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1、第第2 2章章 电力供配电系统电力供配电系统2.1 2.1 供电系统供电系统2.2 2.2 用电负荷计算用电负荷计算2.3 2.3 设备选择设备选择2.4 2.4 电气配线电气配线2.5 2.5 变配电室变配电室2.6 2.6 应急电源应急电源1. 1.负荷级别负荷级别 分级依据：用电设备（负荷）对供电可靠性的要求及中断分级依据：用电设备（负荷）对供电可靠性的要求及中断供电造成的危害程度。供电造成的危害程度。 一级负荷：中断供电会造成人员伤亡、重大政治影响、重一级负荷：中断供电会造成人员伤亡、重大政治影响、重大经济损失。大经济损失。 二级负荷：中断供电将在政治、经济上造成较大损失、将二级负荷：
2、中断供电将在政治、经济上造成较大损失、将影响正常工作、将造成公共场所秩序混乱。影响正常工作、将造成公共场所秩序混乱。 三级负荷：不属于一、二级负荷者。三级负荷：不属于一、二级负荷者。一切消防用电设备均属于一级或二级负荷。一切消防用电设备均属于一级或二级负荷。2.1 2.1 供电系统供电系统 2. 2.对供电电源的要求对供电电源的要求 一级负荷需要有两个独立电源供电。一级负荷需要有两个独立电源供电。 二级负荷需要双回路供电。二级负荷需要双回路供电。 三级负荷只要求单电源供电。三级负荷只要求单电源供电。 一个建筑物中的用电设备，可能含有几种级别的负荷。一个建筑物中的用电设备，可能含有几种级别的负荷
3、。某些设备需要双电源供电，某些设备只需要单电源供电。某些设备需要双电源供电，某些设备只需要单电源供电。2.2 2.2 用电负荷计算用电负荷计算2.2.1 2.2.1 计算负荷的意义和计算目的计算负荷的意义和计算目的一、计算负荷一、计算负荷: : 将原始资料将原始资料, ,结合考虑因素结合考虑因素, ,变成供配电系统设计所需要变成供配电系统设计所需要的的假想负荷假想负荷。二、原始资料二、原始资料: : 用电负荷的产品铭牌数据。用电负荷的产品铭牌数据。三、考虑因素三、考虑因素: : 非同时运行非同时运行四、意义和目的四、意义和目的: :求计算负荷求计算负荷, ,也称需用负荷也称需用负荷 1. 1.
4、作为按发热条件选择供配电系统各级电压供电网络变压作为按发热条件选择供配电系统各级电压供电网络变压器容量、导体和电气设备的依据。器容量、导体和电气设备的依据。 2. 2.在工程上为方便计算，亦可作为能量消耗量及无功功率在工程上为方便计算，亦可作为能量消耗量及无功功率补偿的计算依据。补偿的计算依据。2.2.2 2.2.2 用电设备的主要特征用电设备的主要特征一一 分类（按工作制分分类（按工作制分) ) 连续运行工作制连续运行工作制 通风机、水泵、空气压缩机通风机、水泵、空气压缩机 短时运行工作制短时运行工作制 闸门、车床夹紧装置闸门、车床夹紧装置 断续周期运行工作制断续周期运行工作制( (负荷持续
5、率负荷持续率) ) 电梯、起重机电梯、起重机二二 设备容量设备容量PePe的确定的确定 1 1、连续运行工作制和短时工作制的用电设备组、连续运行工作制和短时工作制的用电设备组 a a、连续运行工作制用电设备的、连续运行工作制用电设备的PePe ( (kwkw) )等于其铭牌额定功等于其铭牌额定功率率 PN (PN (kwkw) ) 一般一般PePe= PN= PN，但对于采用电感镇流器的电光源，需，但对于采用电感镇流器的电光源，需要考虑镇流器消耗的功率，此时要考虑镇流器消耗的功率，此时PePe=1.2* PN =1.2* PN b b、短时运行工作制用电设备，求计算负荷时一般不考虑。、短时运行
6、工作制用电设备，求计算负荷时一般不考虑。2 2、断续周期运行工作制用电设备、断续周期运行工作制用电设备是将某一是将某一 暂载率下的铭牌额定功率统一换算到一个标准暂载暂载率下的铭牌额定功率统一换算到一个标准暂载率的功率。率的功率。2.2.3 2.2.3 负荷计算的基本概念负荷计算的基本概念一一 负荷曲线负荷曲线 表示一组用电设备的功率随时间变化关系的图形。表示一组用电设备的功率随时间变化关系的图形。 可直观地反映出用户用电特点，对于同类型的用可直观地反映出用户用电特点，对于同类型的用户，其负荷曲线形状大致相同。户，其负荷曲线形状大致相同。1. 1.按负荷性质分按负荷性质分 有功负荷曲线有功负荷曲
