供配电基础知识.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,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,110KV,110KV,110KV,110KV,220KV,35KV,35KV,35KV,35KV,35KV,35KV,35KV,35KV,110KV,10KV,10KV,10KV,10KV,0.4KV,0.4KV,0.4KV,0.4KV,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,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%,、,10%,。,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,建筑物名称,用电设备及部位,负荷级别,住宅建筑,高层普通住宅,电梯、照明,二级,旅馆建筑,高级旅馆,宴会厅、新闻摄影、高级客房电梯等,一级,普通旅馆,主要照明,二级,办公建筑,省、市、部级办公室,会议室、总值班室、电梯、档案室、主要照明,一级,银行,主要业务用计算机及外部设备电源、防盗信号电源,一级,教学建筑,教学楼,教室及其他照明,二级,实验室,一级,科研建筑,科研所重要实验室，计算中心、气象台,主要用电设备,一级,电梯,二级,文娱建筑,大型剧院,舞台、电声、贵宾室、广播及电视转播、化装照明,一级,医疗建筑,县级及以上医院,手术室、分娩室、急症室、婴儿室、理疗室、广播照明,一级,细菌培养室、电梯等,二级,商业建筑,省辖市及以上百货,大楼,营业厅主要照明,一级,其他附属,二级,博物建筑,省、市、自治区及以上博物馆、展览管,珍贵展品室的照明、防盗信号电源,一极,商品展览用电,二级,商业仓库建筑,冷库,大型冷库、有特殊要求的冷酷压缩机及附属设备、电梯、库内照明,二级,司法建筑,监狱,警卫信号,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,380,220V,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。,(3)l0kV,高压供电电源,用于建筑物很大或用电设备的容量很大，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量投资时采用。,方案,e,为二路高压进线，一用一备，单台变压器的供电方式，因变压养远比电源故障和检修要少，故投资增加不多而可靠性较高，可适用于二级负荷。,方案,f,为二路高压进线，两台变压器，低压母线分段的供电方式，该系统基本设备均有备用，供电可靠性高，可适用于一、二级负荷。,方案,g,为二路高压进线，两台变压器，高压母线分段，低压母线也分段的供电方式，该系统投资虽高但供电可靠性更高，可试用于一级负荷。,方案,h,为在方案,g,的基础上增加了柴油发电机作为第三电源，适用于一级负荷中的特别重要负荷的供电。目前，超高层建筑及重要的高层建筑大多采用此供电方式。,需要指出的是，电力用户的供电电压，供电方式的确定应从供用电安全，经济，合理和便于管理，依据当地电网规划、供电条件等因素进行技术经济比较，与供电部门协商确定。,1.2.4,民用建筑供配电线路,建筑电气配电系统的接线方法最常用的有放射式、树干式和混合式三种。下面以,380,220V,低压配电系统为例，简单介绍一下它们的特点。,1.,配电系统的接线方式,（,1,）放射式系统,放射式系统又可分为单电源单回路放射式,图,44(a),和双回路交叉放射式,(,图,44(b),两种。,单电源单回路放射式是从配电母线上引出一回线路直接向用电设备配电，沿线不交接其他负荷。