的水滴也汽化膨胀，由此产生冲击波，这种强烈的冲击波活动就是雷声。概述：雷电的危害网上资料：日本一架客机起飞后不久,遭到闪电击中,整个过程刚好被摄影机拍了下來。画面中显示：一阵闪电正好击中客机机身,由於飞机上都装备有避雷裝置,因此並沒有造成任何伤亡。雷电的危害实例1雷电的危害实例22001年5月8日，惠州市秋长镇元翔化工厂遭雷击引发爆炸，死6人，伤14人，厂房根本全毁。雷电的危害实例32005年5月4日，湖南、江西、浙江、福建等省的不少地方发生雷电冰雹暴雨天气，出现一些护坡倒塌，房屋进水，电线、大树被刮倒，人员被雷电击死等险情。雷电的危害实例4雷电的危害实例5加油站遭受雷电后的情境雷电的危害实例6雷电的危害实例7雷电的危害实例8图示两例均为雷电波沿电力及通讯线路侵入，致使电路板的电路元器件烧坏的情境。雷电的危害实例9配电柜遭受雷击后被损坏的情境雷电的危害实例10广东惠阳市元祥制品厂遭雷击现场图外部防护主要解决对建筑物外部空间如何截雷，把雷电流向大地中泄放的问题。由接闪器、引下线、接地体组成，可将绝大局部雷电能量直接导入地下泄放。过渡防护由合理的屏蔽、接地、布线组成，可减少或阻塞通过各入侵通道引入的感应。采用有效屏蔽，重复接地等方法，可防止架空导线直接进入建筑物楼内和机房设备，埋地缆进入时用金属导管屏蔽，屏蔽管在进入建筑物或机房前应重复接地，最大限度衰减从各种导线上引入的雷电高电压。内部防护主要是对建筑物内易受过电压破坏的电子设备或室外独立电子设备加装过压保护装置。当设备受过电压侵袭时，防雷保护装置能快速动作泄放能量，从而保护设备免受损坏。由均压等电位连接、过电压保护组成，可均衡系统电位，限制过电压幅值。1.接闪器、避雷针、引下线防雷装置的接闪器，其由针尖体、基球体、邻球体和底杆体等局部组成，且有提前放电的性能，防直击雷的性能较传统避雷针优，而且具有中国传统建筑装饰文化的特色；适合于一般建筑物顶上使用，尤其适合于小面积的高建筑物和构筑物上使用。接闪器位于防雷装置的顶部，其作用是利用其高出被保护物的突出地位把雷电引向自身，承接直击雷放电。除避雷针、避雷线、避雷网、避雷带可作为接闪器外，建筑物的金属屋面可用作第一类防雷建筑物以外建筑物的接闪器。接闪器所用材料应能满足机械强度、耐腐蚀和热稳定性。1.接闪器、避雷针、引下线富兰克林指出：避雷针的作用是在雷暴期间能把闪电引向自身，并沿着它流入大地，不让闪电电流窜到建筑物的各局部去。安装避雷针的建筑物是否万无一失不遭雷击了？某些高层建筑虽然安装了避雷针，但因接地线断裂等原因而“有形无用〞了；30kA高强度雷电流放电时可对距离雷击点1km范围内网络系统产生电磁感应作用，据统计，这种感应雷击占计算机雷击事故的70%以上。可见，要确保避雷装置发挥效能，不但要经常保养，使避雷针处于良好状态。还要正确设计、正确安装，同时兼顾建筑物内部的过压防护。1.接闪器、避雷针、引下线连接接闪器与接地装置的金属导体称引下线，雷击时引下线上有很大的雷电流流过，会对附近接地的设备、金属管道、电源线等产生还击或旁侧闪击。为了减少和防止这种还击，现代建筑利用建筑物的柱筋作避雷引下线。因为柱钢筋与木梁、楼板的钢筋，都是连接在一起的和接地网络形成一个整体的“法拉第〞笼，均处于等电位状态。雷电流会很快被分散掉，由此防止还击和旁侧闪击现象的发生。引下线通常采用圆钢或扁钢，尺寸不小于：圆钢直径为8mm；扁钢截面为48mm2、厚度为4mm。所有引下线要镀锌或涂漆，在腐蚀性较强场所，还应加大截面积或采取其他防腐措施。引下线的固定支撑点间隔不得大于1.5～2m，引下线的敷设应保持一定的松紧度，不能拉的太紧，以免热胀冷缩而拉断。2.建筑防雷应考虑的主要因素连接接闪器与接地装置的金属导体称引下线，雷击时引下线上有很大的雷电流流过，会对附近接地的设备、金属管道、电源线等产生还击或旁侧闪击。为了减少和防止这种还击，现代建筑利用建筑物的柱筋作避雷引下线。因为柱钢筋与木梁、楼板的钢筋，都是连接在一起的和接地网络形成一个整体的“法拉第〞笼，均处于等电位状态。雷电流会很快被分散掉，由此防止还击和旁侧闪击现象的发生。引下线通常采用圆钢或扁钢，尺寸不小于：圆钢直径为8mm；扁钢截面为48mm2、厚度为4mm。所有引下线要镀锌或涂漆，在腐蚀性较强场所，还应加大截面积或采取其他防腐措施。引下线的固定支撑点间隔不得大于1.5～2m，引下线的敷设应保持一定的松紧度，不能拉的太紧，以免热胀冷缩而拉断。防雷设计接闪功能分流影响屏蔽作用等电位接地效果合理布线2.建筑防雷应考虑的主要因素3.高层民用建筑防雷分级一级防雷建筑有：国家级会堂、大型铁路客运站、国际性航空港等；国家重点文物保护等特别重要用途的建筑物和高度超过100m的建筑物。二级防雷建筑有：省级重点文物保护建筑物；19层以上住宅建筑和高度超过50m的民用建筑；省级及以上的大型计算中心和装有重要电子设备的建筑物等。