7、线无功负荷曲线无功负荷曲线2. 2.按持续工作时间分按持续工作时间分(1)(1)日负荷曲线日负荷曲线(24h)(24h)(2)(2)年负荷曲线（年负荷曲线（8760h)8760h)二二 与负荷计算相关的物理量与负荷计算相关的物理量 （一）年最大负荷和最大负荷利用小时数（一）年最大负荷和最大负荷利用小时数年最大负荷年最大负荷 全年中最大工作班内半小时平均功率的最大值。全年中最大工作班内半小时平均功率的最大值。用用 P Pm m 、 Q Qm m 、 S Sm m表示。表示。 年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数 一个假想时间，反映用户以年最大负荷一个假想时间，反映用户以年最大负荷 P Pm
8、m持续持续运行运行 T Tm m h h所消耗的能量恰好等于全年实际消耗的所消耗的能量恰好等于全年实际消耗的能量能量。（二）平均负荷和负荷系数（二）平均负荷和负荷系数 平均负荷平均负荷-电力用户在一段时间内消耗功率的平均值。电力用户在一段时间内消耗功率的平均值。用用 P Pavav 、 Q Qavav 、 S Savav 。年平均负荷：年平均负荷：负荷系数：表征负荷曲线不平坦度的一个物理量负荷系数：表征负荷曲线不平坦度的一个物理量 用电负荷的平均负荷与最大负荷之比。用电负荷的平均负荷与最大负荷之比。三三 计算负荷的定义计算负荷的定义l是按发热条件选择导体和电气设备时使用的一个假想是按发热条件选
9、择导体和电气设备时使用的一个假想负荷，通常规定取负荷，通常规定取3030分钟平均最大负荷分钟平均最大负荷 P P3030、 Q Q3030和和 S S3030作为该用户的作为该用户的“计算负荷计算负荷”。l其物理意义：其物理意义： 计算负荷持续运行产生的热效应与实际计算负荷持续运行产生的热效应与实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应相等变动负荷长期运行所产生的最大热效应相等。l因此因此： P P3030= P= Pm m Q Q3030= = Q Qm m S S3030= = S Sm m 1. 1.单位指标法单位指标法KW KW P Pjs js = KVA = KVA S Sjs js
10、= = Pjs：有功功率计算负荷（有功功率计算负荷（KWKW）；）； S Sjs js：视在功率计算负荷（视在功率计算负荷（KVAKVA）；）； K Kp p：单位负荷指标（单位负荷指标（W/mW/m2 2，W/W/户，户，W/W/人）人） Ks Ks ：单位负荷指标（单位负荷指标（VA/mVA/m2 2，VA/VA/户，户，VA/VA/人）人） N N：单位数量。如：建筑面积单位数量。如：建筑面积m m2 2、户数、人户数、人 数数KpN1000KsN1000四、求计算负荷的方法四、求计算负荷的方法建筑类别用电指标（W/m2）建筑类别用电指标（W/m2）公寓3050医院4070旅馆4070高
11、等学校2040办公4080中小学1220商业一般：4080展览馆5080大中型：70130体育4070演播厅250500剧场5080汽车库815各类建筑物的用电指标各类建筑物的用电指标例例1：某教学楼建筑面积：某教学楼建筑面积1.5万万m2，已知单位负荷指已知单位负荷指标标KpKp=30W/m=30W/m2 2，计算总有功功率？计算总有功功率？解：解： Pjs = = 450 KW 例例2：某高层住宅楼共：某高层住宅楼共172户，每户设计功率为户，每户设计功率为8KW，计算总有功功率计算总有功功率 ？ Pjs = = 1376 KW(误差很大）误差很大）30x1500010008000x172
12、1000 2. 2.需要系数法需要系数法 依据：所有用电设备不可能同时使用，也不可能依据：所有用电设备不可能同时使用，也不可能所有用电设备都工作在最大运行状态。所有用电设备都工作在最大运行状态。 P Pjs js = = KcKc PePe P Pjs js：有功功率计算负荷（有功功率计算负荷（KWKW）；）； PePe： 用电设备的总功率（用电设备的总功率（KWKW）；）； KcKc：需要系数（查表得）需要系数（查表得）例：接上例例：接上例2 2，查表得，查表得 KcKc =0.45 =0.45 P Pjs js = 0.45 x 8 x 172 = 0.45x1376 = 619 KW =
13、 0.45 x 8 x 172 = 0.45x1376 = 619 KW1. 1.用电设备组的计算负荷用电设备组的计算负荷 用电设备组：指工艺相同，需求系数、功率因数用电设备组：指工艺相同，需求系数、功率因数相同的多台用电设备。相同的多台用电设备。2. 2.多个用电设备组的计算负荷多个用电设备组的计算负荷 （ 配电干线和变电所低压母线）配电干线和变电所低压母线）注：进行负荷计算时，应先对用电设备容量进行如下处理：注：进行负荷计算时，应先对用电设备容量进行如下处理：照明负荷的用电设备容量应根据所用光源的额定功率加上附照明负荷的用电设备容量应根据所用光源的额定功率加上附属设备的功率。如气体放电灯、
