1、 毕业设计高层住宅楼供配电系统的设计姓 名： 学 号： 班 级： 11 电气 1 专 业：电气工程及其自动化 所在系： 自动化工程系 指导教师: 高层住宅楼供配电系统的设计摘 要我国的城市建设过程中，住宅向着高层化趋势发展。高层住宅楼，因其为住户提供的安全、舒适、高效、节能的居住环境，受到了越来越多人的青睐，也成为现代人主要的居住方式。与此同时，高质量的高层住宅楼供配电系统的设计就显得尤为重要。在电气设计时既要考虑用电负荷日益增长的需要，又要满足供电的可靠性及安全性的要求。本课题以高层建筑的供配电系统为研究对象。为了达到用户能够安全、可靠、高效用电的目的，我们对高层建筑的供配电系统整体进行设计
2、。其中包括对建筑负荷的计算，选择恰当地供电方式；进行短路电流的计算，选择合适的导线及低压电器产品；对室内照明进行设计；对防雷接地的设计等。同时为了提高设计质量及缩短设计周期，本课题采用功能强大的建筑电气软件 CAD 来设计供配电系统的电路图。关键词：电气设计；安全性；负荷计算；防雷接地；软件 AutoCADThe Design of High-rise Residential Building Power Supply and Distribution SystemABSTRACTIn the process of urban construction in our country, the
3、housing development trend towards upwards. High-rise residential buildings, because of its for residents to provide safe, comfortable, efficient and energy saving living environment, got the favour of more and more people, modern has become the main way of living. At the same time, the high quality
4、of high-rise residential building design of power supply and distribution system is particularly important. In the electrical design should not only consider the increasing needs of the power load, and to meet the requirements of the reliability and security of the power supply.This topic in power s
5、upply system of high-rise building as the research object. In order to achieve the user to the purpose of safe, reliable and efficient utilization, our power supply system of high-rise building the overall design. Including the building load calculation, choose proper power supply way; For the calcu
6、lation of short-circuit current, select the appropriate conductor and low-voltage electrical products; For indoor lighting design; The design of lightning protection grounding, etc. At the same time in order to improve the design quality and shorten the design cycle, this subject adopts powerful bui
7、lding electrical software AutoCAD to design the circuit diagram of power supply and distribution system.Key Words: Electrical Design ；security；Load calculation；Lightning protection and grounding；Software AutoCAD目 录第一章 绪论 .11.1 引言 11.2 课题的国内外发展状况 .11.3 课题的研究内容与方法 .11.4 课题的研究步骤与依据 .21.5 课题的研究依据 .4第二章
8、负荷计算 .52.1 负荷分级 .52.1.1 负荷 52.1.2 电力负荷的分级 .52.1.3 电力负荷对供电的要求 62.1.4 此住宅负荷 72.2 电力负荷的计算 .72.2.1 电力负荷计算的计算方法 .72.2.2 此住宅楼负荷计算 .9第三章 低压配电系统设计 .143.1 低压配电概述 .143.1.1 低压配电系统组成 .143.1.2 低压配电概况 143.2 低压电器 .173.2.1 低压电器的分类及用途 173.2.2 低压电器选择的基本原则及注意事项 183.2.3 低压电器选择的基本规定 .183.2.4 正常工作条件低压电器选择原则 .193.3 插座的设计
