第2章电气防火技术

1内容提要：本章主要介绍消防电源及其配电系统由电源、配电部分和用电设备子部分组成。本章重点：1.消防电源、电力系统、配电系统设计方法；2.消防系统耐热管线的配线设计。第2章电力供配电与消防电源系统22.1电力供配电系统2.1.1电力系统的基本概念电能是厂矿企业最主要的动力和社会生活不可缺少的能源。如何正确、安全合理、经济的利用电能是目前发展和研究的一项重要课题，也是我们如何更好的学习电气防火的前提。电能从生产到供给用户使用，一般要经过发电、变电、输电、配电和用电几个环节。(1)发电厂火力发电厂发电厂是生产电能的工厂，又称为发电站。它把其他形式的一次能源，如煤炭、石油、天然气、水能、原子核能、风能、太阳能、地热、潮汐能等等，通过发电设备转换为电能。大唐碧口水力发电厂高压输电线路(2)变电所变电所又称变电站，是变换电能电压和接受电能与分配电能的场所，是联系发电厂和用户的中间枢纽。7①地区降压变电站地区降压变电站又称为一次变电站，从220～500kV的超高压输电网或发电厂直接受电，通过变压器把电压降为35～110kV，供给该区域用户或大型工业企业用电。②终端变电站终端变电站又称为二次变电站，多位于用电的负荷中心，高压侧从地区降压变电站受电，经变压器电压降到6—l0kV，对某个市区或农村城镇用户供电。其供电范围较小，若全终端变电站停电，只是该部分用户中断供电。9③企业降压变电站及车间变电站企业降压变电站又称企业总降压变电站，与终端变电站相似，它是对企业内部输送电能的中心枢纽。而车间变电站是接受企业降压变电站所提供的电能，电压降为220／380V，对车间各用电设备直接进行供电。组合变电所④电力网电力网是输电线路和配电线路的统称，是输送电能和分配电能的通道。电力网是把发电厂、变电站和电能用户联系起来的纽带。12所有的用电单位均称为电能用户，我国工业企业用电占全年总发电量的63．9％，是最大的电能用户。研究和掌握工业企业供电方面的知识和理论，对提高工业企业供电的可靠性，改善电能品质，做好企业的计划用电、节约用电和安全用电是极其重要的。⑤电能用户13(3)电力系统所谓电力系统，就是由发电机、输配电线路、变配电所以及各种用户用电设备连接起来所构成的总体。他们之间的关系如图1-1所示。组成电力系统的目的是：①提高供电可靠性和电能质量电力系统中备用发电机组较多，容量也比较大。个别机组发生故障对系统影响较小，从而提高了供电可靠性。15②可减少系统的装机容量，提高设备利用率电力系统往往占有很大的地域，因为存在时差和季差，各系统中最大负荷出现时间就不同，综合起来的最大负荷，也将小于各系统最大负荷相加的总和，因此系统中总的装机容量可以减少些。同时，备用容量也可减少些。如果装机容量一定，则可提高设备的利用率，增加供电量。16③便于安装大机组，降低造价由于电力系统容量大，按照比例可装机容量较大的机组，而大机组每千瓦设备的投资和生产每千瓦.时电能的燃料消耗以及维修费用都比装小机组便宜，从而可节约投资，降低煤耗，降低成本，提高劳动生产率，加快电力建设速度。17经济性水电站有多水与枯水之别，水电厂容量占的比例较大的系统(如湖北省)将造成枯水期缺电，丰水期弃水的后果。组成电力系统后，水火电联合运行，丰水期水电厂多发电，火电厂少发电并适当安排检修；枯水期火电厂多发电，水电厂少发电并安排检修，这样充分利用水动力资源，减少燃料消耗，从而降低电能成本，提高运行的经济性。④充分利用各种资源，提高运行的18图2—1电力系统示意图1—总降压变电所2—配电所3—地区降压变电所4—低压用电设备5—高压用电设备19如前所述，工业用电量占电力系统总用电量的70％左右．是电力系统的最大电能用户。工厂(或企业)内部接受、变换、分配和消费电能的总电路称为工厂(或企业)供配电系统。是公共电力系统的一个重要组成部分。工业企业或建筑物为了从电力系统获得电能，首先通过降压，然后把但能分配到各个车间和用电设备上去。