建筑供配电与照明 汪小龙 1 概论 2 供配电系统的负荷计算 3 短路电流及其计算 4 变配电所及供配电系统 5 供配电线路 6 供配电系统的过电流保护 7 供配电系统的二次回路与自动装置 8 电气照明 9 电气安全及接地与防雷系统 目录 2.1 负荷计算的目的及相关物理量 2.2 三相用电设备的计算负荷 2.3 单相用电设备的计算负荷 2.4 供配电系统中的功率损耗 2.5 无功功率补偿 2.6 尖峰电流的计算 2 供配电系统的负荷计算 基本概念 1）用电设备的工作制 2）设备容量的确定 3）负荷曲线及与负荷计算相关的物理量 4）与负荷计算有关的几个物理量 2.1 负荷计算的目的及相关物理量 要使供配电系统在正常情况下可靠运行，就要求其 中的各个元件（如电力变压器、开关设备、导线、 电缆等）必须选择合适，除了应满足工作电压和频 率的要求外，还要满足正常发热的要求 这就要求对该系统中各个环节的电力负荷，根据基 本的原始资料，如铭牌上给定的额定容量、额定电 压和有关资料所查得的计算系数等进行统计计算 根据统计计算出的负荷即计算负荷Pc，满足设备的 正常的允许发热条件（也称半小时最大负荷P30）。
根据计算负荷选择电气设备和导线，并进行保护的 整定计算等，这也是负荷计算的目的 基本概念 是指用电设备的工作方式其对于用电负荷的大 小有直接影响按照工作制的不同，可将用电设 备分为三类 （1） 长期工作制的设备 （2） 短期工作制的设备 （3） 反复短期工作制的设备 1）用电设备的工作制 是指工作时间较长 ，负荷 输出稳定，连续运行的用 电设备 大多数用电设备 属此类工作制，如通风 机、水泵、压缩机、机床 电动机中的主电机、电 炉、照明灯等 是指工作时间短，停歇时 间长的用电设备 如机床 上的辅助电机、控制闸门 的电动机等在用电设备 中这类设备 的数量很少且 容量也小 是指周期性地时而工作、 时而停歇，反复运行的用 电设备 如起重设备，电 焊设备 等 负荷持续率（又称暂载率 ） （2－1） ØØ 起重电动机的标准暂载率有起重电动机的标准暂载率有15%15%、、25%25%、、40%40%、、60%60%四种 ØØ 电焊设备的标准暂载率有电焊设备的标准暂载率有50%50%、、65%65%、、75%75%、、100%100%四种 Ø 通常用一个工作周期内工作时间占整个周期的百分比来 表示负荷持续率（或称暂载率）ε n n负荷持续率负荷持续率 工作时间 停歇时间 Ø 同一设备在不同的暂载率下工作时，其输出功率 是不同的。
在计算其设备容量时，必须先转换到 一个统一的 ε下 断续工作制电气设备的功率与负荷持续率的关系断续工作制电气设备的功率与负荷持续率的关系 例如某设备在时ε1的设备容量为P1,那么该设备在ε2时的 设备容量P2为多少呢? 这就需要进行“等效”换算 , 即按同 一周期内相同发热条件来进行换算 由于用电设备存在不同的工作制，对不同工作制下 设备的额定容量不能简单求和，而须将不同工作制 的用电设备的额定容量换算为统一规定工作制下的 额定容量，这个经过换算后的额定容量就称为设备 容量，用Pe表示设备容容量不含备用设备的额定 容量 （1）对连续运行工作制和短时工作制的用电设备 组 （2）对断续周期运行工作制的用电设备 2）设备容量的确定 其设备容量一般是所有设备铭牌额定容量PN之和， 即Pe=∑PN 对采用电感镇流器的电光源，要考虑镇流器消耗的 功率估计考虑设备容量为其设备铭牌额定容量之 和的1.2倍，即Pe=1.2 ∑PN 对不同性质的建筑物估算照明设备的设备容量，可 采用单位面积照明容量法来计算，即Pe=Aω 对短时运行工作制用电设备，也可不考虑其 Pe （1）对连续运行工作制和短时工作制 的用电设备组 就是将所有在不同负荷持续率下的铭牌额定容量换算到 一个规定的负荷持续率下的功率之和，即 ——铭牌额定容量； ——铭牌规定的功率因数； ——铭牌额定容量所对应的额定负荷持续率； ——换算到规定的负荷持续率，电焊设备100%，起重设备25%。
