供配电基础知识剖析

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1、 建 筑 电 气 工 程 第1章 供配电系统 1.1 概述 1.2 建筑的供配电系统 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 供电系统主要形式 1.2.4 民用建筑供配电线路 1.2.5 供配电设备 1.2.6 建筑供配电系统图实例 1.3 建筑电气照明系统 1.3.1 基本组成 1.3.2 建筑照明系统的分类 1.4 建筑动力系统 1.4.1 动力设备的配电 1.4.2 动力设备的控制 1.5 变配电所布置图实例 1.6 建筑装饰与建筑电气的关系 1.1 概述 建筑供配电系统是建筑电气的最基本 系统，它对电能起着接受、更换和分配 的作用，向各种用电设备

2、提供电能。 系统应既能满足供电可靠性和运行维护 的安全、灵活、方便的要求，又要使系 统投资少，做到技术上合理和经济上节 约。 建筑用电，差不多都是电力系统供 给的。一般的建筑采用低压供电， 高层建筑采用10kv甚至35kv供电。 供配电设计是建筑电气设计的重要 内容。为做好建筑供配电系统的设 计，必须对电力系统有所了解。 1.1.1 电力系统的组成 由各种电压的电力线路及一些 发电厂、变电所和电能用户联 系起来的一个发电、输电、变 电和用电的整体，称为电力系 统。 图11是一个大型电力系统的 示意图。 电力系统示 意 110KV 110KV 110KV 110KV110KV 110KV 110

3、KV 220KV35KV 35KV 35KV 35KV 35KV 35KV 35KV 35KV 110KV 10KV 10KV 10KV 10KV 0.4KV 0.4KV 0.4KV0.4KV 电力网 电力网 枢纽变电站 地区枢纽 变电站 低压变电所 10KV变电所 负荷变电站 火力发电站 水力发电站 负荷变电站 发电厂 1发电厂 发电厂是将自然界蕴藏的各种一 次能源(如煤、水、风和原子能等)转换 为电能(称二次能源)，并向外输出电能 的工厂。 发电厂的种类很多，根据所利用 能源的不同，有火力电厂、水力发电厂 、原于能发电厂、地热发电厂、潮汐发 电厂以及风力发电厂、太阳能发电厂等 。 在现代的

4、电力系统中，各国都以 火力发电厂和水力发电厂为主。近些年 来，各国正在大力发展原子能发电。 2变电所 变电所是接受电能、变换电压和分配电 能的场所，主要由电力变压器和高低压 配电装置组成，是电力系统中的重要组 成部分。 按照变压的性质和作用不同，又可以分 为升压变电所和降压变电所两种，装有 升压变压器的变电所叫做升压变电所， 装有降压变压器的变电所叫做降压变电 所。 仅用来接受和分配电能而不改变电压的 场所称为配电所。 3电力网 电力系统中各种不同电压等级的电力线路及其 所联系的变电所，称为电力网。其任务是将发 电厂生产的电能输送、变换和分配到电能用户 。 电力网按其功能常分为输电网和配电网两

5、大类 。 由35KV及以上的输电线路和与其连接的变电所 组成的电力网称为输电网，它是电力系统的主 要网络。它的作用是将电能输送到各个地区或 直接输送给大型用户。 由10kv及以下的配电线路和配电变压器所组成 的电力网称为配电网。它的作用是将电能分配 给各类不同的用户。 4电能用户 电能用户是所有用电设 备的总称。 一切电力设备都是在一定的电压下和频率下 工作的。电压和频率是衡量电能质量的两个 基本参数。我国交流电力设备的额定频率为 50Hz，此频率通常为“工频”。 电气设备的额定电压是保证设备正常运行， 并获得最佳经济效果的电压。如果设备的端 电压偏离其额定电压，则设备的工作性能和 寿命都将受

