室内供配电线路ppt课件.ppt

建筑电气,第 6 章室内供配电线路,第6章 室内供配电线路,6.1 室内供配电要求及配电方式6.2 保护装置及选择6.4 低压配电箱,了解低压配电系统的配电要求 。,本章要求：,理解用电设备及配电线路的保护。,掌握低压配电系统的配电方式，各种低压保护装置的选择。,第6章 室内供配电线路,了解低压箱作用与分类 。,6.1 低压配电系统的配电要求及配电方式,民用建筑一般从市电高压10kV或低380/220V取得电源，称为供电；然后将电源分配到各个用电负荷，称为配电；采用各种元件（如开关、导线）及设备（如配电箱）把电源与负荷连接起来，即组成了民用建筑的供配电系统。 室内供配电定义：从建筑物的配电室或配电箱，至各层分配电箱或各层用户单元开关箱之间的供配电系统。一般是低压配电系统。,6.1.1 低压配电系统的配电要求,（1）可靠性要求 低压配电线路首先应当满足民用建筑所必须的供电可靠性要求。供电的可靠性是由供电电源、供电方式和供电线路共同决定的。,衡量供电可靠性的指标为供电可用率。全年用户平均可用电时间占全年时间的百分数表示，如：全年时间8760h，用户平均全年停电时间87.65h，即停电时间占全年的1%，反映供电可靠的供电可用率为99%。,国家电力公司提出：为了提高城市电力网安全运行水平，增强抗御自然灾害和事故的能力，要求城市供电可用率指标达99.9%，大中城市供电可用率指标要求达到99.99%。,（3）考虑发展 低压配电线路要能适应用电负荷发展的需要。例如：居民区远期用电负荷密度（单位面积的耗电量）,（2）用电质量要求 压配电线路应当满足民用建筑用电质量的要求。,（4）其他要求 民用建筑低压配电系统还应满足： 1.配电系统的电压等级一般不宜超过两级； 2.为便于维修，多层建筑宜分层设置配电箱，每套房间宜有独立的电源开关； 3.单相用电设备应适当配置，力求达到三相负荷平衡； 4.由建筑物外引来的配电线路，应在屋内靠近进线处便于操作维护的地方装设开关设备； 5.应节省有色金属的消耗，减少电能的消耗，降低运行费用等。,6.1.2 低压配电系统的基本配电方式,民用建筑低压配电线路的设计主要包括：供电线路的形式、配电方式、导线的选择、线路敷设、线路控制和保护等几个方面。其中配电方式的选择对提高用电的可靠性和节省投资有着重要意义。,低压配电方式是指低压干线的配线方式。低压配电干线一般是指从变电所低压配电屏分路开关至各大型用电设备或楼层配电盘的线路。,低压配电的结线方式可分为放射式、树干式和混合式三大类。,图6.1 低压配电线路的基本配电方式（a）放射式；（b）树干式；（c）混合式,放射式 （如图a） 优点：各个负荷独立受电，供电可靠性较高，故障时影响面较小，配电设备集中，检修方便；电压波动相互间影响较小。 缺点：开关设备数量多，有色金属消耗较多，相应的投资也较大。,使用场合： 1.容量大（电梯），负荷集中或重要的用电设备（消防泵、生活水泵和中央空调制冷机组）； 2.每台设备的负荷虽不大，但位于变电所的不同方向； 3.需要集中连锁起动或停止的设备； 4.对于有腐蚀介质或有爆炸危险的场所，其配电及保护起动设备不宜放在现场，必须由与之相隔离的馈出线路。,由低压配电屏分路开关至各大型用电设备或各楼层配电箱的电路。,2. 树干式 （如图b） 优点：配电设备及有色金属的消耗较少。 缺点：但干线故障时影响范围大。 一般用于用电设备的分布比较均匀、容量不大、又无特殊要求的场合。,使用场合： 树干式配电一般只适于用电设备的布置比较均匀、容量不大、又无特殊要求的场合。树干式配电必须考虑干线的电压质量，两种情况不适合采用树干式配电：1.