第十二章供配電系統(tǒng).ppt

1、同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,1,第三篇 建筑電氣,講課人 馮志彪教授,教材: 建筑設(shè)備，陳妙芳主編，同濟(jì)大學(xué)出版社,主要參考書： 1. 建筑電氣，段春麗，黃仕元主編，機(jī)械工業(yè)出版社 2電氣照明技術(shù)王曉東主編，機(jī)械工業(yè)出版社 3建筑電氣技術(shù)，唐定曾、唐海、朱相堯編著，機(jī)械工業(yè)出版社,2009/2010 第一學(xué)期,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,2,第十二章 供配電系統(tǒng),12.1.1.電能的優(yōu)點(diǎn): 電能是一種清潔的二次能源。由于電能不僅便于輸送和分配，易于轉(zhuǎn)換為其它的能源，而且便于控制、管理和調(diào)度,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化.另外，作為信息載體，電信號(hào)的傳輸速度快、容量大，廣泛地用于通信、廣播及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。因此，電能已廣泛應(yīng)用于國民

2、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)生產(chǎn)和人民生活的各個(gè)方面。絕大多數(shù)電能都由電力系統(tǒng)中發(fā)電廠提供，電力工業(yè)已成為我國實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，得到迅猛發(fā)展。到2003年底，我國發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量達(dá)38450萬千瓦，發(fā)電量達(dá)19080億度，居世界第2位。工業(yè)用電量已占全部用電量的5070%，是電力系統(tǒng)的最大電能用戶，供配電系統(tǒng)的任務(wù)就是企業(yè)所需電能的供應(yīng)和分配。,12.1.電力系統(tǒng),同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,3,12.1.2.電力系統(tǒng)及其組成,電力系統(tǒng)發(fā)電廠、變電站、電力線路和電能用戶組成的一個(gè)整體。 發(fā)電廠將一次能源轉(zhuǎn)換成電能。根據(jù)一次能源的不同，有火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠和核能發(fā)電廠，此外，還有風(fēng)力發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠和潮汐發(fā)電廠等。 變

3、電所的功能是接受電能、變換電壓和分配電能。 電力線路將發(fā)電廠、變電所和電能用戶聯(lián)接起來，完成輸送電能和分配電能的任務(wù)。 所有消耗電能的用電設(shè)備或用電單位稱為電能用戶。,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,4,12.1.3. 建筑供配電系統(tǒng) 民用建筑的供配電系統(tǒng)由高壓配電線路(10kV)、變電站(包括配電站)、低壓配電線路和用電設(shè)備組成。,M,變電站,高壓配電站,高壓配電線路,低壓配電線路,用電設(shè)備,610kV,0.38/0.22kV,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,5,一般民用建筑的供電電壓在10kV以下,只有少數(shù)特大型民用建筑物或建筑群及用電負(fù)荷大的工業(yè)建筑供電電壓在35110kV之間.,建筑電氣的學(xué)習(xí)重點(diǎn)為:10kV及以

4、下電源和供配電系統(tǒng)、防雷及接地系統(tǒng)、電氣照明系統(tǒng)和智能建筑系統(tǒng)。,12.1.4. 電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn),12.1.4.1.電能生產(chǎn)、輸送方便和應(yīng)用廣泛，因此電能是國民經(jīng)濟(jì)的主要能源。,12.1.4.2. 電力系統(tǒng)暫態(tài)過程的快速性,12.1.4.3. 電能發(fā)、輸、配、用的同時(shí)性,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,6,12.2.電力系統(tǒng)的額定電壓,12.2.1.定義:額定電壓是電氣設(shè)備能長期運(yùn)行的最經(jīng)濟(jì)的電壓,12.2.2. 規(guī)定: 原則為：安全、經(jīng)濟(jì)、有利于制造和運(yùn)行,電壓低當(dāng)然安全，但對(duì)于一定功率的電能應(yīng)用,因P=UI，電壓高電流就小，則輸送同樣功率的電能時(shí)，輸電線路上的電能損耗、電壓降就小，則經(jīng)濟(jì)而且用戶端電

5、壓波動(dòng)小,線路的截面大小還受機(jī)械強(qiáng)度的限制，截面不能太小，因此額定電壓的確定要按安全、經(jīng)濟(jì)、有利于制造和運(yùn)行的原則綜合考慮。為保證產(chǎn)品生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化各國都制定了標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)不應(yīng)過多，否則也不利于電氣設(shè)備的制造和運(yùn)行業(yè)的發(fā)展。 我國的國家標(biāo)準(zhǔn)為“標(biāo)準(zhǔn)電壓”（GB156-1993）。,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,7,12.2.3.用電設(shè)備入口電壓偏差的允許值如表1-2所示,表1-2 用電設(shè)備入口電壓偏差的允許值,名稱,正常情況下,特殊情況下,電壓偏差允許值(%),事故、道路、警衛(wèi)照明,電壓偏差允許值(%),電動(dòng)機(jī),+5 - -5,+5 - -10,名稱,照明燈,視覺要求較高的場所,其它設(shè)備無特殊

