第4章建筑供配電網(wǎng)絡(luò)

高層建筑(ɡāocénɡjiànzhù)用電負(fù)荷的特點(diǎn)與級(jí)別按允許載流量選擇導(dǎo)線(xiàn)(dǎoxiàn)和電纜截面第四章建筑供配電網(wǎng)絡(luò)供配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)按允許電壓損失選擇導(dǎo)線(xiàn)電纜截面按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線(xiàn)和電統(tǒng)截面選擇電線(xiàn)和電纜截面的綜合分析配電網(wǎng)電壓水平及調(diào)壓方法共三十六頁(yè)第一節(jié)高層建筑用電負(fù)荷(fùhè)的特點(diǎn)與級(jí)別一、給排水動(dòng)力(dònglì)負(fù)荷主要用于生活水泵，由貯水池向高位水池輸水，以供生活和局部高層室內(nèi)消防噴淋用水。這些水泵都有備用機(jī)組，緊急用水時(shí)可以聯(lián)動(dòng)運(yùn)行。占設(shè)備總?cè)萘考s25％，年用電比率約為20％。專(zhuān)用消防水泵，則按一級(jí)負(fù)荷供電。二、冷凍機(jī)組動(dòng)力負(fù)荷現(xiàn)代高層建筑物，在需要夏季制冷、冬季制熱的地理位置時(shí)，冷凍機(jī)組占設(shè)備總?cè)萘考s28％，年用電率約22％。冷熱水機(jī)組每年運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，耗電量多些。在某些地理位置上，夏季只制冷，冬季不制熱，或者夏季不制冷，冬李只制熱等情況，全調(diào)機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間少，耗電量亦少些。比上述百分率低一些。一般空調(diào)機(jī)組用電，可現(xiàn)為三級(jí)負(fù)荷。共三十六頁(yè)三、電梯(diàntī)負(fù)荷客梯、貨梯(huòtī)、工作梯消防電梯，這個(gè)負(fù)載是按一級(jí)負(fù)荷供電的。四、電扶梯負(fù)荷在有可能危及人的生命安全和重大影響的場(chǎng)所，應(yīng)視電扶梯為一級(jí)負(fù)荷。一般的電扶梯可視為二、三級(jí)負(fù)荷來(lái)考慮供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。五、照明負(fù)荷在五星級(jí)賓館客房的照明負(fù)荷，匝視為一級(jí)負(fù)荷來(lái)考慮供電設(shè)計(jì)。高層建筑物內(nèi)部的疏散誘導(dǎo)照明燈，工作場(chǎng)所的事故照明燈，樓梯內(nèi)的事故照明燈，消火栓內(nèi)的按鈕控制消防水泵起動(dòng)的控制電源，都應(yīng)全部視為一級(jí)負(fù)荷來(lái)設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)。一般工作場(chǎng)所的工作照明用電，可按二、三級(jí)負(fù)荷來(lái)設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)。共三十六頁(yè)六、通風(fēng)機(jī)負(fù)荷(fùhè)吸入室外(shìwài)新鮮空氣入建筑物內(nèi)，稱(chēng)為新風(fēng)風(fēng)機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)新風(fēng)機(jī)或送風(fēng)機(jī)，將室內(nèi)空氣抽出到室外，稱(chēng)為抽風(fēng)機(jī)或排風(fēng)機(jī)。屬于消防系統(tǒng)使用的風(fēng)機(jī)用電，屬一級(jí)負(fù)荷，須與防災(zāi)中心實(shí)行聯(lián)動(dòng)控制。