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建筑设备工程编者：韩莎莎第三篇建筑电气电工基本知识13建筑供配电系统13建筑供配电系统目录电力系统概述1负荷计算2设备及线缆的选择33Back13建筑供配电系统13.1电力系统概述电力系统是由生产、转换、分配、输送和使用电能的发电厂、变电站、电力线路和用电设备联系在一起组成的统一整体。图13-1所示为电力系统示意图。在电力系统中除去发电厂和用电设备以外的部分称为电力网络，简称电网，如图13-1所示。一个电网由很多变电站和电力线路组成。13.1.1电力系统、供配电系统的基本概念13建筑供配电系统动力系统指电力系统加上发电厂的“动力部分”。“动力部分”――包括水力发电厂的水库、水轮机，热力发电厂的锅炉、汽轮机、热力网和用电设备，以及核电厂的反应堆等等。总结：电力网络是电力系统的一个组成部分，而电力系统又是动力系统的一个组成部分，这三者的关系也示于图1-1。13建筑供配电系统图13-1电力系统示意图13建筑供配电系统图1-1动力系统、电力系统、电力网络示意图13建筑供配电系统供配电系统是电力系统的一个重要组成部分，包括电力系统中区域变电站和用户变电站，涉及电力系统电能发、输、配、用的后两个环节，其运行特点、要求与电力系统基本相同。只是由于供配电系统直接面向用电设备及其使用者，因此供、用电的安全性尤显重要。供配电系统示意图如图13-1中点划线框部分。电力系统中的几个概念：发电厂发电厂是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能（二次能源）的工厂。13.1电力系统概述13建筑供配电系统1）水力发电厂，简称水电厂或水电站，其能量转换过程是：水流位能→机械能→电能（2）火力发电厂，简称火电厂或火电站，其能量转换过程是：燃料的化学能→热能→机械能→电能（3）核能发电厂通常称为核电站，其能量转换过程是：核裂变能→热能→机械能→电能（4）风力发电、地热发电、太阳能发电简介13建筑供配电系统1）风力发电利用风力的动能来生产电能。2）地热发电利用地球内部蕴藏的大量地热能来生产电能。3）太阳能发电厂利用太阳光能或太阳热能来生产电能。变配电所（1）变电所的任务接受电能、变换电压和分配电能，即受电→变压→配电。1）升压变电所一般建在发电厂，主要任务是将低电压变换为高电压；2）降压变电所一般建在靠近负荷中心的地点，主要任务是将高电压变换到一个合理的电压等级。13建筑供配电系统降压变电所根据其在电力系统中的地位和作用不同，又分为：①枢纽变电站②地区变电所③工业企业变电所（2）配电所的任务接受电能和分配电能，但不改变电压，即受电→配电。（3）变电所的种类13建筑供配电系统1）总降压变电所：由地区供电电源的电压等级和用户负荷的大小及分布情况决定是否设置。功能：对大中型企业，由于负荷较大，往往采用35~110kv电源进线，降压至10kv或6kv，再向各车间变电所和高压用电设备配电。设置个数：企业规模较小，负荷较小，可不设置；企业规模不太大，负荷比较集中，尽量设置1个；企业规模较大，有两个或两个以上的集中大负荷用电车间群，又相距较远时，可考虑设置2个或2个以上；13建筑供配电系统2）车间变电所利用车间的一面或两面墙壁，而其变压器室的大门朝外开。内附式：占用车间面积；不影响车间外观；外附式：不占或少占用车间面积，便于布置，安全性较高；2）车间内变电所位于车间内的单独房间内。处于负荷中心，可缩短低压配电距离，减少线路上电能损耗和有色金属浪费；技术经济指标好；占用一定生产面积，门朝车间内开，对生产安全有一定威胁；适合于负荷较大的多跨厂房内。12653487109地面车间外墙遮栏或刺网13建筑供配电系统3）露天变电所变压器安装在车间外面抬高的地面上。简单经济，通风散热好，只要周围环境条件正常，无腐蚀性、爆炸性气体和粉尘的场所可以采用；4）独立变电所整个变电所设在与车间建筑物有一定距离的单独区域内。