建筑供配电系统

第六章建筑供配电系统第一节建筑供配电系统概述电力是工农业生产、国防及民用建筑中的主要动力，在现代社会中得到了广泛的应用。对于装饰设计人员了解如何安全可靠地获得电力资源，合理、经济地利用国家的电力资源是十分必要的。1.1电力系统概念由发电厂、电力网和电力用户组成的统一整体称为电力系统。典型电力系统示意图如图2.1所示。发电厂是将一次能源（如水力、火力、风力、原子能等）转换成二次能源（电能）的场所。我国目前主要以火力和水力发电为主，近年来在原子能发电能力上也有很大提高，广东大亚湾、浙江秦山等核电站。1．发电厂2．变、配电所电能用户距离发电厂很远，因此需要用输电线将电能输送到远方。为了减少输电线上的电能损耗，一般采用高压输电。UIPRtIQ2P—输送电能总功率；U—电压I—电流R—输电线的电阻t—时间我国的电压等级1981年以前，我国主要以220kV电压等级的电网为骨干网架。1981年，我国第一条500kV交流输电系统（平武线）的建成，已经形成了以500kV电压等级为主要网架的超高压电网。目前我国正在实验1000kV交流和±800kV直流特高压输电。对于一个完整的电路系统，电功率有如下关系：RUP2电阻一定时输送功率与输电电压的平方成正比。如果输电电压提高1倍，输送功率将提高4倍。输电电压（KV）输送容量(MW)输送距离（km）11010~5050~150220100~500100~300330200~800200~6005001000~1500150~8507502000~2500500以上输电电压与输电容量，输送距离的范围输电系统的电压等级一般分为高压、超高压和特高压。对我国目前绝大多数交流电网来说，高压电网指的是110kV和220kV电压等级的电网，超高压电网指的是330、500kV和750kV电压等级的电网，特高压电网指的是正在建设的1000kV交流电压等级和±800kV直流电压等级的输电系统。电能的使用者的用电设备由于受到绝缘能力等因素的限制，只能低压供电，所以经过高压传输的电能在用户端附近则需进行降压。电能送到用电中心后经过地区变电站降压到10kV，然后再由10kV配电线路输送到配电变压器，最后经过配电变压器将电压变成0.38kV供电力用户使用。对于单相用户，其相电压就是民用220V交流电。变电所是接受电能、变换电压和分配电能的场所，可分为升压变电所和降压变电所两大类。升压变电所一般设置在发电厂里或附近，降压变电所则靠近用户设置。配电所不具有电压变换能力，只能分配电能。电力用户也称电力负荷。在电力系统中，一切消费电能的用电设备均称为电力用户。3．电力用户4．电力线路电力线路是输送电能的通路，一般将35KV以上的线路称为输电线路，10KV及以上的称为配电线路。1.2电能用户供电电压的选择我国目前普遍对中小容量用电负荷的电压为380V(三相)和220V（单相）。绝大多民用建筑内，用电设备可分为380V动力设备和220V照明用电设备。对于部分特殊场所，例如井下、潮湿场所，采用安全特低电压，单相（36V、24V、12V）供电。1.3建筑供配电系统的主要任务根据工程建筑结构的特点、用电负荷要求以及其他电力系统条件，确定供电等级和供电电源路数。一般由当地供电局负责设计。计算总用电负荷并确定变压器的容量，高层建筑物一般选用干式变压器。分类统计用电负荷决定低压配电系统的供电方式，以及设计线路敷设、设备安装。第二节用电负荷等级及计算供配电系统的构成，必须满足相应负荷等级的要求，应以安全、可靠、节能为原则，同时兼顾经济、运行维护便利、具有一定的发展冗余，且必须符合当地供电主管部门的规定。2.1负荷等级在电力系统上的用电设备所消耗的功率称为用电负荷或电力负荷。根据电力负荷对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，分为三级。1．一级负荷指中断供电将造成人身伤亡者，造成重大政治影响和经济损失，或造成公共场所秩序严重混乱的电力负荷，属于一级负荷。