低压配电设备及导线的选择（PPT103页)

第一节建筑电气的基本作用与分类低压配电设备及导线的选择•建筑电气是以电能、电气设备和电气技术为手段，创造、维持与改善室内的电、光、热、声环境的一门科学。随着建筑技术的迅速发展和现代化建筑的出现，建筑电气所涉及的范围已由原来的单一的供配电、照明、防雷和接地，发展成为以近代物理学、电磁学、无线电电子学、光学、声学等理论为基础，应用于建筑工程领域内的一门新兴学科。由于计算机和自动控制技术的发展与应用，对建筑物内部的给排水系统、空调制冷系统、自动消防系统、保安监控系统、通讯、广播及共用电视天线系统、经营管理系统等实行最佳控制和最佳管理，因此建筑电气已成为现代化建筑的一个重要标志•根据使用功能的不同，可将建筑电气大致分为五类：•一.创造光、温度、空气和声音等理想环境的设备（如照明、空调机、广播系统等）。•二.追求快捷、高效工作方式的设备（电梯、电话、电视、信息通讯等）。•三.加强防灾、减灾能力的设备（火灾自动报警及联动设备、电视监控、建筑防雷等）。•四.自动控制和优化设备性能的设备（利用计算机等技术，控制设备的经济运行、远程监控、遥控等）。•五.提供生产工艺、办公设备、日用电器的能源。•在日常生活中，人们根据安全电压的习惯，通常将建筑电气分成强电与弱电两大类。强电部分包括：供电，配电，照明，自动控制与调节，建筑防雷保护；弱电部分包括：通信，电视，电脑管理系统，有线广播，呼叫信号，公共显示及时钟系统，火灾自动报警及消防系统，保安系统等。第二节电能的产生、输送与分配自然界中蕴藏的能量是极其丰富的。各种非电形式的能源，都可以方便的通过发电厂转换成电能。按所利用的能源的不同，有火力发电厂、水力发电厂、原子能发电厂、风力发电等。一、电能的产生、输送与分配为了充分而合理地利用自然资源，大、中型发电厂，一般都建在能源蕴藏地，例如水力发电厂建在江河、峡谷及水库等水力资源丰富的地方；火力发电厂建在燃料产地及交通方便的地方。而用电地区则可能离发电厂很远，所以需要将产生的电能进行远距离输送。考虑到经济性，采用较高电压输送更经济（当输送功率一定时，电压越高，则线路中电流就会越小，•需要的有色金属就会减少)。发电厂受绝缘处理水平的限制，发出的电压不能太高，目前发电机通常采用的电压等级为6、10kV，所以在输电时，除供给发电厂附近的用户外，大部分经过升压变压器先将电压升高，然后输送出。一般输出距离越远、输送功率越大，则输电电压就需要越高。目前国内输电电压有110kV、220kV、500kV等。线路电压等级与输送容量及输送距离的关系，见表7-1。•线路电压等级与输送容量及输送距离的关系表7-1•我国建设的长江三峡电厂，总装机容量为1820万kw，年发电量847亿度/年，是世界之最。•为了满足用电设备对工作电压的要求，在用电地区需设置降压变电所，将电压降低。通常，在用电地区设置降压变电所，将输电电压降低到6~10kV，然后分配到居住区等负荷中心，由变电所或配电变压器，将电压降低到380/220V，给低压用电设备供电。•供电电源电压主要是根据负荷大小，供电距离以及该地区可能提供的电源电压，与电力部门协商确定。由电源、电力网以及电能用户等组成的整体，称为电力系统，如图7-1所示。•各种类型的发电厂，通过电力网将电能输送和分配给用户。电力网做成环网，这样可以避免由于个别发电机因检修或发生故障，而造成用电地区大面积停电，从而提高供电的可靠性。此外，还可以根据季节的不同，以及电网的总负荷，来调配水力发电厂和火力发电厂的负荷，以达到总供电与总负荷基本平衡，节省能源，提高效率，保证电网运行的安全性和经济性。•二、标准额定电压•国家对发电、输电、用电及所有用电设备的额定电压均有统一的规定,按照不同电压分成若干个标准电压等级。标准电压等级是根据国民经济发展需要,考虑技术经济上的合理性以及电机、电器的制造水平等因素，经全面分析研究而确定的。目前执行的交流单相、三相标准额定电压，见表7-2。•我国标准规定的三相交流电网和电力设备的额定电压表7-2•此外,还有100V以下的额室电压:12V,24V,36V主要用于安全照明。•由于用电设备接在电力线路上，在传输电能时有负荷电流通过，线路上会产生相应的电压损失。