1、第三篇 建筑電氣,主要內(nèi)容提要,供配電系統(tǒng) 電氣照明系統(tǒng) 建筑弱電系統(tǒng) 建筑智能化系統(tǒng),第十二章 建筑供配電,掌握負荷容量及類別， 接地的概念、作用和種類，防雷的概念、建筑物防雷的分級及防雷裝置，安全電壓的要求 ，低壓供配電系統(tǒng)的供配電方式 ，系統(tǒng)接地的形式和變壓器中性點接地、PEN線重復接地及漏電保護裝置。 了解城市電力網(wǎng)系統(tǒng)，供電的質(zhì)量要求，導線截面的選擇。,12.1 城市電力系統(tǒng)概述,由于電力不能大量儲存，其生產(chǎn)、輸送、分配和消費都是在同一時間內(nèi)完成，必須把電廠、電力網(wǎng)、變電所等有機地聯(lián)結(jié)成一個整體，即“電力系統(tǒng)”，如圖所示。,G.發(fā)電機,M.電動機,電力系統(tǒng)的組成,變電送電變電配電,大

2、中城市的電力網(wǎng)有500kV超高壓線路，220kV、110kv高壓線路，35kV或l0kV中壓網(wǎng)和380V低壓網(wǎng)。其中35kV、l0kV、380V這三級電力是直接向用戶供電的，與建筑工程的關(guān)系最為密切。按國家標準，電力系統(tǒng)受電設(shè)備的標稱電壓為500kV、330kV、220kV、110kV、35kV、10kV、0.38kV、0.22kV。,電力網(wǎng)中常見的變配電所主要有以下幾種類型: (1) 樞紐變電站 與電網(wǎng)聯(lián)系的220/1l0kV變電站。 (2) 地區(qū)樞紐變電站 起電網(wǎng)聯(lián)系作用并供給地區(qū)降壓為35kV或l0kV負荷的220/110/35kV或110/35/10kV降壓變電站。 (3) 負荷變電站

3、 供給l0kV負荷的110/l0kV或35/l0kV變電站。 (4) 配電所(開閉所) 對35kV或l0kV同級電壓配電場所。 (5) l0kV低壓變電所或柱上配電變壓器 對低壓用戶供電的35/0.4kV或l0/0.4kV降壓變電所。,供 電 質(zhì) 量,供電質(zhì)量是指供電可靠性和電能質(zhì)量，電能質(zhì)量的指標通常是電壓、頻率和波形，其中尤以電壓和頻率為重要。電壓質(zhì)量包括電壓的偏移、電壓的波動和電壓的三相不平衡度等 。 電源的供電質(zhì)量直接影響用電設(shè)備的工作狀況，如電壓偏低使電動機轉(zhuǎn)數(shù)下降、燈光昏暗，電壓偏高使電動機轉(zhuǎn)數(shù)增大、燈泡壽命縮短；電壓波動導致燈光閃爍、電動機運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定；頻率變化使電動機轉(zhuǎn)數(shù)變化，更

4、為嚴重的是可引起電力系統(tǒng)的不穩(wěn)定運行，影響照明和各種電子設(shè)備的正常工作，故需對供電質(zhì)量進行必要的監(jiān)測。 用電設(shè)備的不合理布置和運行，也對供電質(zhì)量造成不良影響。如單相負載在各相內(nèi)，若不是均勻分配，就將造成三相電壓不平衡。,1. 供電可靠性 供電的可靠性是運用可靠性技術(shù)進行定量的分析，一般憑經(jīng)驗作定性的判斷。 2. 電壓等級 我國規(guī)定了三類電壓標準： 第一類，額定電壓值在l00V以下，主要用于安全照明、蓄電池、斷路器及其他開關(guān)設(shè)備的操作電源。 第二類，額定電壓值在100V以上，l000V以下，主要用于低壓動力和照明。用電設(shè)備的額定電壓，直流分110、220、440V三等，交流分380/220V和2

5、20/127V兩等。建筑用電的電壓主要屬于這一范圍。 第三類，額定電壓值在1000V以上，主要作為高壓用電設(shè)備及發(fā)電、輸電的額定電壓。,3. 電壓偏移 供電電壓偏離(高于或低于)用電設(shè)備額定電壓的數(shù)值占用電設(shè)備額定電壓值的百分數(shù)。3kV的供電，不超過+5%；l0kV高壓供電，低壓電力網(wǎng)為+7%。 4. 電壓波動 用電設(shè)備接線端電壓時高時低，這種短時間的電壓變化稱為電壓波動。照明和電子設(shè)備對電壓的波動比較敏感，但電子設(shè)備附有穩(wěn)壓電路，其適應性較強；而照明光源的光通則有明顯變化,甚至影響正常工作。對常用設(shè)備電壓波動的范圍有所規(guī)定，如連續(xù)運轉(zhuǎn)的電動機為土5%，室內(nèi)主要場所的照明燈為-2.5%+5%。

6、 5. 電壓頻率 在電氣設(shè)備的銘牌上都標有額定頻率。 我國電力工業(yè)的標準頻率為50Hz，其波動一般不得超過+0.5%。在電力工業(yè)的發(fā)展速度跟不上負荷的增長速度或電力網(wǎng)調(diào)頻措施不完備時,電網(wǎng)的頻率偏差就超過允許值，此時為了保證如電子計算機等重要負荷的正常工作,需要裝設(shè)穩(wěn)頻裝置。,6. 電壓的波形 電力系統(tǒng)中交流電的波形從理論上是50Hz的正弦波，但由于大量變頻裝置的應用等原因，在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生與50Hz基波成整數(shù)倍的高次諧波，電壓的波形發(fā)生畸變，成為非正弦波。一般是盡量限制諧波量的產(chǎn)生，將產(chǎn)生高次諧波的設(shè)備與供配電系統(tǒng)屏蔽開。 7. 電壓的不平衡度 由于單相負荷在三相系統(tǒng)中不可能完全平衡，因而變