6、規(guī)定時(shí),一般工作場所,+5 - -10,+5 - -2.5,+5 - -5,+5 - -5,12.2.4.電壓等級(jí)選擇,(1) 城鎮(zhèn): 高壓配電電壓宜采用10kV,低壓配電電壓應(yīng)采用380V/220V;,(2) 用戶:根據(jù)其計(jì)算容量、供電距離、設(shè)備特性、供電回路數(shù)、遠(yuǎn)景規(guī)劃及當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)現(xiàn)狀和發(fā)展規(guī)劃等技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素綜合考慮確定；小用戶一般直接接入低壓電網(wǎng)；較大用戶，如計(jì)算負(fù)荷大于100kVA或供電距離大于250m時(shí)宜采用高壓電網(wǎng)。,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,8,12.3.建筑供配電系統(tǒng)的負(fù)荷分級(jí)及供電要求,12.3.1.供配電的基本要求 安全可靠和優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)； 電能質(zhì)量指標(biāo)有電壓、波形和頻率的質(zhì)量；,電壓偏

7、差過大,電網(wǎng)的電壓偏差過大時(shí)，不僅影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，而且對(duì)用電設(shè)備的危害很大 。,以照明用的白熾燈為例，當(dāng)加在燈泡上的電壓低于其額定電壓時(shí)，發(fā)光效率降低，使人的身體健康受影響，降低勞動(dòng)生產(chǎn)率。白熾燈的端電壓降低10%，發(fā)光效率下降30%以上，燈光明顯變暗；端電壓升高10%時(shí)，發(fā)光效率將提高1/3，但使用壽命將只有原來的1/3。,電壓偏差對(duì)熒光燈等氣體放電燈的影響不像白熾燈那么明顯，但也會(huì)影響起燃，同樣影響照度和壽命。,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,9,供電電壓的波形畸變,電力系統(tǒng)的供電電壓（或電流）的波形畸變，使電能質(zhì)量下降，產(chǎn)生高次諧波，諧波電流增加了電網(wǎng)的能量損耗，降低旋轉(zhuǎn)電機(jī)、變壓器、電纜等電

8、氣元件的壽命，還將影響電子設(shè)備的正常工作，使自動(dòng)化、遠(yuǎn)動(dòng)、通信都受到干擾。,頻率偏差,我國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電流頻率為50Hz，有些工業(yè)企業(yè)有時(shí)采用較高的頻率，以提高生產(chǎn)效率。 電網(wǎng)低頻率運(yùn)行時(shí)，所有用戶的交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速都將相應(yīng)降低，因而許多工廠的產(chǎn)量和質(zhì)量都將不同程度地受到影響。 頻率的變化對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性影響很大，因而對(duì)頻率的要求比對(duì)電壓的要求嚴(yán)格得多，一般不得超過0.5%，電網(wǎng)容量在300萬千瓦及以上者不得超過2%。頻率的調(diào)整主要依靠發(fā)電廠。,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,10,12.3.2. 負(fù)荷等級(jí),12.3.2.1.按對(duì)供電可靠性要求的負(fù)荷分類 我國將電力負(fù)荷按其對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電在政治

9、上、經(jīng)濟(jì)上造成的損失或影響的程度劃分為三級(jí)。 (1)一級(jí)負(fù)荷 一級(jí)負(fù)荷為中斷供電將造成人身傷亡者；中斷供電將在政治上、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失者，如重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報(bào)廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢，國民經(jīng)濟(jì)中重點(diǎn)企業(yè)的連續(xù)性生產(chǎn)過程被打亂而需要長時(shí)間恢復(fù)等；中斷供電將有重大政治、經(jīng)濟(jì)影響的用電單位的正常工作的負(fù)荷者。,供電可靠性是指供電企業(yè)對(duì)用戶的供電連續(xù)性，一般用供電企業(yè)的實(shí)際全年供電小時(shí)數(shù)與全年總小時(shí)數(shù)的百分比來衡量，也可用全年的仃電次數(shù)和仃電持續(xù)時(shí)間來衡量。,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,11,(2)二級(jí)負(fù)荷 二級(jí)負(fù)荷為中斷供電將在政治上、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失者，如主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢，連續(xù)性

10、生產(chǎn)過程被打亂需較長時(shí)間才能恢復(fù)，重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等；中斷供電系統(tǒng)將影響重要用電單位正常工作的負(fù)荷者；中斷供電將造成大型影劇院、大型商場等較多人員集中的重要公共場所秩序混亂者。,(3)三級(jí)負(fù)荷 三級(jí)負(fù)荷為不屬于一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷者。對(duì)一些非連續(xù)性生產(chǎn)的中小型企業(yè)，停電僅影響產(chǎn)量或造成少量產(chǎn)品報(bào)廢的用電設(shè)備，以及一般民用建筑的用電負(fù)荷等均屬三級(jí)負(fù)荷。,教材第316頁表12-3列了常用民用負(fù)荷的級(jí)別,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,12,12.3.4. 各級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求,12.3.4.1.一級(jí)負(fù)荷 應(yīng)要求由兩個(gè)獨(dú)立電源供電。而對(duì)特別重要的一級(jí)負(fù)荷，應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源點(diǎn)供電 。 一級(jí)負(fù)荷通常又叫做保安負(fù)荷。對(duì)保

