供配电基础知识

1、工程建筑电气， 第1章配电系统1.1概要1.2建筑的配电系统1.2.1电力负荷分级及其供电可靠性要求1.2.2供电电源1.2.3供电系统的主要形式1.2.4民用建筑的配电系统1.2.5配电设备1.2.6建筑的配电系统图例1.3建筑电照明系统1.3.1基本构成1.3.2建筑照明系统分类1.4建筑动力系统1.4.1动力设备配电1.4.2动力设备控制1.5配电的部署图实例1.6建筑装饰与建筑电气的关系，1.1概要建筑配电系统是建筑电气最基本的系统，对电能起到接受、交换和分配的作用，为各种电气设备提供电能。 系统能够满足供电可靠性和运行维护的安全、灵活、便捷的要求，同时减少对系统的投资，实现技术合理经

2、济节约。 建筑用的电，大部分是由电力线路供给的。 一般建筑采用低压电力，高层建筑采用10kv至35kv电力。 配电设计是建筑电气设计的重要内容。 为了设计建筑的配电系统，必须了解电力线路。 1.1.1电力线路的构成，是指各种电压的电力线路和几个发电站，变电所和电力用户相连的一个发电、输电、变电所和电力用户，统称为电力线路。 地图1.1是大规模电力系统的示意图。 据电力线路报道，一个发电站是将自然段中埋藏的各种原始能量(煤、水、风、核电源等)转换为电能(称为二次能源)，并向外部输出的工厂。 发电站的种类很多，根据利用的能源，有热电站、水电站、核能发电厂、地热发电站、潮汐能站、风电厂和太阳能光伏发

3、电站等。 在现代电力系统中，各国以热电站和水电站为主。 近年来，各国大力发展了核发电。 2变电所变电所是受电、变换电压、分配电力的场所，主要由电力变压器和高低压配电装置构成，是电力线路的重要组成部分。 根据变压的性质和作用，分为升压变电所和降压变电所，安装升压电压互感器的变电所称为升压变电所，安装降压电压互感器的变电所称为降压变电所。 只在不改变电压的情况下供给电力进行分配的地方叫做配电所。 3、电力网电力线路各种电压等级的电力线和与其相连的变电所称作电力网。 其任务是将发电厂生产的电力输送、转换、分配给电力用户。 电力网根据其功能可以大致分为输电网和配电网。 由35KV以上的输电线路和与其相

4、连的变电所构成的电力网被称为输电网，是电力线路的主要网络。 其作用是将电力输送给地区或直接输送给大型用户。 由10kv以下的配电线和配电变压器构成的电力网称为配电网。 其作用是为不同的用户分配电力。 4电力用户的电力用户是所有电气设备的总称。 所有的电力设备都在一定的电压和频率下工作。 电压和频率是测量电能质量的两个基本残奥仪表。 我国交流电力设备的额定频率为50Hz，该频率通常为“商用频率”。 电气设备的额定电压是保证设备正常运行，取得最佳经济效益的电压。 如果机器的路端电压偏离其额定电压，就会影响机器的工作性能和寿命。 对建筑配电系统来说，提高电力质量主要是提高电压质量。1.1.2电力线路

5、电压、(1)电力网(线路)额定电压电力网的额定电压等级是基于国民经济发展需求和电力工业当前水平，经过全面的技术经济分析确定的。 这是确定各种电力设备额定电压的基本依据，1三相交流电力网和电力设备的额定电压，(2)电力设备额定电压M3用电力设备的额定电压规定与同电平电力网的额定电压相同。(3)发电机的额定电压发电机的额定电压比同一等级的电力网的额定电压高5%。 由于电力线所允许的电压变化通常是5%，也就是整个线路允许10%的电压损耗，所以为了维持线路的平均电压，线路顶端(电源侧)的电压可以比线路的额定电压高5%，线路的末端可以比线路的额定电压低5%，电压互感器的额定电压是电压互感器的初级线圈为发

6、电机如果电压互感器没有与发电机连接，而是与线路连接，可以将其视为电气设备，其初级线圈的额定电压必须与电力网的额定电压相同。 2电压的偏差，各种电气设备有额定的工作电压，但实际运行时，电气设备的路端电压经常会因电力线路负荷的变化和用户自身负荷的变化而偏离额定。 在电力峰值时间线路的末端，电压往往低于额定值。 在低负载时的线路始端，电压经常超过额定值。 因此，引入了电压片偏移的概念。 (1)电压片偏移的意思。 电压片偏移是电气设备的实际路端电压u与设备的额定电压UN之差，通常用相对于额定电压UN的百分比来表示。 也就是说，在电力线路中，不管电气设备的路端电压高还是低，都会对设备的动作性能和寿命带来