9、203.3.1 设计原则及要求 .203.3.2 插座的选择 .203.3.3 插座的安装 .213.4 插座具体设计要求 213.4.1 起居室 213.4.2 卧室 213.4.3 厨房 213.4.4 卫生间 22第四章 照明系统的设计 .234.1 照明设计规范 .234.1.1 照明设计的分类 .234.1.2 照度的选择 .244.1.3 照度设计的要求 .264.2 各个房间照明设计 264.2.1 照明灯具的选择 .264.2.2 客厅照明设计 274.2.3 卧室照明设计 274.2.4 餐厅照明设计 284.3 照明计算 .294.3.1 利用系数计算公式 .294.4.2
10、 照明具体计算 30第五章 防雷与接地 .335.1 民用建筑的防雷分类 335.1.1 防雷分类与等级 .335.1.2 防雷接地的安全 .355.2 避雷针保护范围计算 375.3 各类建筑物的防雷措施 .385.4 本建筑物的各种防雷措施 .38第六章 总结与体会 .40参考文献 .41致 谢 .42天津理工大学中环信息学院 2015 届本科毕业设计说明书0第一章 绪论1.1 引言随着社会的发展、科技的进步、人民生活水平的提高，我国的建筑行业突飞猛进，高层建筑应运而生，城市中各类高层超高层建筑如雨后春笋般拔地而起。由于高层建筑符合了人们对居住环境、科技、娱乐、教育等方面的要求，所以在 2
11、1 世纪高层建筑得以飞速发展。其中高层住宅楼，因其为住户提供的安全、舒适、高效、节能的居住环境，受到了越来越多人的青睐，也成为现代人主要的居住方式。与此同时，高质量的高层住宅楼供配电系统的设计就显得尤为重要。在电气设计时既要考虑用电负荷日益增长的需要，又要满足供电的可靠性及安全性的要求。供配电系统的设计直接影响着住宅的整体供电性能。合理的供配电系统，可以给人们的生活带来便利，改善居民的生活质量，使城市生活更加美好。1.2 课题的国内外发展状况20 世纪 90 年代初至今，随着我国建筑电气行业的管理水平不断提高，新的法令、法规、规范、规程和标准等不断颁布、修订、补充和完善，并逐步与国际标准接轨，
12、使得迅速发展的电气新技术在工程实践中的应用更加规范化 1。近 50 年以来，我国的供配电技术也取得了很大的进展。由于建筑逐渐向着建筑面积大、功能复杂、建筑设备多、能耗大的方向发展，所以，在对供配电系统进行设计时，对电气设备的要求、供电系统的可靠性等都大大提高了。随着新一代高性能智能电器的出现，使得建筑供配电系统的设计更加完善。针对高层建筑的供配电系统的设计，它除了满足一般建筑工程的电气设计、遵循国家有关工程设计的法规和政策之外，还要遵循针对高层建筑的设计规范。1.3 课题的研究内容与方法本课题以高层建筑的供配电系统为研究对象。为了达到用户能够安全、可靠、高效用电的目的，我们对高层建筑的供配电系
13、统整体进行设计。其中包括对建筑负荷的计算，选择恰当地供电方式；进行短路电流的计算，选择合适的导线及低压电器产品；对室内天津理工大学中环信息学院 2015 届本科毕业设计说明书1照明进行设计；对防雷接地的设计等。本课题拟采用的技术路线是通过对高层住宅楼供配电系统的负荷、线路的短路电流计算、室内的照度等进行计算。并以此来确定供配电系统的供电结构、选择恰当地配电线路及敷设方法、完成照度系统的设计等。同时为了提高设计质量及缩短设计周期，本课题采用功能强大的建筑电气软件 AutoCAD 来设计供配电系统的电路图。1.4 课题的研究步骤与依据第一步：深入学习高层住宅楼供配电系统的相关知识。第二步：熟练掌握
14、AutoCAD 软件的使用方法。第三步：完成整个住宅楼的负荷计算及短路电流计算。第四步：完成低压电器设备的选择。第五步：配电系统及防雷接地的设计 。第六步：使用 AutoCAD 软件设计出电路图。其中使用 AutoCAD 软件设计照明配电箱供电系统图如图 1.1 所示:图 1.1 照明配电箱供电系统图Fig.1.1 Lighting distribution box supply power system figure天津理工大学中环信息学院 2015 届本科毕业设计说明书2电源箱供电系统图如图 1.2 所示：图 1.2 电源箱供电系统图Fig.1.2 Power source box sup
15、ply power system figure电表箱供电系统图如图 1.3 所示： 天津理工大学中环信息学院 2015 届本科毕业设计说明书3图 1.3 电表箱供电系统图Fig.1.3 Electric meter box supply power system figureAutoCAD 配电干线图如图 1.4 所示：e图 1.4 AutoCAD 配电干线图Fig.1.4 AutoCAD Distributing main figure1.5 课题的研究依据本课题设计是对某高层住宅楼的电气设计，其主要概况是：地上十八层，地下一层的住宅楼，地下一层为人防间，里面设有防毒室，配电室，供水间。本设
16、计用到的设计依据有：1、民用建筑电气设计规范JGJ 1620082、建筑物防雷设计规范GB5001620063、刘介才.工厂供电.北京：机械工业出版社，20094、张九根.高层建筑电气设计基础.北京：中国建筑工业出版社，20115、其他有关国家及地方的现行规程、规范及标准。天津理工大学中环信息学院 2015 届本科毕业设计说明书4第二章 负荷计算2.1 负荷分级2.1.1 负荷1电力负荷与电量在电力系统中，用电设备需用的电动率称为电力负荷或功率。功率是表示能量变化速率的一个重要物理量。电功率又分为有功功率，无功功率和视在功率。电阻性用电设备消耗电能的功率称为有功功率 10，其用 P 表示；纯电
17、感（或纯电容）性设备不消耗电能，它与电源进行能量交换的功率称为无功功率，其用 Q 表示；视在功率在三相交流电路中是 乘以线电压和线电流，其用 S 表示。它们之间的关系为： S= 。32PQ所谓电量，指用电设备所需用的电能数量。有功电量表示用电设备所消耗的电能数量，无功电量表示用电设备与电源所交换的电能数量。2负荷计算的内容和目的在进行高层住宅楼供电设计时，基本的原始资料为工艺部门提供的各种用电设备的产品铭牌数据，如额定容量，额定电压等，这是设计的依据。因为所安装的设备并非都同时运行，所以不能用设备额定容量来选择各种用电设备而且运行着的设备实际需用的负荷也并不是每一时刻都等于设备的额定容量，而是
