第13章 供配電技術(shù)

第13章建筑供電

與安全用電13.1電力系統(tǒng)概述13.1.1電力系統(tǒng)基本概念下圖是發(fā)電廠到用戶的送電過程1電力系統(tǒng)

通過各級(jí)電壓的電力線路，將發(fā)電廠、變電所和電力用戶連接起來的一個(gè)發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體。2電網(wǎng)（電力網(wǎng)）電力系統(tǒng)中各級(jí)電壓的電力線路及其聯(lián)系的變電所。主要作用是變換電壓、傳送電能，負(fù)責(zé)將發(fā)電廠生產(chǎn)的電能經(jīng)過輸電線路，送到用戶。電網(wǎng)往往以電壓等級(jí)來區(qū)分，如35kV電網(wǎng)。3電力用戶（用電設(shè)備）

消耗電能的場所，將電能通過用電設(shè)備轉(zhuǎn)換為滿足用戶需求的其他形式的能量。例如：電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能、電熱設(shè)備將電能轉(zhuǎn)換為熱能、照明設(shè)備將電能轉(zhuǎn)換為光能等。

電力用戶根據(jù)供電電壓分為：

高壓用戶10kV以上低壓用戶380/220V13.1.2發(fā)電廠基本知識(shí)是生產(chǎn)電能的場所，是將自然界蘊(yùn)藏的各種天然能源轉(zhuǎn)換為電能的工廠。根據(jù)其所采用的一次能源不同進(jìn)行分類。1水利發(fā)電廠（水電站）水流位能機(jī)械能水輪機(jī)電能發(fā)電機(jī)三峽樞紐工程三峽工程設(shè)計(jì)安裝26臺(tái)70萬千瓦發(fā)電機(jī)組。機(jī)組全部投產(chǎn)后年平均發(fā)電847億千瓦時(shí)。2火力發(fā)電廠燃料化學(xué)能熱能鍋爐汽輪機(jī)機(jī)械能電能發(fā)電機(jī)3核能發(fā)電廠核裂變能熱能核反應(yīng)堆汽輪機(jī)機(jī)械能電能發(fā)電機(jī)秦山核電站全景秦山核電站是中國自己設(shè)計(jì)、建設(shè)、調(diào)試和運(yùn)營的第一座核電站，1991年12月15日首次并網(wǎng)發(fā)電?？傃b機(jī)容量為300萬千瓦。秦山核電站汽輪機(jī)廠房中國第一個(gè)大型風(fēng)電廠，也是亞洲最大的風(fēng)力發(fā)電站。目前安裝有200臺(tái)風(fēng)車，年發(fā)電量為1800萬瓦。4風(fēng)力發(fā)電廠新疆達(dá)板城風(fēng)電廠5其它類型發(fā)電廠大型太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電站地?zé)岚l(fā)電廠日本松川地?zé)岚l(fā)電站是1966年啟動(dòng)的日本第一座地?zé)岚l(fā)電站，是世界上第四座地?zé)岚l(fā)電站。潮汐能發(fā)電廠當(dāng)潮水流進(jìn)或流出大壩時(shí)，都通過水輪機(jī)而發(fā)電。建造潮汐電站的費(fèi)用昂貴，全世界很少。13.1.3電壓等級(jí)1100V以下：12V、24V、36V。2100V~1000V：127V、220V、380V。31000V以上：3kV、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV。13.2電力負(fù)荷1電力負(fù)荷的概念負(fù)荷：又稱負(fù)載，指發(fā)電機(jī)或變電所供給用戶的電力，其衡量標(biāo)準(zhǔn)是電氣設(shè)備中的功率或電流。

滿負(fù)荷

滿負(fù)荷又叫滿載，指負(fù)荷恰好達(dá)到電氣設(shè)備銘牌所規(guī)定的數(shù)值。最大負(fù)荷

最大負(fù)荷有時(shí)又稱尖峰負(fù)荷，指系統(tǒng)或設(shè)備在一段時(shí)間內(nèi)用電最大負(fù)荷值。最小負(fù)荷

又稱低谷負(fù)荷，指系統(tǒng)或設(shè)備在一段時(shí)間內(nèi)用電最小負(fù)荷值。

13.2.2負(fù)荷分級(jí) 電力負(fù)荷應(yīng)根據(jù)供電可靠性及中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上所造成的損失或影響的程度，分為一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷、三級(jí)負(fù)荷。