其中供电系统由高、低压配电系统，变配电所和用电设备组成。2.1.2工业企业供电系统及其组成在大、中型工业企业一般都设有总降压变电所．内于这里负荷密度较大，则先把35～110kV电压降为6～10kV电压，再向车间变电所或高压电动机和其他高压用电设备供电。向高压电动机和其他高压用电设备供电，总降压变电所通常设有1～2台降压变压器。而小型工业企业设有一个简易变电所，直接由电力网以6～10千伏电压供电。对于大型工业企业，考虑其生产对国民经济的重要性需要自备发电厂作备用电源，或企业生产过程中的余热、废气可用来发电时，可建立工厂自备奋发电厂。一般当工业企业要求供电可靠性较高时，可采用从电力系统引两个独立电源对其供电。在一个生产车间内，根据生产规模、用电设备的布局和用电量的大小等情况，可设立一个或几个车间变电所(包括配电所)。也可以几个相邻且用电量小的车间共用一个车间变电所。车间变电所一般设置1～2台变压器(最多不超过三台)，其单台容量一般为1000千伏安及以下(最大不超过1800千伏安)，将6～10千伏电压降为380／220次电压，对低压用电设备供电。变电所中的主要电气设备是降压变压器和受、配电设备及装置。用来接受和分配电能的电气装置称为配电装置，其中包括开关设备、母线、保护电阻、测量仪表及其他电气设备等。对于10千伏及以下系统，为了安装和维护方便，现在均将受、配电设备及装置由制造厂组装成为成套开关柜。厂区内的高压线路敷设方式：优先选用架空敷设，其次可以采用地下电缆敷设。厂区内的高压线路敷设方式：优先选用架空敷设，其次可以采用地下电缆敷设。在车间内部则应根据具体情况而定，采用明敷配电线路或采用暗敷配电线路。在车间厂房内，动力配电箱到电动机的配电线路一般采用绝缘导线穿管敷设。在工厂内，照明线路与电力线路一般是分开的；但是，可采用380／220伏三相四线制。在民用建筑内低压配电线路，由于空间限制和安全美观的要求，竖向和纵向均可采用电缆竖井、母线槽、穿管等方法进行。在这里消防用电设备的配线必须与一般动力、照明线路分开敷设，并按规定做耐火处理。262.1.3电力网的额定电压电力网额定电压的等级是根据国民经济发展的需要、技术经济上的合理性、电机电器制造工业的水平等因素，经全面研究分析、由国家制定颁布的。我国国家标准规定把各种电气设备的额定电压分为三类：第一类额定电压：把100V以下的额定电压称为第一类额定电压。主要用于安全照明、蓄电池及开关设备的直流操作电压。直流（V）交流（V）直流（V）交流（V）三相（线电压）单相三相（线电压）单相61224————12——4836—36—28受电设备发电机变压器直流（V）交流三相（V）直流（V）交流三相（V）交流（V）三相单相线电压相电压线电压一次绕组二次绕组一次绕组二次绕组110—220—440—（127）220380———127220—115—230—480—（133）230400——（127）220380——（133）230400——（127）220380——（133）230——第二类额定电压：大于100V，小于1000V的额定电压，称为第二类额定电压。主要用于动力和照明。第三类额定电压：1000v以上的额定电压称为第三类额定电压。主要用于发电机、变压器、送电线路及高压用电设备。受电设备额定电压（kV）交流发电机线电压（kV）变压器线电压（kV）一次绕组二次绕组3610—35601101542203305003.156.310.515.75———————33.1566.31010.515.7535601101542203305003.153.36.36.610.511—38.56612116924236355030上述三类额定电压中，不满1kV的称为低压，36V(直流48V)及以下称为安全电压，1kV以上统称为高压。习惯上又把3、6、10kV电压等级称为配电电压，该等级的变压器叫做配电变压器，简称配变；220kV及以上的电压称为超高压。