1、建筑配电与设计,湖南城建职业技术学院 谢社初 2010年8月制作,第1章 变配电系统,湖南城建职业技术学院,建筑配电设计的任务与工作过程,一、任务安全、可靠、优质、经济的把电能分配到各类用电设备、照明灯具，满足生产、生活、学习、娱乐的需要。 二、工作过程1、负荷统计、负荷分级、负荷计算。2、确定供电电源方案，配电系统方案。 （1）电源方案：电压等级、电源数量、电源取向。（2）配电方案：高压配电方案、低压配电方案。,湖南城建职业技术学院,3、高压配电系统设计确定高压配电结线方案，选择变压器、高压开关柜，选择高压电器、进线电缆，绘制高压配电系统图。 4、低压配电系统设计 确定低压配电结线方案，绘制
2、低压配电系统图，计算干线负荷、电流，选择低压配电屏，选择配电电器、配电电缆。 5、平面图设计变配电室平面布置、动力设备、照明计算、光源灯具、开关、插座、配电箱选择、布置，线路布置、导线选择，标注。,湖南城建职业技术学院,6、低压配电干线系统、配电箱接线系统图 设计绘制低压配电干线系统图，从低压配电屏到各层配电箱，干线连接、编号标注、干线电缆型号、芯数、规格等。层配电箱接线系统图，箱内支路数量、用途、支路负荷、控制电器型号、规格，相序分配、导线根数、型号规格、敷设方式等 。,湖南城建职业技术学院,7、防雷及接地设计防雷等级确定，防雷方法确定，避雷带、引下线、接地装置做法确定，绘制防雷及接地平面图
3、。8、编写设计说明、施工用表等设计说明、图例符号说明、施工图编号、主要设备材料表，图纸整理。,湖南城建职业技术学院,本课程学习要求： 1、本课程是我们专业的工作职业之一，应认真学好该课程。 2、要学好该课程，要做的如下几点： 认真听课，注意老师讲的每一重点部分； 认真思考，要结合所学的专业基础知识去分析理解每一个问题。 做好笔记，便于复习。 多看设计规范，多看设计手册，多看工程图。 不懂就问，不放过每一个不懂的问题。,湖南城建职业技术学院,本课程学习参考用书： 1民用建筑电气设计规范：JGJ16-2008 2建筑电气设计图集 3民用建筑电气设计手册（第二版）戴瑜兴主编,湖南城建职业技术学院,第
4、一章 变配电系统,第一节 变配电系统基本概念 第二节 电力系统中性点运行方式本课程的特点及学习要求,湖南城建职业技术学院,第一节 变配电系统的基本概念,电力系统（electrical power system）组成一个完整的电力系统由各种不同类型的发电厂、变电所、输电线路及电力用户组成。1发电厂（generating plant）按一次能源介质划分为火力发电厂、水力发电站、核电站等，此外，还有小容量的太阳能发电厂、风力发电厂、地热发电厂和潮汐发电厂等，正在研究的还有磁流体发电和氢能发电等。2变电所（substation）变电所是变换电能电压和接受分配电能的场所。如果仅用以接受电能和分配电能，则
5、称为配电站，仅用以把交流电能变换成直流电能，则称为变流所。,湖南城建职业技术学院,3电力网（electrical power network）输电线路和配电线路统称为电力网。通常将220kV及以上的电力线路称为输电线路，110kV及以下的电力线路称为配电线路。配电线路又分为高压配电线路（110kV）、中压配电线路（635kV）和低压配电线路（380/220V）。4电能用户凡取用电能的所有单位均称为电能用户 ，其中工业企业用电量约占我国全年总发电量的64%，是最大的电能用户。,湖南城建职业技术学院,湖南城建职业技术学院,用户供配电系统由总高压配电所、高压配电线路、大楼变电所、低压配电线路及用电设
6、备组成。 1总高压配电所总高压配电所负责将10kV的高压配电电压，给小区各变电所供电。 2大楼变电所大楼变电所将10kV的电压降为380/220V，再通过低压配电线路，给大楼用电设备供电。 3配电线路配电线路分为小区高压配电线路和小区或大楼低压配电线路。,用户供配电系统,湖南城建职业技术学院,电气设备的额定电压，就是能使电气设备长期运行时获得最好经济效果的电压。,用电设备用电设备的额定电压和电网的额定电压一致。,发电机发电机的额定电压一般比同级电网的额定电压高出5%，用于补偿线路上的电压损失。,二、电力系统的额定电压,湖南城建职业技术学院,变压器的二次绕组对于用电设备而言，相当于供电设备。 第