1．一級(jí)負(fù)荷

屬下列情況者均為一級(jí)負(fù)荷：（1）中斷供電將造成人身傷亡者。（2）中斷供電將造成重大政治影響者。（3）中斷供電將造成重大經(jīng)濟(jì)損失者。（4）中斷供電將造成公共場所秩序嚴(yán)重混亂者。（1）應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源應(yīng)不致同時(shí)受到損壞。（2）一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷，除上述兩個(gè)電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。為保證特別重要負(fù)荷的供電，嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。（3）常用的應(yīng)急電源有下列幾種：1）獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組。2）供電網(wǎng)絡(luò)中有效地獨(dú)立于正常電源的專門饋電線路。3）蓄電池。

一級(jí)負(fù)荷的供電要求

2．二級(jí)負(fù)荷

屬下列情況者均為二級(jí)負(fù)荷：（1）中斷供電將造成較大政治影響者。（2）中斷供電將造成較大經(jīng)濟(jì)損失者。（3）中斷供電將造成公共場所秩序混亂者。

二級(jí)負(fù)荷的供電要求

應(yīng)做到當(dāng)發(fā)生電力變壓器故障或線路常見故障時(shí)不致中斷供電（或中斷后能迅速恢復(fù)）。對(duì)二級(jí)負(fù)荷應(yīng)采用兩個(gè)電源供電，或用兩回路送到適宜的配電點(diǎn)。

三級(jí)負(fù)荷的供電要求

對(duì)供電無特殊要求。3．三級(jí)負(fù)荷

不屬于一級(jí)和二級(jí)的電力負(fù)荷。建筑類別建筑物名稱用電設(shè)備及部位負(fù)荷級(jí)別住宅建筑高層普通建筑電梯、照明二級(jí)旅館建筑高級(jí)旅館宴會(huì)廳、新聞攝影、高級(jí)客房、電梯等一級(jí)普通旅館主要照明二級(jí)辦公建筑省、市、部級(jí)辦公樓會(huì)議廳、總值班室、電梯、檔案室、主要照明一級(jí)銀行主要業(yè)務(wù)用計(jì)算機(jī)及外部電源、防盜信號(hào)電源一級(jí)13.310kV變電所變電所擔(dān)負(fù)著從電力網(wǎng)受電、經(jīng)過變壓、然后分配電能的任務(wù)。變電所是供電系統(tǒng)樞紐，占有特殊重要的地位。變電所的類型很多，工業(yè)與民用建筑設(shè)施的變電所大都采用10kV進(jìn)線，將10kV高壓降為400／230V的低壓，供用戶使用。1變配電所的結(jié)構(gòu)

10kV變電所按其變壓器及高低壓開關(guān)設(shè)備安裝位置，可分為：室內(nèi)型變電所平面布置圖室外性——桿上式或高臺(tái)式變電所 此類變電所的變壓器一般位于室外的電線桿塔上，或在專門的變壓器臺(tái)墩上，一般用于負(fù)荷分散的小城市居民區(qū)和工廠生活區(qū)以及小型工廠和礦山等。變壓器容量較小，一般在315kVA及以下。組合式成套變電所

組合式變電站，具有結(jié)構(gòu)緊湊、成套性強(qiáng)、運(yùn)行安全可靠、維護(hù)方便、造型美觀、移動(dòng)方便、占地面積小等特點(diǎn)。

2變配電系統(tǒng)常用電氣設(shè)備變配電所(室)是由高壓配電室、變壓器室和低壓配電室3部分組成，我國建筑中常引用的高壓電多在6~10KV，只有少數(shù)特大型民用建筑，才采用35kV供電，當(dāng)采用6~10KV電壓供電的建筑設(shè)置的變配電所(室)被稱為6~10KV變配電所(室)。常用的高壓一次設(shè)備高壓熔斷器高壓隔離開關(guān)高壓負(fù)荷開關(guān)高壓斷路器高壓開關(guān)柜真空斷路器（ZN27-12）高壓少油斷路器(SN10-10系列)多油斷路器（DW10-10