容量较大的用电设备，因为它将导致干线的电压质量明显下降，影响到接在同一干线上的其他用电设备的正常工作。因此容量大的用电设备必须采用放射式供电。2.对电压质量要求严格的用电设备，不宜接在树干式界限上，也采用放射式供电。,混合式此接线方式是放射式和树干式的综合运用，具有两者的优点，是现代建筑中应用最为广泛的。,6.1.3 高层民用建筑供配电,1、高层建筑的定义在1972年在美国召开的国际高层建筑委员会上提出将9层及9层以上建筑定义为高层建筑。美国对高层建筑的起始高度定为22-25m或7层以上。日本规定为11层或33m。德国规定为22层（从室内地面起）。法国规定住宅50m以上，其他建筑28m以上。,在我国，关于高层建筑的界限规定也未统一，行业标准钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程（JGJ-91）规定，8层及8层以上的钢筋混凝土民用建筑属于高层建筑。民用建筑电气设计规范（JGJ/T16-1992）和国家标准高层民用建筑设计防火规范中规定，10层及10层以上的住宅建筑和建筑高度超过24m的公共建筑为高层建筑。其中，建筑高度为建筑物室外地面到房檐口或屋面层的高度，屋顶上的附属建筑均不计入建筑高度和层数内，住在的地下室和顶板高出室外地面不超过1.5m者也不计入层数内。,公安部又把高层建筑分为两类：1.指楼层在19层以上或建筑高度在50m以上的高层建筑，称为一类高层；2.指楼层在10-18层或者建筑高度在24-50m的高层建筑，称为二类高层。,高层建筑物按防火等级分类表,2. 负荷特征 高层建筑除较高外，其具有面积大、功能复杂、设备多、耗电量大的特点。与一般的单层与多层建筑相比，高层建筑对设备的要求很多。 高层建筑配电系统的特点：用电设备种类多，负荷容量大、线路较长，对电源的可靠程度要求较高，电气系统多且复杂，电气设备有较高的防火要求、电气线路多、自动化程度高等方面。,在40层以上的高层建筑中，电梯设备较多，此类负荷大部分集中于大楼的顶部。宜将变压器上、下层配置或者上、中、下层分别配置。供电变压器的供电范围大约为15-20层。如纽约的世界贸易中心共110层，变压器配置在第7、41、75、108层，日本的新宿中心大厦共60层，变压器配置在地下4层和地面40层，纽约的帝国大厦共102层，变压器配置在地下2层、地面41层及84层。,负荷分布及变压器的配置,高层民用建筑用电负荷与一般民用建筑相比有以下特征：1.增加了特殊的用电设备。如在生活方面：生活电梯、无塔送水泵和空调机组；在消防方面：消防用水泵、电梯、消烟风机、火灾报警系统；在照明方面：事故照明和疏散标志灯；在弱电方面：独立的天线系统和电话系统等。2.高层民用建筑的用电量大而集中。高层建筑其用电负荷不但有大量的照明负荷，而且还有电梯、水泵、空调等动力负荷，因此，用电量大而集中。除了电梯、水泵、空调设备外，其余设备和照明均按全部运行计算。3.高层民用建筑用电可靠性要求很高。一类建筑的消防用电设备为一级负荷，二类建筑的消防设备、生活电梯、货载电梯、生活水泵为二级负荷，事故照明、疏散标志灯、楼梯照明也相应地为一级负荷或二级负荷。,一级负荷应采用两个独立电源供电。这两个独立电源可取自城市电网，它们之间可有相互联系，但当发生一种故障且主保护装置失灵时，仍有一个电源不中断供电。在大型的保护完善和运行可靠的城市电网条件下，这两个独立电源溯其源端应至少是引自35kV及以上枢纽变电站的两段母线；也可一个取自城市电网，另一个设自备电源。 二级负荷应有两个电源供电。这两个电源端宜取自城市端电网的10kV负荷变电站的两段母线；有困难时，两个电源可引自任意两台变压器的0.4kV低压母线。