为保证用户设备端的实际电压等于或接近于额定电压，必须使网络首端电压高于电网的额定电压，用以补偿网络上的电压损失。因此发电机额定电压必须比相应电力网和用电设备额定电压高5%；变压器二次线圈的额定电压高于用电设备额定电压的5%或10%。•三、电能质量•（一）电压偏移•电压偏移指供电电压偏离（高于或低于）用电设备额定电压的数值占用设备额定电压值的百分数•1.正常运行情况下，用电设备受电端的电压允许偏离值（以额定电压的百分数表示）要求如下：•（1）一般电动机5%。•（2）电梯电动机7%。•（3）一般照明5%。在视觉要求较高的室内场所为5%，-2.5%。•（4）无特殊要求的用电设备为5%。•2.电子计算机供电电源的电能质量应满足表7-3所列数值。•计算机性能允许的电能参数变动范围表7-3•注:此表要求摘自GB50174-93。•3.医用光诊断机的允许电压波动范围为额定电压的-10%〜＋10％•（二）频率•我国电力工业的标准频率为50赫兹，由电力系统保证。当偏离了规定值，将影响用电设备的正常工作。一、负荷的分类•民用建筑负荷，根据建筑物的重要性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，将民用建筑用电负荷分为三级。•（一）一级负荷•指中断供电将造成人身伤亡、重大政治影响、重大经济损失、公共场所秩序严重混乱的用电单位的重要负荷。•对于某些特等建筑，如重要的交通枢纽、重要的通信枢纽、国宾馆、国家级及承担重大国事活动的会堂、国家级大型体育中心、以及经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等一级负荷，为特别重要负荷。第三节负荷的分类•中断供电，将影响实时处理计算机及计算机网络正常工作，或中断供电将发生爆炸、火灾以及严重中毒的一级负荷，亦为特别重要负荷。•（二）二级负荷•指中断供电将造成较大政治影响、较大经济损失、公共场所秩序混乱的用电单位的重要负荷。如地、市级政府办公大楼、地市级图书馆、博物馆、文物珍品库、科研机构、体育场馆、气象台站、金融支行、地区邮电局、中小型剧场、三星级旅馆、建筑面积在1〜3万平方米有局部空调的商厦等。•（三）三级负荷•不属于一级和二级的负荷。•具体建筑物的负荷分级，应参阅现行设计规范、规程。按照负荷要求的可靠性等级，采取相应的供电方式，区别对待，以达到提高投资的经济效益、社会效益、环境效益的目的。•一级负荷应由两个电源独立供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。一级负荷容量较大或有高压用电设备时，应采用两路高压电源。一级负荷中的特别重负荷，除上述两个电源外，还应增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。二级负荷的供电系统，应做到当发生电力变压器故障或线路常见故障时，不至于中断供电（或中断的后能迅速恢复）。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一路6kV及以上专用架空线供电。三级负荷对供电无特殊要求。•二、负荷的计算•所谓负荷是指建筑物内用电设备所取用的功率或线路中的电流。负荷的计算是选择配电变压器、导线及用电设备的依据。为什么一定要讨论负荷的计算呢？因为若负荷确定过大，将使设备和导线选得过大，造成投资和有色金属的浪费；若计算负荷确定过小，将使设备和导线选得过小，将因过载而使设备和导线发热严重而烧毁，造成事故，从而带来更大的损失。为此，要进行负荷的计算，以便我们正确选择配电设备、导线和变压器等是很有意义的。负荷计算方法有单位指标法和需要系数法等。初步设计采用单位指标法，施工图设计则采用需要系数法。•一、负荷的分类•民用建筑负荷，根据建筑物的重要性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，将民用建筑用电负荷分为三级。•（一）一级负荷•指中断供电将造成人身伤亡、重大政治影响、重大经济损失、公共场所秩序严重混乱的用电单位的重要负荷。