14、金属卤化物灯，为灯泡的额属设备的功率。如气体放电灯、金属卤化物灯，为灯泡的额定功率加上镇流器的功耗。低压卤钨灯为灯泡的额定功率加定功率加上镇流器的功耗。低压卤钨灯为灯泡的额定功率加上变压器的功率。上变压器的功率。用电设备组的设备容量不包括备用设备，消防用电设备容量用电设备组的设备容量不包括备用设备，消防用电设备容量不列入总设备容量。不列入总设备容量。季节性用电设备季节性用电设备( (如制冷设备和采暖设备如制冷设备和采暖设备) )应择其大者计入总设应择其大者计入总设备容量。备容量。反复短时工作制的用电设备功率应换算到负载持续率为反复短时工作制的用电设备功率应换算到负载持续率为2525的设备功率。
15、的设备功率。单相负荷应均衡的分配到三相上。当单相负荷的总容量小于单相负荷应均衡的分配到三相上。当单相负荷的总容量小于计算范围内负荷的总容量的计算范围内负荷的总容量的1515时，全部按三相对称负荷计时，全部按三相对称负荷计算；如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的算；如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的1515时，则设备容量应按三倍最大相负荷计算。时，则设备容量应按三倍最大相负荷计算。用电设备组的需要系数及功率因数表用电设备组的需要系数及功率因数表按单相配电计算时所连接的基本户数按三相配电计算时所连接的基本户数需要系数通用值推荐值39114120.950.956180.75
16、0.808240.660.7010300.580.6512360.500.6014420.480.5516480.470.5518540.450.5021630.430.5024720.410.4525100753000.400.451252003756000.330.35住宅用电负荷需要系数住宅用电负荷需要系数注：住宅负荷的计算注：住宅负荷的计算l每套住宅用电负荷，不再按灯具、插座等容量每套住宅用电负荷，不再按灯具、插座等容量逐一计算，而是按套型类别进行确定，根据我逐一计算，而是按套型类别进行确定，根据我国住宅发展，每套住宅供电容量标准，一般可国住宅发展，每套住宅供电容量标准，一般可在在4
17、4一一12kw12kw范围选取。范围选取。l高级公寓的每户建筑面积在高级公寓的每户建筑面积在l00l00200m200m2 2时用电时用电标准可为标准可为1010一一15kw15kw。计算负荷小结：（总负荷计算）计算负荷小结：（总负荷计算）对用电设备进行分组计算时，同类用电设备的对用电设备进行分组计算时，同类用电设备的总容量为算数相加。不同类用电设备的总容量总容量为算数相加。不同类用电设备的总容量应按有功功率和无功功率负荷分别相加求得。应按有功功率和无功功率负荷分别相加求得。 配电干线和变电所的计算负荷为各用电设备组配电干线和变电所的计算负荷为各用电设备组的计算负荷之和再乘以同时系数的计算负荷
18、之和再乘以同时系数K K，一般取为一般取为0.80.90.80.9。当不同类别的建筑当不同类别的建筑( (如办公楼和宿舍楼如办公楼和宿舍楼) )共用一共用一台变压器时，其同时系数可适当减小。台变压器时，其同时系数可适当减小。 3. 3.计算电流计算电流（1 1）380/220V380/220V三相平衡负荷的计算电流三相平衡负荷的计算电流 IjsIjs=Pjs/3 x380xcosA=Pjs/3 x380xcosA）（2 2）220V220V单相负荷的计算电流单相负荷的计算电流 IjsIjs=Pjs/220xcosA=Pjs/220xcosA）2）无功计算负荷）无功计算负荷 3）视在计算负荷）视
19、在计算负荷 或4）计算电流）计算电流 5）用电设备计算负荷计算步骤）用电设备计算负荷计算步骤 1）有功计算负荷）有功计算负荷 2.3.1 2.3.1 导线选择导线选择低压配电导线的种类低压配电导线的种类电线类电线类硬电线软电线护套线 （BV V系列）阻燃线 （ZR-系列）塑料绝缘 （BV系列）橡皮绝缘 （BX系列）塑料绝缘 （BVR系列）橡皮绝缘 （BXR系列）低压配电导线电缆类电缆类室内用电缆（VV系列、YJV系列）室外用电缆（VV22系列、YJV22系列）阻燃电缆 （ZR-系列）耐火电缆 （NH-系列）分支电缆 母线槽类母线槽类空气绝缘型密集型2.3 2.3 设备选择设备选择二二. .导线
