建筑供配电系统

第九章建筑供配电系统第1节电力系统概述•一、电力系统的组成•1、发电厂•2、变电所：变电所是接受电能、变换电压和分配电能的•场所，由电力变压器和高低压配电装置组成。•3、电力网：将发电厂生产的电能输送、变换和分配到电能•用户。•4、电能用户：电能用户是所有用电设备的总称。~~~(引入线)动力照明低压0.38/0.22kV10kV35kV35kV10kV0.38/0.22kV火水风动力(高压)照明原动机及附属设备发电机升压变电站输电线降压变电站工业企业及居民用电户发电厂电力网用户配电系统电力系统系统动力动力系统的组成二、电压标准和电源引入方式•（一）我国电力系统的电压等级和质量指标•1、电压等级•第一类额定电压：100V以下，主要用于安全照明、蓄电池、断路器及其它开关设备的操作电源。•第二类额定电压：100～1000V，主要用于低压动力和照明。•第三类额定电压：1000V以上，主要作为高压用电设备及发电、输电的额定电压值。•2、电压质量指标•电压偏移：指供电电压偏离用电设备额定电压的数值占用•电设备额定电压值的百分数。(±5%)•电压波动：指用电设备接线端电压时高时低的变化；•(±5%,-2.5%～+5%)•频率：我国标准频率为50Hz。（±0.5%）•三相电压不平衡：三相电压不平衡程度不超过2％三、供电系统的方案•1、单电源、单变压器、低压母线不分段系统。•可靠性低。适用于三级负荷。•2、单电源、双变压器、低压母线不分段系统。•可靠性增加不多而投资大为增加。•3、单电源、单变压器、低压母线分段。•投资增加不多，但可靠性大大提高，适用于•一、二级负荷；•4、单电源、双变压器、低压母线分段系统•与2相同。•5、双电源、单变压器、母线不分段•投资较省而可靠性较高，适用于二级负荷；•6、双电源、单变压器、低压母线分段系统•增加不多，而可靠性明显提高，适用于二级负荷；•7、双电源、双变压器，低压母线不分段•不分段的低压母线限制变压器作用的发挥，不宜选用；•8、双电源、双变压器，低压母线分段•供电可靠性大为提高，可适用于一、二级负荷。•9、双电源、双变压器，高压母线分段•投资大，且存在7的缺点，不宜选用；•10、双电源、双变压器，高、低压母线均分段系统•投资虽高，但供电的可靠性提高更大，适合一级负荷。二、供电电压及用电负荷•（一）供电电压•500V,380V,220V,127V,110V,36V,24V,12V•（二）用电设备端电压偏移及改进措施•1、允许的电压偏移•在用电网络设计和运行时，必须规定用电设备端电压的允许偏移值。%100%NNUUUu•2、改善电压偏移的主要措施•（1）正确选择变压器变压比和电压分接头•（2）合理减少系统阻抗；•（3）按电压和负荷变化情况补偿无功功率；•（4）采用有载调压变压器•（三）用电负荷的计算•1、用电设备的工作制•（1）长期工作制的设备•长期连续运行，可以达到稳定温升，负荷比较平稳；•（2）短期工作制的设备•工作时间较短常达不到稳定温升，停用时间很长，可冷却到环境温度的用电设备•（3）反复短期工作制的设备•工作时间很短、达不到稳定温升，停用时间很短，常冷却不到环境温度。•2、负荷曲线和负荷的种类•（1）负荷曲线：用电负荷随时间而变化的曲线；•（2）负荷的种类•A.最大负荷：消耗电能最多的半小时的平均功率；•B.尖峰负荷：连续1到2s的最大平均负荷；•C.平均负荷：用电设备在某段时间内所消耗的电能与•该段时间的比值。设备容量的计算•什么是设备容量?•设备容量,亦即设备功率,一般情况下指每个用电设备的铭牌上标定的额度功率,亦指其在额度条件下的最大输出功率。•但是，对于不同工作制的用电设备，设备容量的确定略有不同。•(3)设备容量的计算•1）动力设备容量•A.连续工作制用电设备：铭牌额定流量；•B.短期及反复短期工作制设备：某一工作状态下的铭牌额定容量换算到标准工作状态下的功率；•C.单相用电设备的等效三相设备容量的换算。•接于相电压的单相设备容量换算：•接于线电压的单相设备容量换算：•（4）负荷计算的方法•a、单位建筑面积安装功率法(p245)•总用电负荷＝单位建筑面积安装功率×总建筑面积••b、需要系数法•需要系数kx：用电设备组所需要的最大负荷Pj与其设备容量的总和Ps的比值；•（a）有功计算负荷，等于同类用电设备的设备容量和乘以需要系数，即•(b)无功计算负荷为：•（c）视在计算负荷为：edPKP30tan3030PQ23023030QPS•（1）有功功率•有功功率是保持用电设备(如电灯、电动机)正常运行所需要的电功率，即用电设备真实消耗的功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。•以P来表示，单位为瓦(W)或千瓦(KW)•一般来说，有功功率是相对于纯阻性负载来说的。•(2)无功功率•交流电路中电磁类电气设备(如变压器、电动机、电磁线圈等)，是靠建立和维持磁场来工作的，也需要一部分功率在内部进行交换。这一功率称为无功功率。•比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。•无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(KVar)•视在功率•视在功率用来表示电气设备的容量，以S来表示，单位为伏安（VA）或千伏安(KVA)。•视在功率包括有功功率和无功功率，但不是简单的代数和关系。