7、壓器低壓側(cè)和用戶端的三個相電壓不可能完全平衡。對于單相負荷，接于不同的相上有的可能形成更大的電壓偏移；三相電壓不平衡可造成電動機轉(zhuǎn)子過熱。因此，在設(shè)計與施工中應盡量使單相負荷平均地分配在三相中，保證三相電壓平衡，以維持供配電系統(tǒng)安全和經(jīng)濟運行，三相電壓不平衡程度不應超過土2%。,12.2 建筑供配電系統(tǒng),建筑用電負荷 1. 負荷類別：負荷類別主要以照明和非工業(yè)電力來區(qū)分，其目的是為了按不同電價核算電力支付費用。,1) 照明和劃入照明電價的非工業(yè)負荷：民用、非工業(yè)用戶和普通工業(yè)用戶的生活、生產(chǎn)照明用電(家用電器、普通插座等)，空調(diào)節(jié)器設(shè)備用電等，總?cè)萘坎怀^3KW的曬圖機、太陽燈等，這類范圍較廣

8、。 2) 非工業(yè)負荷：商業(yè)用電，高層建筑內(nèi)電梯用電，民用建筑中采暖風機、生活上煤機和水泵等動力用電。 3) 普通工業(yè)負荷：指總?cè)萘坎蛔?20kVA的工業(yè)負荷，如紡織合線設(shè)備用電、食品加工設(shè)備用電等。,LU1改為0,2. 負荷容量,負荷容量以設(shè)備容量(或稱裝機容量)、計算容量(接近于實際使用容量)或裝表容量(電度表的容量)來衡量。 所謂設(shè)備容量，是建筑工程中所有安裝的用電設(shè)備的額定功率的總和(kW)，在向供電部門申請用電時，這個數(shù)據(jù)是必須提供的。 在設(shè)備容量的基礎(chǔ)上，通過負荷計算，可以求出接近于實際使用的計算容量(kW)。對于直接由市電供電的系統(tǒng)，需根據(jù)計算容量選擇計量用的電度表，用戶極限是在這

9、個裝表容量(A)下使用電力。 在裝表容量20A時允許采取單相供電。而一般情況下均采用三相供電，這樣有利于三相負荷平衡和減少電壓損失，同時對使用三相電氣設(shè)備創(chuàng)造了條件。,3. 負荷級別 ：電力負荷分級是根據(jù)建筑的重要性和對其短時中斷供電在政治上和經(jīng)濟上所造成的影響和損失來分等級的，對于工業(yè)和民用建筑的供電負荷可分為三級,1) 一級負荷 中斷供電將造成人身傷亡、重大政治影響、重大經(jīng)濟損失或?qū)⒃斐煞止矆鏊刃驀乐鼗靵y的負荷屬于一級負荷。如交通樞紐建筑，國家級承擔重大國事活動的會堂、賓館，經(jīng)常用于重要國 際活動且有大量人員集中的公共場所等。 2) 二級負荷 中斷供電將造成較大的政治影響，較大經(jīng)濟損失的

10、建筑用電屬于二級負荷。如高層住宅、大型展覽館的展覽用電。 3) 三級負荷 凡不屬于一、二級負荷者稱為三級負荷。,對于一級負荷應由兩個獨立電源供電。即指雙路獨立電源中任一個電源發(fā)生故障或停電檢修時，都不至于影響另一個電源的供電。對于一級負荷中特別重要的負荷，除雙路獨立電源外，還應增設(shè)第三電源或自備電源(如發(fā)電機組、蓄電池)。根據(jù)用電負荷對停電時間的要求確定應急電源接入方式。蓄電池為不間斷電源，也稱UPS，柴油發(fā)電機組為自備應急電源，適用于停電時間為毫秒級。當允許中斷供電時間為1.5s以上時，可采用自動投入裝置或?qū)ｉT饋電線路接入。對于允許15s以上中斷供電時間時，可采用快速自動啟動柴油發(fā)電組。 二

11、級負荷，一般應由上一級變電所的兩段母線上引雙回路進行供電，保證變壓器或線路發(fā)生常見故障而中斷供電時，能迅速恢復供電。 三級負荷可由單電源供電。,電源引入方式,建筑用電屬于動力系統(tǒng)的一部分，常以引入線(通常為高壓斷路器)和電力網(wǎng)分界。 電源向建筑物內(nèi)的引入方式應根據(jù)建筑物內(nèi)的用電量大小和用電設(shè)備的額定電壓數(shù)值等因素確定。引入方式有： 1) 建筑物較小或用電設(shè)備負荷量較小，而且均為單相。低壓用電設(shè)備時，可由電力系統(tǒng)柱上變壓器引入單相220V的電源。 2) 建筑物較大或用電設(shè)備的容量較大，但全部為單相和三相低壓用電設(shè)備時，可由電力系統(tǒng)的柱上變壓器引入三相380/220V的電源。 3) 建筑物很大或用

12、電設(shè)備的容量很大，雖全部為單相和三相低壓用電設(shè)備，應由變電所引入三相高壓6kV或l0kV的電源經(jīng)降壓后供用電設(shè)備使用。并且在建筑物內(nèi)設(shè)置變壓器，布置變電室。若建筑物內(nèi)有高壓用電設(shè)備時，應引入高壓電源供其使用。同時裝置變壓器，滿足低壓用電設(shè)備的電壓要求。,供電系統(tǒng)的方案,典型的供電系統(tǒng)的方案有如下幾種 ：,1) 單電源供電方案,(1) 單電源、單變壓器、低壓母線不分段系統(tǒng) 見圖，該系統(tǒng)供電可靠性較低,系統(tǒng)中電源、變壓器、開關(guān)及母線中，任一環(huán)節(jié)發(fā)生故障或檢修時，均不能保證供電。但接線簡單、造價低，可適用于三級負荷。,(2) 單電源、雙變壓器、低壓母線不分段系統(tǒng) 見圖，該系統(tǒng)中除變壓器有備用外，其余