,3、高层民用建筑的低压配电方式,1.高层民用建筑中容量大的重要负荷或比较集中的负荷采用放射式供电，直接从变压器低压母线向用电设备直接供电；2.对于均匀分布的负荷：如照明、风机等，采用树干式；3.对消防用电设备应采用单独的供电回路；4.事故照明配电线路也要自成系统。,高层建筑的配电方式可有多种形式，每种配电形式都与相应的配电装置和敷设方式相联系，而各有优缺点。常用的几种方式如图所示。,一般性负荷多数采用分区树干式配电。每个回路干线对1个供电区域配电，供电的可靠性较高。每个回路干线配电的楼层数量一般为56层。对一般高层住宅，可适当增加分区层数，但最多不超过10层。,图 b 与图 a 基本相同，只增加了一个公用的备用回路。备用回路也采用大树干的配电方式。 增加了线路的可靠性。,图 c 增加了中间配电箱，各分层配电箱的前端有总的保护装置，配电的可靠性更高。,图 d 适用于楼层数量多、负荷大的高层建筑，采用大树干的配电方式，各层配电箱设于电气竖井内，通过专用插件与电气竖井内的接插式母线连接。可以大量减少低压配电屏的数量，安装维修方便，容易寻找故障。,对重要负荷及容量较大的集中性负荷，如：消防与其他防灾用电设备及重要用电负荷，宜采用从低压配电屏到配电箱之间以放射式配电，即设置专用垂直干线回路。且正常回路与备用回路不共管、不共线。两回路在末端配电箱前设互投箱进行自动切换。,电气竖井,高层建筑的低压配电干线以垂直敷设为主。高层建筑层数多，低压供电距离长，供电负荷大，为了减少线路电压损失及电能损耗，干线截面都比较大，敷设在专用的电缆竖井内，一般的电气竖井均建楼层配电小间，层间配电箱均设在此处，层间配电箱经插接进线开关从母线上取得电源。强电与弱电的电气竖井应分别设置，如条件不允许，也可将强电与弱电分别设立在电气竖井两侧。,6.2 低压保护装置及选择,6.2.1 用电设备及配电线路的保护,民用建筑用电主要有：照明、家用电器、办公电器、实验设备、医疗机械、商业及服务业修理机械、炊事机械、影视通讯设备、建筑机械、暖通给排水设备等。 这些用电设备按其使用电能的形式可归纳为：照明；电热器；电动机；小型变压器等。为了使用安全，要采取相应的保护措施。,1.照明设备的保护 在民用建筑中，照明电器、风扇、小型排风机、小容量的空调器和电热器等，一般均从照明支路取用电流，通常划归照明负荷用电设备范围，所以都可由照明支路的保护装置作为他们的保护。,照明支路的保护主要考虑对照明用电设备的短路保护。对于要求不高的场所，可用熔断器保护；对于要求较高的场合，则采用带短路脱扣器的自动保护开关进行保护。,2、电力用电设备的保护,电力用电设备：负载电流6A以上或容量在1.2kw以上的较大容量用电设备。 对于电力负荷，一般不允许从照明插座取用电源，需要单独从电力配电箱或照明配电箱中分路供电。,电热器：单独回路装设短路保护，可采用熔断器或者自动开关。 电动机：单独分路装设短路保护、过载保护装置。开采用熔断器和带过载保护的磁力启动器进行保护，或由带短路和过载保护的自动开关进行保护。,3、低压配电线路的保护,1）短路保护 场合：所有的低压配电线路 设备：采用熔断器或自动开关 2）过负荷保护 场合：由易燃外层无保护型线路电线构成的明配线路 设备：采用熔断器或自动开关 3）过压保护： 配电盘上装设带过压保护功能的漏电保护开关等。 4）上下级保护电器之间的配合（不要求）,胶盖,瓷质手柄,刀式动触头,进线座,静触头,瓷底座,熔体,出线座,胶盖紧固螺钉,(1)结构组成,1.胶盖闸刀开关,6.2.2刀开关、熔断器的选择,一、刀开关,胶盖闸刀开关价格便宜、使用方便，在工民建筑中广泛应用。