,双电源双回路交叉放射式是从两个电源配电母线引出二回线路直接向用电设备配电，沿线也不支接其他设备。,图,1-4,配电系统接线方式,放射式配电系统优点是线路敷设简单，配电设备集中，操作维护方便，保护容易，线路故障、停电影响范围小，供电可靠性较高，单电源单回路放射式可符合二级负荷供电要求，双电源双回路放射式，当电源为相互独立时，可符合一级负荷供电要求。,放射式配电的缺点是母线出线回路较多，需要配电设备较多，有色金属消耗量也较多。放射式配电方式一般运用于容量大，负荷集中或重要的用电设备。,（,2,）树干式系统,树干式配电系统又可分为直接连接树干式配电,图,14(c),与链串型树干式配电,图,14(d),系统两种。,直接连接树干式配电,是从配电母线引出一路配电干线，每个用电负荷从该干线上直接接出分支线供电的方式。,这种配电方式的,优点,是配电系统出线回路减少，敷设简单，配电设备的数量较少。从而可减少有色金属消耗量，节省投资，,缺点,是线路故障影响的停电范围大，供电可靠性差，一般只适用于三级负荷。,为了充分发挥树干式系统的优点，尽可能减轻其缺点所造成的影响，可以采用,链串型树干式系统,。,这种改进后的树干式系统特点是干线引入某一用电设备母线上，然后再引出走向另一个用电设备母线，在干线进出的两侧均安装开关设备。,链串型树干式可以减少某一段线路故障而引起的停电范围，供电可靠性有所提高。,实际运行经验表明，只要施工质量符合要求，干线上的分支点不超过,4,5,个，这种方式供电还是可靠的，且故障容易恢复。它适用于用电设备的布置比较均匀，容量不大，又无特殊要求的场合。,（,3,）混合式系统,混合式即为放射式和树干式相结合的最常用的配电方式。,低压配电系统,组成：由配电装置（配电盘）及配电线路（干线及分支线）组成。,配电方式：放射式、树干式及混合式等数种。,放射式的优点,：各个负荷独立受电，故障范围一般仅限于本回路，切断本回路并不影响其他回路；电动机的启动引起的电压波动对其他回路影响较小。,放射式的缺点,：所需开关和线路较多，因而建设费用高。,应用场合,：多用于比较重要的负荷。,低压配电系统,树干式的优点,：建设费用低。,树干式的缺点,：故障影响范围较大,应用场合,：干线所接配电盘不多的情况。,混合式的特点,：综合树干式与放射式的优点。避免了两者的缺点，增加了配电灵活性。,（,4,）建筑配电系统常用形式,建筑电气的高压配电系统大多采用放射式接线方式，低压配电系统（特别是大型高层建筑,),大多采用放射式和树干式相结合的混合式配电方式。,建筑物地下设备层，大容量的用电设备较多，应采用电缆放射式对单台设备或设备组供电，电缆可沿电缆沟、电缆支架或电缆托盘敷设，如电缆数量较少，线路较短，则可采用穿管暗敷，这样可不影响地面使用。,建筑上部各层配电可采用分区树干式，,所谓分区，就是将整个楼层依次分为若干供电区，分区层数一般为,26,层，每区可以是个配电回路，也可分为照明、一般动力等几个回路，如图,15,。图中,(b),是在,(a),方式中增加了一公用备用回路，,(c),方式中增加了一个中间配电箱，各层分配电箱前有保护装置，提高了供电可靠性。,建筑上部各层也可采用由底层到顶层垂直大树干式向所有各层供电，如图,15(d),。,图,1-5,典型的低压配电系统,不论是分区树干式或是大树干式的垂直主干线，现在常用的有,电缆、绝缘母线槽及大电流分支电缆,三种形式。,电缆一般用于楼层不多，负荷不太大的建筑物，,绝缘母线槽电流大，插接方便，广泛使用于大型或高层建筑，,最近发展起来的大电流分支电缆因其安装简单，供电可靠，投资省等优点，大有取代绝缘母线槽之势。,楼顶电梯回路不能同楼层用电回路共用，应由变电所低压母线引出单独回路供电。,对建筑内消防电梯、消防水泵、排烟风机、正压送风机、事故照明等属于重要的消防用电设备，应由两个回路供电，并在末级配电箱内实现自动切换。