七、弱電設(shè)備負(fù)荷原則上都將弱電系統(tǒng)的電源供電，按一級(jí)負(fù)荷供電。（一）防災(zāi)中心用電負(fù)荷其監(jiān)測(cè)記錄裝置等的供電方式，須按一級(jí)負(fù)荷對(duì)待。（二）程控?cái)?shù)字通信及傳真系統(tǒng)用電負(fù)荷按一級(jí)負(fù)荷供電。（三）辦公自動(dòng)化系統(tǒng)用電負(fù)荷按一級(jí)負(fù)荷供電。共三十六頁(yè)（四）衛(wèi)星電視及共用天線(xiàn)(tiānxiàn)電視用電負(fù)荷該電視系統(tǒng)為有星級(jí)賓館、客房(kèfánɡ)、職工宿舍等收看電視提供設(shè)備和技術(shù)，用電量少?？膳c保安電視系統(tǒng)合用電源供電。均屬一級(jí)負(fù)荷供電。（五）保安監(jiān)察電視系統(tǒng)聞電負(fù)荷（六）國(guó)際體育競(jìng)賽場(chǎng)館的電子記時(shí)記分和攝錄像及廣播系統(tǒng)用電、照明用電，都按一級(jí)負(fù)荷供電，做到安全可靠供電。（七）高層建筑內(nèi)自備發(fā)電室照明及控制電源用電，按一級(jí)負(fù)荷供電。八、電炊設(shè)備用電負(fù)荷電炊用電負(fù)荷，可按大廈功能性質(zhì)的重要程度，一般列為三級(jí)負(fù)荷供電。九、插座用電負(fù)荷可按三級(jí)負(fù)荷供電。三相負(fù)荷平衡和對(duì)稱(chēng)共三十六頁(yè)第二節(jié)供配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一、供配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)任務(wù):輸送和分配(fēnpèi)電能按電壓(diànyā)高低分:高壓網(wǎng)絡(luò)、低壓網(wǎng)絡(luò)低壓、中壓、高壓、超高壓線(xiàn)路按結(jié)構(gòu)型式分:架空線(xiàn)路、電纜線(xiàn)路和車(chē)間（室內(nèi)）線(xiàn)路（一）高壓線(xiàn)路接線(xiàn)方式放射式、樹(shù)干式、環(huán)形1、放射式線(xiàn)路優(yōu)缺點(diǎn)：（1）各條線(xiàn)路故障時(shí)不影響其他用電線(xiàn)路；（2）各條線(xiàn)路的繼電保護(hù)整定和自動(dòng)檢測(cè)裝置的使用都易于實(shí)現(xiàn)；共三十六頁(yè)（3）接線(xiàn)(jiēxiàn)簡(jiǎn)單明了。（4）放射式接線(xiàn)方式，只限于兩級(jí)以?xún)?nèi)，多于(duōyú)兩級(jí)放射線(xiàn)路時(shí)，保護(hù)動(dòng)作時(shí)限的整定配合困難，影響故障快速切除，甚至越級(jí)動(dòng)作，將造成停電范圍擴(kuò)大。2、樹(shù)干式線(xiàn)路（1）樹(shù)干式配電線(xiàn)路比放射式線(xiàn)路節(jié)省高壓斷路器和有色合屬消耗量；配電所出線(xiàn)減少了。優(yōu)缺點(diǎn)：（2）樹(shù)干式線(xiàn)路只有一個(gè)電源和一路高壓線(xiàn)路。因此，當(dāng)線(xiàn)路故障或檢修時(shí)，用戶(hù)將會(huì)全部停電，供電可靠性低。（3）單電源單線(xiàn)路樹(shù)干式配電方式，適用于三級(jí)負(fù)荷配電。