（2）对断续周期运行工作制的用电设备 负荷曲线是表征用电设备的用电负荷（P，Q，S，I 有功、无功、视在、电流）随时间变化的关系曲线 ，它反映用户用电的特点和规律负荷曲线绘制在 直角坐标系上 3）负荷曲线及与负荷计算相关的物理量 年负荷曲线，通常绘成负荷持续时间曲线，按负荷 大小依此排列 3）负荷曲线及与负荷计算相关的物理量 绘制方法：从夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线中的最大功率开 始，以功率递减的顺序，依次绘制到年持续负荷曲线坐标系中 （注意横坐标最大值为8760h） （1）年最大负荷 （2）年最大负荷利用小时 （3）平均负荷 （4）负荷系数 4）与负荷计算有关的几个物理量 年最大负荷是指全年中最大工作班（这一工作班的 最大负荷不是偶然出现的，而是全年至少出现2 ～ 3 次）内半小时平均功率的最大值，并用 Pmax， Qmax ， Smax ， Imax分别表示年有功、无功、视 在最大负荷和电流最大负荷，即 Pmax = P30， Qmax = Q30 ， Smax = S30 ， Imax = I30 （1）年最大负荷 年最大负荷利用小时又称为最大负荷利用小时，用 Tmax表示。
它是一个假想时间，并认为在此时间内，用电设备 一直按最大负荷 Pmax （或P30 ）持续运行所消耗 的电能正好等于该用电设备全年实际消耗的电能 Tmax=Wq/Pmax= Wq/P30 一班制工厂约1800～3000h， 两班制工厂约3500～4800h, 三班制工厂约5000～7000h， 居民用户约为1200～2800h （2）年最大负荷利用小时 平均负荷 Pav是电力用户在一定时间 t 内平均消耗 的功率，即 Pav= Wt/t （3）平均负荷 负荷系数又称负荷率，用 KL表示，它是用电负荷的 平均负荷 Pav与其最大负荷 Pmax之比，即 KL=Pav/Pmax= Pav/P30 对用电设备来说 KL=P/PN ◦ P -输出功率 ◦ PN-设备额定容量 有时用α表示有功负荷系数，用β表示无功负荷系 数 一般工厂α=0.7~0.75，β=0.76~0.82 （4）负荷系数 2.2.1 用需要系数法确定计算负荷 2.2.2 用二项式系数法确定计算负荷 2.2.3 用负荷密度法确定计算负荷 2.2.4 民用建筑负荷计算 2.2 三相用电设备的计算负荷 定义： P30——用电设备组负荷曲线上半小时最大有功负荷 Pe ——用电设备组的设备容量 2.2.1 用需要系数法确定计算负荷(1) 综合系数： ——同期系数：工作用电设备与用电设备总容量之比 ——负荷系数：实际所需功率与工作用电设备总功率之比 ——用电设备在实际运行时的效率 1）用电设备组的计算负荷 2）多组用电设备的计算负荷 2.2.1 用需要系数法确定计算负荷(2) 1）用电设备组的计算负荷 2）多组用电设备的计算负荷 2.2.2 用二项式系数法确定计算负荷 2.2.3 用负荷密度法确定计算负荷 1）普通中小学负荷计算 2）高层住宅、办公室、科研楼负荷计算 3）高层旅游宾馆、饭店动力负荷计算 2.2.4 民用建筑负荷计算 1）普通中小学负荷计算 2）高层住宅、办公室、科研楼负荷计算 2）高层住宅、办公室、科研楼负荷计算 3）高层旅游宾馆、饭店动力负荷计算 1）单相用电设备接于各个相电压下的计算负荷 2）单相用电设备接于各个线电压下的计算负荷 3）单相设备分别接于线电压和相电压时的负荷计算 2.3 单相用电设备的计算负荷 1）单相用电设备接于各个相电压下的 计算负荷 2）单相用电设备接于各个线电压下的计算负荷 2）单相用电设备接于各个线电压下的计算负荷 3）单相设备分别接于线电压和相电压时的负荷计算 3）单相设备分别接于线电压和相电压时的负荷计算 3）单相设备分别接于线电压和相电压时的负荷计算 基本概念 1）电力变压器的功率损耗 2）变压器的无功功率损耗 3）配电线路（高压进户配电线）的功率损耗 4）变压器高压侧的计算负荷 