7、不良影响。 (2)容许电压片偏移定。 国家标准GB5005295配电系统设计标准规定，正常运行时，电气设备终端电压偏差的容许值应满足以下要求：电滚子为5%。 照明。 一般工作场所为5%； 在远离变电所的小面积普通工作场所，难以满足上述要求的为5%，可以作为1.0的紧急照明、道路照明、警备照明等为5%，10%。 其他电器，如无特别规定，则为5%。 当电力网电压不符合要求时，应当采取相应的电压调整措施。 1.2.1电力负荷等级及其对供电可靠性的要求、电力网上的电力设备消耗的电力被称作用户的“电力负荷”或“电力负荷”。 用户供电的可靠性程度由电功耗的性质决定。 根据建筑物的种类和电功耗的性质，按照民

8、用建筑电气设计规范，将电功耗分为三个等级，一级负荷中断供电会造成人员伤亡，切断供电会成为重大政治影响者，中断供电会导致重大经济损失者，中断供电会严重混乱公共场所的秩序。 车站、大会堂、重要酒店、通讯交通中心、重要医院手术室、炼钢炉、国家级重点文物保护场所等。 二级负荷中断供电和成为大政治影响者的供电一旦中断，大量的产品和产品材料就会被废弃，发生大量的减产和重大的设备损坏事故，到重点企业的连续生产过程恢复需要很长时间的供电会扰乱公共场所的秩序。3级负荷并非全部为一级和二级负荷者。 以下，分类民用建筑和工业建筑常用设备和部位的负荷等级表，如以下表1.2所示，各等级的负荷对电功耗的可靠性有不同的要求

9、，一级的要求最重要，最严格，二级、三级的要求逐渐下降。 表1.2民用建筑常用的重要电力负荷水平，1.1级负载的供电要求级负载采用由两个独立电源供电，根据生产需求和允许供电中断时间，采用双电源自动或手动切换的布线，或对双电源的多台1级用电气设备进行云同步供电的布线，具体的供电形式如图4-3所示“独立电源”是指在几个电源中，有一个电源发生故障或者电力供给停止的情况下，继续供给电力而不对其他电源产生影响。 在云同步中，具备以下两个条件的发电站或变电所不同的母线段均为独立电源。1 )各母线的电源来自不同的发电机和电压互感器2 )母线段之间没有联络，或者即使有联络，某段发生故障时，自动切断联络，不影响其

10、他段的母线继续供电。 对于初级负载中特别重要的负载，除了上述两个电源之外，还要求增设紧急电源。 常用的应急电源有独立于正常电源的发电机组、干电池、蓄电池、专用电源线等等。 2 .二级负载的供电要求对二级负载必须由二次线路供电，还需要两台供电电压互感器(这两台电压互感器不一定在同一变电所上)。 其中一个电路或电压互感器发生常见故障时，二次负载必须不中断供电，或者中断后能立即恢复供电。 3 .三级负载的供电要求三级负载是不重要的负载，供电没有特别的要求。 但是，只要条件允许，就必须尽量提高电力供给的可靠性和连续性。 1.2.2供电电源、供电电源应由建筑物内电力使用负荷的大小、电力使用设备的额定电压

11、的数值和电力供给可靠性的要求等因素决定。 一般来说，(1)单相220V电源在建筑物小的情况或电气设备的负荷量小的情况下，而且单相低压用的电气设备的情况下使用的方式有几种。 (2)三相380220V电源在建筑物较大或电气设备容量较大时使用，均为单相和三相低压用电气设备，总设备功率在240kW以下时使用。 (3)l0kV高压供电电源由于建筑物大或电气设备容量大，都是单相和三相低压用的电气设备，但采用高压供电技术和经济合理且满足供电部门要求的。 这种情况下，在建筑物内设置电压互感器，配置变电站。 建筑物内有高压用电气设备时，在引进使用高压发生器的同时，设置电压互感器，以满足低压用电气设备的电压要求。

12、1.2.3供电系统的主要形式、供电系统应根据负载水平，以供电安全性、投资费用少、维修运行方便、系统布线简单等原则设计，图1.3是可供选择的方案。图1-3的常用供电系统方案，方案a为高压线电压互感器单体，所述系统的供电可靠性差，在系统中电源、电压互感器、开关及母线发生故障或检查时，保不定供电，但布线简单、成本低，能适用于三级负载。 方案b是高压线，电压互感器两台，低压母线段供电方式与方案a相比，除了电压互感器有备用，其他环节也没有备用，一般情况下电压互感器故障、检查的可能性比其他零配件少得多，所以其可靠性不怎么增加，投资也大幅度增加了。 在电力负荷大的情况下需要设置两台电压互感器的情况下，或者考