13、環(huán)節(jié)均無備用。一般情況下，變壓器發(fā)生故障的可能性比其他元件少得多，該方案和方案相比，可靠性增加不多，而投資卻大為增加，故不宜選用。,(3) 單電源、單變壓器、低壓母線分段系統(tǒng) 見圖，僅在低壓母線上增加一個分段開關(guān)，投資增加不多，但可靠性卻比方案大大提高?？蛇m用于一、二級負荷,(4) 單電源、雙變壓器、低壓母線分段系統(tǒng) 見圖，該方案的優(yōu)點是低壓分二段，投資較大，也可先上一臺變壓器，待接雙電源時再增一臺變壓器。此接線方式具有靈活性和發(fā)展余地，也可用于一、二級負荷上,2)雙電源供電方案,(1) 雙電源、單變壓器、母線不分段系統(tǒng) 見圖，因變壓器遠比電源故障和檢修次數(shù)要少，故此方案投資較省，較可靠，可適

14、用于二級負荷。,(2) 雙電源、單變壓器、低壓母線分段系統(tǒng) 見圖，此方案比上方案設(shè)備增加不多，可靠性明顯提高，可適用于二級負荷。,(3) 雙電源、雙變壓器、低壓母線不分段系統(tǒng) 見圖，此方案不分段的低壓母線，限制兩變壓器合用作用的發(fā)揮，故不宜選用。,(4) 雙電源、雙變壓器、低壓母線分段系統(tǒng) 見圖，該系統(tǒng)中各基本設(shè)備均有備用，供電可靠性大為提高，可適用于一、二級負荷。 (5) 雙電源、雙變壓器、高壓母線分段系統(tǒng) 見圖。因高壓設(shè)備價格貴，故該方案比方案4投資大，并且存在方案3的缺點，故一般不宜采用。 (6) 雙電源、雙變壓器、高、低壓母線均分段系統(tǒng) 見圖 ，該方案的投資雖高，但供電的可靠性提高更大

15、，適合于一級負荷。,低壓配電系統(tǒng)的配電線路,低壓配電系統(tǒng)的配電線路由配電裝置(配電盤)及配電線路(干線及分支線)組成。配電方式有放射式、樹干式及混合式等。,放射式：各用電設(shè)備均由電源以單獨的線路供電。 放射式的優(yōu)點是各個負荷獨立受電，因而故障范圍一般僅限于本回路，線路發(fā)生故障需要檢修時,只切斷本回路而不影響其它回路，同時回路中電動機起動引起的電壓的波動，對其他回路的影響也較小。缺點是所需開關(guān)和線路較多，因此當放射式配電一般多用于比較重要的負荷。,放射式,樹干式：各用電設(shè)備公用一條供電線路。 樹干式的特點是建設(shè)費用低和故障影響的范圍較大，當干線上所接用的配電盤不多時，仍然比較可靠，所以在多數(shù)情況

16、下一個大系統(tǒng)都采用樹干與放射式相混合的配電方式。,樹干式,混合式,從低壓電源引入的總配電裝置(第一級配電點)開始，至末端照明支路配電盤為止，配電級數(shù)一般不宜多于三級，每一級配電線路的長度不宜大于30m。如從變、配電所的低壓配電裝置算起，則配電級數(shù)一般不多于四級，總配電長度一般不宜超過200 m，每路干線的負荷計算電流一般不宜大于200A。,1. 照明配電系統(tǒng),照明配電系統(tǒng)的特點是按建筑的布局選擇若干配電點，一般情況下，在建筑物形式的每個沉降與伸縮區(qū)內(nèi)設(shè)1-2個配電點，其位置應使照明支路線的長度不超過40m，如條件允許最好將配電點選在負荷中心 。 建筑物為平房，一般按所選的配電點聯(lián)結(jié)成樹干式配電

17、系統(tǒng)。 當建筑物為多層的樓房時，可在底層設(shè)進線電源配電箱或總配電室，其內(nèi)設(shè)置可切斷整個建筑照明供電的總開關(guān)和三只單相電度表，作為緊急事故或維護干線時切斷總電源和計量建筑用電用。建筑的每層均設(shè)置照明分配電箱，分配電箱時要做到三相負荷基本平衡。 分配電箱內(nèi)設(shè)照明支路開關(guān)及便于切斷各支路電源的總開關(guān)，考慮短路和過流保護均采用空氣開關(guān)或熔斷器。每個支路開關(guān)應注明負荷容量、計算電流、相別及照明負荷的所在區(qū)域。當支路開關(guān)不多于3個時，也可不設(shè)總開關(guān)。并要考慮設(shè)置漏電保護裝置。,2. 動力配電系統(tǒng),動力負荷的電價為兩種,即非工業(yè)電力電價及照明電價。動力負荷的使用性質(zhì)分為多種,如建筑設(shè)備(電梯、自動門等)，建