11、安負(fù)荷必須備有應(yīng)急使用的可靠電源，以便當(dāng)工作電源突然中斷時(shí)，保證工廠安全停產(chǎn)。這種為安全停產(chǎn)而應(yīng)急使用的電源稱為保安電源。,獨(dú)立電源,同時(shí)具備下列兩個(gè)條件的發(fā)電廠、變電站的不同母線均屬獨(dú)立電源： （1）每段母線的電源來自不同的發(fā)電機(jī)； （2）母線段之間無聯(lián)系，或雖有聯(lián)系，但當(dāng)其中一段母線發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)斷開聯(lián)系，不影響其余母線段繼續(xù)供電。 所謂獨(dú)立電源點(diǎn)主要是強(qiáng)調(diào)幾個(gè)獨(dú)立電源來自不同的地點(diǎn)，并且當(dāng)其中任一獨(dú)立電源點(diǎn)因故障而停止供電時(shí)，不影響其他電源點(diǎn)繼續(xù)供電。,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,13,12.3.4.2. 二級(jí)負(fù)荷,這類負(fù)荷允許短時(shí)停電幾分鐘。它在工業(yè)企業(yè)內(nèi)部占的比例最大。 二級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)回

12、路供電，兩個(gè)回路應(yīng)盡可能引自不同的變壓器或母線段。當(dāng)取得兩個(gè)回路確實(shí)有困難時(shí)，允許由一回專用架空線路供電。,12.3.4.3 三級(jí)負(fù)荷,三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電無特殊要求，允許較長時(shí)間停電，可采用單回路供電。,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,14,12.4.1. 計(jì)算負(fù)荷的意義與目的,進(jìn)行建筑供配電設(shè)計(jì)的依據(jù): 設(shè)計(jì)時(shí)首先要確定建筑供配電系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷,從而可確定供配電系統(tǒng)的導(dǎo)體截面、確定變壓器容量、選擇保護(hù)設(shè)備等等。而計(jì)算負(fù)荷不等于設(shè)備容量之和，因?yàn)樵O(shè)備不會(huì)同時(shí)滿負(fù)荷工作，必須按設(shè)備的特性確定一個(gè)合理的計(jì)算負(fù)荷。,12.4 電力負(fù)荷計(jì)算,負(fù)荷曲線是電力負(fù)荷隨時(shí)間變化的圖形。 12.4.2.1.日負(fù)荷曲線：負(fù)荷在一晝

13、夜間（0-24h）變化情況,見教材 p312圖12-2。 制作方法： （1）以某個(gè)監(jiān)測點(diǎn)為參考點(diǎn)，在24h中各個(gè)時(shí)刻記錄有功功率表的讀數(shù)，逐點(diǎn)繪制而成折線形狀，稱折線形負(fù)荷曲線。 （2）通過接在供電線路上的電度表，每隔半小時(shí)的時(shí)間間隔將其讀數(shù)記錄下來，求出0.5h的平均功率，再依次將這些點(diǎn)畫在坐標(biāo)上，把這些點(diǎn)連成階梯狀的是階梯形負(fù)荷曲線。,12.4.2.負(fù)荷曲線,電力負(fù)荷計(jì)算就是確定用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷,是建筑供配電設(shè)計(jì)時(shí)的依據(jù).,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,15,12.4.2.3.負(fù)荷曲線的一個(gè)重要物理量-需要系數(shù),需要系數(shù)定義,式中,常用建筑電氣設(shè)備的需要系數(shù)見書上第313頁至第19頁表12-2(a)

14、.,設(shè)備的銘牌額定功率Pr經(jīng)過換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的“額定功率”稱為設(shè)備容量，用Ps來表示。,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,16,12.4.3.負(fù)荷計(jì)算,12.4.3.1 單位容量法 這是在方案設(shè)計(jì)階段所采用的方法,首先根據(jù)建筑物的類型、等級(jí)、附屬設(shè)備情況及房間的用途確一個(gè)單位面積的電力負(fù)荷，再根據(jù)當(dāng)?shù)氐纳钕M(fèi)水平作相應(yīng)的調(diào)整。 書p312頁表12-1給出了一些電力負(fù)荷估算指標(biāo)的推薦值。,12.4.3.2 需要系數(shù)法 所有用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷并不等于其設(shè)備容量，兩者之間存在一個(gè)比值關(guān)系，因此前面引進(jìn)了需要系數(shù)的概念，即,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,17,單組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷,多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷,還應(yīng)在各單

15、組負(fù)荷之和上打一折扣,叫同時(shí)系數(shù).,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,18,12.5. 建筑用電負(fù)荷及其特征,隨著城市建筑用地的日趨減少,現(xiàn)代建筑迅速向空間發(fā)展和具有現(xiàn)代化的多功能性.這對(duì)建筑電氣的設(shè)計(jì)和施工提出了更高的要求,涉及的內(nèi)容不斷擴(kuò)大.就目前建筑供配電而言,主要用電負(fù)荷有如下幾種:,12.5.1. 給排水動(dòng)力負(fù)荷,1)消防泵、噴淋泵：為建筑物的最高負(fù)荷等級(jí)，一般均有備用機(jī)組.,2) 生活水泵: 因與人們的生活密切,也為建筑物的最高負(fù)荷等級(jí).,12.5.2. 冷凍機(jī)組動(dòng)力負(fù)荷 提高生活舒適性, 主要是空調(diào),一般為三級(jí),但對(duì)采暖鍋爐及其配套設(shè)備一般為二級(jí)或三級(jí)負(fù)荷.,12.5.3. 電梯負(fù)荷,分為消防電