13、虑到电压互感器的经济运行而选定两台电压互感器的情况下，可以采用这种供电方式。 方案c为高压线、电压互感器单体、低压预备供电方式，适用于建筑中仅有一级负荷的情况。 方案d是高压线，柴油发电机作为备用供电方式，在一级负载第二电源需要大量投资的情况下采用。 方案e为二路高压线，是一种设备，电压互感器单体供电方式可适用于二级负载，因为变压养护远远少于电源故障和检修，投资少可靠。 方案f为二路高压线、两台电压互感器、低压母线段的供电方式，该系统的基本设备都有备用，供电可靠性高，适用于一、二级负载。 方案g为二路高压线、两台电压互感器、高压母线段、低压母线段的供电方式，该系统投资较高，但供电可靠性更高，可

14、试用于一级负载。 方案h在方案g的基础上追加柴油发电机作为第三电源，适用于一次负载中特别重要的负载的电力供给。 目前，超高建筑和重要的高层建筑大多采用该供电方式。应指出，电力用户供电电压、供电方式的确定，应根据供电安全、经济、合理、易于管理、当地电力网规划、供电条件等因素进行技术经济比较，并与供电部门协商确定。 1.2.4民用建筑配电线路、建筑电气配电系统的接线方法最常用的有放射式、干式和混合式三种。 以380220V低压配电系统为例，简要介绍其特点。 1、配电系统的接线方式，(1)放射式系统放射式系统分为单电源单电路放射式图44(a )和双回路交叉放射式(图4.4 (b ) 2种。 单电源单

15、电路放射式从配电母线引出一次线路直接给电气设备配电，沿线不接管其他负载。 双电源双回路交会放射式从两个电源配电母线引出双回路，直接对电气设备进行配电，沿线也无其它设备。图1-4配电系统接线方式、放射式配电系统的优点是线路铺设简单，配电设备集中，操作维护方便，保护方便，线路故障、供电中断影响范围小，供电可靠性高，单电源单电路放射式可满足二次负载供电要求，双电源双回路放射式，当电源相互独立时放射式配电的缺点是母线线路多、配电设备多、非铁金属消耗量大。 放射式配电方式一般容量大，负载集中，适用于重要电气设备。 (2)干式系统干式配电系统分为直接连接干式配电图14(c )和连锁型干式配电图14(d )

16、的系统。 直接连接的干型配电是从配电母线引出配电干线，从该干线对每个电负荷直接连接分支线进行供电的方式。 这种配电方式的优点是配电系统的配线电路减少、敷设简单、配电设备数量少。 因此可以减少非铁金属的消耗，节约投资，缺点是线路故障影响的供电中断范围宽，供电可靠性差，一般只能适用于三级负载。 为了一盏茶发挥干型系统的优点，尽量减轻其缺点的影响，可以采用连锁型干型系统。 这种改良的干型系统的特征是干线引入某电气设备母线，然后引出另一电气设备母线，干线在出出进进两侧设置了开关设备。 链式干扰型可以减少某线路故障引起的供电中断范围，提高了供电可靠性。 实际运行经验表明，只要施工质量达到要求，干线上的分

17、支点不超过4.5点，这种方式供电可靠，故障容易恢复。 这适用于电气设备配置比较均匀，容量小，没有特别要求的情况。 (3)混合系统的混合式是放射式和干式组合的最常见的配电方式。 低压配电系统构成：由配电装置(配电盘)和配电线(干线和分支线)构成。 配电方式：放射式、干式及混合式等多种。低压配电系统、(4)建筑配电系统常用形式的建筑电气高压配电系统多采用放射式布线方式，低压配电系统(尤其是大型高层建筑)多采用放射式与干式混合配电方式。 建筑物的地下设备层，由于大容量的电气设备很多，必须用电缆放射式给单一的设备和设备群供电。 电缆可以沿着电缆槽、电缆包围曝光或电缆托盘铺设，电缆数量少，线路短时，可以

18、通过管道遮盖，不影响地面使用。 建筑物上部各层的配电可采用分区干式，所谓分区，就是将整个楼层按顺序分为几个供电区，分区数一般为2.6层，各区可以是配电线路，也可以分为照明、一般动力等几个电路。 图中的(b )在(a )方式中追加共通的应用备份电路，在(c )方式中追加中间配电箱，在各层的配电箱前设置保护具，提高了电力供给的可靠性。 建筑物上部的各层，如图15(d )所示，也能够从下层到上层以垂直较大的主干形状向所有层供给电力。图1-5的典型低压配电系统即使在分区的干式或大干式垂直主干线中，现在也最常用的是电缆、绝缘母线槽和大电流分支电缆三种形式。 电缆一般楼层少，负荷用于不大点建筑，绝缘母管的电流大，连接方便，广泛用于大型或高层建筑。 最近发展的大电流分支电缆具有其设置简单、供电可靠、投资省等优点，取代绝缘母