）高壓隔離開關(guān)用來隔離電源，將需要檢修的設(shè)備與電源可靠斷開。沒有專門的滅弧裝置。分為戶內(nèi)和戶外兩大類。高壓熔斷器1、戶內(nèi)高壓管式熔斷器（RN1、RN2型）2、戶外跌落式熔斷器（RW型）高壓負(fù)荷開關(guān)高壓負(fù)荷開關(guān)具有滅弧裝置，專門用在高壓裝置中通斷負(fù)荷電流。只能通斷一定的負(fù)荷電流，所以它的斷流能力不大，不能用來開斷短路電流，它必須和高壓熔斷器串聯(lián)使用。分戶內(nèi)式和戶外式兩大類。高壓開關(guān)柜

高壓開關(guān)柜是一種柜式的成套配電設(shè)備。它按一定的接線方案將所需的一、二次設(shè)備，如開關(guān)設(shè)備、監(jiān)測儀表、保護(hù)電器及一些操作輔助設(shè)備組裝成一個(gè)總體。在變配電所中作為控制電力變壓器和電力線路之用。XGN2-12型高壓開關(guān)柜

2、低壓電氣設(shè)備低壓配電盤：用于變壓器低壓側(cè)的首級(jí)配電系統(tǒng)，作為動(dòng)力、照明配電之用。動(dòng)力配電箱：用于工企、事業(yè)、高層建筑，交流380V三相四線制系統(tǒng)，作為動(dòng)力、照明配電或電動(dòng)機(jī)控制。13.3.3變配電所的主結(jié)線

（一次接線）指由各種開關(guān)電器、電力變壓器、母線、電力電纜、移相電容器等電氣設(shè)備，依一定次序相連接的接受電能和分配電能的電路。

一般民用建筑變電所主接線

（a）630kVA及以下露天變電所接線；

（b）320kVA及以下室內(nèi)變電所接線；

（c）320kVA以上室內(nèi)變電所接線圖（a）：對(duì)于變壓器容量在630kVA及以下的露天變電所，其電源進(jìn)線一般經(jīng)過跌落式熔斷器接入變壓器； 圖（b）：對(duì)于室內(nèi)變電所變壓器容量在320kVA及以下，且變壓器不經(jīng)常進(jìn)行投切操作時(shí)，高壓側(cè)可采用隔離開關(guān)和戶內(nèi)式高壓熔斷器；

圖（c）：如變壓器經(jīng)常進(jìn)行投切操作，或變壓器容量在320kVA以上時(shí)，高壓側(cè)應(yīng)采用負(fù)荷開關(guān)和高壓熔斷器。13.4低壓配電系統(tǒng)是供配電系統(tǒng)的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著將變電所380/220V的低壓電能輸送和分配給用電設(shè)備的任務(wù)。低壓配電系統(tǒng)的基本形式

1放射式2樹干式3混合式1放射式優(yōu)點(diǎn)：各個(gè)負(fù)荷獨(dú)立受電，其特點(diǎn)是配電線路相互獨(dú)立，因而具有較高的可靠性，故障范圍一般僅限于本回路，線路發(fā)生故障需要檢修時(shí)也只切斷本回路而不影響其他回路；同時(shí)回路中電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)引起的電壓波動(dòng)對(duì)其他回路的影響也較小。缺點(diǎn)：所需開關(guān)和線路較多,因而建設(shè)費(fèi)用較高。放射式配電多用于比較重要的負(fù)荷，如空調(diào)機(jī)組、消防水泵等。2樹干式

樹干式由配電裝置引出一條線路同時(shí)向若干用電設(shè)備配電。優(yōu)點(diǎn)：有色金屬耗量少、造價(jià)低。缺點(diǎn)：干線故障時(shí)影響范圍大，可靠性較低。一般用于用電設(shè)備的布置比較均勻、容量不大、又無特殊要求的場合，如用于一般照明的樓層分配電箱等。3混合式

混合式系統(tǒng)是放射式和樹干式配電的結(jié)合形式從低壓電源引入的總配電裝置(第一級(jí)配電點(diǎn))開始，至末端照明支路配電盤為止，配電級(jí)數(shù)一般不宜多于三級(jí)，每一級(jí)配電線路的長度不宜大于30m。如從變電所的低壓配電裝置算起，則配電級(jí)數(shù)一般不多于四級(jí),總配電長度一般不宜超過200m，每路干線的負(fù)荷計(jì)算電流一般不宜大于200A。混合式配電方式兼顧了放射式和樹干式兩種配電方式的特點(diǎn)是，將兩者進(jìn)行組合的配電方式，如高層建筑中，當(dāng)每層照明負(fù)荷都較小時(shí)，可以從低壓配電屏放射式引出多條干線，將樓層照明配電箱分組接入干線，局部為樹干式。