建筑费用较贵，除非各车间负荷相当小而分散，或远离易燃易爆和有腐蚀性物质的场所可以采用外，一般不采用12653487109地面车间外墙遮栏或刺网13建筑供配电系统5）杆上变电所变压器安装在室外电杆上。简单经济，适用315KVA及以下变压器，多用于生活区供电。13建筑供配电系统6）地下变电所整个变电所设在地下。通风散热条件差，湿度较大，建筑费用较高，但相当安全。在一些高层建筑、地下工矿、矿井中采用；7）楼上变电所整个变电所设在楼上。适于高层建筑，要求结构尽可能轻型、安全，其主变压器通常采用无油的干式变压器；12653487109地面车间外墙遮栏或刺网13建筑供配电系统8）成套变电所由电器制造厂按一定接线方案成套制造、现场装配的变电所。9）移动变电所整个变电所设在可以移动的车上。主要用于坑道作业及临时施工现场供电。13建筑供配电系统电力线路（1）作用输送电能，并把发电厂、变配电所和电能用户连接起来。（2）分类1）按其传输电流的种类不同分为：交流线路和直流线路；2）按其结构及敷设方式不同分为：架空线路、电缆线路及室内配电线路。13建筑供配电系统电能用户（1）定义电能用户又称电力负荷。在电力系统中，一切消费电能的用电设备均称为电能用户。（2）分类1）按电流分：直流设备与交流设备；按电压分：①低压设备1000V及以下的设备；②高压设备高于1000V的设备；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。3）按频率分：低频（50HZ以下）、工频（50HZ）及中、高频（50HZ以上）设备。注：绝大部分设备采用工频；4）按工作制分：连续运行、短时运行和反复短时运行设备。13建筑供配电系统供配电系统概况供配电系统由总降压变电所（高压配电所）、高压配电线路、车间变电所、低压配电线路及用电设备组成。1．一次变压的供配电系统（1）只有一个变电所的一次变压系统（如图1所示）将6～10KV电压降为380/220V电压的变电所。注：这种变电所通常称为车间变电所。（2）拥有高压配电所的一次变压供配电系统（如下图2所示）13建筑供配电系统图1有一个降压变电所的一次变压供配电系统a）装有一台电力变压器的车间变电所b）装有两台电力变压器的车间变电所13建筑供配电系统（3）高压深入负荷中心的一次变压供配电系统35kV电源进线车间变电所（35kV降至380/220V）特点节省一级变压，简化了供配电系统，节约有色金属，降低电能损耗和电压损耗，提高了供电质量，而且有利于工厂电力负荷的发展。13建筑供配电系统图2具有高压配电所的供电系统13建筑供配电系统2．二次变压的供配电系统(如图4所示)大型工厂和某些电力负荷较大的中型工厂，一般采用具有总降压变电所的二次变压供电系统，。图4两次变压的供配电系统13建筑供配电系统3．低压供配电系统(如图5所示)无高压用电设备且用电设备总容量较小的小型工厂，直接采用380/220V低压电源进线，只需设置一个低压配电室，将电能直接分配给各车间低压用电设备使用。13建筑供配电系统图5低压进线的供配电系统13建筑供配电系统众所周知，三相交流系统中，三相输送功率S和线电压U、线电流I之间的关系为S=√3UI当输送功率一定时，电压越高，电流越小，线路、电气设备等的载流部分所需的截面积就越小，有色金属投资也就越小；同时，由于电流小，传输线路上的功率损耗和电压损失也较小。13.1电力系统概述13.1.2电力系统的额定电压13.1.2.1电力系统额定电压的规定13建筑供配电系统另一方面，电压越高，对绝缘的要求则越高，变压器、开关等设备以及线路的绝缘投资也就越大在我国，不同地区电网的额定电压系列不同，主要有：330kV／110kV／35kV／10kV；500kV／220kV／110kV／35kV／10kV；500kV／220kV／66kV／10kV。由于各电网电压标准的不同，给全国联网造成一定的难度。13.1电力系统概述13建筑供配电系统（1）输送功率和输送距离前面已描述过，对应一定的输送功率和输送距离有一相对合理的线路电压。（2）输电电压220～750kV电压一般为输电电压，完成电能的远距离传输功能。