6、到影响。 对建筑供配电系统来说，提高电能质量主要 是提高电压的质量。 1.1.2 电力系统的电压 （1）电网(线路)的额定电压 电网的额定电压等级是国家根据国 民经济发展的需要以及电力工业的 现有水平，经过全面的技术经济分 析后确定的。它是确定各类电力设 备额定电压的基本依据. 1三相交流电网和电力设备的额定电压 （2）用电设备的额定电压M3 用电设备的额定电压规定与同级 电网的额定电压同。 由于用电设备运行时线路上要产生 电压降，所以线路上各点电压都略 有不同. （3）发电机的额定电压 发电机的额定电压规定高于同级电网 额定电压5%。 由于电力线路允许的电压偏差一般为 5%，即整个线路允许有

7、10%的电压 损失， 所以为了维持线路的平均电压在额定 值，线路首端（电源端）的电压可较 线路额定电压高5，而线路末端则可 较线路额定电压低5%. （4)变压器的额定电压 当变压器的一次绕组与发电机直接连 接时，其一次绕组的额定电压等于发 电机额定电压，即高于同级电网额定 电压5%。 当变压器不与发电机相连，而是连接 在线路上时，可把它看做用电设备， 其一次绕组额定电压应与电网额定电 压相同。 2电压偏移 各种电气设备都有额定的工作电压，但 在实际运行时，电气设备的端电压往往 会因电力系统负荷的变化或用户本身负 荷的变化而偏离额定值。 在用电高峰时长线路的末端，电压往往 低于额定值。 在低负荷

8、时线路的始端，电压往往高于 额定值。为此，引入电压偏移的概念。 （1）电压偏移的含义。 电压偏移是指用电设备的实际端电压U与设备 额定电压UN之差，通常用它对额定电压UN 的百分值来表示，即 在电力系统中，用电设备的端电压无论是偏 高还是偏低，都会对设备的工作性能和使用 寿命产生不良影响。 （2)允许的电压偏移。国家标准GB5005295 供配电系统设计规范规定：正常运行情 况下，用电设备端子处电压偏差的允许值宜 符合下列要求： 电动机为5%。 照明。在一般工作场所为5%；对于远离 变电所的小面积一般工作场所，难以满足上 述要求时，可为+5%、10；应急照明、道 路照明和警卫照明等为+5%、1

9、0%。 其他用电设备，当无特殊规定时为5%。 当电网电压不能满足要求时，必须采取相应 的电压调整措施。 1.2.1 电力负荷分级及其供电可靠性要求 电力网上用电设备所消耗的功率，称 为用户的“用电负荷”或“电力负荷”。 用户供电的可靠性程度，是由用电负 荷的性质来决定的。 根据建筑物的类别和用电负荷的性质 ，按民用建筑电气设计规范规定 ，对用电负荷划分为三个等级： 1一级负荷 中断供电将造成人员伤亡者； 中断供电将造成重大政治影响者； 中断供电将造成重大经济损失者； 中断供电将造成公共场所秩序严重 混乱者。 如火车站，大会堂，重要宾馆，通讯 交通枢纽，重要医院的手术室，炼钢 炉，国家级重点文物

10、保护场所等。 2二级负荷 中断供电将造成较大政治影响者； 中断供电将造成较大经济损失者， 如大量产品和原材料报废，大量减产 或发生重大设备损坏事故，重点企业 连续生产过程需要长时间才能恢复； 供电将造成公共场所秩序混乱者。 3三级负荷 凡不属一级和二级负荷者。 下面对民用建筑及工业建筑的常用设 备及部位的负荷分级列表分类，如下 表1.2所示： 各个级别的负荷对用电的可靠性有不 同的要求，以一级要求最重要、最严 格,二级、三级逐渐降低要求。 建筑类别类别建筑物名称用电设备电设备 及部位负负荷级别级别 住宅建筑高层层普通住宅电电梯、照明二级级 旅馆馆建筑 高级级旅馆馆宴会厅厅、新闻摄闻摄 影、高级

11、级客房电电梯等一级级 普通旅馆馆主要照明二级级 办办公建筑 省、市、部级办级办 公室会议议室、总值总值 班室、电电梯、档案室、主要照明一级级 银银行主要业务业务 用计计算机及外部设备电设备电 源、防盗信号电电源一级级 教学建筑 教学楼教室及其他照明二级级 实验实验 室一级级 科研建筑科研所重要实验实验 室，计计算 中心、气象台 主要用电设备电设备一级级 电电梯二级级 文娱娱建筑大型剧剧院舞台、电电声、贵宾贵宾 室、广播及电视转电视转 播、化装照明一级级 医疗疗建筑县级县级 及以上医院 手术术室、分娩室、急症室、婴婴儿室、理疗疗室、广播照明一级级 细细菌培养室、电电梯等二级级 商业业建筑省辖辖市

