《民用建筑供电》PPT课件.ppt

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1、民用建筑供电,4.1 电力系统基本概念4.2 变配电所4.3 电力负荷计算4.4 民用建筑低压供配电4.5 高层民用建筑供电4.6 自备电源和事故照明 4.7 建筑施工现场供电,为了提高供电的可靠性和实现经济运行，常将许多的发电厂和电力网连接在一起并联运行，由发电厂、电力网和电能用户组成的统一整体称为电力系统。,4.1 电力系统基本概念,1、发电厂,发电厂是将自然界蕴藏的诸种一次能源转换成电能(二次能源)的工厂,主要有:火力发电厂、水力发电厂、原子能发电厂、风力发电厂、地热发电厂以及太阳能发电厂等。共同特点：原动机+发电机,火力发电,火力发电厂原理图,水力发电,葛洲坝水电厂装机容量271.5万

2、千瓦,三峡水利工程鸟瞰图,三峡发电厂厂房坝段剖面图,核电,核分裂反应如何持续发生,太阳能发电,太阳能发电,利用聚热装置，将太阳热能聚集以产生蒸汽，带动涡轮发电机产生电力。,利用光电效应来产生电力,风力发电,风力发电,在内蒙古快速发展的风能电站,地热发电,地热蒸汽电能,羊八井地热电站,潮夕发电,潮夕发电示意图,波浪电站,燃料电池还被称为静止发电机,垃圾焚烧发电技术,2、电力网,电力网各种电压等级的输、配电电力线路和变配电所，即连接发电厂和用户的中间环节。包括输电网和配电网两大部分。输电网由35kV及以上的输电线路和与其相连接的变电所组成的网络，输电网的作用是将电力输送到各个地区或直接送给大型用户

3、。输电网又称为区域电力网或地方电力网，是电力系统的主要网络。配电网是由10kV及以下的配电线路和配电变压器所组成的，它的作用是将电力分配到各类用户。配电线路直接供电给用户的线路。用户电压如果是380220V，则称为低压配电线路。把电压降为380220V的用户变压器称为用户配电变压器。如果用户是高压电气设备，这时的供电线路称为高压配电线路，连接用户配电变压器及其前级变电所的线路也称为高压配电线路；以上所指的低压，是指lkV以下的电压1kV及以上的电压称为高压。一般还把3、6、10kV等级的电压称为配电电压，把高压为这些等级的电压的降压变压器称为配电变压器，接在35kV及其以上电压等级的变压器称为

4、主变压器。,我国电网分布图,30000MW,30000MW,40000MW,40000MW,20000MW,10000MW,10000MW,10000MW,电力网的电压等级是比较多的，不同的电压等级有不同的作用。从输电的角度看，电压 越高则输送的距离就越远，传输的容量越大，电能的损耗就越小；但电压越高，要求绝缘水平也越高，因而造价也越高。电压的等级也不宜太多，否则输变电容量重复太多，也不易实现电机、变压器及其他用电设备的生产标准化，电网的接线也比较复杂零乱。目前，我国电力网的电压等级主要有0.22、0.38、3、6、10、35、110、220、330、500kV共8级。,电力网的电压等级,1频

5、率质量频率的稳定主要取决于系统中有 功功率的平衡。2电压质量电压的稳定主要取决于系统中无 功功率的平衡。,电能质量,电力系统互联的优越性,（2）降低系统总的负荷峰值,（1）合理开发一次能源,（3）减少备用容量,（4）提高供电可靠性,（5）提高电能质量,（6）提高运行经济性,变电所的类型、结构及位置选择,4.2 变电所和配电所,配电所不经电力变压器变换，直接以同级电压分配。变电所经电力变压器变换，并进行分配。,（一）变电所与配电所的区别,（二）变电所的类型与结构,10kV 变电所,按变压器及高压开关设备的安装位置分类,室内变电所-全部电气设备装设在屋内.,半室内变电所低压配电设备装设在屋内.变压