三级防雷建筑有：年雷击次数大于或等于0.05，确认需要防雷的建筑物；高度超过20m的建筑物；雷害事故较多地区的重要建筑。

防雷装置应符合以下要求：①屋面上任意一点距避雷带或避雷网的最大距离如下：a.一级民用建筑5m；b.二级民用建筑10m；c.三级民用建筑10m。②当有三条及以上的平行避雷带时，连接距离如下：a.对于一级民用建筑，每隔不大于24m处需相互连接；b.对于二级民用建筑，每隔不大于30m处需相互连接；c.对于三级民用建筑，每间隔不大于30m~40m处需相互连接。③冲击接地电阻，防直击雷的冲击接地电阻如下：a.一级民用建筑Rch≤10Ω，雷电活动强烈地区，Rch≤5Ω；b.二级民用建筑Rch≤10Ω；c.三级民用建筑Rch≤30Ω。4.防雷措施7.4.2电涌保护技术电涌是微秒量级的异常大电流脉冲。它可使电子设备受到瞬态过电流破坏。雷电是导致电涌最明显的原因，建筑物顶部的避雷针在直击雷时可将大局部雷电流分流入地，防止建筑物的燃烧和爆炸，但不能保护计算机免受电涌的破坏。1999年11月15日下午，对于北京五星级酒店式管理的高斓大厦写字楼里的计算机是个不幸的日子。下午2：00~3：00之间，电涌浩劫了楼里的计算机。一楼邮局的计算机被反复启动。高层中一家公司的计算机的主板被摧，该主板安装于1998年7月22日，厂家提供三年的保修，电涌使得它的寿命缩短了一半。1.电涌及其危害

图示为遭受电涌破坏的计算机主板。含有微处理器的电气设备极易受到电涌的损坏，包括计算机和计算机的辅助设备、程序控制器、PLC、机、、留言机等；程控交换机、播送电视发送机、微波中继设备；家电行业的产品包括电视、音响、微波炉、录像机、洗衣机、烘干机和电冰箱等。美国有一项调查数据说明，在保修期内出现问题的电气产品中，其中63％是由于电涌造成的。1.电涌及其危害1.电涌及其危害2.电涌保护器在建筑物的不同防雷区界面和所需的特定位置上设置电涌保护器SPD，是建筑物防电涌综合保护措施中至为关键的一项措施。SPD的主要作用是当电涌来临动作后，钳压和泄流以及暂态均压。电涌保护器的工作决定于施加其两端的电压U和触发电压Ud值的大小，对不同产品，Ud值为标准给定值。如以下图所示。电涌保护器防护的关键概念是给雷电感应电流提供一个通向大地的短捷有效的通路。这样雷电涌流将从设备外分流。以下图所示为安装电涌保护器处雷电流减少的情况。7.4.3漏电保护技术当设备发生碰壳故障、电线绝缘破损、人体直接触接相线电压时；在游泳池、淋浴房、厨房、卫生间等特别潮湿的地方，因人体表皮电阻降低，触电死亡的危险大大增加时；当一些电子设备绝缘损坏，其外露金属附件可能带危险电压时，只要安装了漏电保护器，就能保证在人身触电的瞬间迅速切断电路，保证人身平安。因此，漏电保护器在低压供电系统的应用，可以大幅度地提高供电系统运行的