高层建筑_课件_第二章_供电系统设计

浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气高层建筑电气设计第二章供电系统设计负荷的分级与计算供电系统概况常用变配电设备及其选择变配电所主接线的确定变电所的位置和布置备用电源功率因素和无功补偿工程实例分析本章学习内容浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气1负荷的重要性分级与计算作为按发热条件选择电气设备的依据；用来计算电压损失和功率损耗；作为电能消耗量和无功补偿的计算依据；一、二级负荷的计算,用来确定备用电源或应急电源的容量；季节性负荷的确定,用以从经济运行条件出发选择变压器的台数和容量。1.1负荷计算的作用与意义浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气电气设备中通过的功率或电流，而不是指它们的阻抗。当线路中的电压U一定时，线路输送的功率与电流成正比，线路中的负荷---对应于导线中通过的电流值。1.2负荷大小的衡量标准浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气旅游宾馆：由于配套服务设施比较齐全，一般电力负荷比较大，照明负荷较小；办公、综合楼建筑：照明负荷较大，一般电力负荷较小；高层住宅建筑：一般电力负荷较小，照明负荷也不大，但由于一般不采用中央空调系统，空调负荷比重显著增加。1.3高层建筑的电力负荷分布特点照明（包括电热）：占30%左右空调：占40%左右一般电力（电梯、生活水泵、消防泵、喷淋泵、锅炉房设备。。。）：占30%左右浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气1.4电力负荷在高层建筑中的分布位置用电负荷遍布整个大楼的各层；地下层（或大楼底部）是用电负荷集中的地方（空调设备、生活水泵、消防泵、喷淋泵）顶层（或顶部）也是用电负荷集中区（电梯机房、风机、加压泵）超高层建筑的中部位置（分区电梯机房、中间泵站、分区空调设备的布置多在大楼的中部）。浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气1.5负荷的分级《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）的划分标准(1)一级负荷：中断供电将造成人身伤亡者；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。举例：特等建筑，重要的交通枢纽、重要的通信枢纽、国宾馆国事活动的大量人员集中的公共场所、实时处理计算机及计算机网络、中断供电后将发生爆炸、以及严重中毒等。浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气(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；中断供电将造成公共场所秩序混乱者。(3)三级负荷：不属于一级和二级的电力负荷。浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气序号建筑物名称用电负荷名称负荷等级二级一级特别重要负荷1高层普通住宅、高层宿舍客梯、生活泵、主要通道照明√2部、省级办公楼、全空调涉外办公楼，超高层办公楼（综合楼），使馆和大使官邸主要办公室、会议室、总值班室、档案室及主要通道的照明、客梯√（√）机要室、电报房、电子计算机系统的电源√3国宾馆、大会堂、国际会议中心地方厅、总值班室及主要通道照明、厨房√主会场、接见厅、宴会厅、电梯、电声、录象、电子计算机系统的电源√4四、五星级饭店地下污水泵电源；√经营管理及设备管理用电子计算机系统电源；宴会厅电声、新闻摄影、录象电源；宴会厅、餐厅、娱乐厅、高级客房、康乐设施、厨房及主要通道的照明；水泵、厨房的部分电力及部分客梯；一般客房照明及其余客梯√民用建筑常用重要电力负荷分级表(部分)浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气5科研院所、高等学校重要实验室，如生物制品、培养剂等√高层教学楼、科研办公楼的电梯、主要通道的照明√13县（区）级及以上医院急诊部、监护病房、手术部、分娩室、婴儿室、血液病房的净化室、血液透析室、病理切片分析、磁共振、CT扫描室、区域中心血库、高压氧舱、加速器机房和治疗室、配血室的电力照明；培养箱恒温箱的电源√X光机、电子显微镜电源；客梯电源；高层病房楼、肢体伤残康复病房的照明√14银行证券交易中心主要业务用电子计算机系统电源；防盗信号电源√较大面积的营业厅应急照明√营业厅、门厅照明高层用客梯√序号建筑物名称用电负荷名称负荷等级二级一级特别重要负荷浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气1.6供电要求(1)一级负荷的供电要求：应由两个独立电源供电，电源应不致同时受到损坏。负荷容量较大或有高压电气设备时：应采用两路高压电源供电；负荷容量不大时：应优先采用从电力系统或邻近单位取得第二低压电源，亦可采用应急发电机组；仅为照明或电话站负荷时：宜采用蓄电池组作为备用电源；特别重要负荷：除上述两个电源外，还必须增设应急电源。严禁将其他负荷接入应急供电系统。浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气应急电源种类：发电机组；专门馈电线路；蓄电池、不间断电源装置。应急电源的选择（根据允许的中断时间）：不间断电源装置：适用于允许中断供电时间为毫秒级的供电。专门馈电线路（自动投入）：适用于允许中断供电时间为1.5s以上的供电。柴油发电机组：适用于允许中断供电时间为15s以上的供电。浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气(2)二级负荷的供电要求：当电力变压器故障或线路常见故障时：不中断供电(或中断后能迅速恢复)的两回路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时：可由一个回路10(6)kv及以上专用架空线供电。(3)三级负荷的供电要求：无特殊要求。浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气1.7负荷工作制的划分(1)长期工作制——连续运行工作制(2)短时工作制(3)断续工作制——重复短时工作制浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气(1)长期工作制在规定的环境温度下连续运行，设备任何部分温升均不超过最高允许值，负荷比较稳定。如电炉、空调、电加热设备、照明灯具等，均属连续运行工作制的用电设备。(2)短时工作制用电设备的运行时间短而停歇时间长，在工作时间内，用电设备的温升尚未达到该负荷下的稳定值即停歇冷却，在停歇时间内其温度又降低为周围介质的温度，这是短时工作的特点。