•对于某些特等建筑，如重要的交通枢纽、重要的通信枢纽、国宾馆、国家级及承担重大国事活动的会堂、国家级大型体育中心、以及经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等一级负荷，为特别重要负荷。第三节负荷的分类及计算•中断供电，将影响实时处理计算机及计算机网络正常工作，或中断供电将发生爆炸、火灾以及严重中毒的一级负荷，亦为特别重要负荷。•（二）二级负荷•指中断供电将造成较大政治影响、较大经济损失、公共场所秩序混乱的用电单位的重要负荷。如地、市级政府办公大楼、地市级图书馆、博物馆、文物珍品库、科研机构、体育场馆、气象台站、金融支行、地区邮电局、中小型剧场、三星级旅馆、建筑面积在1〜3万平方米有局部空调的商厦等。•（三）三级负荷•不属于一级和二级的负荷。•具体建筑物的负荷分级，应参阅现行设计规范、规程。按照负荷要求的可靠性等级，采取相应的供电方式，区别对待，以达到提高投资•的经济效益、社会效益、环境效益的目的。•一级负荷应由两个电源独立供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。一级负荷容量较大或有高压用电设备时，应采用两路高压电源。一级负荷中的特别重负荷，除上述两个电源外，还应增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。二级负荷的供电系统，应做到当发生电力变压器故障或线路常见故障时，不至于中断供电（或中断的后能迅速恢复）。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一路6kV及以上专用架空线供电。三级负荷对供电无特殊要求。第六节低压配电线路保护及保护装置选择一、低压配电线路保护我们知道，当电流通过导体时，会产生发热现象，当通过的电流过大时，由于导线温升过高，其绝缘将迅速老化，缩短使用期限，严重时还可能引起着火。因此线路应具备一定的保护装置。线路的过电流保护装置一般采用熔断器或断路器。这种保护装置在线路的电流超过整室值时，自动将故障线路切断，从而达到保护线路的目的。引起线路过电流的主要原因是短路或过负荷。短路现象是由于电流不经过用电负荷，电源两端直接相连的结果。短路电流通常比负荷电流大许多倍，会产生电弧及声响，是线路的严重故障。过负荷则主要是由于负荷计算不当或盲目增加负荷所引起的。•低压配电线路的保护有短路保护、过负荷保护、接地故障保护、中性线断线故障保护等。•二、保护装置选择•低压配电线路的保护和控制装置有很多，这里我们主要介绍刀开关、断路器、熔断器、漏电保护装置等。•（一）刀开关•又称刀闸，一般在低压（不超过500V）电路中，用于通、断交直流电源。•刀开关的结构主要由固定刀夹座和可动的刀闸所组成，他们通常用紫铜或黄铜制作，如图所示。•刀开关的种类很多,按极数(刀闸)分有单极、双极、三极与多极等。双极开关用于单相电路，三极开关用于三相电路。•刀开关的型号有：HD为刀型开关，HH分封闭式负荷开关，HK为开启式负荷开关，HR为熔断式刀开关，HS为刀型转换开关，HZ为组合开关。其额定电压是：双极有250V，三极有380V、500V等。开关的额定电流可以从产品样本中查找，其最大等级为1500A。图所示为低压电路中常用的开启式负荷开关，由刀开关、熔体（保险丝）、接线座、胶盖和瓷质板等组合而成（又叫胶盖开关）。合闸时，胶盖可以把带电部分遮住，使手不能触及带电导体。胶盖的内表面有绝缘间隔把各相隔开。开启式负荷开关的额定电流有15、30、60A。这种开关用于一般照明、电热等回路的控制开关或分支线路的配电开关。•刀开关的选择主要是根据额定电流。对于照明回路，可按下式选择•；(7-14)•式中——刀开关的额定电流（A）；•；——线路中的计算电流（A）；•（二）熔断器•俗称保险丝，是广泛用于供配系统中的保护电器。熔断器串接于被保护的电路中，当发生短路或严重过载时，自动熔断，从而切断电路，使用电设备得以保护。•熔断器中主要是熔体部分，是由熔点低、导电性能好的合金材料制成。小电流电路中常用铅锡合金作熔体材料，大电流电路中常用铜作熔体材料。•类型有插入式、旋塞式和管