共三十六頁(yè)雙干線(xiàn)(gànxiàn)供電兩端供電共三十六頁(yè)3、環(huán)形(huánxínɡ)線(xiàn)路優(yōu)缺點(diǎn)：（1）“開(kāi)環(huán)運(yùn)行(yùnxíng)”目的在于實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)動(dòng)作的選擇性，縮小電網(wǎng)故障時(shí)的停電范圍（2）雙電源環(huán)形線(xiàn)路供電，使可靠性得到了較大提高，可用于對(duì)一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷供電（3）開(kāi)環(huán)點(diǎn)的選擇原則是開(kāi)環(huán)點(diǎn)的電壓差最小的點(diǎn)，作為環(huán)網(wǎng)開(kāi)環(huán)點(diǎn)（4）對(duì)一級(jí)負(fù)荷配電有特別要求的用戶(hù)，不宜采用環(huán)形樹(shù)干式配電線(xiàn)路（5）環(huán)形線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)截面相同，以承受環(huán)內(nèi)負(fù)荷電流。因此，環(huán)形線(xiàn)路有色金屬消耗量大（6）單電源環(huán)形線(xiàn)路只適用于允許停電半小時(shí)以?xún)?nèi)的二級(jí)負(fù)荷配電共三十六頁(yè)（二）低壓線(xiàn)路(xiànlù)接線(xiàn)方式1、放射(fàngshè)式線(xiàn)路特點(diǎn)：引出線(xiàn)故障時(shí)，對(duì)其余出線(xiàn)互不影響，供配電可靠性高，適用于一級(jí)負(fù)荷配電、大容量設(shè)備配電、潮濕或腐蝕、有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的配電。以免影響其他用戶(hù)正常用電。這是放射式線(xiàn)路最突出的特點(diǎn)。由低壓出線(xiàn)經(jīng)配電箱與負(fù)荷聯(lián)接。共三十六頁(yè)2、樹(shù)干(shùgàn)式線(xiàn)路優(yōu)點(diǎn)：采用的開(kāi)關(guān)設(shè)備較少，有色金屬(yǒusèjīnshǔ)消耗量也較少，比較經(jīng)濟(jì)低壓母線(xiàn)放射式配電的樹(shù)干式低壓“變壓器-干線(xiàn)組”的樹(shù)干式缺點(diǎn)：當(dāng)干線(xiàn)發(fā)生故障時(shí)，停電范圍大，供電可靠性較低共三十六頁(yè)3、環(huán)形(huánxínɡ)線(xiàn)路環(huán)形線(xiàn)路運(yùn)行時(shí)都是開(kāi)環(huán)的放射(fàngshè)式線(xiàn)路，提高了供電可靠性，當(dāng)一回線(xiàn)路故障或檢修時(shí)，可以將該線(xiàn)路與電源斷開(kāi)，而該處的負(fù)荷仍可得到供電。鏈?zhǔn)骄€(xiàn)路實(shí)質(zhì)上是一種樹(shù)干式線(xiàn)路，適用于供電距離較遠(yuǎn)而用電設(shè)備容量小而相距近的場(chǎng)合。設(shè)備臺(tái)數(shù)在5臺(tái)以?xún)?nèi)，總功率在10kW以?xún)?nèi)。4、低壓鏈?zhǔn)骄€(xiàn)路共三十六頁(yè)二、一般(yībān)高層建筑供配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般高層建筑是指9層以上的功能單一(dānyī)的普通辦公樓，或一般商業(yè)宿舍樓，或一般商業(yè)及一般旅店住宅樓。這種民用電力的一級(jí)負(fù)荷較小，可采用雙電源來(lái)保證一級(jí)負(fù)荷用電的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。用市電和自備柴油發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)雙電源供電。共三十六頁(yè)三、多功能超高層建筑(jiànzhù)供配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)建筑物的多功能，是指集商業(yè)(shāngyè)、賓館、文化娛樂(lè)、貿(mào)易、體育場(chǎng)館、停車(chē)庫(kù)、金融、寫(xiě)字樓等大型多功能性質(zhì)于一體。