6、器和高压设备均在室外.,室外变电所-全部电气设备置于露天场合.,成套变电站又称组合变电站或箱式变电站,就是将电力变压器和高、低压配电装置等设备组合在一个或几个箱体内,室内变电所,室内式配电所主要由三个部分组成：(1)高压配电室；(2)低压配电室；(3)变压器室,特点:安全、可靠、受环境影响小；维护、监测、管理方便；建筑费用高。适用范围：一般用于大中型企业和高层建筑。,采用干式变压器时,可不设专用的变压器室,室外变电所,单杆式变电所,双杆式变电所,台墩式变电所,特点:占地面积少，结构简单，进出线方 便，变压器易于通风散热。适用范围：适用于320kVA以下的变压器。建筑施工工地,成套变电所,特点:

7、成套性强，体积小、重量轻、外型美观、占地面积小、结构合理、安装维护方便和投资少.适用范围：在国外已广泛应用,特别是在高层建筑中得到普遍应用.在我国也开始推广使用.,变电所的类型、结构及位置选择,4.2 变电所和配电所,(1)尽量靠近负荷中心,距离功率较大的负荷点一般不超过300m;(2)尽量靠近高压电源线,并方便进线和出线;(3)避开多尘和有腐蚀气体、易燃易爆物质；(4)避开地势低洼和有剧烈震动的场所;(5)变压器、开关柜等大型设备运输方便;(6)尽可能与土建工程统一规划,保证安全供电和土建施工两不误.,（三）变电所的位置选择,变电所、配电所的主要电气设备,4.2 变电所和配电所,（1）、高压

8、电气设备,高压熔断器高压隔离开关高压负荷开关高压断路器阀型避雷器高压开关柜,高压熔断器,高压熔断器是保护高压电气设备的,用了它可使设备免遭过电流和短路电流的危害。按照使用场合不同可分为户内式和户外式,RN1,RN2型管式熔断器,RW4型跌落式熔断器,瓷熔管,金属管帽,弹性触座,接线端子,瓷绝缘子,底座,高压隔离开关的主要作用是用来隔离高压电源,并形成明显可见的断开间隔,以保证其他电气设备能安全检修.因隔离开关没有专门的灭弧装置,所以不允许用它来带负荷断开或接通电路。,高压隔离开关,1-底座；2-支柱瓷瓶；3-静触头；4-闸刀；5-操作瓷瓶；6-转轴户内配电用隔离开关的结构图,高压负荷开关,FK

9、RN12-12D负荷开关装有高压限流式熔断器（带撞击器）形成负荷开关一熔断器组合电器，作过负载（如电力变压器）的过载、短路保护。,高压负荷开关在结构上具有明显的断开间隔，可以起隔离开关的作用，同时又具有简单的灭弧罩，能通断一定的负荷电流，当装有热脱扣器时，还能在过负荷时自动跳闸，但负荷开关不能用来断开短路电流，只有当它和高压熔断器串联使用时，靠熔断器的熔断来断开短路电流。,高压断路器,SN10-10型高压少油断路器,ZN28系列真空断路器,高压断路器又叫高压开关。它有完善的灭弧结构和足够的断流能力。它是用来接通和切断高压负荷电流的，在严重过载或短路时，它能自动跳闸、切断故障电流。常用的是高压油

10、断路器。少油断路器的用油量很少，它的油不是用来绝缘的，而是用来灭弧的，所以这种断路器的外壳是有电的。一定要保持距离，否则容易触电。ZN型真空断路器是以真空作为灭弧和绝缘的介质，有良好的灭弧性能，且体积小，重量轻，寿命长，故广泛应用在10kV及以下的户内电力设备中,以及发电厂和变电站等场合,用作保护和控制开关,阀型避雷器的作用是设置在线路和设备之间,避免电气设备遭受雷击。,阀型避雷器,高压开关柜,高压开关柜是一种柜式的成套电气设备。它按一定的接线方案,将所需的高、低压设备，如开关设备、监察测量仪表、保护电器，以及一些操作辅助设备等组装成一个整体，作为控制电力变压器和电力线路等用。,变电所、配电所

11、的主要电气设备,4.2 变电所和配电所,（2）、低压电气设备,低压熔断器低压刀开关低压负荷开关低压自动开关低压配电屏,固定式结构简单、造价低可靠性较低，维修不便母线排在上部,抽屉式可靠性较高，安全性好，维修方便结构复杂、造价高母线排在后面,低压配电屏内的电气设备 刀开关、熔断器、自动开关（低压断路器）、交流接触器、电流互感器、电压互感器等低压配电屏主要用在变压器低压侧500V以下的配电系统中，作为动力、照明配电用。,低压配电屏,4.2.3 变、配电所的电气接线图,一、电路图的类型及其应用 定义：用来表示电力设备相互间电气连接顺序的图，称为电气接线图，简称电路图。分类：主电路图（一次接线图）和副