16、梯和非消防電梯,消防電梯為建筑物的最高負(fù)荷等級(jí)，非消防電梯中客梯一般為二級(jí)或三級(jí)負(fù)荷,貨梯可用三級(jí)負(fù)荷.,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,19,12.5.4. 照明負(fù)荷,分為兩類: 1)應(yīng)急照明和消防設(shè)備用房照明:一般為建筑物的最高負(fù)荷等級(jí), 火災(zāi)時(shí)絕對(duì)不能仃電.,2)普通照明: 根據(jù)對(duì)象,可為一級(jí)、二級(jí)或三級(jí)負(fù)荷。,12.5.5. 風(fēng)機(jī)負(fù)荷,高層建筑中一般都有地下層,用作仃車場、蓄水池、生活污水處理池、冷凍機(jī)及機(jī)組設(shè)備和變電所等用房,還有地下商場,要將室新鮮空氣送入室內(nèi),這種風(fēng)機(jī)稱為新風(fēng)風(fēng)機(jī),還要將混濁空氣抽出到室外,稱為抽風(fēng)機(jī)或排風(fēng)機(jī).,另外,火災(zāi)時(shí)煙霧會(huì)使人窒息死亡,必須設(shè)置專用的防煙和排煙風(fēng)機(jī), 火

17、災(zāi)時(shí)用正壓力送風(fēng)機(jī)把室外新鮮空氣送入防煙樓梯間,加大樓梯間 內(nèi)的空氣壓力,防止煙氣進(jìn)入樓梯間內(nèi),便于人員安全疏散.,對(duì)于消防系統(tǒng)使用的風(fēng)機(jī),根據(jù)建筑的使用性質(zhì)的不同,分為一或二級(jí),而且須與防災(zāi)中心聯(lián)動(dòng)控制.,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,20,12.5.6. 弱電設(shè)備負(fù)荷 高層智能建筑物的弱電系統(tǒng)相當(dāng)于智能中樞神經(jīng)其功能為: 防災(zāi)減災(zāi)滅災(zāi),各種通信及對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳遞、交換、應(yīng)答.,弱電系統(tǒng)的供電電源按建筑物的最高供電負(fù)荷等級(jí)供電.用于大型百貨商店(商場) 、大型金融中心(銀行)經(jīng)營管理的電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和防盜報(bào)警系統(tǒng)是特別重要負(fù)荷.,弱電系統(tǒng)用電負(fù)荷主要包括:,防災(zāi)中心、程控?cái)?shù)字通信及傳真系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化

18、系統(tǒng)、衛(wèi)星電視及公用天線電視、保安監(jiān)察電視系統(tǒng)、大型國際比賽場館的計(jì)時(shí)記分電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)、大型百貨商店(商場) 、大型金融中心(銀行)經(jīng)營管理的電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和防盜報(bào)警系統(tǒng)等等的用電負(fù)荷.,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,21,12.6. 建筑供配電系統(tǒng)無功功率的補(bǔ)償(參考),12.6.1功率因數(shù)的計(jì)算,1)瞬時(shí)功率因數(shù),2)最大負(fù)荷功率因數(shù),3)平均功率因數(shù) 由消耗的電能計(jì)算,式中，Wa為某一時(shí)間內(nèi)消耗的有功電能（kWh）；Wm為某一時(shí)間內(nèi)消耗的無功電能（kvarh）。,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,22,4)供電部門對(duì)用戶功率因數(shù)的要求: 高壓用戶應(yīng) cos0.9, 低壓用戶應(yīng) cos0.85.,12.6

19、.2. 功率因數(shù)對(duì)供配電系統(tǒng)的影響及提高功率因數(shù)的方法,1) 功率因數(shù)對(duì)供電系統(tǒng)的影響 電能損耗增加, 電壓損失增大:因,降低,則電流,在同樣的有功功率下升高,使電壓損失增大;, 供電設(shè)備利用率降低:,在功率因數(shù)降低后，不得不降低輸送的有功功率P來控制電流I的值，這樣就降低了供電設(shè)備的供電能力。,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,23,人工補(bǔ)償功率因數(shù)方法 并聯(lián)電容器 同步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償 調(diào)相機(jī)(僅發(fā)無功功率的同步發(fā)電機(jī))補(bǔ)償 動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償,2) 提高功率因數(shù)的方法,12.6.3.并聯(lián)電容器補(bǔ)償,1)并聯(lián)電容器的型號(hào) 并聯(lián)電容器的型號(hào)由文字和數(shù)字兩部分組成，型號(hào)各部分所表示的意義如下：,例如：BW0.4-12-1

20、型即為單相戶內(nèi)型十二烷基苯浸漬(W)的并聯(lián)(B)電容器，額定電壓為0.4kV、容量為12kvar,1表示單相。但文字的意義往往各制造廠自定義的.應(yīng)用時(shí)要查設(shè)計(jì)手冊或制造廠提供的產(chǎn)品說明書.,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,24,2)補(bǔ)償容量和電容器臺(tái)數(shù)的確定 補(bǔ)償容量： Qcc=Pav（tgav1tgav2）,式中，Qcc為補(bǔ)償容量；Pav為平均有功負(fù)荷，tgav1為補(bǔ)償前平均功率因數(shù)角的正切值；tgav2為補(bǔ)償后平均功率因數(shù)角的正切值；,例12-2 如某一工廠的計(jì)算負(fù)荷為2400kW，平均功率因數(shù)為0.67。要使其平均功率因數(shù)提高到0.9（在10kV側(cè)固定補(bǔ)償），問需要裝設(shè)多大容量的并聯(lián)電容器？如果采用B