一级负荷应由两个电源供电，一用一备，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。一级负荷中的特别重要负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，禁止将其他负荷接入应急供电系统。一级负荷应由两个电源供电，一用一备，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。一级负荷中的特别重要负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，禁止将其他负荷接入应急供电系统。2．二级负荷当中断供电将造成较大政治影响、较大经济损失或将造成公共场所秩序混乱的电力负荷，属于二级负荷。对于二级负荷，要求采用两个电源供电，一用一备，两个电源应做到当发生电力变压器故障或线路常见故障时不致中断供电（或中断供电后能迅速恢复）。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一路6KV及以上的专用架空线供电。3．三级负荷不属于一级和二级负荷的一般电力负荷，均属于三级负荷。三级负荷对供电电源无要求，一般为一路电源供电即可，但在可能的情况下，也应提高其供电的可靠性。2.2负荷的计算负荷计算是建筑电气设计的重要内容，目的在与正确使用用电设备。（一）负荷曲线负荷曲线是表示用电负荷随时间变化规律的一种图形。在直角坐标系中，纵坐标表示用电负荷，横坐标表示时间。上图所示的为日负荷曲线图，它表示某建筑物某一天的有功负荷的变化情况。除了日负荷曲线以外，用电负荷的年负荷曲线，反映了用电负荷在一年内的变化规律。（二）计算负荷计算负荷是按照导体的发热条件来选择电气设备的一个假想负荷，供配电系统按计算符合运行时所产生的热效应与同一时间内实际变化者的符合所产生的最大热效应相等。注释：一年内最高日负荷曲线中30min平均负荷的最大值，称为平均最大负荷，简称最大负荷.2.负荷计算的方法（1）单位指标法实际建筑面积乘以此类建筑的常规用电指标，并根据结果来确定订立变压器的容量和台数。1000/KFP单位指标的计算公式如下：P-计算负荷,KWK-单位指标,W/平方米F-建筑面积，平方米举例：一间教室的面积是50平方米，用指标法求该教室的计算负荷。解：经查表，可得高等院校的单位指标是20—40w/平方米，取20w/平方米，则kwKFP1100050201000而查表可得知，公寓的单位指标差不多时教室的2倍，所以我们日常的家用住宅50平米的用电负荷大约也在2KW左右，100平米的则在4KW左右。（2）需要系数法对于同类型的用电设备组，其负荷曲线具有大致相似的形状，对同一类建筑物或企业也是一样。所以进行负荷计算可以借助已建成或已投产企业类似用户的负荷曲线，取得近似的计算负荷值。需要系数：用电设备组在最大负荷时需要的有功功率Pj与其设备容量（备用设备的容量不计入）Pe的比值，一般小于1。需要系数法的计算公式：PK=jsexPPjs——有功计算负荷，kW；Kx——需要系数。Pe——设备容量，kW。举例：一间教室的面积是50平方米，用指标法求该教室的计算负荷。解：一般来说，一间教室里的用电设备如下：6个吊灯，6台吊扇。估计单个功率：每个吊灯两根60w的灯管，合计120w，每台吊扇50w，设备容量为：6*120+6*50=1020w查表得需要系数为1-0.9，取1，则计算负荷为1.02kw1020w11020PK=jsexP需要系数法的应用要点：单台设备的设备容量一般取其铭牌上的额定容量或额定功率。（三）住宅的负荷计算目前，住宅楼的负荷计算大多采用单位指标法，以户为单位进行计算，根据住宅的不同类别，算出每户的用电负荷量。短时工作的电动机，需要考虑使用系数及暂载率。设备容量一般不包括备用设备。消防设备和火灾时必须切除的设备取其大者计入总设备容量。季节性负荷，空调制冷设备与采暖设备取其大者计入总设备容量。照明设备的设备容量采用光源的额定功率加上附属设备的功率。住宅设备总容量采用每户的用电指标之和。Theend！