单相双极刀开关用在照明电路或其他单相电路上，三相胶盖闸刀开关在小电流配电系统中用来接通和切断电路，也可用于小容量三相异步电动机的全压起动操作。,HK / 极数,（2）符号及型号含义,例 HK1-30/2 HK1-60/3,型号含义：,符号：,HK系列开启式负荷开关的主要技术数据,（3）选用 HK开启式负荷开关用于一般的照明电路和功率小于5.5kW的电动机控制线路中，1）用于照明和电热负载2）用于控制电动机的直接启动和停止,（4）安装与使用1)开启式负荷开关必须垂直安装在控制屏或开关板上，且合闸状态时手柄应朝上。不允许倒装或平装。2)开启式负荷开关控制照明和电热负载使用时，要装接熔断器作短路保护和过载保护。3)开启式负荷开关用作电动机的控制开关时，在分闸和合闸操作时，应动作迅速，使电弧尽快熄灭。,2.封闭式负荷开关（铁壳开关）,1-动触刀 2-静夹座 3-熔断器 4-进线孔 5-出线孔 6-速断弹簧 7-转轴 8-手柄 9-罩盖 10-罩盖锁紧螺栓,（1）结构,铁壳开关主要由刀开关、熔断器和铁质外壳组成。在闸刀断开处有灭弧罩，其断开速度比胶盖闸刀快，灭弧能力强，并具有短路保护功能。它适用于各种配电设备及不需要频繁接通和分断负荷的电路。,（2）符号及型号含义,符号：,例：HH4100/3HH4300/3,型号含义：,（3）选用 封闭式负荷开关的额定电压应不小于工作电路的额定电压；额定电流应等于或稍大于电路的工作电流。,（4）安装与使用（选学） 封闭式负荷开关必须垂直安装； 安装高度一般离地不低于1.31.5m； 外壳必须可靠接地； 接线要正确； 操作时，要站在开关的手柄侧。,3.熔断式刀开关,熔断器装于刀开关的动触片中间，结构紧凑，可代替分裂的刀开关和熔断器。型号：HR3系列 适用电流100-400A,4.组合开关,1 . HZ1010/3组合开关结构与原理,1-手柄 2-转轴 3-弹簧 4-凸轮 5-绝缘垫板 6-动触头 7-静触头 8-接线端子 9-绝缘方轴,1,9,4,5,7,6,8,2,3,符号：,2.HZ10系列组合开关的型号、符号,HZ 10 / ,组合开关 极数,设计序号 开关专门用途代号,额定电流,例：HZ10-25HZ10-60,3.组合开关的安装与使用（选学）（1）HZ10系列组合开关应安装在控制箱内。 （2）若需在箱内操作，开关最好装在箱内右上方。（3）组合开关的通断能力较低，不能用来分断故障电流。（4）当操作频率过高，应降低开关的容量使用。,熔断器是低压配电网络和电力拖动系统中主要用作短路保护的电器。熔断器主要由熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分组成。.使用时，熔断器应串联在被保护的电路中。正常情况下，熔断器的熔体相当于一段导线；而当电路发生短路故障时，熔体能迅速熔断分断电路，起到保护线路和电气设备的作用。,二、低压熔断器,1.熔断器的结构 熔体是熔断器的核心，常做成丝状、片状或栅状，制作熔体的材料一般有铅锡合金、锌、铜、银等。 熔管是熔体的保护外壳,用耐热绝缘材料制成,在熔体熔断时兼有灭弧作用。 熔座是熔断器的底座，作用是固定熔管和外接引线。,2.熔断器的主要技术参数（1）额定电压: 熔断器长期工作所能承受的电压。（2）额定电流: 保证熔断器能长期正常工作的电流。（3）分断能力: 在规定的使用和性能条件下，在规定电压下熔断器能分断的预期分断电流值。,（4）时间电流特性: 在规定的条件下，表征流过熔体的电流与熔体熔断时间的关系曲线，如右图所示。,熔断器的熔断电流与熔断时间的关系, / ,熔体额定电流（A）,熔断器额定电流（A）,设计代号,瓷插式 螺旋式 无填料密封管式 有填料密封管式 快速式 自复式,R 熔断器如型号RC1A 1510 RL160/300,3.