20、类型的选择导线类型的选择 总体原则：总体原则：放射式配电中，小电流选用电放射式配电中，小电流选用电线类、大电流选用电缆类。树干式配电线路选线类、大电流选用电缆类。树干式配电线路选用母线或分支电缆类。用母线或分支电缆类。三三. .导线截面积的选择导线截面积的选择 选择原则：选择原则：按照允许载流量、允许电压损失、按照允许载流量、允许电压损失、机械强度三个方面综合考虑。机械强度三个方面综合考虑。 1. 1.按允许载流量选择导线截面积按允许载流量选择导线截面积允许载流量：导线中允许长期通过的额定电流。允许载流量：导线中允许长期通过的额定电流。 允许载流量取决于三个主要因素：允许载流量取决于三个主要因
21、素：导线截面积导线截面积: :导线截面积越大，允许载流量越大。导线截面积越大，允许载流量越大。环境温度环境温度: :环境温度越高，同一导线的允许载流量环境温度越高，同一导线的允许载流量下降。下降。散热程度散热程度: :导线散热程度的好坏与敷设方式（明、导线散热程度的好坏与敷设方式（明、暗）、管子的材质（塑料、钢）、管径大小等因暗）、管子的材质（塑料、钢）、管径大小等因素有关。素有关。截面（mm2)2根单芯3根单芯4根单芯25c30c35c40c25c30c35c40c25c30c35c40cBV铜芯线1.52019181718171615171615142.528262423252423212
22、32221194.03735333033312927302826246.05047444143413936393735321069656157605754505350474416878277717773696469656157251131071019310195898390858074聚氯乙稀绝缘电线穿钢管敷设的载流量（A）截面（mm2)2根单芯3根单芯4根单芯25c30c35c40c25c30c35c40c25c30c35c40cBV铜铜芯芯线线1.51716151416151413141312112.52524232122212018201918174.033312927302826242
23、72524226.04341393638363431343230281059565349524946434744413816767268636965615760575450251019589839085807480757165聚氯乙稀绝缘电线穿塑料管敷设的载流量（A）截面（mm2） BV铜芯线25C30 C35 C40 C1.5252423212.53432302844542403765855524810807571651611110599912514613813012035180170160148聚氯乙烯绝缘电线明敷设的载流量（A） 线路计算电流、断路器额定电流、导线长期允许载流量之线路计算
24、电流、断路器额定电流、导线长期允许载流量之间的配接关系：间的配接关系： I线路计算电流线路计算电流I断路器定额电流断路器定额电流I导线允许载流量导线允许载流量单相插座单相插座单相插座单相插座三相插座三相插座三相插座三相插座abcabcabcabcDPN16A/1PDPNvigi16A/2PC65N20A/4PINT10063A/4PWL1BV2x2.5P16CCWX1BV3x2.5P20FCWL2-BV2x2.5P16CCWL3BV2x2.5P16CCWL4BV2x2.5P16CCWX2BV3x2.5P20FCWX3BV5x4P25FCWX4BV5x4P25FC照明照明照明照明照明照明照明照明
25、Pe = 18KWKc =0.8Cos=0.85Pjs = 14.4KWIjs = 25.7AWL1-BV5x10-P40-WC/FCC65N-32A/4P 2. 2. 按允许电压损失选择导线截面积按允许电压损失选择导线截面积 允许电压损失：允许电压损失： 动力设备用电的电压损失：动力设备用电的电压损失：5%5%以内。以内。 照明设备用电的电压损失：照明设备用电的电压损失：+5 -2.5%+5 -2.5%以内。以内。 工程中，应该控制末端插座或设备至配电箱、配电工程中，应该控制末端插座或设备至配电箱、配电箱至配电房、配电房至变压器的距离。箱至配电房、配电房至变压器的距离。 当距离较长时，可适当放宽导线截面积。当距离较长时，可适当放宽导线截面积。 3. 3.按机械强度要求选择导线截面积按机械强度要求选择导线截面积