18、筑設(shè)備機械(水泵、通風機等)、各種專業(yè)設(shè)備(炊事、醫(yī)療、實驗設(shè)備等)。動力負荷的配電需按電價、使用性質(zhì)歸類，按容量及方位分路。對集中負荷采取放射式配電干線。對分散負荷采取樹干式配電，依次聯(lián)結(jié)各個動力負荷配電盤。多層建筑物當各層均有動力負荷時，宜在每個伸縮沉降區(qū)的中心每層設(shè)置動力配電點，并設(shè)分總開關(guān)作為檢修或緊急事故切斷電源用。電梯設(shè)備的配電，一般采取直接由總配電裝置引至屋頂機房。圖所示為動力控制中心，或中心配電室，或樓層配電間的動力系統(tǒng)。,A.額定電流表 V.額定電壓表 M.電動機,3. 配電盤,在整個建筑內(nèi)部的公共場所和房間內(nèi)大量設(shè)置有配電盤，其內(nèi)裝有所管范圍內(nèi)的全部用電設(shè)備的控制和保護設(shè)備

19、，其作用是接受和分配電能。,配電盤的布置應保證在每個分電箱的供電各相負荷平衡，供電總干線中的電流，一般小于60100A。每個配電盤的單相分支線，不應超過69路；每路分支線上設(shè)一個空氣開關(guān)或熔斷器；每支路所接設(shè)備(如燈具和插座等)總數(shù)不宜超過20個(最多不超過25個)，花燈、彩燈、大面積照明燈等回路除外。配電盤設(shè)置應位于用電負荷的中心，以縮短配電線路，減少電壓損失。一般規(guī)定，單相配電盤供電半徑為30m，三相配電盤供電半徑6080m。各層配電盤的位置應在多層建筑中在相同的平面位置處，以利于配線和維護，且設(shè)置在操作維護方便、干燥通風、采光良好處，并注意不要影響建筑美觀和結(jié)構(gòu)合理的配合。,4. 配電柜

20、,配電柜又稱開關(guān)柜，是用于安裝高低壓配電設(shè)備和電動機控制保護設(shè)備的定型柜。安裝高壓設(shè)備的稱高壓開關(guān)柜，安裝低壓設(shè)備的稱低壓開關(guān)柜。,高壓開關(guān)柜 按結(jié)構(gòu)形式分有固定式、活動式和手車式三種。如GGlA型固定式高壓開關(guān)柜的外形及安裝尺寸,2) 低壓配電柜,按結(jié)構(gòu)形式分為離墻式、靠墻式和抽屜式三種類型。,如BSLl型低壓配電柜的外形及安裝尺寸,5. 變配電室,它的作用是從電力系統(tǒng)接受電能和變換電壓及分配電能的。 變配電所可以分為升壓變電所和降壓變電所兩大類型。升壓變電所是將發(fā)電廠生產(chǎn)的610kV的電能升高至35、110、220、500千伏等高壓，以利于遠距離輸電，降壓變電所是將高壓網(wǎng)送過來的電能降至6

21、10kV后，分配給用戶變壓器，再降至380伏或220伏，供建筑物或建筑工地的照明或動力設(shè)備、用電器等使用。 變配電所由高壓配電室、變壓器室和低壓配電室三部分組成。此外，還有高壓電容器室(提高功率因素用)和值班室。,1) 位置 變配電室的位置應盡量接近電源側(cè)，并靠近用電負荷的中心。應考慮進出線方便、順直且距離短，交通運輸、檢修方便。應盡量躲開多塵、振動、高溫、潮濕的場所和有腐蝕性氣體、爆炸、火災危險等場所的正上方或正下方，盡量設(shè)在污染源的上風向。不應貼近廁所、浴室或生產(chǎn)過程中地面經(jīng)常潮濕和容易積水的場所，應根據(jù)規(guī)劃適當考慮發(fā)展的可能性。,2) 形式及布置 變電所(室)的形式有：獨立式、附設(shè)式、桿

22、架式等。根據(jù)變配電所本身有無建筑物以及該建筑與用電建筑間的相互位置關(guān)系布置，附設(shè)式又分內(nèi)附式和外附式。,變配電所一般包括高壓配電室、變壓器室、低壓配電室和控制室(或值班室)，有時需設(shè)置電容器室。其布置原則為：具有可燃性油的高壓開關(guān)柜，宜單獨布置在高壓配電裝置室內(nèi)，但當高壓開關(guān)柜的數(shù)量少于5臺時，可和低壓配電屏置于同一房間。不具有可燃性油的高、低壓配電裝置和非油浸電力變配電器及非可燃性油浸電容器可置于同一房間內(nèi)。有人值班的變配電室應單獨有值班室，只具有低壓配電室時，值班室可與低壓配電室合并，但應保證值班人員工作的一面或一端到墻的距離不應小于3.0m。單獨值班室與高壓配電室應直通戶外或通向走廊，獨

23、立變配電所宜為單層布置。當采用二層布置時，變壓器應設(shè)在首層，二層配電室應有吊裝設(shè)備和吊裝平臺式吊裝孔。各室之間及各室內(nèi)部應合理布置，布置應緊湊合理，便于設(shè)備的操作、巡視、搬運、檢修和試驗，并應考慮發(fā)展的可能性 。,3) 對建筑的要求 可燃油油浸電力變配電器室應按一級耐火等級建筑設(shè)計，而非燃或難燃介質(zhì)的電力變壓器室、高壓配電室、高壓電容器室的耐火等級應等于二級或二級以上，低壓配電室和低壓電容器室的建筑耐火等級不應低于三級。 變壓器室的門窗應具有防火耐燃性能，門一般采用防火門。通風窗應采用非燃材料。變壓器室及配電室門寬宜大于設(shè)備的不可拆卸寬度的0.3m，高度應高于設(shè)備不可拆卸高度 0.3m。變壓器