12、电路图（二次接线图）。由一次设备按一定次序连成的电路图称为主电路接线图，简称主接线图。主接线图能说明电能的输送、分配关系和运行方式。配电所的主接线图，通常由避雷器、隔离开关、熔断器、油开关、变压器、电流互感器及母线等电气设备组成。副电路(也称二次线路)的接线图用以表示辅助电路的电器及其连接顺序，是用来测量、监视、保护和控制主电路的，故一般是由仪用互感器、仪表、继电保护装置及信号装置等组成。,4.2.3 变、配电所的电气接线图,二、对电气主接线的基本要求电气主接线图的确定不仅是配电所作为供电设计、进行电气计算、选择电气设备以及拟定配电装置和安装的依据，而且是作为以后运行中一切操作和倒换电路的依据

13、。所以电气主结线的确定十分重要，它应该满足下列几个基本要求：1满足对用户供电可靠性和电能的质量2接线应力求简单、明显、运用灵活3投资少，运行费用低。4保证运行人员监视操作、人身和设备安全。5考虑发展的可能性，留有充分裕度。,4.2.3 变、配电所的电气接线图,三、变电所电气主接线图举例,隔离开关引入：电缆进线，露天变电所变压器容量在1000KVA及以下。室内变电所，变电所变压器容量在315KVA及以下，常用于小容量三级负荷，常用于线路变压器组接线方式,跌落式熔断器引入 多用于露天变电所，架空进线，变电所变压器容量在630KVA及以下，常用于线路变压器组接线方式。,4.2.3 变、配电所的电气接

14、线图,三、变电所电气主接线图举例,负荷开关与熔断器引入用于线路变压器组接线方式时，适于变电所变压器560 KVA1000KVA，当熔断器不能满足继电保护要求时，宜选用断路器。,4.2.3 变、配电所的电气接线图,三、变电所电气主接线图举例,隔离开关断路器广泛采用,4.3 电力负荷的分级和计算,4.3.1 电力负荷的分级,一级负荷 供电中断，产生重大损失者。二级负荷 供电中断，产生较大损失者。三级负荷 为一般电力负荷，所有不属一、二级负荷者,一级负荷1.两个电源供电2.对一级负荷中特别重要的负荷，除两个电源外，还必需增设应急电源。二级负荷1.两个回路供电2.供电变压器应有两台三级负荷 无特殊要求

15、,各级负荷对供电电源的要求,4.3.2 电力负荷的计算,负荷计算的目的在于既计算出总的用电量以正确地选择电气设备和电工材料(包括变压器容量、电气设备型号、导线截面积的选择等)，在进行负荷计算时，要考虑环境及社会因素的影响，并应为将来的发展留有适当余量。负荷计算的方法：需要系数法（根据经验的统计方法）和二项式法（平均功率+大功率设备的附加功率）负荷计算的项目主要包括:计算负荷(需用负荷)消耗电能最多的半小时的平均功率。为的是合理地选择各级电压供电网络、变压器的容量和电气设备的型号等。尖峰电流连续1到2秒的短时最大负荷电流。用于计算电压波动、电压损失、选择熔断器和保护元件等。平均负荷指用电设备在某

16、段时间内所消耗的电能除以该段时间所得的平均功率值。用于计算一幢大型建筑或一个建筑群的电能需要量、电能损耗，和选择无功补偿装置等。,4.3.2 电力负荷的计算,(一)按需要系数法确定计算负荷 需要系数Kn是用电设备组所需要的最大负荷Pc与其设备安装容量Ps的比值。根据需要系数Kn求总安装容量为Ps的用电设备组所需计算负荷P的方法为需要系数法。,式:Kn-同类用电设备的需要系数（P230，表4-2）PC 用电设备组的有功计算负荷，kW；QC用电设备组的无功计算负荷，kVar；tg-设备功率因数角的正切；SC 用电设备组的视在计算负荷,kVA;IC 用电设备组供电线路的计算电流,A;UNI 用电设备