,建筑物内无论是配电线路还星信号线路，按构造区分，均可分为导线和电缆两大类。,通常对导线型式和敷设方式的选择是一起考虑的。,导线敷设方式的选择主要考虑安全、经济和适当的美观，并取决于环境条件。,2.,线路的敷设,(1),导线的敷设,导线可分为裸导线和绝缘导线两大类。在民用建筑中，几乎不采用裸导线，故对裸导线的敷设不作讨论。,绝缘导线按芯线材质分，有铜芯和铝芯两种。,绝缘导线按绝缘材料分，有橡皮绝缘,(,如,BLX,、,BX,、,BLXF,、,BXF),的和塑料绝缘,(BLV,、,BV),的两种。,塑料绝缘导线,的绝缘性能好，耐油和抗酸碱腐蚀，价格较低，且节约大量橡胶和棉纱，因此在室内明敷和穿管敷设中应优先选用塑料绝缘导线。但塑料绝缘在低温时要变硬发脆，高温时又易软化，因此室外敷设宜优先选用橡皮绝缘导线。,表,1.4 500,伏常用绝缘导线型号、规格与用途,型号,名称,线芯标称截面积（平方毫米）,主要使用范围,BV,铜芯聚氯乙烯绝缘线,0.8,，,1.0,，,1.5,，,2.5,，,4.0,，,6,，,10,，,16,，,25,，,35,，,50,，,70,，,95,户内明设或穿管敷设用,BLV,铝芯聚氯乙烯绝缘线,2.5,，,4,，,6,，,10,，,16,，,25,，,35,，,50,，,70,，,95,同上,BVV,铜芯聚氯乙烯绝缘及护套线,1.0,，,1.5,，,2.5,，,4,，,5,，,6,，,8,，,10,单芯、双芯、三芯,户内明设，可用铝卡敷设或直接埋入墙或天棚的抹灰层内。,BLVV,铝芯聚氯乙烯绝缘及护套线,1.5,。，,2.5,，,4,，,5,，,6,，,8,，,10,，,单芯、双芯、三芯,同上,BVR,铜芯聚氯乙烯软线,0.8,，,1.0,，,1.5,，,2.5,，,4,，,6,，,10,，,16,，,25,，,35,，,50,用于要求较柔软电线的场合,BLVR,铝芯聚氯乙烯软线,0.8,，,1.0,，,1.5,，,2.5,，,4,，,6,，,10,，,16,，,25,，,35,，,50,同上,RVS,铜芯聚氯乙烯绝缘双绞连接,软线,0.2,，,0.3,，,0.4,，,0.5,，,0.6,，,0.7,，,0.8,，,1.0,，,1.5,，,2,，,2.5,，,用于移动日用电器的连接,RVB,铜芯聚氯乙烯绝缘平行连接,软线,0.2,，,0.3,，,0.4,，,0.5,，,0.6,，,0.7,，,0.8,，,1.0,，,1.5,，,2,，,2.5,，,同上,BXF,铜芯氯丁橡皮绝缘线,0.8,，,1.0,，,1.5,，,2.5,，,4,，,6,，,10,，,16,，,25,，,35,，,50,，,70,，,95,户口外明敷设,BLXF,铝芯氯丁橡皮绝缘线,2.5,，,4,，,6,，,10,，,16,，,25,，,35,，,50,，,70,，,95,，,同上,BBX,铜芯橡皮绝缘玻璃丝编织线,0.8,，,1.0,，,1.5,，,2.5,，,4,，,6,，,10,，,16,，,25,，,35,，,50,，,70,，,95,，,户内外明设或穿管敷设,BBIX,铝芯橡皮绝缘玻璃丝编织线,2.5,，,4,，,6,，,10,，,16,，,25,，,35,，,50,，,70,，,95,同上,绝缘导线的敷设方式可分为明敷,(,明配线,),和暗敷,(,暗配线,),两种。,明配线,就是将导线沿墙壁、天花板、桁架、柱子等明敷设。,明配线通常有瓷,(,塑,),夹板配线、瓷瓶配线、瓷珠配线、槽板配线、钢,(,塑料,),管配线、铅皮卡,(,钢精扎头,),配线、塑料钢钉电线卡配线及钢索配线等配线方式。,在现代建筑中已较少采用明配线。,暗配线是将导线穿管埋设于墙壁、顶棚、地坪及楼板等处的内部，或在混凝土板孔内敷线称为暗配线。暗配线可以保持建筑内表面整齐美观、方便施工、节约线材。,暗敷的管子可采用,金属管或硬塑料管,。穿管暗敷时应沿最近的路径敷设，井应尽量减少弯曲，,其弯曲半径应不小于管外径的,10,倍。