24、室、配電室、電容器室的門應外開并裝彈簧鎖，對相鄰設(shè)置電氣設(shè)備的房間，若設(shè)門時應裝雙向開啟門或門向低壓方向開。 高壓配電室和電容室窗戶下沿距室外地面高度宜大于或等于1.8m，其臨街面不宜開窗，所有自然采光窗不能開啟。 配電室長度大于8.0m時應在房間兩端設(shè)有兩個出口，二層配電室的樓上配電室至少應有一個出口通向室外平臺或通道。 變配電所(室)所有門窗，當開啟時不應直通具有酸、堿、粉塵、蒸汽和噪聲污染嚴重的相鄰建筑。門、窗、電纜溝等應能防止雨、雪、鼠、蛇類小動物進入屋內(nèi)。,課后習題,1、配電方式有哪些？ 2、供電系統(tǒng)的方案有哪些？ 3、負荷分成幾個級別？并說出各級別供電要求。,12.3 電氣設(shè)備的選

25、擇,用電負荷的計算,用電負荷的正確計算是合理選擇電氣設(shè)備的保證。,1. 負荷曲線,負荷曲線是功率或電流隨時間而變化的曲線。按功率性質(zhì)分有功負荷曲線和無功負荷曲線；按橫坐標持續(xù)的時間，可分為年、月、日的或某一負荷班的負荷曲線。了解負荷的實際變化情況，有利于進行供電設(shè)計和運行管理工作。,2. 負荷的種類,最大負荷 即計算負荷，指消耗電能最多的半小時的平均功率，亦即連續(xù)30min的最大平均負荷。 用P30、Q30、S30表示。可依此作為按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的依據(jù)，故又稱計算負荷，常用Pjs(有功功率)、Ojs(無功功率)和Sjs (視在功率)表示。,Qjs=Pjs tan(kW),Sjs = Pj

26、s /cos(kW),在交流電路中電壓與電流相位差的余弦叫做功率因數(shù)在數(shù)值上等于有用功與總功率間的比率。其值大小與電路的負荷性質(zhì)用關(guān)，對于電阻性負載，其電壓與電流的位相差為0，因此，電路的功率因數(shù)為1；而純電感電路，電壓與電流的位相差為2，并且是電壓超前電流；在純電容電路中，電壓與電流的位相差則為（2），即電流超前電壓。在后兩種電路中，功率因數(shù)都為0。對于一般性負載的電路，功率因數(shù)就介于0與1之間。,2) 尖峰負荷,連續(xù)12s內(nèi)最大平均負荷，可看作短時最大負荷?？梢来诵：穗娐分械碾妷簱p失和電壓波動，作為選擇保護元件(如熔斷器、自動開關(guān)和繼電保護裝置等)的依據(jù)和檢驗電動機啟動條件。常用Pjf、Q

27、jf和Sjf表示。,3) 平均負荷,用電設(shè)備在某段時間內(nèi)所消耗的電能除以該段時間所得的平均值 。平均負荷可用于計算某段時間內(nèi)的用電量和確定補償電容的大小。常以Pp、Qp和Sp表示。,3. 負荷計算的方法,負荷計算的方法有單位面積安裝功率法、需要系數(shù)法、二項式法和利用系數(shù)法等。在建筑電氣設(shè)計中，方案設(shè)計階段可采用單位建筑面積安裝功率法，初步設(shè)計階段多采用需要系數(shù)法。,建筑物單位建筑面積的安裝功率與建筑物的種類、等級、附屬設(shè)備情況和房間用途等條件有關(guān) 。查取一個單位面積的電力負荷，乘以總建筑面積，即得建筑物的總用電負荷，進而可估算出供配電系統(tǒng)的規(guī)模、主要設(shè)備和投資費用，從而可滿足方案或初步設(shè)計的要

28、求。,1) 單位建筑面積安裝功率法,2) 需要系數(shù)法,需要系數(shù)Kx是用電設(shè)備組所需要的計算負荷(最大負荷)Pjs與其設(shè)備裝機容量Ps的比值，即Kx = Pjs / Ps，根據(jù)需要系數(shù)Kx。求總安裝容量為Ps的用電設(shè)備組所需計算負荷Pjs的方法稱需要系數(shù)法。,Pjs =Kx Ps = Kx Pe (kW),根據(jù)所求出的計算功率,可進一步求出線路中的計算電流Ijs 。若為單項負載，可按下式計算：,Ijs= Pjs1000/(Velcos)(A),若為三相負載,可按下式計算:,Vex配電線路的相電壓(數(shù)值等于單相用電設(shè)備的額定電壓，一般為220V)： VeL 配電線路的線電壓(數(shù)值等于三相用電設(shè)備的

29、額定電壓，一般為380V),照明需要系數(shù)表,電氣設(shè)備的選擇,1. 設(shè)備容量Ps的確定,1) 動力設(shè)備容量:長期工作制用電設(shè)備的容量，就是其銘牌額定容量：Ps=Pe；短期和反復短期容量，是將其在某一工作狀態(tài)下的銘牌額定容量換算到標準工作狀態(tài)下的功率。多組動力設(shè)備的計算負荷，考慮到接入同一干線的各組用電設(shè)備的最大負荷并不是同時出現(xiàn)的情況，在確定干線總負荷時，引入一個同時系數(shù)Kt計算。,2) 照明設(shè)備容量 :對于白熾燈等熱輻射光源可取其銘牌額定功率；對于熒光燈和高壓水銀燈等氣體放電光源，還應計入鎮(zhèn)流器的功率損耗，即比燈管的額定功率有所應增加。,2. 導線和電纜的選擇,導線的型式,塑料絕緣銅芯、鋁芯導