高层建筑中，这类设备的数量不多，如启动水闸的电动机。浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气(3)断续工作制用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间（t）与停歇时间（t0）相互交替。工作时间内设备温度升高，停歇时间温度又下降，若干周期后，达到一个稳定的波动状态。如电焊机、电梯等。断续周期工作制的设备，通常用暂载率JC表征其工作特征，取一个工作周期内的工作时间与工作周期的百分比值，即为JC，即：t，t0——工作时间与停歇时间，两者之和为工作周期T。0100%ttJCTtt浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气计算方法：需要系数法利用系数法单位指标法二项式法形状系数法附加系数单位指标法与需要系数法因比较简便因而广泛使用。1.9负荷计算浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气1000PKNCPKW设备组有功功率计算负荷＝（）1000SKNCSKVA设备组视在功率计算负荷＝（）N―单位数量（m2、户、床）KP―单位负荷密度（W/m2、W/户、W/床）KS―单位负荷密度（VA/m2、VA/户、VA/床)(1)单位指标法——常用于规划设计和初步设计住宅楼宾馆写字楼商业楼2.5~4KVA/户70~100VA/m290~110VA/m2100~130VA/m2浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气国内外部分旅馆变压器的装机容量和用电指标浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气(2)需要系数法——常用于施工图设计阶段定义需要系数KC需要系数考虑了以下的主要因素：K：同时使用系数，为在最大负荷工作班某组工作着的用电设备容量与接于线路中全部用电设备总额定容量之比；KL：负荷系数，用电设备不一定满负荷运行，此系数表示工作着的用电设备实际所需功率与其额定容量之比ηwl：线路供电效率；η：用电设备组在实际运行功率时的平均效率。LCwlKKK浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气实际上，上述系数对于成组用电设备是很难确定的，如一个生产企业或车间来说，生产性质,工艺特点，加工条件，技术管理和劳动组织以及工人操作水平等因素，都对KC有影响。所以KC只能靠测量统计确定,制订成相关手册,在具体的设计中,可通过查手册，选择后确定KC值。上述各种因素可供设计人员在变动的系数范围内选用时参考。需要系数KC浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气建筑类别KC建筑类别KC一般旅馆、招待所0.7～0.8一般办公楼0.7～0.8高级旅馆、招待所0.6～0.7高级办公楼0.6～0.7旅游宾馆0.35～0.45科研楼0.8～0.9电影院、文化馆0.7～0.8发展与交流中心0.6～0.7剧场0.6～0.7教学楼0.8～0.9礼堂0.5～0.7图书馆0.6～0.7体育练习馆0.7～0.8托儿所、幼儿园0.8～0.9体育馆0.65～0.75小型商业、服务业用房0.85～0.9展览厅0.5～0.7综合商业、服务楼0.75～0.85门诊楼0.6～0.7食堂、餐厅0.8～0.9一般病房楼0.65～0.75高级餐厅0.7～0.8高级病房楼0.5～0.6火车站0.75～0.78锅炉房0.9～1博物馆0.82～0.92需要系数----考虑建筑内各用电负荷同时使用概率而确定的负荷计算系数民用建筑照明负荷需要系数KC浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气户数需要系数KC多层住宅高层住宅全电气化住宅1～100.8～10.8～10.93～110～200.7～0.80.75~0.850.93～0.9121～1000.54～0.60.55～0.630.45～0.85100～2000.46～0.540.45～0.550.32～0.382000.42～0.460.43～0.450.30～0.32《重庆地区住宅电气设计标准》综合用电负荷(kW)户型多层住宅高层住宅全电气化住宅二室户3~43.5～4.57～8三、四室户4～54.5～5.58～9浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气CCePKP(kW)tanCCQP(kVar)22CCCSPQ或cosCCPS(kVA)计算电流用电设备的计算负荷33cosCCCllSPIUUA有功计算负荷无功计算负荷视在计算负荷ePlU：设备额定容量/kW：用电设备功率因素角：线电压/kV浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气(1)用电设备额定容量的计算在每台用电设备的铭牌上都有“额定功率”PN，但由于各用电设备的额定工作方式不同，不能简单地将铭牌上规定的额定功率直接相加，必须先将其换算为同一工作制下的额定功率，然后才能相加。经过换算至统一规定的工作制下的“额定功率”称为“设备额定容量”或“设备负荷”，用Pe表示。计算设备额定容量中的几个注意点浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气同一设备在不同暂载率时，设备负荷是不同的。为了用一个统一的标准衡量设备负荷，应将设备的额定功率由对应的额定暂载率JCN换算到一个统一规定的暂载率JCe下，以此作为设备负荷的基准。折算公式：NeNeJCPPJC式中JCN、JCe——设备的额定暂载率和规定暂载率PN、Pe——设备的额定功率和折算后的设备负荷《民用建筑电气设计规范》规定：对于不同工作制的用电设备的额定功率应换算为统一(暂载率下)的设备功率。浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气(2)照明设备的设备容量①白炽灯、碘钨灯设备容量就等于灯泡上标注的额定功率（kW）；②荧光灯还要考虑镇流器中的功率损失（约为灯管功率的20%），其设备容量应为灯管额定功率的1.2倍（kW）；③高压水银荧光灯亦要考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的10%），其设备容量应为灯泡额定功率的1.1倍（kW）；④金属卤化物灯：采用镇流器时亦要考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的10%），故其设备容量应为灯泡额定功率的1.1倍（kW）。浙江工业大学信息工程学院戚军建筑电气(3)不对称单相负荷的设备容量当有多台单相用电设备时，应将它们均匀地分接到三相上，力求减少三相负载不对称情况。设计规程规定，在计算范围内，单相负荷的总容量计算范围内的三相对称负荷总容量的15%时，可按三相对称分配考虑单相负荷的总容量