21、WF-10.5-40-1型電容器，需裝設(shè)多少個(gè)？ 解 tgav1=tg(arccos0.67)=1.1080 tg av2=tg(arccos0.9)=0.4843,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,25,Qcc= Pav（tgav1tgav2） = Pc（tgav1tgav2） =0.752400(1.1080-0.4843)1122.66kvar n= Qcc /qcN=1122.66/40=28個(gè) 考慮三相均衡分配，應(yīng)裝設(shè)30個(gè)，每相10個(gè)，此時(shí)并聯(lián)電容器的實(shí)際值為3040=1200kvar，此時(shí)的實(shí)際平均功率因數(shù)為,滿足要求。,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,26,12.7 建筑供配電系統(tǒng)的接線方式12.7.1變電

22、所高壓系統(tǒng)常用主接線線路變壓器組接線；單母線接線；橋式接線。,12.7.1.1.線路變壓器組單元接線 結(jié)構(gòu)：當(dāng)只有一路電源供電線路和一臺(tái)變壓器時(shí)，可采用線路變壓器組接線。QS-隔離開關(guān),QF-斷路器,FU-熔斷器,QL-負(fù)荷開關(guān),QDK-熔斷器式開關(guān)（如下右圖）, 特點(diǎn)：接線簡單，所用電氣設(shè)備少，配電裝置簡單，節(jié)約建設(shè)投資; 該單元中任一設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，變電所全部停電，可靠性不高;, 適用范圍：小容量三級(jí)負(fù)荷、小型工廠或非生產(chǎn)性用戶.,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,27,12.7.1.2. 單母線接線,（1）單母線不分段接線 結(jié)構(gòu)： （如右圖）, 特點(diǎn)：接線簡單清晰，使用設(shè)備少，經(jīng)濟(jì)性比較好，發(fā)生誤操作的

23、可能性小。,可靠性和靈活性差。當(dāng)電源線路、母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生故障或進(jìn)行檢修時(shí)，全部用戶供電中斷。 適用范圍：可用于對(duì)供電連續(xù)性要求不高的三級(jí)負(fù)荷用戶，或有備用電源的二級(jí)負(fù)荷用戶。,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,28,(2)單母線分段接線, 結(jié)構(gòu)：可采用隔離開關(guān)或斷路器分段，隔離開關(guān)分段因倒閘操作不便，現(xiàn)已不再采用。, 特點(diǎn)：供電可靠性高，操作靈活。除母線故障或檢修外，可對(duì)用戶連續(xù)供電。,缺點(diǎn)：母線故障或檢修時(shí)，仍有50%左右的用戶停電。,適用范圍：在具有兩路電源進(jìn)線時(shí)，采用單母線分段接線，可對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷供電，特別是裝設(shè)了備用電源自動(dòng)投入裝置后，更加提高了單母線用斷路器分段接線的供電可靠性。,同濟(jì)大學(xué)

24、浙江學(xué)院,29,12.7.2 建筑供配電的低壓系統(tǒng)接線方式,典型的低壓主接線有以下幾種:,12.7.2.1.照明供電系統(tǒng),(a),如右圖所示,僅適用于按照明電價(jià)計(jì)費(fèi)的三級(jí)負(fù)荷,其中圖(a)的電度表為直通式(60A及以下),主開關(guān)為負(fù)荷開關(guān),因而后面要加熔斷器,以在有短路故障時(shí)切斷電源.圖(b)的主開關(guān)為自動(dòng)空氣開關(guān),可跳開故障電流,因而不用熔斷器,圖(c)接線用于60A以上電度表經(jīng)電流互感器接入,主開關(guān)也用自動(dòng)空氣開關(guān).,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,30,12.7.2.2 單電源照明及動(dòng)力供電線路,線路如右圖所示,適用于60A以下線路,否則要加電流互感器電度表.,12.7.2.3.雙電源照明供電線路,雙

25、電源照明供電方案有”一用一備”和”互為備用”兩種類型.不管那種類型,供電部門均要求兩個(gè)電源不能并聯(lián)運(yùn)行,須有可靠的電氣及機(jī)械互鎖功能.兩個(gè)電源的切換方式有”手動(dòng)”和”自動(dòng)”兩種.,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,31,12.7.2.4 低壓放射式結(jié)線 低壓放射式結(jié)線 特點(diǎn)：供電可靠性較高，所用開關(guān)設(shè)備及配電線路也較多。多用于用電設(shè)備容量大，或負(fù)荷性質(zhì)重要，或車間內(nèi)負(fù)荷排列不整齊，或車間為有爆炸危險(xiǎn)的廠房，必須由與車間隔離的房間引出線路等情況。,12.7.2.5 低壓樹干式結(jié)線 低壓樹干式結(jié)線 特點(diǎn)：引出配電干線較少，采用的開關(guān)設(shè)備自然較少，但供電可靠性差。在機(jī)械加工車間、工具車間和機(jī)修車間應(yīng)用比較普遍.,同