熔断器型号及含义,4.低压熔断器的种类（1）RC1A系列瓷插式熔断器,1-熔丝 2-动触头 3-瓷盖 4-空腔 5-静触头 6-瓷座,（2）RL1系列螺旋式熔断器,1-瓷套2-熔断管 3-下接线座 4-瓷座 5-上接线座 6-瓷帽,1,2,3,4,5,6,（3）RM10系列封闭管式熔断器,1-夹座 2-熔断管 3-钢纸管 4-黄铜套管 5-黄铜帽 6-熔体 7-刀型夹头,（4）RT0系列有填料封闭管式熔断器,1-熔断指示器 2-石英砂填料 3-指示器熔丝 4-夹头 5-夹座 6-底座 7-熔体 8-熔管 9-锡桥,（5）NG30系列有填料封闭管式圆筒帽形熔断器,（6）RS0、RS3系列有填料快速熔断器,（7）自复式熔断器,常见低压熔断器的主要技术参数,常见低压熔断器的主要技术参数,5.熔断器的选用,（1）熔断器类型的选用 根据使用环境、负载性质和短路电流的大小选用适当类型的熔断器。 （2）熔断器额定电压和额定电流的选用 熔断器的额定电压必须等于或大于线路的额定电压。 熔断器的额定电流必须等于或大于所装熔体的额定电流。,（3）熔体额定电流的选用 a.对照明和电热等的短路保护，熔体的额定电流应等于或稍大于负载的额定电流。 b.对一台不经常启动且启动时间不长的电动机的短路保护，应有： IRN (1.52.5)IN c.对多台电动机的短路保护，应有： IRN (1.52.5)INmax +IN,6、熔断器的安装与使用（选学）,1.用于安装使用的熔断器应完整无损。,2.熔断器安装时应保证熔体与夹头、夹头与夹座接触良好。,3.熔断器内要安装合格的熔体。,4.更换熔体或熔管时，必须切断电源。,5.对RM10系列熔断器，在切断过三次相当于分断能力的电流后，必须更换熔断管。,6.熔体熔断后，应分析原因排除故障后，再更换新的熔体。,7.熔断器兼作隔离器件使用时，应安装在控制开关的电源进线端。,三、低压断路器,.低压断路器的功能 低压断路器又叫自动空气开关，简称断路器。它集控制和多种保护功能于一体，当电路中发生短路、过载和失压等故障时，它能自动跳闸切断故障电路。,2.低压断路器的分类按结构型式可分:为塑壳式、万能式 、限流式、直流快速式、灭磁式、 漏电保护式按操作方式分:人力操作式、动力操作式、储能操作式按极数分:单极、二极、三极、四极式按安装方式又可分:固定式、插入式、抽屉式按断路器在电路中的用途可分:配电用断路器、电动机保护用断路器、其他负载用断路器,3.低压断路器结构及原理,接线柱,按钮,热脱扣器,符号,电磁脱扣器,DZ5系列断路器有三对主触头，一对常开辅助触头和一对常闭辅助触头。按下绿色“合”按钮时接通电路；按下红色“分”按钮时切断电路； 当电路出现短路、过载等故障时，断路器会自动跳闸切断电路。,低压断路器工作原理,4.低压断路器的符号及型号含义,DZ 5 / ,塑壳式断路器,额定电流,0无辅助触头,2有辅助触头,0无脱扣器,1热脱扣器式,2电磁脱扣式,3复式,设计序号,极数,DZ520型低压断路器技术数据,5.低压断路器的选用（1）低压断路器的额定电压应不小于线路、设备的正常工作电压，额定电流应不小于线路、设备的正常工作电流。（2）热脱扣器的整定电流应等于所控制负载的额定电流。,6.低压断路器的安装与使用（1）低压断路器应垂直安装，电源线应接在上端，负载接在下端。（2）低压断路器用作电源总开关或电动机的控制开关时，在电源进线侧必须加装刀开关或熔断器等，以形成明显的断开点。（3）低压断路器使用前应将脱扣器工作面上的防锈油脂擦净，以免影响其正常工作。同时应定期检修，清除断路器上的积尘，给操作机构添加润滑剂。