30、線：BV,BLV 橡皮絕緣銅芯、鋁芯導線：BX,BLX 氯丁橡膠絕緣銅芯、鋁芯導線：BXF,BLXF,在圖紙中表示時,型號、截面、敷設(shè)方式和部位及穿管直徑和管材種類均是其重要內(nèi)容,導線的截面和根數(shù)通常寫在型號的后面，截面單位為mm2。表示形式為： b(cd)ef b導線型號；c導線根數(shù)；d導線截面；e導線敷設(shè)方式及管材管徑；f敷設(shè)部位,如BLX（34+12.5）SC25-WC表示3根4 mm2和1根2.5 mm2的鋁芯橡皮線穿管徑為25mm的焊接鋼管沿墻暗敷。,導線型號代號,導線敷設(shè)方式代號,導線敷設(shè)部位代號,2）電纜的型式 電纜型號內(nèi)容包含其用途類別、絕緣材料、導體材料、鎧裝保護層等，在電纜

31、型號后面還有芯線根數(shù)、截面、工作電壓和長度。如YJLV22312010300表示鋁芯、交聯(lián)聚乙烯絕緣、聚氯乙烯內(nèi)護套、雙鋼帶鎧裝、聚氯乙烯外護套、3芯120 mm2、電壓10KV、長度為300米的電力電纜。,如：聚氯乙稀絕緣及護套銅芯、鋁芯電纜：VV、VLV 橡皮絕緣聚氯乙稀護套銅芯、鋁芯電纜：XV、XLV 交聯(lián)聚乙稀絕緣聚氯乙稀護套銅芯、鋁芯電纜：YJV、YJLV 油浸紙絕緣鉛包銅芯、鋁芯電纜：ZQ、ZLQ 油浸紙絕緣鋁包銅芯、鋁芯電纜： ZL、ZLL,電纜型號,電纜的外護層代號的含義,3) 導線截面選擇條件,選擇導線截面可按導線允許溫升、電壓損失條件和機械強度三種方法選擇，三者都必須保障的

32、安全條件。在設(shè)計中，按允許溫升進行導線截面的選擇，按允許電壓進行校核，并應滿足機械強度的要求。,3. 開關(guān)設(shè)備,1) 照明器控制開關(guān) 用于對單個或數(shù)個照明器的控制，工作電壓為250V，額定電流有1、2.5、4、6、10A等幾種 。,(a) 拉線開關(guān) (b) 扳把開關(guān) (c) 蹺板開關(guān),2) 刀開關(guān) 刀開關(guān)又稱刀閘，一般用在低壓(不超過5OOV)電路中，用于通、斷交直流電源，刀開關(guān)一般用于切斷交流380V及以下的額定負載。國產(chǎn)刀開關(guān)有HDll、HSl1等系列，照明配電多采用HKI型膠蓋開關(guān)。小容量異步電動機不頻繁起動和停車時，常采用由帶有速斷刀極的刀開關(guān)與熔斷器組合而成的負荷開關(guān)(鐵殼開關(guān))。刀

33、開關(guān)通常按IeIj選擇，Ie為刀開關(guān)的額定電流(A)，Ij 為線路中的計算電流(A)。,(a) 實物,(b) 圖例,3) 自動空氣開關(guān) 自動空氣開關(guān)的基本構(gòu)造如圖。電路中電流正常時，電磁鐵5中的吸力小，不能將搭扣4吸上，使動接觸刀片1保持在閉合位置。當過載或短路時，電流增大到一定數(shù)值，電磁鐵5的吸力增大到能吸動搭扣4上的銜鐵6，使搭扣脫扣，在彈簧2的作用下，接觸刀片1跳開，將電路切斷，完成過載或短路保護。,1.接觸刀片 2.彈簧 3.搭扣支點 4.搭扣 5.電磁鐵 6.銜鐵,過載自動空氣開關(guān),欠壓(失壓)自動空氣開關(guān)的構(gòu)造如圖。電磁線圈接在線電壓上，電壓正常時，電磁吸力可以將搭扣吸住，使線路保

34、持接通。當欠壓(或失壓)時，電磁吸力變小，在彈簧6的作用下，搭扣被拉開，在彈簧2作用下，接觸刀片迅速被拉開，切斷電路。欠壓自動空氣開關(guān)可裝在事故供電線路中，實現(xiàn)工作電源與事故電源的自動切換。,1.接觸刀片 2.彈簧 3.搭扣支點 4.搭扣 5.電磁鐵 6. 彈簧,欠壓自動空氣開關(guān),4) 保護設(shè)備,(1) 熔斷器 熔斷器俗稱保險絲，串接于被保護的電路中。當電路發(fā)生短路或嚴重過載時，自動熔斷，從而切斷電路，使線路和設(shè)備不致?lián)p壞。按結(jié)構(gòu)形式可分為插入式、旋塞式和管式三種。熔斷器既可保護短路，又可保護較大的過載。電路過載越大，則熔斷的時間越短。,(2) 漏電保護開關(guān) 漏電保護開關(guān)是在檢測與判斷到觸電或

35、漏電故障時，能自動切斷故障電路的保護裝置。 (3) 熱繼電器 以被控對象發(fā)熱狀態(tài)為動作信號的一種保護電器，常用于電動機的過載保護,課后習題,1、電力負荷的定義是什么?劃分為哪幾類?對供電可靠性的要求是什么? 2、 常用的空氣開關(guān)有哪些?過載自動空氣開關(guān)工作原理是什么?,12.4 建筑防雷及接地,建筑物的防雷,一、防雷建筑物分類：建筑物根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事 故的可能性和后果，按防雷要求分為三類。,第一類防雷建筑物的防雷: 1) 防直擊雷的措施,裝設(shè)獨立避雷針或架空避雷網(wǎng) ,網(wǎng)格尺寸不應大于55m或64m 。 獨立避雷針的桿塔、架空避雷線的端部和架空避雷網(wǎng)的各支柱處應至少設(shè)一根引下線