,导线穿管敷设时，导线总截面,(,包括外护套,),不应超过管子内截面积的,40,。,穿线管径选择有表可查。,(2),电缆线路的敷设,电缆的种类很多，按其所用的绝缘材料不同，电力电缆可分为油浸纸绝缘电力电缆、橡皮绝缘电力电缆、聚氯乙烯绝缘电力电缆三类。,一般都由线芯、绝缘层和保护层三个部分组成。线芯分为单芯、双芯、三芯、四芯及多芯。,其中聚氯乙烯绝缘电力电缆，由于制造工艺简单，没有敷设落差的限制，工作温度可以提高，电缆的敷设、维护、接续比较简便，又有较好的抗腐蚀性和一定的机械强度，目前已广泛用于民用建筑的低压电力电缆线路中。,电缆敷设的方法很多，分为直接埋地敷设、电缆地沟,(,或地下隧道,),内敷设、管道中敷设，以及沿建筑明敷设等。,采用何种敷设方式，应从节省投资、方便施工、运行安全、易于维修和散热等方面考虑。,直接埋地敷设,其优点是施工简单、投资省、散热条件好，故应优先考虑采用。,埋深一般不小于,0.7m,，上下各铺,100mm,厚的软土或砂层，上盖保护板。应敷于冻土层下。不得在其他管道上面或下面平行敷设。,电缆在沟内应波状放置，顶留,1.5%,的长度，以免冷缩受拉。,电缆应与其他管道设施保持规定的距离。,在含有腐蚀性物质的土壤中或有地电流的地方，电缆不宜直接埋地。如必需埋地时，宜选用塑料护套电缆或防腐电缆。,电缆沟敷设。,室内电缆沟的盖板应与室内地面齐平。在易积水积灰处宜用水泥砂浆或沥青将盖板缝隙抹死。经常开启的电缆沟盖板宜采用钢盖板。,室外电缆沟的盖板宜高出地面,100mm,，以减少地面水流入沟内。当有碍交通和排水时，采用有覆盖层的电缆沟，盖板顶低于地面,300mm,。,沟盖板一般采用钢筋混凝土盖板，每块重量以两人能提起为宜，一般不超过,50kg,。,沟内应考虑分段排水，每,50m,设一集水井，沟底向集水井应有不小于,0.5,的坡度。,电缆沟进户处应设有防火隔墙。,电缆穿管敷设,管内径不能小于电缆外径的,1.5,倍。管的弯曲半径为管外径的,10,倍，且不应小于所穿电缆的最小弯曲半径。,电缆在室内埋地、穿墙或穿楼板时，应穿管保护。,水平明敷时距地应不小于,2.5m,。垂直明敷时，高度,1.8m,以下部分应有防止机械损伤的措施。,3.,电力负荷的计算,在建筑供配电设计中，所谓“负荷”是指电气设备和线路中通过的电流和消耗的功率（电压一定时，电流与功率成正比）。,进行供配电设计首先遇到的问题是建筑物需要多少电，即电力负荷的计算问题，并由此作为整个供配电系统设备选择和向供电部门申请用电的依据。,建筑物各种用电设备在运行中负荷是时大时小的，但不应超过其额定容量，此外，各台用电设备的最大负荷一般不会在同一时间出现，,所以，建筑电力负荷总比建筑物中各用电设备的额定容量之和要小。,正确计算建筑电力负荷值在经济、技术两方面都有重大意义。,电力负荷计算过大，将造成投资和设备的浪费，反之，如电力负荷计算过小，则导线、开关电器、变压器等设备由过热危险，使线路及各种电气设备的绝缘老化，过早损坏，甚至引起电气火灾。,进行电力负荷计算的目的是为了合理选择供配电系统中的开关电器、变压器等元件，使电气设备和材料得到充分利用和安全运行。,（,1,）用电设备的工作制,用电设备的工作制是指用电设备的工作方式，它对于电力负荷的大小有直接影响，按照工作方式的不同，可将用电设备分为三类：,1,）长期工作制设备,这是指长期连续工作，可以达到稳定温升，符合比较平稳的用电设备，如照明灯具、空调、通风机、生产生活水泵等。,2,）短期工作设备,这是指工作时间较短，常达不到稳定温升，而停用时间较长可冷却到周围环境温度的用电设备，如房间换气扇、锅炉补水泵等。,3,）反复短期工作制设备,这是指时而工作时而停用，反复交替工作，工作时间短，常达不到稳定温升，停用时间也短，常冷却不到环境温度，工作周期一般不超过,10min,，运行一段时间后温升稳定在某一范围内反复波动的用电设备，如电梯、吊车、电焊机等，反复短期工作制设备的工作情况，可用暂载率来表示。