（4）各脱扣器的动作值调整好后，不允许随意变动，并应定期检查各脱扣器的动作值是否满足要求。（5）断路器的触头使用一定次数或分断短路电流后，应及时检查触头系统，如果触头表面有毛刺、颗粒等，应及时维修或更换。,6.4.1 配电箱的作用及分类,配电箱内设有配电盘，它的作用是为下一级配电点或各个用电点进行配电，即将电能按要求分配于各个用电线路。 配电箱的种类很多，可按不同的方法分类。 按用途可分为：照明配电箱、动力配电箱、计量电表箱、插座箱和控制箱； 按结构可分为：板式、箱式和落地式； 按安装方式可分：明装、暗装和半暗装等不同形式； 按使用场所可分为：户内式和户外式。 同时，国内生产的照明配电箱、动力配电箱还分为：标准式和非标准式两种。其中标准式已成为定型产品，有许多厂家生产这种设备。,1、照明配电箱,照明配电箱内元件分为线路及电器两部分：线路部分包括干线的引入引出、支路线的引出以及干线与支路开关间的联结线等；电器部分包括开关、零线端子板等。民用建筑内的照明配电箱要求线路部分尽量隐蔽，电器部分可以露在外面便于操作，因此形成“盘面”部分和“二层底”部分。,室内照明配电箱分为明装、暗装和半暗装三种型式。采用半暗装是由于箱的厚度超过墙的厚度，而又要求操作方便。暗装或半暗装配电箱的下端距地一般为1.4M，布置电器时箱内须操作的电器手柄距地不宜大1.8M。明装照明配电箱下端距地一般为1.8M以上，以减少被碰撞的可能，但操作电器较困难，故尽量不采用。,2.动力配电箱（板）,1）一级配电设备，统称为动力配电中心。它们集中安装在企业的变电站，把电能分配给不同地点的下级配电设备。这一级设备紧靠降压变压器，故电气参数要求较高，输出电路容量也较大。 2）二级配电设备，是动力配电柜和电动机控制中心的统称。动力配电柜使用在负荷比较分散、回路较少的场合；电动机控制中心用于负荷集中、回路较多的场合。它们把上一级配电设备某一电路的电能分配给就近的负荷。这级设备应对负荷提供保护、监视和控制。 3）末级配电设备总称为照明动力配电箱。它们远离供电中心，是分散的小容量配电设备。,6.4.2.配电箱的选择与布置（选学）,1.配电箱的布置原则： （1）尽可能靠近负荷中心，即用电器多、用电量大的地方； （2）配电箱应设在进出线方便的地方； （3）配电箱应设在干燥、通风、采光良好，且不妨碍建筑物美观的地方； （4）配电箱应设在便于操作和检修的地方，一般多设在门庭、楼梯间或走廊的墙壁内。最好设在专用的配电间里； （5）在高层建筑中，各层配电箱应尽量布置在同一部位、同一方向上，以便于施工安装和维护管理。,2.配电箱位置的确定,在满足基本约束条件下，所确定的位置常称为最优位置。常用所有各支线的负荷量与相应支线长度成绩的总和即目标函数来衡量，当目标函数值趋向最小时，则选择的位置最佳。它的数学表示式为： M = PiLi (i =1,2,) 式中：Li 第i条回路（支线）从配电箱引出线至最末一个用电器的长度（m）； Pi 第i条回路（支线）上的（灯具和用电器的总功率）负荷总量（KW）。 在满足约束条件下，按上式求得配电箱的最优位置，有时还须根据土建设计要求的条件作些调整。,3.配电箱的选择原则 （1）根据负荷性质和用途确定配电箱的种类； （2）根据控制对象的负荷电流的大小、电压等级以及保护要求，确定配电箱内主回路和各支路的开关电器、保护电器的容量和电压等级； （3）应从使用环境和场合的要求，选择配电箱的结构形式。如是选用明装式还是暗装式，以及外观颜色、防潮、防火等要求； 在选择各种配电箱时，一般应尽量选用通用的标准配电箱，以利于设计和施工。若因建筑设计的需要，也可以根据设计要求向生产厂家订货加工所需要的非标准箱。,本章结束,