36、，引下線間距不大于12米。 獨立避雷針和架空避雷線(網(wǎng))的支柱及其接地裝置至被保護建筑物及與其有聯(lián)系的管道、電纜等金屬物之間的距離不得小于3m。 架空避雷線至屋面和各種突出屋面的風帽等物體之間的距離不得小于3m。 獨立避雷針、架空避雷線或架空避雷網(wǎng)應有獨立的接地裝置，每一引下線的沖擊接地電阻不宜大于l0歐。,2) 防雷電感應的措施,建筑物內(nèi)的設(shè)備、管道、構(gòu)架、電纜的金屬外皮、鋼屋架、鋼窗等金屬物均應接到防雷電感應的接地裝置上。金屬屋面周邊每18-24m以內(nèi)應采用引下線接地一次。 平行敷設(shè)的管道、構(gòu)架、電纜的金屬外皮等長金屬物，其凈距小于100mm時應采用金屬線跨接，跨接點的間距不應大于30m；

37、交叉凈距小于100mm時，其交叉處應跨接。 防雷電感應的接地裝置應和電氣設(shè)備的接地裝置共用，其工頻接地電阻不應大于 l0歐。屋內(nèi)接地干線與防雷電感應接地裝置的連接不應少于兩處。,3) 防止雷電波侵人的措施,低壓線路宜全線采用電纜直接埋地敷設(shè)，在入戶端應將電纜的金屬外皮、鋼管接到防雷電感應的接地裝置上。 架空線應使用一段金屬鎧裝電纜或護套電纜穿鋼管直接埋地引入，其埋地長度不應小于15m。在電纜與架空線連接處，應裝設(shè)避雷器，避雷器、電纜的金屬外皮、鋼管和絕緣子的鐵腳、金具等連在一起接地，沖擊接地電阻不宜大于l0歐。 架空金屬管道，在進出建筑物處，應與防雷電感應的接地裝置相連。距離建筑物l00m內(nèi)的

38、管道，應每隔25m左右接地一次，沖擊接地電阻不宜大于20歐，宜利用金屬支架或鋼筋混凝土支架的焊接、綁扎鋼筋網(wǎng)作為引下線，其鋼筋混凝土基礎(chǔ)宜作為接地裝置相連。,4) 當建筑物高于30m時，應采取防側(cè)擊的措施：,從30m起每隔不大于6m沿建筑物四周設(shè)水平避雷帶并與引下線相連。 30m及以上外墻上的欄桿、門窗等較大的金屬物與防雷裝置連接。 在電源引人的總配電箱處裝設(shè)過電壓保護器。,第二類防雷建筑物的防雷,在屋角、屋脊、女兒墻或屋檐上裝設(shè)環(huán)狀避雷帶，并在屋面上裝設(shè)不大于1010m或128m的網(wǎng)絡；突出屋面的物體，應沿其頂部四周裝設(shè)避雷帶。 引下線應優(yōu)先利用建筑物鋼筋混凝土中的鋼筋。當專設(shè)引下線時，其數(shù)

39、量不應少于2根，間距不應大于18m。當利用建筑物鋼筋混凝土柱中的鋼筋作為防雷裝置的引下線時，其引下線的數(shù)量不做具體規(guī)定，間距不應大于18m，但建筑物外廓各個角上柱中的鋼筋應被利用。,第三類防雷建筑物的防雷,在建筑物在屋角、屋脊、女兒墻或屋檐上應裝設(shè)環(huán)狀避雷帶或避雷針。當采用避雷帶保護時,應在屋面上裝設(shè)不大于20m20m的網(wǎng)格,引下線間距不應大于25m。,二、防雷裝置,建筑物防雷的主要裝置,建筑物防雷主要采用接閃器系統(tǒng)，由接閃器、引下線和接地裝置三大部分組成。,1) 接閃器,(1) 避雷針,雷針結(jié)構(gòu)一般用鍍鋅圓鋼或焊接鋼管制成，圓鋼截面不得小于100mm2，鋼管 厚度不得小于3mm。避雷針的直徑

40、，在針長lm以下時圓鋼直徑于12mm，鋼管直徑不得小于20mm；對針長12m時圓鋼直徑不得小于16mm，鋼管直徑不得小于25mm；煙囪頂上的圓鋼直徑不小于20mm。 避雷針頂端形狀可做成尖形、圓形或扇形。對于磚木結(jié)構(gòu)房屋，可把避雷針敷設(shè)于山墻頂部瓦屋脊上。可利用木桿做支持物，針尖需高出木桿30cm。避雷針應考慮防腐蝕，除應鍍鋅或涂漆外，在腐蝕性較強的場所，還應適當加大截面或采取其他防腐措施。,LU1改為0,單支避雷針的保護范圍如圖 ：,圖中所用各符號的意義如下(單位均為m)： h 避雷針的高度(由地面算起)； hs 被保護建筑物的高度； ha避雷針在建筑物以上的高度； rx 避雷針在高度hx的

41、水平面上的保護半徑； r 在地面上的保護半徑。,則避雷針在地面上的保護半徑為：r=l.5h，即避雷針在高度h水平面上的保護半徑。,),hx h/2時, rx =(1.5h-2hs)p； hx h/2, rx = hap,p為高度影響系數(shù)，,當h 30m時，p=1；,當30h120m時，,),(2) 避雷帶 通過試驗發(fā)現(xiàn)不論屋頂坡度多大，都是屋角和檐角的雷擊率最高。屋頂坡度愈大，則屋脊的雷擊率也大。避雷帶就是對建筑物雷擊率高的部位，進行重點保護的一種接閃裝置。 (3) 避雷網(wǎng) 通過對不同屋頂坡度建筑物的雷擊分布情況調(diào)查發(fā)現(xiàn)，對于屋頂平整，又沒有突出結(jié)構(gòu)(如煙囪等)的建筑物，雷擊部位是有一定規(guī)律性