,暂载率是指一个工作周期内工作时间与工作及停用总时间比值的百分数：,Jc=Tg/(Tg+Tt)100%,式中,Jc,用电设备暂载率；,Tg,工作周期内的工作时间；,Tt,工作周期内的停用时间；,同一设备，在不同暂载率下工作时，其输出功率是不同的，因而所需输入的电功率也是不同的，在对反复短期工作制设备进行负荷计算时，应搞清楚其实际工作的暂载率。,（,2,）负荷曲线和负荷种类,1,）负荷曲线,负荷曲线是指电力负荷（功率或电流）随时间而变化的曲线。,因建筑内各用电设备的工作情况是经常变化的，所以，负荷曲线是沿时间轴波动变化的曲线。,横轴表示时间、纵轴表示负荷大小。,负荷曲线按负荷的功率性质分为有功负荷曲线和无功负荷曲线。按负荷持续时间，负荷曲线分为年、月、日负荷曲线。,日负荷曲线,日负荷曲线一般用,30min,平均负荷逐点绘制或阶梯式绘址，,年负荷曲线通常是根据典型的冬日和夏日负荷曲线来绘制。这种负荷曲线从大到小依次排列，反映了全年负荷变动与负荷持续时间的关系，又称年负荷持续时间曲线。,2,）负荷种类,最大负荷,最大负荷是指消耗电能最多的半小时平均功率，也就是负荷曲线上的最大值，用,P30,，,Q30,表示，可以此作为按发热条件选择电气设备的依据，又称计算负荷，用,Pjs,，,Qjs,，,Sjs,，,Ijs,表示，电力负荷计算的就是此数值。,尖峰负荷,尖峰负荷是指连续,1-2s,的最大平均负荷，可看作短时最大负荷，可以此作为计算电压波动、选择熔断器即自动空气开关、继电保护器等计算的依据。用,Pjf,，,Qjf,，,Ijf,表示。,平均负荷,平均负荷是指用电设备在某段时间内所消耗的电能除以该段时间所得的平均功率值，即,Pp=Wp/t,Qp=Wq/t,式中,Pp,、,Qp,平均有功、无功负荷；,W,用电设备在时间,t,内所消耗的电能；,t,实际用电时间，对年平均负荷取,8760h,，对日平均负荷取,24h,。,负荷系数,负荷系数是指平均负荷与最大负荷之比。,有功负荷系数：,=Pp/Pjs,；,无功负荷系数：,=Qp/Qjs,。,负荷系数又称负荷率，也可称为负荷曲线填充系数，用以反映负荷波动程度。,（,3,）负荷计算方法,影响电力负荷的因素很多，实际负荷情况很复杂，而且并不固定，因而必须选择正确的计算方法，以使计算结果尽量符合实际，力求合理。,负荷计算的方法由单位建筑面积功率法、需要系数法、二项系数法和利用系数法等。,在建筑电气设计的方案设计和初步设计阶段，可采用单位面积功率法；,在施工图设计阶段，多采用需要系数法。,1,）单位面积功率法,建筑物单位建筑面积所需电力负荷与,建筑物种类,（办公楼、住宅或宾馆）、,等级,（普通的或高级的）、,附属设备情况,（有无空调）和,房间用途,（卧室或绘图）等条件有关，而且随着生活和生产水平的提高，其标准也日益提高。,有关部门通过大量的调查分析，提出了一些,推荐值供有关人员选用，如,表,1.5,。,查取表中的数值，乘以总建筑面积，即得建筑物的电力负荷，进而可以估算出供配电系统的规模、主要设备和投资费用，从而满足方案或初步设计的要求。,表,1.5,民用建筑用电负荷估算指标,建筑分类,指标（,W/m,2,）,范围,平均,（一）住宅,1.,一般住宅,2.,中等家庭公寓,3.,高级家庭公寓,4.,豪华家庭公寓,5.,有集中空调的家庭公寓,5.91-10.70,10.76-16.14,21.52-26.50,43.04-64.50,7.53,13.45,25.80,48.40,27.60,（二）商业,1.,商店：无空调,有空调,2.,餐厅、咖啡馆,3.,办公室,4.,旅馆,5.,自选市场,6.,电影院,80.70-107.60,48.40-124.00,129.00-140.00,161.00-172.00,43.00,194.00,247.00,96.80,71.00,134.50,172.00,2,）,需要系数法,需要系数,Kx,是用电设备组所需的最大负荷,Pjs,与总设备安装容量,Ps,的比值，即,Kx=Pjs/Ps,根据需要系数,Kx,求总安装设备容量为,Ps,的用电设备组的计算负荷,Pjs,的方法称为需要系数法。