26、濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,32,12.8 電線、電纜及電器設(shè)備的選擇,電線、電纜及電氣設(shè)備的選擇是供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要步驟，其選擇的恰當(dāng)與否將影響到整個(gè)系統(tǒng)能否安全可靠的運(yùn)行，故必須遵循一定的選擇原則。本章對(duì)常用的電線、電纜及高、低壓電器即高壓斷路器、高壓隔離開關(guān)、母線、絕緣子、高低壓熔斷器及成套配電裝置（高壓開關(guān)柜）等分別介紹了其選擇方法，為合理、正確使用電氣設(shè)備提供了依據(jù)。,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,33,12.8.1 導(dǎo)線和電纜的選擇,包括兩方面內(nèi)容：選擇型號(hào)；選擇截面,導(dǎo)線和電纜的選擇根據(jù)其使用環(huán)境、工作條件等因素確定。戶外架空線路10KV及以上電壓等級(jí)一般采用裸導(dǎo)線，380V電壓等級(jí)一般采用絕緣導(dǎo)線。

27、12.8.1.1.1 裸導(dǎo)線常用的型號(hào)： （1）鋁絞線（LJ）導(dǎo)電性能較好，重量輕，對(duì)風(fēng)雨作用的抵抗力較強(qiáng)，但對(duì)化學(xué)腐蝕作用的抵抗力較差。 多用于6-10kV的線路。 （2）鋼芯鋁絞線（LGJ） 在機(jī)械強(qiáng)度要求較高的場合和35kV及以上的架空線路上多被采用。,12.8.1.1導(dǎo)線、電纜型號(hào)的選擇,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,34,（3）銅絞線（TJ）:導(dǎo)電性能好，機(jī)械強(qiáng)度好，對(duì)風(fēng)雨和化學(xué)腐蝕作用的抵抗力都較強(qiáng)，但價(jià)格較高,用于重要場合. （4）防腐鋼芯鋁絞線（LGJF）:具有鋼芯鋁絞線的特點(diǎn)，同時(shí)防腐性好，一般用在沿海地區(qū)、咸水湖及化工工業(yè)地區(qū)等周圍有腐蝕性物質(zhì)的高壓和超高壓架空線路上。,12.8.1.

28、1.2.常用電力電纜型號(hào)及選擇原則 （1）電力電纜型號(hào)的表示和含義 3 1 依次含義為： 類別代號(hào) ：Z油浸紙絕緣電力電纜 V聚氯乙烯絕緣電力電纜 YJ交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜 X橡膠絕緣電力電纜;,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,35,導(dǎo)體材質(zhì) ：L鋁導(dǎo)體,LH鋁合金導(dǎo)體,T銅導(dǎo)體,TR軟銅導(dǎo)體;內(nèi)護(hù)套代號(hào)：Q鉛包,L鋁包（現(xiàn)不生產(chǎn)）,V聚氯乙烯護(hù)套;特征代號(hào):P滴干式,D不滴流式,F分相鉛包式;外護(hù)層代號(hào)：02聚氯乙烯套,03聚乙烯套,20裸鋼帶鎧裝,30裸細(xì)圓鋼絲鎧裝,40裸粗圓鋼絲鎧裝;額定電壓（V）；相線芯數(shù) ；相線芯截面（mm2）；中性線芯數(shù) ；中性線芯截面（mm2）.,（2）常用型號(hào)及選擇原則

29、塑料絕緣電力電纜（BLV、BLVV、BVR） 結(jié)構(gòu)簡單，重量輕、抗酸堿、耐腐蝕，敷設(shè)安裝方便。 常用的有兩種：聚氯乙烯絕緣及護(hù)套電纜和交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電纜。,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,36,油浸紙滴干絕緣鉛包電力電纜 可用于垂直或高落差處，敷設(shè)在室內(nèi)、電纜溝、隧道或土壤中，能承受機(jī)械壓力，但不能承受大的拉力。,12.8.1.1.3.常用的絕緣導(dǎo)線型號(hào)選擇 塑料絕緣的絕緣性能良好，價(jià)格低，可節(jié)約橡膠和棉紗，在室內(nèi)敷設(shè)時(shí)常用。 常用塑料絕緣線型號(hào)有：BLV(BV), BLVV(BVV), BVR.,B表示布導(dǎo)線,V表示聚氯乙烯,R表示軟導(dǎo)線,L表示鋁芯,銅芯不表示,例如BV表示銅芯聚氯乙烯絕緣導(dǎo)

30、線, BVV銅芯聚氯乙烯護(hù)套聚氯乙烯絕緣導(dǎo)線.,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,37,12.8.1.2導(dǎo)線、電纜截面的選擇,(1)按允許載流量選擇導(dǎo)線和電纜的截面; (2)按允許電壓損失選擇導(dǎo)線和截面; (3)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜截面; (4)按機(jī)械強(qiáng)度選擇導(dǎo)線和電纜截面; 這是對(duì)架空線路而言的,要求所選的截面不小于其最小允許截面(可查有關(guān)規(guī)范),對(duì)電纜不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度; (5)滿足短路穩(wěn)定度的條件（熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定）.,12.8.1.2.1 原則,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,38,12.8.1.2.2 按允許載流量選擇導(dǎo)線和電纜截面,這是按發(fā)熱條件(允許溫升)選擇導(dǎo)線截面的原則.允許載流量可查有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和手冊