把用于发电机升压和用于35kV及以上电压等级变电站中，升、降压输送电能的变压器称为主变压器，简称为主变。31变压器的额定电压有二个：额定一次电压和额定二次电压。额定一次电压指接到一次绕组电压的规定值，额定二次电压指变压器空载时，一次侧加上额定电压后二次侧两端电压。电力网电压等级是比较多的，不同电压等级有不同的作用。在线路运行时（有电流通过时）要产生电压降，所以线路上各点的电压都有所不同。即额定电压的线路始端电压为额定电压的1.15，末端电压为额定电压的0.95，供电线路的额定电压通常采用始端电压和末端电压的算术平均值，1.05，这个电压也是电力网的额定电压。他是确定各类电力设备额定电压的基本依据。从输电方面看，电压愈高，输送距离就愈远，输送的功率就越大。33我国电力系统的额定频率为50HZ，一般情况允许的偏差不超过正、负0.5HZ，即频率的波动范围在49.5～50.5HZ内视为符合要求。美国常用电压是480／277V；东欧等国多用50V；英国采用600／347V，小负荷用600／120v；原苏联在60年代初采用660v，因660v是380v的／3倍，这样可简化技术改造工作。34受电设备的额定电压按规定应与其直接相连的电力网的额定电压相等。但由于电力网电压损失的存在，电力网电压不可能处处都一样。电压损失随着负荷的变化，可能维持在某一恒定值上。图是供电线路上各部分电压的分布。它正好可以说明电力网电压的损失。35图2-2电压沿线路长度的分布（a）集中负荷（b）均部负荷36在电力系统内，应尽可能地简化电压等级，减少变电层次，以节约投资与降低远行费用。各级额定电压间的级差不宜太小．根据国内外经验，额定电压在110kV以下的配电网，电压间级差一般应在三倍以上；额定电压在110kV以上的输电网，电压间级差一般应在两倍以上。输配电线路的额定电压与受电设备的额定电压规定得相同。因为受电设备需要接在线路上，而线路运行时又有电压降落，一般线路首端电压高而末端电压低，如图所示负荷变化时，线路中电压降落也随着变化，因而电压分布随线路长度备不相同。要使接于线要使接于线各处的受电设备都保持在额定电压下运行是不可能的，只能使加于受电设备的端电压与额定电压尽可能的接近。图2-3供电线路上电压变化39加于用电设备端的网路实际电压与用电设备的额定电压差别较大时，对用户设备的危害很大，以照明用的白炽灯为例当加于灯泡的电压低于其额定电压时，发光效率降低，发光效率的降低使工人的身体健康受影响，也会降低劳动生产率。当电压高于额定电压时，则使灯泡经常损坏，例如某工厂由于夜间电压比灯泡额定电压高5～10％，致使灯泡损坏率达到30％以上。表列出端电压与灯泡光通量和寿命的关系。40电压变化对白炽灯光通量和寿命的影响网络实际电压%灯泡额定电压%1101051009590实际光通量额定光通量1351201008268实际使用时数（％）额定使用时数3055100150360412.1.4工业企业的用电设备为了满足生产的正常运行，根据需要工业企业中要安装各种类型和容量的电气设备，如果违规安装或者违规操作，它们可能极易引起火灾，这就需要我们按照要求安装和操作。工业和企业的用电设备包括：(1)生产和转换电能的设备。(2)接通或断开电路的高低压开关电器。(3)控制和保护电器。(4)接地装置。(5)载流导体。42工业企业的用电设备按电流可分为直流和交流，大多数为交流；按电压可分为高压和低压，高于1000V属高压，低于1000V属低压，我们常见的大多为低压用电设备；按频率可分为低频（50Hz以下）、工频（50Hz）、中频（50～10000Hs）和高频（10000Thu以上)，大部分为工频。在变配电设备中通常把生产和分配电能的设备称为—次设备，如发电机、变压器、断路器等。对一次设备进行测量、控制、监视和保护用的设备称为二次设备，如仪用互感器，测量仪表、继电保护装置等。2.1.5负荷的分级及其对供电的要求用户的各种用电设备因为事故而停电所产生的损失和影响是不