7、一种情况比用电设备额定电压高10% 第二种情况比用电设备额定电压高5%,二、 电力系统的额定电压,变压器变压器的一次绕组：相当于是用电设备，所以规定变压器一次绕组的额定电压与受电设备额定电压相同。,注意：但当变压器一次绕组直接与发电机相连时，变压器一次绕组的额定电压与发电机额定电压相等。,其中5%用于补偿变压器满载供电时，一、二次绕组上的电压损失； 另外5%用于补偿线路上的电压损失，因此适用于变压器供电距离较长时的情况。,当变压器供电距离较短时，可以不考虑线路上的电压损失，只需要补偿满载时变压器绕组上的电压损失即可。,湖南城建职业技术学院,二、 电力系统的额定电压,线路额定电压 国家规定交流电
8、力网的额定电压等级有： 380V/220V、3kV、6 kV、10 kV、35 kV、 60 kV、 110 kV、220 kV、330 kV、500 kV、1000 kV等 线路起端（变压器的二次侧）电压比电网额定电压高5%。各级分别为： 0.4kV/0.23kV、3.15kV、6.3kV、10.5kV、37kV、63kV、115kV、230kV、346kV、525kV、 1050 kV 有下画线的电压等级很少用，只在特殊情况下使用。,湖南城建职业技术学院,习惯上把1KV及以上的电压称为高压，1KV以下的电压称为低压。220 kV及以上的电压等级都用于大电力系统的主干输电线，输送距离在几百公
9、里；110 kV电压用于中、小电力系统的主干输电线，输送距离在100 km左右；35 kV电压则用于电力系统的二次电网中以及大型工厂的内部供电，输电距离在30km左右；610KV电压用于送电距离10km左右的城镇和工业与民用建筑供电；中小型电动机、电热等用电设备、生活及照明用电，一般采用380/220V三相四线制供电。,湖南城建职业技术学院,发电机G的额定电压：UNG=1.05UNL1=1.0510=10.5（kV） 变压器T1的额定电压： U1NT1=UN.G=10.5（kV）U2NT1=1.1UNL2=1.1110=121(kV) 变压器T1的变比为：10.5/121kV 变压器T2的额定
10、电压：U1NT2=UNL2=110（kV）U2NT2=1.05UNL3=1.056=6.3(kV) 变压器T2的变比为：110/6.3kV,例1.2.1 已知图1.2.1所示系统中电网的额定电压，试确定发电机和变压器的额定电压。,变压器直接与电动机相连，供电距离较短，可以不考虑线路上的电压损失。,变压器T1的一次绕组与发电机直接相连，所以其一次绕组的额定电压取发电机的额定电压,湖南城建职业技术学院,第二节 电力系统中性点接地方式,电力系统中性点有三种接地连接方式： 中性点直接接地 中性点不接地 中性点经消弧线圈接地,小电流接地系统,大电流接地系统,1 中性点直接接地方式 中性点直接接地系统发生
11、单相短路时，非故障相对地电压不变，电气设备绝缘水平可按相电压考虑。可以配出中性线N，既三相四线制，一般民用建筑均采用。,湖南城建职业技术学院,特点：这种系统在发生单相接地故障时形成了单相接地短路，这种单相短路电流比线路正常的负荷电流大得多。通常会使线路保护装置动作跳闸，将短路回路部分切除，使系统其他部分恢复正常运行。 对220380V低压配电系统来说，我国广泛采用中性点直接接地的运行方式，而且可以引出中性线(N线)和保护线(PE线)。,湖南城建职业技术学院,中性线(N线) ： 是指与系统中性点相连接并能起传输电能作用的导体。 功能：一是用来连接用电电压是相电压的单相用电设备； 二是用来传导三相
12、系统中的不平衡电流和单相电流； 三是减少系统中性点的电位偏移。,湖南城建职业技术学院,保护线(PE线) ： 是指某些电击保护措施所要求的用来将设备外露可导电部分、装置外导电部分、接地极、电源接地点或人工接地点作电气连接的导线，其主要功能是为保障人身安全。,湖南城建职业技术学院,TN系统：（绘图讲解） T表示电源中心点直接接地，N表示用电设备的金属外壳与电源中心点的连接，另外还有TT系统和IT系统 。 TN-C系统：如果三相四线制系统中的中性线与保护线共用一根导线保护中性线(PEN线) 特点：TN-C系统不适合作为民用建筑的低压供电系统。,湖南城建职业技术学院,TN-S系统：如果三相四线制系统中