具有備用電源的配電方式對(duì)于建筑物內(nèi)重要的用電負(fù)荷，為保證供電的可靠性，除正常供電電源外，還應(yīng)設(shè)置一應(yīng)急電源作為備用，應(yīng)急電源一般采用柴油發(fā)電機(jī)組，也可以是專門的獨(dú)立于常用電源的供電線路。13.4.2配電導(dǎo)線

截面的選擇

1線路導(dǎo)線截面的選擇在配電線路中，使用的導(dǎo)線主要有電線和電纜。導(dǎo)線的選擇分類型和截面兩方面的選擇。導(dǎo)線的選擇，直接關(guān)系有色金屬的消耗量與線路的投資，以及電力網(wǎng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理地運(yùn)行。導(dǎo)線截面的選擇原則導(dǎo)線截面的選擇應(yīng)滿足發(fā)熱條件、電壓損失、機(jī)械強(qiáng)度等要求，以保證安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理地運(yùn)行。13.5.3低壓配電系統(tǒng)的短路保護(hù)為了保證用電設(shè)備、電線和電纜的可靠工作，還必須采用短路保護(hù)措施，以避免因用電設(shè)備或線路的短路事故，而燒毀用電設(shè)備或電線，發(fā)生火災(zāi)事故等。常用的短路保護(hù)裝置有熔斷器、負(fù)荷開關(guān)、斷路器等。RL1系列螺旋式熔斷器RC1插入式熔斷器常見熔斷器2斷路器

斷路器又稱為自動(dòng)空氣開關(guān)，是低壓配電系統(tǒng)中的重要保護(hù)電器之一。它能夠?qū)﹄娐钒l(fā)生的短路、過載及欠電壓進(jìn)行保護(hù)，能自動(dòng)分?jǐn)嚯娐?。塑殼式斷路器的開關(guān)等元器件均裝于塑殼內(nèi)，體積小。重量輕，一般為手動(dòng)操作，適于對(duì)小電流（幾安至數(shù)百安）的保護(hù)。①塑殼式斷路器。C45N系列DZ系列塑料外殼式斷路器

框架式斷路器的結(jié)構(gòu)為斷開式，它通過各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)（直接操作、杠桿連動(dòng)等）或自動(dòng)（電磁鐵、電動(dòng)機(jī)或壓縮空氣）操作，適于對(duì)大電流（幾百安至數(shù)千安）的保護(hù)。②框架式斷路器DW系列13.5安全用電

13.5.1安全用電基本知識(shí)13.5.2低壓配電系統(tǒng)的接地13.5.1安全用電基本知識(shí)1安全電壓安全用電是指用電過程中的人身安全和電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，為了防止觸電事故的發(fā)生，有必要根據(jù)用電場所的不同環(huán)境規(guī)定安全電壓。一般說50～60Hz的交流電：人能感到的觸電電流約為1mA；能夠自行擺脫電源的觸電電流10mA；觸電電流達(dá)到50mA以上，將引起心室顫動(dòng)；

因此，國際電工委員會(huì)規(guī)定的安全電流（擺脫電流）為30mA·s。我國建筑業(yè)規(guī)定的安全電壓有3個(gè)等級(jí)：12V、24、36V。根據(jù)工作環(huán)境的不同確定具體電壓值。應(yīng)該注意，安全電壓是一個(gè)相對(duì)的概念，某一種工作環(huán)境中的安全電壓，在另一種工作環(huán)境中可能不再是安全的！2防止觸電的措施為防止觸電事故的發(fā)生，確保用電安全，除了必須建立完善的安全管理制度，還需要在電氣設(shè)計(jì)和施工中采取有效的防護(hù)措施。這些措施包括：（2）保護(hù)接地與保護(hù)接零系統(tǒng)1）防止直接觸電措施，加強(qiáng)電氣隔離與絕緣的措施。

（3）設(shè)置漏電保護(hù)裝置13.5.2低壓配電系統(tǒng)的接地

在建筑低壓配電系統(tǒng)中，按其接地的目的不同，分為工作接地和保護(hù)接地。此外，還有防靜電接地、防雷接地、弱電系統(tǒng)接地。（1）工作接地：為了保證供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的正常工作而進(jìn)行的接地。如