31、。,12.8.1.2.3按機(jī)械強(qiáng)度選擇導(dǎo)線和電纜截面按機(jī)械強(qiáng)度允許的最小截面見書上表12-5.,12.8.1.2.4按允許電壓損失選擇導(dǎo)線和截面,電壓損失一般以百分?jǐn)?shù)表示，即電壓損失的有名值與額定電壓之比的百分?jǐn)?shù)表示,線路的電壓損失不宜超過規(guī)定值：高壓配電線路的電壓損失，一般不超過線路額定電壓的5%；從變壓器低壓側(cè)母線到用電設(shè)備受電端的低壓配電線路的電壓損失，一般不超過5%；對(duì)視覺要求較高的照明電路，則為2%-3%.,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,39,12.8.2 開關(guān)和熔斷器的選擇,12.8.2.1.高壓斷路器選擇,按斷路器使用場合、環(huán)境條件來選擇型號(hào)，然后再選擇額定電壓、額定電流值，最后校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定、

32、熱穩(wěn)定和斷流容量。,12.8.2.1.1。高壓斷路器用途,正常運(yùn)行時(shí)接通或切斷負(fù)荷電流，故障時(shí)切斷故障電流.,12.8.2.1.2.類型:,高壓斷路器由導(dǎo)電回路、滅弧室、外殼、絕緣支體操作和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等部分組成，按滅弧介質(zhì)和滅弧方式有下列類型：,（1）油斷路器：有多油和少油斷路器兩種；,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,40,（2）空氣斷路器：滅弧介質(zhì)為壓縮空氣，壓縮空氣起三個(gè)作用：吹弧，絕緣，分合閘操作動(dòng)力. 優(yōu)點(diǎn):斷流容量大、分閘速度快，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格貴和維護(hù)要求高，一般用于國家電網(wǎng)及以上的大型電站和變電所。,（3）六氟化硫斷路器：采用氣體SF6作為滅弧介質(zhì)，它在電弧作用下分解為低氟化物，可大量吸收電弧熱

33、量，使電弧迅速冷卻而熄滅.這種斷路器動(dòng)作快、斷流容量大、壽命長、無火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)、可頻繁通斷、體積小等優(yōu)點(diǎn)，雖價(jià)格偏高、維護(hù)要求嚴(yán)格，但仍受歡迎，用于全封閉的組合電器中.,（4）真空斷路器：利用空氣稀薄的高絕緣強(qiáng)度來滅弧，這種斷路器開距小、動(dòng)作快、燃弧時(shí)間短、斷流能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、體積小、無噪聲、壽命長、容易維修、無爆炸危險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在10kV及以下系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，但分?jǐn)喔行载?fù)載會(huì)因操作過電壓而擊毀系統(tǒng)中的設(shè)備，必須配置專用的R-C吸收裝置或金屬氧化物避雷器.,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,41,12.8.2.2 高壓隔離開關(guān)選擇,隔離開關(guān)只需要選擇額定電壓和額定電流，校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。型式有戶

34、外型(GW)和戶內(nèi)型(GN).,隔離開關(guān)用于隔離電源,以保證安全檢修其它電氣設(shè)備.隔離開關(guān)沒有滅弧能力,不能拉電流.,12.8.2.3.高壓負(fù)荷開關(guān)選擇,用于接通和斷開負(fù)荷電流,為了切斷短路電流,須與高壓熔斷器使用.,型式有FN型戶內(nèi)式和FW型戶外式.,選擇:除環(huán)境條件和額定值外,要進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定和斷流容量校驗(yàn)。,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,42,12.8.2.4 高壓熔斷器的選擇,型式也分為RN型戶內(nèi)式和RW型戶外式,用來保護(hù)線路、變壓器及電壓互感器等設(shè)備。,12.8.2.5 自動(dòng)空氣開關(guān)選擇: 自動(dòng)空氣開關(guān)是一種低壓開關(guān),其作用與高壓斷路器類似.針對(duì)不同的負(fù)荷如照明負(fù)荷、電動(dòng)機(jī)類負(fù)荷、配電線路等對(duì)象

35、來選擇，參見有關(guān)手冊.,12.9 變配電所,12.9.1. 建筑變配電所的類型,12.9.1.1 電壓等級(jí): 建筑變配電所的電壓等級(jí)大多為610kV, 將10kV高壓降為0.38kV/0.22kV低壓,對(duì)低壓設(shè)備供電.,從整體結(jié)構(gòu)來分:室內(nèi)型、半室外型、室外型及成套變電站；,12.9.1.2. 變配電所的類型與布置,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,43,從變電站所處位置來分：,12.9.1.2.1. 獨(dú)立變配電所: 供給分散的用電負(fù)荷,或周圍環(huán)境限制,如車間、建筑物內(nèi)有腐蝕性氣體或易燃易爆氣體等環(huán)境限制，必須建立獨(dú)立變配電所.中大城市的居民住宅區(qū)多采用獨(dú)立變電所.,12.9.1.2.2. 附設(shè)變配電所,(1

36、) 內(nèi)附式變配電所: 設(shè)于建筑物內(nèi)與建筑物共用外墻.保持了建筑物外觀整齊,多層建筑可用此方案.,(2)外附式變配電所:設(shè)于建筑物外,可與建筑物共用一面墻.在大型民用建筑中,它經(jīng)常與冷凍機(jī)房、鍋爐房等用電量較大的建筑物設(shè)置在一起。,(3) 外附露天式: 與外附式相似,但變壓器裝于室外.變壓器周圍不小于0.8m處設(shè)1.7m固定圍攔或圍墻.結(jié)構(gòu)簡單,但維護(hù)條件差,用于小負(fù)荷處并且不重要處.,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,44,(4)室內(nèi)式: 設(shè)于建筑物內(nèi).在負(fù)荷較大時(shí),可使變電所接近負(fù)荷,但要有防火措施.,12.9.1.2.3. 地下變配電所: 節(jié)省用地, 在大型建筑物中針對(duì)地下冷凍機(jī)房、水泵房而設(shè).,12.9