17、组的额定线电压,V;,(1)求用电设备组计算负荷的基本公式,考虑设备组的同时负荷系数、带负载状况、电机的损耗、工人操作水平和环境因素等等,同类用电设备组的设备容量之和,kW,设备容量PS的确定,（1）连续工作的用电设备（2）周期工作的用电设备（3）照明装置,（4）单相用电设备组,A,B,C,N,设备A,设备B,设备C,B,C,N,设备A,设备B,设备C,A,（4）单相用电设备组,A,B,C,N,设备A,设备B,解：查表可得，Kn=0.16 0.2(取0.2计算)，cos=0.15,tg=1.73。根据公式得：PC=KnPs=0.2120=24(KW)QC=PCtg=241.73=41.52(k

18、var)Sc=Pc/cos=24/0.5=48(kVA),例4-1 已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为380V的电动机30台，其总的设备容量为120kw。试求其计算负荷。,式中，Kt为同时负荷系数，一般取0.71.0,(二)多组用电设备总的计算负荷,（1）计算公式,(二)供电系统总计算负荷的确定,一、负荷计算原则 是选择电源进线和一、二次设备的基本依据。逐级计算法（用需要系数法）：从用电设备向电源方向逐级计算负荷。二、负荷计算的步骤（以下图为依据）,35kV,610kV,380/220V,1.供给单台用电设备的支线的计算负荷确定（如图中1点处）计算目的：用于选择其开关设备和导线截面 计算

19、负荷为：,2.用电设备组计算负荷的确定（如图中2点处）计算目的：用来选择车间配电干线及干线上的电气设备。计算负荷为：,3.车间干线或多组用电设备的计算负荷确定（如图中3点处）计算公式为：,4.车间变电所低压母线计算负荷的确定（如图中4点处）计算目的：以此选择车间变电所的变压器容量。,5.车间变电所高压母线的计算负荷确定（如图中5点处）计算目的：以次选择高压配电线及其上的电气设备。计算公式：,估算：,6.总降变电所二次侧的计算负荷确定（如图中6点处）计算负荷为：,7.总降变电所高压侧的计算负荷确定（如图中7点处）计算负荷为：,(三)变电所变压器容量和台数的确定,变压器容量 S=（KVA),PJ-

20、总计算负荷-负荷率(0.60.9)COS-无功补偿后的功率因数（要求达到0.95以上）,对变压器容量和台数的要求：1、总容量必须大于或等于总计算负荷；2、一般只选12台；3、一、二级负荷较多的变电所应用两台，且每台容量在其单独运行时能满足总计算负荷的60%以上需求；4、单台容量一般采用750kVA及以下为宜；5、动力和照明用变压器宜分开。,(四)尖峰电流的计算,1、单台用电设备供电的支线尖峰电流计算 尖峰电流就是用电设备的起动电流，即 Ijf=KstIN 式中，Ist为用电设备的起动电流；IN为用电设备的额定电流；Kst为用电设备的起动电流倍数。,2、给多台用电设备供电的干线尖峰电流计算 计算

21、公式为：,式中，Istmax为用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流；（IstIN）max为用电设备组中起动电流与额定电流之差最大值；INC 为多台用电设备全部接入线路时的计算电流。Kt为上述n1台设备的同时系数，其值按台数多少选取，一般为0.71；Ic为全部设备投入运行时线路的计算电流。,4.4 民用建筑低压供配电,4.4.1 变配电所主接线,4.4.1 低压供电系统,TT方式供电系统,保护接地系统1T中性点直接接地；2T设备金属外壳直接接地,优点：安全、可靠 缺点：费时、费料,TT供电系统实用接线,优点：（1）共用接地与工作中心线没有电的联系；（2）正常运行时工作中心

22、线可以有电流，而专用保 护线没有电流。（3）TT保护系统用于接地保护点很分散的地方。当用电设备比较集中时，可以共用同一接地保护装置的所有外露可导电部分。,TN-C方式供电系统,接零保护系统（设备金属外壳与工作中性线相连接）,特点：1）一旦设备出现了外壳带电，将出现短路电流，熔丝断，设备断电；2）因中性线上常不平衡有电流，对地有电压，若中性线断则危险，只适用于三相平衡系统。3）若相线碰地，设备外壳电位升高，中线上危险电压蔓延。,TN-S方式供电系统,电源中性点接地、工作中性线N和专用保护中性线PE严格分开的供电系统。俗称三相五线制特点（1）接零保护可以把故障电流上升为短路电流，使断路器自动跳闸，