42、的。當建筑物較高，屋頂面積較大但坡度不大時，可采用避雷網(wǎng)作為局面保護的接閃裝置。 (4) 結(jié)構(gòu)避雷網(wǎng)(帶) 分明裝和暗裝兩種。明裝避雷網(wǎng)(帶)一般可用直徑8mm的圓鋼或截面124mm2的扁鋼做成。為避免接閃部位的振動力，宜將網(wǎng)(帶)支起1020cm，支持點間距取0.81.0m，應注意美觀和伸縮問題。暗裝時可利用建筑內(nèi)不小于3mm的鋼筋。,2) 引下線,明裝時一般采用直徑8mm的圓鋼或截面124mm2的扁鋼。在易受腐蝕部位，截面應適當加大。建筑物的金屬構(gòu)件，如消防梯、鐵爬梯等均可作為引下線。但應注意將各部件連成電氣通路。引下線應沿建筑物外墻敷設(shè)，距墻面15mm，固定支架間距不應大于2m，敷設(shè)時應

43、保持一定的松緊度，從接閃器到接地裝置，引下線的敷設(shè)應盡量短而直。若 必須彎曲時，彎角應大于90度。引下線應敷設(shè)于人們不易觸及之處。由地下0.3m到地上1.7m 的一段引下線應加保護設(shè)施，以避免機械損壞。 暗裝時引下線的截面應加大一級，而且應注意與墻內(nèi)其他金屬構(gòu)件的距離。若利用鋼筋混凝土中的鋼筋作引下線時，最少應利用四根柱子，每柱中至少用到兩根主筋。,3) 接地裝置,(1) 自然接地體 利用有其他功能的金屬物體埋于地下，作為防雷保護的接地裝置。比如:直埋鎧裝電纜金屬外皮，直埋金屬水管或工藝管道等。 (2) 基礎(chǔ)接地 利用建筑物基礎(chǔ)中的結(jié)構(gòu)鋼筋作為接地裝置，既可達到防雷接地又可節(jié)省造價。筏片基礎(chǔ)最

44、為理想。獨立基礎(chǔ)，則應根據(jù)具體情況確定，似確保電位均衡，消除接觸電壓和跨步電壓的危害。 (3) 人工接地體 專門用于防雷保護的接地裝置。分垂直接地體和水平接地體兩類。 垂直接地體可采用直徑2050mm的鋼管(壁厚3.5mm)、直徑19mm 的圓鋼、L505的角鋼做成。長度均為2.5m一段，間隔5m埋一根，頂端埋深為0.51.0m，用接地連接條或水平接地體將其連成一體。 水平接地體和接地連接條可采用截面為254-404mm2的扁鋼、截面l0l0mm2的方鋼或直徑814mm的圓鋼做成。埋深一般為0.51.0m。,電氣安全與保護接地,一、安全電壓與安全電流,當工頻(f=50Hz)電流流過人體時，安全

45、電流為0.0080.01A。人體的電阻，主要集中在厚度0.0050.02mm的角質(zhì)層，但該層易損壞和脫落，去掉角質(zhì)后的皮膚電阻約8001200歐，則可求出安全電壓U=IR=0.011200=12V。故我國確定安全電壓為12V。當空氣干燥，工作條件好時可使用24V和36V 。l2V、24V和36V為我國規(guī)定的安全電壓三個等級。,二、常用的接地,1. 工作接地 在正?；蚴鹿是闆r下，為保證電器設(shè)備可靠地運行，必須在電力系統(tǒng)中某點(如發(fā)電機或變壓器的中性點)直接或經(jīng)特殊裝置與地連接，稱為工作接地。 2. 保護接地 電氣設(shè)備的金屬外殼、線路的金屬管、電纜的金屬保護層、安裝電氣設(shè)備的金屬支架等，在正常情況

46、下是不帶電的。但是在絕緣損壞時發(fā)生漏電，金屬外殼就會帶電。為防止人身觸電事故將金屬外殼接地稱為保護接地。 3. 重復接地 將零線上的一點或多點與地再次的連接稱為重復接地。例如供電系統(tǒng)的架空線路沿線每一公里及引入建筑物、車間的入口處，零線都要重復接地。,4. 屏蔽接地 為了防止外來電磁波的干擾和侵人，造成電子設(shè)備的誤動作或通信質(zhì)量的下降，另一方面是為了防止電子設(shè)備產(chǎn)生的高頻能向外部泄放，需將線路的濾波器、藕合變壓器的靜電屏蔽層、電纜的屏蔽層、屏蔽室的屏蔽網(wǎng)等進行接地，稱為屏蔽接地。高層建筑為減少豎井內(nèi)垂直管道受雷電流感應產(chǎn)生的感應電勢，將豎井混凝土壁內(nèi)的鋼筋予以接地，也屬于屏蔽接地。 5. 防靜電接地 由于流動介質(zhì)等原因而產(chǎn)生的積蓄電荷，要防止靜電放電產(chǎn)生事故或影響電子設(shè)備的工作，就需要有使靜電荷迅速向大地泄放的接地，稱為防靜電接地。,6. 等電位接地 醫(yī)院的某些特殊的檢查和治療室、手術(shù)室和病房中，病人所能接觸到的金屬部分(如床架、床燈、醫(yī)療電器等)，不應發(fā)生有危險的電位差，因此要把這些金屬部分相互連接起來成為等電位體并予以接地，稱為等電位接地。高層建筑中為了減少雷電流造成的電位差，將每層的鋼筋網(wǎng)及大型金屬物體連接成一體并接地，也是等電位接地。 7. 電子設(shè)備的信號接地