该电网称为高压输电网。13.1电力系统概述13.1.2.2各种电压等级的适用范围13建筑供配电系统（3）配电电压110kV及以下电压一般为配电电压，完成对电能进行降压处理并按一定方式分配至电能用户的功能。其中35～110kV配电网为高压配电网，10～35kV配电网为中压配电网，1kV以下配电网称为低压配电网。3kV、6kV是工业企业中压电气设备的供电电压。20kV电压等级目前还不常用，一般要经论证结果证明用户确实需要时才采用。13.1电力系统概述13建筑供配电系统（1）一级负荷符合下列条件之一的，为一级负荷。①中断供电将造成人身伤亡的负荷。如医院急诊室、监护病房、手术室等处的负荷。②中断供电将在政治、经济上造成重大损失的负荷。13.1电力系统概述13.1.3电力负荷的分级及其对供电电源的要求13.1.3.1负荷分级13建筑供配电系统③中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作的负荷，如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要负荷。13.1电力系统概述13建筑供配电系统（2）二级负荷符合下列条件之一的，为二级负荷。①中断供电将在政治、经济上造成较大损失的负荷。②中断供电将影响重要用电单位的正常工作的负荷。13.1电力系统概述13建筑供配电系统（3）三级负荷不属于一、二级负荷者为三级负荷。在一个工业企业或民用建筑中，并不一定所有用电设备都属于同一等级的负荷，因此在进行系统设计时应根据其负荷级别分别考虑。13.1电力系统概述13建筑供配电系统（1）一级负荷对电源的要求一级负荷中有普通一级负荷和特别重要的一级负荷之分。普通一级负荷应由两个电源供电，且当其中一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。特别重要的一级负荷，除由满足上述条件的两个电源供电外，尚应增设应急电源专门对此类负荷供电。13.1电力系统概述13.1.3.2不同等级负荷对电源的要求13建筑供配电系统（2）二级负荷对电源的要求宜由两回线路供电，当电源来自于同一区域变电站的不同变压器时，即可认为满足要求。在负荷较小或地区供电条件困难时，可由一回6kV及以上专用的架空线路或电缆线路供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，且每根电缆应能承受100％的二级负荷。13.1电力系统概述13建筑供配电系统（3）三级负荷对电源的要求三级负荷对电源无特殊要求，一般以单电源供电即可。13.1电力系统概述13建筑供配电系统供配电系统的中性点是指星形联结的变压器或发电机绕组的中间点。所谓系统的中性点运行方式，是指系统中性点与大地的电气联系方式，或简称系统中性点的接地方式。13.1电力系统概述13.1.4.1供配电系统中性点运行方式13.1.4中性点运行方式及低压配电系统接地的形式三相电源的星形联接及中性点的示意图13建筑供配电系统三相四线制系统13建筑供配电系统相线（火线）：从绕组首端引出的三根电源线。即U、V、W。用黄、绿、红三种颜色表示。中性点：三个绕组的连接点。中性线：中性点引出的那根线。即N。零线：在三相四线制系统中，若电源（如：变压器）的低压中性点通过接地装置与大地直接连接，则此时的中性点称为零点，中性线成为零线。用浅蓝色线表示。相线与零线的家用辨别法：用测电笔，若氖灯亮则为相线，不亮或较暗的为零线。13建筑供配电系统相电压：相线与中性线之间的电压。即U-N、V-N、W-N之间的电压。线电压：相线与相线之间的电压。即U-V、V-W、U-W之间的电压。三相对称：相电压相等、线电压相等。中性线的主要作用是，星形连接时，保证三相负载不对称时相电压也能保持对称，而起到保护作用。特点：三相四线制系统提供380V/220V两种电压。13建筑供配电系统三相交流电路—教学楼照明系统电路13建筑供配电系统特点：只提供380V一种压，负载必须对称。1