12、及以上百货货 大楼 营业厅营业厅 主要照明一级级 其他附属二级级 博物建筑省、市、自治区及以上博 物馆馆、展览览管 珍贵贵展品室的照明、防盗信号电电源一极 商品展览览用电电二级级 商业仓库业仓库 建筑 冷库库 大型冷库库、有特殊要求的冷酷压缩压缩 机及附属设备设备 、电电梯、库库内 照明 二级级 司法建筑监狱监狱警卫卫信号一极 表1.2 民用建筑常用重要电力负荷级别 1. 一级负荷的供电要求 级负荷应由两个独立电源供电，按照生产需要和允许停 电时间，采用双电源自动或手动切换的接线，或双电源对 多台一级用电设备分组同时供电的接线，具体供电形式见 图4-3。 所谓独立电源，是指若干电源中任一电源发

13、生故障或停止 供电时，不影响其他电源继续供电。同时，具备下列两个 条件的发电厂或变电所的不同母线段，均属独立电源。 1)每段母线的电源来自不同发电机或变压器 2)母线段之间无联系，或虽有联系但在一段发生故障时， 能自动将其联系切断，不影响另一段母线继续供电。 对于一级负荷中特别重要的负荷，除要求有上述两个电源 外，还要求增设应急电源。 常用的应急电源有：独立于正常电源之外的发电机组、干 电池、蓄电池、专门供电线路等。 2. 二级负荷的供电要求 对于二级负荷，应由二回线路供电， 供电变压器也应有两台(这两台变压器 不一定在同一变电所)。在其中一回路 或一台变压器发生常见故障时，二级 负荷应做到不

14、致中断供电，或中断后 能迅速恢复供电。 3. 三级负荷的供电要求 三级负荷属不重要负荷，对供电无特 殊要求。但在条件允许的情况下，应 尽量提高供电的可靠性和连续性。 1.2.2 供电电源 供电电源应根据建筑物内的用电负荷的大 小和用电设备的额定电压数值以及供电可 靠性要求等因素确定。一般有如下几种方 式： (1)单相220V电源 用于建筑物较小或用电设备负荷量较小， 而且均为单相、低压用电设备的场合。 (2)三相380220V电源 用于建筑物较大或用电设备的容量较大， 但全部为单相和三相低压用电设备而且总 设备功率在240kW以下的场合。 v(3)l0kV高压供电电源 用于建筑物很大或用电设备

15、的容量很 大，虽全部为单相和三相低压用电设 备，但采用高压供电在技术和经济上 合理且满足供电部门要求的场合。 此时，在建筑物内应装设变压器，布 置变电室。若建筑物内有高压用电设 备时,应引入高压电源供其使用，同时 装设变压器，满足低压用电设备的电 压要求。 1.2.3 供电系统主要形式 供电系统应根据负荷等级，按照供 电安全可靠、投资费用少、维护运 行方便、系统接线简单等原则进行 设计，图13是一些可供选择的方 案。 图1-3 常用供电系统方案 方案a为一路高压进线单台变压器情况 该系统供电可靠性较差，系统中电源、变压器、 开关及母线中任一环节出现故障或检修时，均不 能保证供电，但接线简单，造价低，可适用三级 负荷。 方案b为一路高压进线，双台变压器，低压母线分 段供电方式 与方案a比较，除变压器有备用外，其他环节也无 备用，一般情况下，变压器出现故障或检修的可 能性比其他元件少得多，故其可靠性增加不多而 投资大为增加。对于电力负荷较大需设置两台变 压器或考虑变压器经济运行而选择两台变压器的 情况可采用此供电方式。 方案c为一路高压进线，单台变压器，低压 备用的供电方式，适用于建筑中只有少量 一级负荷的情况。 方案d为一路高压进线，柴油发电机作为备 用的供电方式，当一级负荷第二电源取得 需大