,用电设备安装设备容量有大有小，根据大量资料数据分析比较，性质相同的用电设备有相近的需要系数，,所以，用需要系数法计算电力负荷时，应在计算范围内将用电设备按不同性质分为各个用电设备组，先求得各组用电设备的计算负荷，再计算各组用电设备总的电力负荷。,基本计算公式,对单组用电设备：,对多组用电设备：,式中,单组用电设备各装接设备容量之和（不包括备用设备,）,相电压；,单组用电设备的需要系数；,单组用电设备与运行功率因数相对应的正切值；,（,、,可从,表,1.6,中查取）,各组用电设备最大负荷时有功和无功的同期系数，是考虑到各用电设备组的最大计算负荷不会同时出现而引用的一个系数，根据其计算范围，其数值可在,0.8-0.95,之间选取。,（,表,1.6,建筑电气设备需要系数表,几个需要说明的问题,a,）,需要系数的确定,需要系数是考虑到同组的用电设备不一定都同时工作，同时工作的设备也不一定都满负荷运行而引入的系数，,所以需要系数总是小于,1,的，,实际上需要系数不仅与设备的效率、台数、工作情况有关，而且与维护管理水平、人员操作水平等因素也有关，,故一般通过实测确定，以便尽可能符合实际。需要系数的数值不是一成不变的，它将随着生产发展，技术水平提高而变化。,b,）设备容量的确定,电力设备容量,Ps,只考虑工作设备，不包括备用设备，其值与用电设备组的工作制有关，应按工作制分组分别确定。,一般长期工作制和短期工作制的用电设备的设备容量，就是其铭牌额定功率。而反复短期用电设备的设备容量是将其在某一工作状态的铭牌额定功率换算至统一工作状态下的额定功率。这种工作制的用电设备主要有电焊机和吊车电动机。我国电焊机铭牌额定暂载率有,50%,、,60%,、,75%,、,100%,四种。需要系数法负荷计算规定统一换算至,Jc=100%,，即,我国吊车电动机铭牌额定暂载率有,15%,、,25%,、,40%,、,50%,四种，需要系数法负荷计算统一换算至,Jc=25%,，即,这种情况在工业设备中较为常见，对民用建筑碰到的不多。,照明设备容量，对于白炽灯等热辐射电光源可取其铭牌额定功率作为设备容量。,对于荧光灯和高压汞灯等气体放电光源，还应计入整流器 的功率损耗，前者应增加,20%,，,后者应增加,8%,。,C,）单相用电设备的设备容量,建筑电气用电设备存在大量单相负载，应将它们均匀地分到三相上，力求减少三相不平衡。,设计规定，在计算范围内单相不平衡负载不超过三相平衡负载的,15%,，设备容量可按单相设备功率之和计算，,如,超过,15%,，则应以最大相负荷,3,倍,作为单相用电设备的设备容量。,住宅建筑用电设备,住宅建筑内的用电设备均为单相电器。,容量,100W,的电器有,：收录机、音响、电视机、,影碟机、电扇、台灯、,计算机、抽油烟机、,消毒柜等；,100W,容量,200W,的电器有,：洗衣机、电冰箱、,饮水器等；,容量,1KW,的电器有,：电热水器、空调、电暖器等。,4.,导线截面的选择,(1),导线选择的内容,导线选择的内容包括型号及敷设方式的选择、导线截面的选择两大部分。,型号可反映导线的材料和绝缘方式。,如,BX,型表示铜芯橡皮线；,BLX,型表示铝芯橡皮线；,BV,型表示铜芯塑料线；,BLV,型表示铝芯塑料线，等等。,导线形式,(,型号,),应与所选择的敷设方式及环境条件相适应。,导线截面是导线选择的主要内容，直接影响着技术经济效果。,在图纸中表示时，导线的敷设方式、敷设部位、截面和根数通常写在型号的后面，截面的单位为,mm2,。