采用兩個(gè)獨(dú)立市電電源供電，同時(shí)采用1臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源，在兩市電電源都停電時(shí)，可供給高層建筑的一級(jí)負(fù)荷用電，維持必須的人員疏散、商場(chǎng)警戒和保安秩序的正常狀態(tài)。共三十六頁(yè)四、超高層大廈(dàshà)供配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由于給水泵揚(yáng)程的限制和流量限制，揚(yáng)程高度為幾十m以?xún)?nèi)。因此，在超高層建筑物中要設(shè)置中位、高位水池；滿(mǎn)足生活與消防用水；還有電梯、電炊用電負(fù)荷等等；所以在中層和高層仍有動(dòng)力用電和照明、空調(diào)用電。在中層上亦應(yīng)建立(jiànlì)小變電所進(jìn)行供電。總之，高層和超高層建筑供配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇原則，首先要充分研究建筑物本身的作用、功能和社會(huì)價(jià)值，需要表達(dá)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征和文化內(nèi)涵；然后選擇決定電氣工程設(shè)備系統(tǒng)及其需要提供的服務(wù)功能。五、配電網(wǎng)絡(luò)的敷設(shè)方式（一）電力電纜敷設(shè)方法（二）插接母線(xiàn)的敷設(shè)（三）架空線(xiàn)路結(jié)構(gòu)及架設(shè)共三十六頁(yè)第三節(jié)按允許載流量選擇(xuǎnzé)導(dǎo)線(xiàn)和電纜截面一、導(dǎo)線(xiàn)(dǎoxiàn)和電纜的發(fā)熱及其允許電流電線(xiàn)電纜生產(chǎn)廠對(duì)各種型號(hào)規(guī)格的導(dǎo)線(xiàn)和電纜都做了大量試驗(yàn)，規(guī)定了各種型號(hào)導(dǎo)線(xiàn)的最大載流量（稱(chēng)最大電流或允許電流），并列成表格、提供設(shè)計(jì)時(shí)選用。稱(chēng)此法為按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線(xiàn)截面積；也稱(chēng)為按允許載流量選擇導(dǎo)線(xiàn)截面積。二、長(zhǎng)期工作制負(fù)荷IN=KtIal≥Ic三、重復(fù)性短時(shí)工作負(fù)荷（1）導(dǎo)線(xiàn)截面S≤6mm2的銅線(xiàn)，或S≤10mm2的鋁線(xiàn)，其允許電流按前述長(zhǎng)期工作制計(jì)算當(dāng)負(fù)荷重復(fù)周期≤10min，工作時(shí)間t≤4min時(shí)（2）導(dǎo)線(xiàn)截面S＞6mm2的銅線(xiàn)，或S＞10mm2的鋁線(xiàn)，其允許電流等于長(zhǎng)期允許電流的0.875／倍。四、短時(shí)工作制負(fù)荷共三十六頁(yè)第三節(jié)按允許電壓損失選擇導(dǎo)線(xiàn)電纜(diànlǎn)截面一、輸電線(xiàn)路電壓損失(sǔnshī)計(jì)算每相電壓損失：線(xiàn)電壓損失：（一）線(xiàn)路末端聯(lián)接對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載共三十六頁(yè)電壓(diànyā)損失的百分值：（二）線(xiàn)路(xiànlù)各段聯(lián)接對(duì)稱(chēng)負(fù)載共三十六頁(yè)共三十六頁(yè)線(xiàn)路(xiànlù)各段的線(xiàn)電壓損失：如有n段線(xiàn)路負(fù)載(fùzài)時(shí)，則總的線(xiàn)電壓損失為：共三十六頁(yè)（三）電壓損失(sǔnshī)查表算法若電網(wǎng)的功率因數(shù)接近(jiējìn)于1，可進(jìn)一步簡(jiǎn)化計(jì)算：共三十六頁(yè)二、按允許電壓損失選擇(xuǎnzé)線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)截面共三十六頁(yè)解：初取x0=0.4Ω/km選取(xuǎnqǔ)LJ-70鋁絞線(xiàn)，查表得r0=0.46Ω/km，x0=0.344Ω/km。ΔUAC%=4.252≤5

共三十六頁(yè)第五節(jié)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇(xuǎnzé)導(dǎo)線(xiàn)和電纜的截面從全面的經(jīng)濟(jì)效益考慮，既使線(xiàn)路的年運(yùn)行費(fèi)用接近(jiējìn)于最小而又適當(dāng)考慮有色金屬節(jié)約的導(dǎo)線(xiàn)截面，稱(chēng)為“經(jīng)濟(jì)截面”共三十六頁(yè)第六節(jié)選擇(xuǎnzé)電線(xiàn)和電纜截面的綜合分析一、按允許載流量(liúliàng)選擇電線(xiàn)截面在建筑供配電系統(tǒng)中，對(duì)于低電壓380/220V進(jìn)出電線(xiàn)和電纜的截面積選擇，是按長(zhǎng)期允許載流量（或稱(chēng)發(fā)熱條件或稱(chēng)溫升條件）來(lái)選擇的。Ial≥I30=Ic在三相電力線(xiàn)路中，每相電線(xiàn)（或每相電纜）的橫截面積，必須滿(mǎn)足對(duì)于照明電路，按上述方法選出的截面S值，還須增大標(biāo)稱(chēng)截面等級(jí)一級(jí)或二級(jí)、有利于減小電線(xiàn)沿線(xiàn)電壓損失，保持電燈電壓質(zhì)量在規(guī)定的水平上。（1）對(duì)低壓電網(wǎng)中性線(xiàn)（N線(xiàn)）的允許載流量，不小于三相負(fù)載最大的不平衡電流，以及零序諧波電流大的情況，因此中性線(xiàn)N的截面與各相電線(xiàn)截面選為相同或相近。對(duì)于使用兩相電源或單相電源的負(fù)載中性線(xiàn)上流通著相電流，這種中性線(xiàn)截面應(yīng)與該相電線(xiàn)截面相同。共三十六頁(yè)（2）對(duì)于保護(hù)線(xiàn)（PE線(xiàn)）截面(jiémiàn)的選擇按規(guī)定，PE線(xiàn)的電導(dǎo)(diàndǎo)不小于相線(xiàn)電導(dǎo)(diàndǎo)的50％；按短路時(shí)熱穩(wěn)定的需要，當(dāng)相電線(xiàn)截面SP≤16mm2時(shí)，PE線(xiàn)截面SPE，應(yīng)與相電線(xiàn)截面相等，即久SPE=SP。（3）保護(hù)中性線(xiàn)PEN截面的選擇，應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足PE線(xiàn)保護(hù)作用和中性線(xiàn)N的載流能力；例4-1在380/220V的TN-S配電線(xiàn)路中，計(jì)算電流I1=150A，I2=50A的集中負(fù)荷，cosφ1=cosφ2=0.8，L1=200m，L2=300m，試選用BIX-500鋁芯橡皮線(xiàn)明敷時(shí)的截面。環(huán)境濕度為+30℃，按發(fā)熱條件選擇。解：干線(xiàn)L1上流通的計(jì)算電流為Ial=205A＞200

BLX-500截面為150mm2鋁芯橡皮線(xiàn)在環(huán)境濕度+30℃長(zhǎng)期允許載流量滿(mǎn)足發(fā)熱條件共三十六頁(yè)中性線(xiàn)S01≥0.5SP=75mm2，取90mm2保護(hù)(bǎohù)線(xiàn)截面取90mm25根導(dǎo)線(xiàn)穿管敷設(shè)(fūshè)，穿鋼管直徑d=100mm干線(xiàn)L2上流通的計(jì)算電流為50AIal=60A＞50