13、的中性线与保护线完全分开，则此系统称为TN-S系统 (S表示中性线和保护线是分开的)，如图112所示。 特点：（见书）民用建筑中必须采用该系统。 TN-C-S系统：如果三相四线制系统中的中性线与保护线，在前边共用，而后边又全部或部分地分开，则此系统称为TN-C-S系统，如图113所示,湖南城建职业技术学院,中性点不接地方式 中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的 倍 单相接地电流等于正常时单相对地电容电流的三倍。,湖南城建职业技术学院,中性点经消弧线圈接地方式,消弧线圈,消弧线圈对电容电流的补偿可以有三种方式： （1）全补偿； （2）欠补偿； （3
14、）过补偿。,在电力系统中一般不采用完全补偿的方式，而采用过补偿运行方式,Why?,湖南城建职业技术学院,三种连接方式：中性点不接地，中性点经阻抗接地，中性点直撞接地。前两种连接方式构成的电力系统亦称为小接地电流系统，后一种连接方式构成的电力系统亦称为大接地电流系统。适用条件：我国363kV系统大多采用中性点不接地的运行方式，但当接地电流大于一定数值(310kV电网中接地电流大于30A，20kV及以上电网中接地电流大于10A)时，按规定采取电源中性点经消弧线圈接地方式。110kV及以上的系统及220380V的低压配电系统，一般采用电源中性点直接接地方式。,湖南城建职业技术学院,三、 电力负荷的分
15、类,湖南城建职业技术学院,如旅馆建筑： 一、二级旅馆的经营及设备管理用计算机系统电源 ，一级* 。 一、二级旅馆的宴会厅、餐厅、康乐设施、门厅及高级客房、主要通道等场所的照明，计算机、电话、电声和录像设备电源、新闻摄影电源、主要客梯电力，一级 。 除上述之外的一、二级旅馆的其它用电设备。三级旅馆的宴会厅、餐厅、康乐设施、门厅及高级客房、主要通道等场所的照明，计算机、电话、电声和录像设备电源、新闻摄影电源、主要客梯电力，二级 。,湖南城建职业技术学院,科研院所、高等院校 ：重要实验室电源(如：生物制品、培养剂用电等) ，一级 。 高层教学楼的客梯电力、主要通道照明，二级 。 一类高层建筑 ：消防
16、控制室、消防水泵、消防电梯及其排水泵、防排烟设施、火灾自动报警及联动控制装置、自动灭火系统、火灾应急照明及疏散指示标志、电动防火卷帘、门窗及阀门等消防用电，走道照明、值班照明、警卫照明、障碍照明，主要业务和计算机系统电源，安防系统电源，电子信息设备机房电源，客梯电力，排污泵，变频调速(恒压供水)生活水泵电力 ，一级 。,湖南城建职业技术学院,二类高层建筑 ： 消防控制室、消防水泵、消防电梯及其排水泵、防排烟设施、火灾自动报警及联动控制装置、自动灭火系统、火灾应急照明及疏散指示标志、电动防火卷帘、门窗及阀门等消防用电，主要通道及楼梯间照明，客梯电力，排污泵，变频调速(恒压供水)生活水泵电力 。二
17、级 。 具体的负荷分级见民用建筑电气设计规范 （JGJ16-2008）民用建筑各类建筑物主要用电负荷分级表。,湖南城建职业技术学院,不同等级负荷供电要求： （1）一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。 一级负荷容量较大或有高压用电设备时，应采用两路高压电源（35KV及以上不同变电站）。如一级负荷容量不大时，应优先采用从电力系统或邻近单位取得第二低压电源（380/220V），亦可采用应急柴油发电机组；如一级负荷仅为照明或电话站负荷时，宜采用蓄电池组作为备用电源。 （2）一级负荷中特别重要负荷，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
18、，严禁将其他负荷接入应急供电系统。,湖南城建职业技术学院,常用的应急电源可有下列几种： 1）独立于正常电源的发电机组。 2）供电网络中有效地独立于正常电源的专门馈电线路，适用于允许中断时间为1.5s以下的供电。 3）快速自起动的柴油发电机组，适用于允许中断供电时间为15s以下的供电。 2二级负荷的供电要求 二级负荷的供电系统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，二级负荷可由一回6KV及以上专用架空线供电。 3三级负荷对供电无特殊要求,湖南城建职业技术学院,电能的质量指标,电压1电压偏差：2电压波动：频率我国规定，电力系统的额定频率为50Hz，频率的允许偏差不得超过0.5Hz，容量大于3000MW的用户，频率偏差不得超过0.2Hz。电压波形 电压波形的质量是以正弦电压波形畸变率来衡量的。,