37、.1.2.4. 桿上式或高臺(tái)式變電所: 用于負(fù)荷分散的小城市生活區(qū)和工廠生活區(qū),及小型工礦企業(yè),變壓器容量在315kVA以下.,12.9.1.2.5. 組合式變電所: 又稱為箱式變電站. 特點(diǎn)為可使變配電系統(tǒng)統(tǒng)一化, 而且體積小、按裝方便、性價(jià)比高，適用于城市建筑、生活小區(qū)、中小型工廠、鐵路及油田等.目前廣泛被采用.,組合式變電所的組成:高壓配電裝置、電力變壓器和低壓配電裝置三部分組成.,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,45,12.9.2.變配電所的布置,戶內(nèi)式：變壓器、配電裝置安置于室內(nèi)，工作條件好，運(yùn)行管理方便；戶內(nèi)式又分為單層布置和雙層布置，視投資和土地情況而定.35kV戶內(nèi)變電所宜采用雙層布置，6-

38、10kV變配電所宜采用單層布置。 戶外式：變壓器，配電裝置全部安裝于室外； 混合式：部分裝于室內(nèi)、部分裝于室外。,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,46,變電所的布置主要由變壓器室2、高壓配電室1、低壓配電室3、電容器室5、控制室（值班室）4、 休息室、工具間等組成。,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,47,12.10 電氣安全與保護(hù)接地,12.10.1.觸電的概念及其危害 當(dāng)人體不同部位接觸不同電位時(shí)，就有電流流過人體，這就是觸電。觸電分直接觸電和間接觸電兩類。 觸電事故可分為“電擊”與“電傷”兩類。電擊是指電流通過人體內(nèi)部，破壞人的心臟、呼吸與神經(jīng)系統(tǒng)；電傷是指由電流的各種效應(yīng)對(duì)人體造成的傷害。安全電流是指人體觸電后最大

39、的擺脫電流。我國規(guī)定為30mA（50Hz交流），觸電時(shí)間按不超過1s計(jì)，即30mAs。,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,48,12.10.2工作接地、保護(hù)接地、重復(fù)接地,(1) 工作接地 在正常或故障情況下為了保證電氣設(shè)備可靠地運(yùn)行，而將電力系統(tǒng)中某一點(diǎn)接地稱為工作接地。 例如電源（發(fā)電機(jī)或變壓器）的中性點(diǎn)直接（或經(jīng)消弧線圈）接地，電壓互感器一次側(cè)線圈的中性點(diǎn)接地，防雷設(shè)備的接地。 (2) 保護(hù)接地 在故障情況下可能呈現(xiàn)危險(xiǎn)的對(duì)地電壓的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分進(jìn)行接地稱為保護(hù)接地。 例如電氣設(shè)備上與帶電部分相絕緣的金屬外殼接地。,(3) 重復(fù)接地 將零線上的一處或多處通過接地裝置與大地再次連接，稱重復(fù)接地。,同濟(jì)

40、大學(xué)浙江學(xué)院,49,12.10.3 漏電保護(hù),漏電保護(hù)用來彌補(bǔ)保護(hù)接地的不足,進(jìn)行防觸電保護(hù).正常情況下,主回路對(duì)稱三相電流之和為零,但當(dāng)人體接觸帶電體或主線路或設(shè)備絕緣損壞時(shí),這三相電流之和就不等于零,稱之為剩余電流.由于一般這剩余電流較小,不會(huì)使上述保護(hù)裝置動(dòng)作.而加裝漏保護(hù).,一般在中小型建筑中安裝二級(jí)漏電保護(hù),一級(jí)裝于進(jìn)線配電箱一級(jí)裝于用護(hù)配搭箱,如教材p328頁圖12-18所示.,在家用電器回路,采用30mA及以下的值作為剩余電流保護(hù)裝置的動(dòng)作電流.對(duì)于居住建筑,當(dāng)干線電流不大于150A時(shí),總的漏電開可選用額定漏電動(dòng)作電流100mA,動(dòng)作時(shí)間為0.20.5s,干線電流大于150A時(shí),總的漏電開可選用額定漏電動(dòng)作電流300mA,動(dòng)作時(shí)間為0.10.2s,用戶漏電開關(guān)可選用額定漏電動(dòng)作電流30mA.,同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院,50,12.11 建筑防雷,12.11.1. 1過電壓及雷電概述 過電壓指在電氣設(shè)備或線路上出現(xiàn)的超過正常工作要求 并對(duì)其絕緣構(gòu)成威脅的電壓。 過電壓按產(chǎn)生原因可分為內(nèi)部過電壓和外部過電壓。 (1) 內(nèi)部過電壓內(nèi)部過電壓是由于電力系統(tǒng)正常操作、事故切換、發(fā)生故障或負(fù)荷驟變時(shí)引起的過電壓，可分為操作過電壓、弧光接地過電壓