5）系统向用户分配的负荷 2.4 供配电系统中的功率损耗 基本概念 1）电力变压器的功率损耗 1）电力变压器的功率损耗 2）变压器的无功功率损耗 3）配电线路（高压进户配电线）的功率损耗 4）变压器高压侧的计算负荷 5）系统向用户分配的负荷 2.5.1 无功功率补偿装置类型及装设 2.5.2 补偿容量计算 2.5.3 无功补偿后的计算负荷 2.5 无功功率补偿 1）无功功率补偿装置类型 2）并联电容器组的装设位置（补偿方式） 2.5.1 无功功率补偿装置类型及装设 1）无功功率补偿装置类型 2）并联电容器组的装设位置（补偿方式） 答：断路器用于接通和分断电路，能断开短路电流，作为 短路保护和过载保护元件。
断路器按其使用范围分为高压断路器和低压断路器，高低 压界线划分比较模糊，一般将3kv以上的成为高压电器 低压断路器又称自动开关，它是一种既有手动开关作用， 又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器 它可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线 路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路 及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式 开关与过欠热继电器等的组合 而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件，一获得了 广泛的应用 断路器、隔离开关、空气开关、熔断 器、刀闸、漏电保护器，有什么区别？ 高压断路器(或称高压开关)是变电所主要的电力控制设备, 具有灭弧特性,当系统正常运行时,它能切断和接通线路及 各种电气设备的空载和负载电流;当系统发生故障时,它和 继电保护配合,能迅速切断故障电流,以防止扩大事故范 围 因此,高压断路器工作的好坏,直接影响到电力系统的安全 运行；高压断路器种类很多，按其灭弧的不同，可分为： 油断路器（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路器 （SF6断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等 隔离开关具有明显断开点，不能分断电流，作为检修时分 断电路使用。
空气开关为断路器的一种，以空气作为绝缘介质的断路 器 熔断器为保护元件，当短路或超流熔断保丝产生断路保护 ，作为短路保护和过载保护元件，但熔断器一旦动作，就 需要更换 断路器、隔离开关、空气开关、熔断 器、刀闸、漏电保护器，有什么区别？ 高压断路器和隔离开关他们的作用不一样，前者能 带负荷操作（具有保护能力），后者不能带负荷操 作（无保护能力），相同情况下前者价格往往是后 者的5倍以上，在有一些场所中，只要具有隔离电 源的情况下，我为什么要选贵的呢？ 还有再说明一点，高压断路器中如果是移开式断路 器在退到试验位置或拉到外面时也能够有明显的隔 离断口 断路器有灭弧装置，你见过灭弧装置暴露在空气中 的吗？？ 所以说断路器没有明显可见的断口 为什么有了断路器还要隔离开关？隔离开关 就是提供明显可见的端口，断路器没有吗？ 2）并联电容器组的装设位置（补偿方式） QF 断路器 QS 隔离开关 TV 电压互感器 FU 熔断器 2）并联电容器组的装设位置（补偿方式） QF 断路器 QS 隔离开关 SB 按钮开关 TA 电流互感器 TV 电压互感器 TM 电力变压器 QK刀开关 HL光指示器 2）并联电容器组的装设位置（补偿方式） 2.5.2 补偿 容量 计算 2.5.3 无功补偿后的计算负荷 2.6.1 单台用电设备尖峰电流的计算 2.6.2 多台用电设备尖峰电流的计算 2.6 尖峰电流的计算 2.6.1 单台用电设备尖峰电流的计算 2.6.2 多台用电设备尖峰电流的计算 2.6.2 多台用电设备尖峰电流的计算 。