,如：,BV325+116,SC32WCFC,表示,3,根,25mm2,、,l,根,16 mm2,的塑料绝缘铜芯导线穿,32,钢管，沿墙、沿地板,(,暗,),敷设,(WC,、,FC,表示敷设部位及方式,),。,(2),导线截面的选择,1),导线截面的选择条件,为了保证供电系统安全、可靠、优质，经济地运行，导线和电缆截面的选择必须满足以下条件：,发热条件,导线和电缆,(,含母线,),在通过计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。,电压损耗,导线和电缆在通过计算电流时产生的电压损耗，不应超过正常运行时允许的电压损耗值。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。,经济电流密度,高压线路及特大电流的低压线路，一般应按规定的经济电流密度选择导线和电缆的截面，以使线路的年运行费用接近于最小，节约电能和有色金属。所选截面，称为“经济截面”此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。,机械强度,导线的截面应不小于最小允许截面，如,表,1.7,所示由于电缆的机械强度很好，因此电缆不校验机械强度，但需要校验短路热稳定度。,此外，对于绝缘导线和电缆，还需要满足工作电压的要求。,表,1.7,按机械强度确定的绝缘导线线芯最小截面,用途,线芯的最小截面,/mm,2,铜芯软线,铜线,铝线,照明用灯头引下线,民用建筑、屋内,工业建筑、屋内,屋外,0.4,0.5,1.0,0.5,0.8,1.0,1.5,2.5,2.5,移动式用电设备,生产用,生活用,0.2,1.0,架设在绝缘支持件上的绝缘导线，其支持点间距为,1m,以下，屋内,屋外,2m,以下，屋内,屋外,6m,及以下,12m,及以下,1225m,穿管敷设的绝缘导线,1.0,1.0,1.5,1.0,1.5,2.5,2.5,4.0,1.0,1.5,2.5,2.5,2.5,4.0,6.0,10,2.5,根据设计经验，,低压动力线,因其负荷电流较大，所以一般先按发热条件选择截面，再校验电压损耗和机械强度。,低压照明线,，因照明对电压要求较高，所以一般先按允许电压损耗来选择截面，然后校验其发热条件和机械强度。,而对长距离、大电流及,35kV,以上的,高压线路,，则往往先按经济电流密度来选择截面再校验其他条件。,按以上经验选择，通常较易满足要求，较少返工。,下面主要介绍按发热条件选择计算一般三相线路的导线和电缆截面的问题。,关于机械强度，对于建筑物,(,群,),电力线路来说，无需详细计算，只按最小截面校验就行了。,2),导线截面的选择,三相系统相线截面的选择,电流通过导线，产生能耗，使导线发热。裸导线的温度过高时，会使接头处的氧化加剧，增大接触电阻，使之进一步氧化，如此恶性循环，最后可发展到断线。,而绝缘导线和电缆的温度过高时，可使绝缘加速老化甚至烧毁，或引起火灾。,因此，导线正常发热温度不得超过导线额定负荷时的最高允许温度,(,如常用的,BV,塑料绝缘导线最高允许温度为,65),。,按发热条件选择三相系统中的相线截面时，应使其允许载流量,I,x,。不小于通过相线的计算电流,I,js,，即,I,x,I,js,所谓导线的允许载流量，就是在规定的环境温度及相应的敷设条件下，导线能够连续承受而不致使其稳定温度超过允许值的最大电流。,BV,铜芯塑料绝缘导线穿钢管敷设时的载流量见,表,1.8,。,表,1.8,聚氯乙烯绝缘铜导线钢管敷设的允许载流量,（单位：,A,；最高允许温度：,65,）,额定,截面,（,mm,2,）,2,根单芯线穿管,管,径,3,根单芯线穿管,管,径,4,5,根单芯线穿管,4,根,穿管,管径,5,根,穿管,管径,环境温度,环境温度,环境温度,25,30,35,40,2