BLX-500截面為16mm2鋁芯橡皮線(xiàn)在環(huán)境濕度+30℃長(zhǎng)期允許載流量中性線(xiàn)S02≥0.5SP=8mm2，取10mm25線(xiàn)共穿一管明敷，管徑d=50mm共三十六頁(yè)二、按允許(yǔnxǔ)電壓損失計(jì)算導(dǎo)線(xiàn)截面無(wú)功電壓(diànyā)損失百分值為：試選電線(xiàn)的電抗值X0=0.35Ω/km；已知U1N=0.38kV；故有＜10有功電壓損失為：＜10導(dǎo)線(xiàn)截面為：共三十六頁(yè)三、按經(jīng)濟(jì)(jīngjì)電流密度計(jì)算導(dǎo)線(xiàn)截面第一、二兩段導(dǎo)線(xiàn)(dǎoxiàn)分別用經(jīng)濟(jì)電流密度法計(jì)算導(dǎo)線(xiàn)(dǎoxiàn)的經(jīng)濟(jì)截面選擇BLX-500V/150mm2的鋁芯橡皮絕緣電線(xiàn)。校核發(fā)熱條件：Ial1=233A＞200A，滿(mǎn)足發(fā)熱條件

計(jì)算第二段電線(xiàn)的經(jīng)濟(jì)截面：選擇標(biāo)稱(chēng)幾面相近的型號(hào)BLX-500V/25mm2的鋁芯橡皮絕緣電線(xiàn)。校核發(fā)熱條件：Ial2=88A＞50A，滿(mǎn)足發(fā)熱條件

因電線(xiàn)穿鋼管明敷，鋁線(xiàn)的最小截面大于16mm2，滿(mǎn)足機(jī)械強(qiáng)度要求共三十六頁(yè)四、按機(jī)械強(qiáng)度計(jì)算導(dǎo)線(xiàn)(dǎoxiàn)截面用鋁或鋁合金制造的鋁絞線(xiàn)、鋼芯鋁絞線(xiàn)敷設(shè)架空線(xiàn)路時(shí)，或絕緣鋁線(xiàn)敷設(shè)在角鋼(jiǎogāng)支架上時(shí)，因鋁材質(zhì)輕軟，機(jī)械應(yīng)力強(qiáng)度低，容易斷線(xiàn)，為此，規(guī)定了架空裸鋁導(dǎo)線(xiàn)的最小截面，及絕緣導(dǎo)線(xiàn)的線(xiàn)芯最小截面。對(duì)電纜不校核機(jī)械強(qiáng)度，但應(yīng)校核短路熱穩(wěn)定度。在建筑電氣工程施工設(shè)計(jì)實(shí)踐中，對(duì)于給排水泵站，消防水泵、暖通空調(diào)機(jī)組、工廠礦山動(dòng)力設(shè)備機(jī)組等的動(dòng)力配電線(xiàn)路，由于用電設(shè)備容量大，負(fù)荷電流大，可首先按發(fā)熱條件計(jì)算，選擇電線(xiàn)或電纜截面，在滿(mǎn)足發(fā)熱條件的基礎(chǔ)上，再校核電壓損失和機(jī)械強(qiáng)度。便可選擇合適的導(dǎo)線(xiàn)截面及規(guī)格型號(hào)。對(duì)于匯流母線(xiàn)截面的選擇，首先按發(fā)熱條件選擇母線(xiàn)截面，用經(jīng)濟(jì)電流密度校核截面，然后再用母線(xiàn)短路電流，計(jì)算母線(xiàn)電動(dòng)力是否穩(wěn)定，如不穩(wěn)定，可減小絕絳子間的距離l，使電動(dòng)力穩(wěn)定為止。共三十六頁(yè)共三十六頁(yè)第七節(jié)配電網(wǎng)電壓水平(shuǐpíng)及調(diào)壓方法一、變壓器對(duì)電壓(diànyā)偏移的影晌電壓偏移定義為變壓器副端電壓偏量為二、變壓器電壓損失計(jì)算變壓器的電壓損失為共三十六頁(yè)變壓器短路(duǎnlù)電壓有功分量百分?jǐn)?shù)變壓器短路(duǎnlù)電壓無(wú)功分量百分?jǐn)?shù)變壓器副端電壓為三、變壓器分接頭的選擇設(shè)變壓器在最大負(fù)荷時(shí)高壓母線(xiàn)電壓為UA1，在最小負(fù)