23、安全性能好；（2）供电干线上也可以安装漏电保护器。使用漏电断路器时，工作中性线没有重复接地，而PE线有重复接地，PE线不经过漏电断路器，安全可靠。（3）系统正常运行时专用保护线上没有电流，而工作中性线上有不平衡电流。（4）工作中性线只作照明单相负载的回线（5）专用保护线PE不许断线，所以不生产五级断路器。,4.4.2 变配电所电源控制,4.4.3 低压配电系统,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。放射式 树干式 环形式,4.5 高层民用建筑供配电系统,所谓高层建筑是指十层以上的住宅，或者楼层高度超过24米的建筑。这种划分主要是根据消防的能力决定的。公安部门将高层划分为两类：一

24、类是十九层以上或高度为50m以上；另一类是十十八层或高度在24m50m的 一、供电电源 1、负荷特征 首先增设了特殊的用电设备，如电梯、空调、无塔送水泵、消防水泵、报警系统、事故照明、无线系统等。其次，用电量大而集中，供电可靠性高等,2、供电电源 从负荷集中和可靠考虑，一般为610kV的双电源，此外还需增设自备电源，以保证事故时的照明、生活水泵、消防电梯、通讯的用电。3、变电所的设置 一般为高压供电，所以必须设变电所，一般设在裙房内。并采用干式变压器，防火防爆。二、低压配电方式 一般为分区树干式，见图5-5，有单干式、交叉单干线、双干线。事故照明要自成系统。并与工作照明的供电干线分开或取自不同

25、的变压器。三、室内配电线路的敷设 由于高层民用建筑相对于一般民用建筑有一些特殊性，主要在于：1、垂直敷设距离大；2、消防干线和电气主干线有防火要求。所以一般均采用竖井内配线电气竖井,电气竖井要求与变压器室相联络，并要求靠近负荷中心，并要避免与烟囱、热力管道相邻，以降低电气竖井内的温度。也不允许与其他的竖井和管道共用。与竖井相连的是设在每个楼层上的配电小间。竖井内的配线一般有以下几种：封闭式母线、电缆线、绝缘线穿管。在不同的位置（上、下）设接线盒以便固定垂直配线。近年来用的较多的是封闭式母线，是一种组装式插接方式引接电源的新型电气配电装置，其特点是组装方便，安全可靠。消防用电设备的配线应采用穿金

26、属管保护配线，分明敷和暗敷两种。暗敷时应避开易燃烧的物体。明敷时应采取防火保护措施。,供电设计的基本原则 1、保证供电可靠性 2、减少电能损耗 有条件时也可采用35千伏或20千伏配电电压。高电压深入负荷中心，减少610千伏配电线路中的电能损耗。3、接线简单灵活 常用的几种高压供电方案 方案（a）为两路高压电源，正常时一用一备。方案（b）为两路电源同时工作。方案（c）为三路电源，正常时两用一备。方案（d）为三路电源同时供电。,图4 40常用高压供系统方案示意图,4.6自备电源和事故照明,1、设计原则 1）一级负荷供电的两个低压电源。当一个电源发生故障，另一不允许同时受到损坏。为保证对一级负荷的可

27、靠供电，条件允许时宜采用备用电源自动投入装置。2）一级负荷供电的两个低压电源。当由同一上级变电所同时取得两个电源有困难时，允许由邻近单位取得第二低压电源。上述两个电源，条件允许时宜采用备用电源自动投入装置。,3）一级负荷供电的两个低压电源。当有同一上级变电所邻近变电所取得第二电源有困难及一级负荷容量较小时，可采用应急发电机组作第二电源。如一级负荷仅为照明或电话站时，可采用蓄电池组作备用电源。4）一级负荷中特别重要负荷。除具备两个低压电源外，还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。2、应急照明,4.7建筑施工现场供电,作 业,42 43 4647 48 49 410 411,