三种交流电功率的相互关系22QPS多组用电设备计算负荷的确定：•计入同时系数：•对车间干线取：•对低压母线：•用电设备组计算负荷直接相加来计算时取：•由车间干线计算负荷直接相加来计算时取：KK和97.0~90.095.0~85.0KK97.0~90.095.0~85.0KK95.0~85.090.0~80.0KK97.0~93.095.0~90.0KK•总的有功计算负荷为：tqtQKQPKP,3030,3030例：某建筑工地的用电设备如下表所示，试确定工地变电所低压母线上的总计算负荷。符号用电设备名称功率/kW台数总功率/kW备注1混凝土搅拌机104402砂浆搅拌机4.54183升降机4.5294传送带75355起重机302606电焊机32396单相380V7照明20•[解]首先求各组用电设备的计算负荷•混凝土搅拌机组：P30.1=KdPe1=0.7*40=28kW•Q30.1=P30.1tgφ=28*1.17=32.76kW•砂浆搅拌机组：P30.2=KdPe2=0.7*18=12.6kW•Q30.2=P30.2tgφ=12.6*1.17=14.74kW•升降机组：P30.3=KdPe3=0.25*9=2.25kW•Q30.3=P30.3tgφ=2.25*1.02=2.3kW•传送带组：P30.4=KdPe4=0.6*35=21kW•Q30.4=P30.4tgφ=21*0.88=18.48kW•起重机组：P30.5=KdPe5=0.25*60=15kW•Q30.5=P30.5tgφ=15*1.02=15.3kW•电焊机组：P30.6=KdPe6=0.45*96=43.2kW•Q30.6=P30.6tgφ=43.2*1.98=85.54kW•照明：P30.7=KdPe7=1*20=20kW•Q30.7=0•最后求总的计算负荷（取同时系数K∑＝0.9）•P30=K∑∑P30.e•＝K∑（P30.1＋P30.2＋P30.3＋P30.4＋P30.5＋P30.6＋P30.7）•=0.9*（28＋12.6+2.25+21+15+43.2+20）•=127.8kWQ30=K∑∑Q30.e=K∑(Q30.1+Q30.2+Q30.3+Q30.4+Q30.5+Q30.6+Q30.7)=0.9*(32.76+14.74+2.3+18.48+15.3+85.54+0)=152.2kW)(7.1982.1528.1272223023030kWQPS3)供电系统总计算负荷的确定以图所示的供电系统为例，说明如何用逐级计算的方法确定6—10kV高压配电母线上(即图中“7”点)的总计算负荷。•第一步首先计算大楼每一用电设备的计算负荷(图中的“1”均表示一台用电设备)，以此来选择每一台用电设备的导线截面及控制电器。••第二步确定用电设备组的计算负荷(图中“2”点)，以此来选择建筑物干线的导线截面及电器。若忽略建筑物干线(图中“2”点与“3”点之间)上的功率损耗，则用电设备组的计算负荷(即“2”点的计算负荷)就是低压母线引出线处的计算负荷(图中的“3”点)。•第三步把三条建筑物干线上各计算负荷相加，并乘以同时系数，即为建筑群变电所低压母线上(图中“4”点）的计算负荷，以此来选择建筑群变电所的变压容量。•••第四步把建筑群变电所低压母线上的计算负荷加上变压器的功率损耗即为建筑群变电所高压侧(图中“5”点)的计算负荷，由此选择高压配电线“5”点与“6”点间的导线截面及电器。•第五步把变压器高压侧的计算负荷再加上高压配电线(图中“5”点与“6”点之间)的功率损耗，即为高压配电所引线处(图中“6”点)的计算负荷。••第六步把高压配电所各条引出线处(图中“6”点)的计算负荷相加．并乘以同时系数．就是6～10kV高压配电所母线上(图中“7”点)的总计算负荷。三、民用建筑供配电线路•1、分类：•按电压：高压配电线路：1kV•低压配电线路：1kV•按结构形式：架空线路•电缆线路•车间（室内）线路•2、低压配电的接线方式•（1）放射式•（2）树干式•（3）链式•3、线路的敷设•（1）导线的敷设•a绝缘导线按芯线材质铜芯B铝芯BL按绝缘材料分橡胶绝缘X塑料绝缘V•b绝缘导线的敷设方式•明敷M•暗敷A，将导线穿管埋设于墙壁WC，顶棚CC，地板下FC，梁内BC；•导线管可用水煤气钢管SC，电线管TC，硬塑料管PC，软聚氯乙烯FPC•（2）电缆线路的敷设•a直接埋地敷设•b电缆沟敷设•c电缆穿管敷设•4、导线的选择•（1）导线选择的内容：型号、截面；•如：BV-3×25＋1×16/SC32-WC-FC铜芯塑料线3根25mm21根16mm2钢管Φ32沿墙沿地板•（2）导线截面的选择条件•①发热条件•导线和电缆在通过计算电流时产生的发热温度不应超过其正常运行时的最高允许温度。•最高允许温升：最高允许温度与环境温度的差值。•最高允许温升的影响因素：a载流量•b环境温度•c敷设方式•②电压损耗•③机械强度：导线的截面应不小于最小允许截•面；(p248)•④经济电流密度(P247)•导线选择的一般原则：•*低压动力线一般先按发热条件选择截面再校验电压损耗和机械强度；•*低压照明线先按允许电压损耗选择截面，然后校验发热条件和机械强度；•*对长距离、大电流及35kV以上的高压线路，先按经济电流密度来选择截面再校验其他条件；•无功功率不对外作功，而是用来在电气设备中建立和维持磁场，完成电磁能量的相互转换，反映着交流电路中有电磁线圈的电气设备(电感、电容)与电源间进行能量交换的规模，因而也不需要消耗能量，从这个意义上才称之为“无功”