18、在不超过额定容量的范围内时大时小的变化着，所以是不能直接用额定容量（也称安装容量）来选择供电设备和供配电系统的。因而，供配电设计的第一步，是需要计算全厂和各用电设备的实际负荷。计算负荷是确定供电系统，选择变压器容量，电气设备，导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要数据。计算负荷确定的是否正确，直接影响到电器和导线的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线截面选择过大，造成投资和有色金属的浪费；如计算负荷确定过小，又将使电器和导线运行时增加电能损耗，并产生过热，引起绝缘过早老化，甚至烧毁，以致发生事故，同样给国家造成损失。为此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电
19、系统安全，经济运行的必要手段。负荷计算主要包括：（1）求计算电流。目的是为了合理的选择工厂各级电压供电网络，变压器容量和电器设备型号。（2）计算尖峰电流。用于计算电压波动，电压损失，选择熔断器和保护元件等。2.1.2 电力负荷的分级电力系统应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失及影天津理工大学中环信息学院 2015 届本科毕业设计说明书5响的程度分为一级、二级、三级负荷。独立于正常电源的发电机组，供电网络中独立于正常的专用馈电线路，以及蓄电池和干电池可作为应急电源。二级负荷的供电系统，应由两线路供电。必要时采用不间断电源（UPS）。1.一级负荷一级负荷为突然中断供电将造成
20、人身伤亡或会引起对周围环境严重污染的，突然中断供电将会造成经济上的巨大损失，如重要的大型设备损坏，重要产品或用重要原料生产的产品大量报废，连续生产过程被打乱且需要长时间才能恢复生产的；突然中断供电将会造成社会秩序严重混乱或产生政治上的严重影响，如重要的交通与通信枢纽，国际社交场所，高层建筑的消防，安全照明等用电负荷 10。特别重要的一级负荷通常称为保安负荷。保安负荷必须备有应急电源，从而保证在工作电源失去时对保安负荷的供电，以保证企业安全生产及人员安全。其包括有：(1)中断供电将发生中毒，爆炸和火灾等情况的负荷；(2)特别重要场所的不允许中断供电的负荷；(3)如正常电源中断时，必须设有处理安全
21、停产所必须的应急照明，通信系统，火灾报警系统，保证安全停产的自动控制装置等；(4)民用建筑中大型金属中心的关键电子计算机系统和防盗报警系统，大型国际比赛场的记分系统及监控系统等。2.二级负荷二级负荷为中断供电将在政治上，经济上产生较大损失的负荷，如主要设备损坏，大量产品报废，连续生产过程被打乱需要较长时间才能恢复，重点企业大量减产等；或中断供电将影响重要的用电单位正常的工作负荷，如交通枢纽、通信枢纽用点单位中的重要电力负荷等；或中断供电将造成秩序混乱的负荷等，如大型影剧院，商场等较多人员集中的公共场所，城市主要水源，广播电视，矿井主提升设备，高层建筑的电梯，商业住宅建筑等。3.三级负荷不属于一
22、级，二级负荷的均属于三级负荷。对一些非连续生产的中小型企业，停业仅影响产量或导致少量产品报费的用电设备，以及一般民用建筑的用电负荷等均属于三级负荷。对这类负荷，突然中断供电造成的损失不大或不会造成直接损失。2.1.3 电力负荷对供电的要求1.对一级负荷必须有两个或两个以上的独立电源回路供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。负荷容量较大或有高压用电设备应采用两路高压电源，如一级容量不大，可从电力系统或邻近单位取得第二低压电源。对特殊重要的一级负荷，除了应由两个独立电源点供电外，还必须增设应急电源。为确保对特别重要负荷的供电，严禁将其它负荷介入应急供电系统。根据允许中断供电
23、的时间可分别选择下列应急电源：天津理工大学中环信息学院 2015 届本科毕业设计说明书6(1)蓄电池静止型不间断供电装置（UPS ），蓄电池及写出能带年级型不间断供电装置或柴油机电磁储能电机型不间断供电装置，适用于允许中断供电时间为毫秒级的负荷。(2)带有自动投入装置的独立于正常电源的专用馈电线路，适用于自动装置的动作时间能满足允许中断供电时间为 1.5S 以上的供电系统。2.对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且供电变压器也应有两台（不一定在同一变电所）。当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电迅速恢复。在负荷较小或地区供电条件因难时，可有一路 6KV 及以上专用架空线路供电
24、；当采用电缆线路时，采用两根电缆组成的电缆段供电，每根电缆应能承受百分之百的二级负荷；为了解决线路和变配电设备的检修以及突然停电后，设备能安全停产的问题，可采用小容量的柴油发电站，其容量可由实际需要确定。3.对于三级负荷一般只需一个电源供电。2.1.4 此住宅负荷本设计要求小区内配电室引入一路三相四线制 220/380V 电源，电缆直接埋地引入，进户穿钢管保护，室外埋深 0.8 米。由小区变电所提供的这条 220/380V 电源进线，承担本小区的全部负荷。本小区负荷等级为三级。2.2 电力负荷的计算2.2.1 电力负荷计算的计算方法计算负荷，又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个单位的持续性负
25、荷。其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中通常采用 30 分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择配电变压器，导线以及电气设备的依据，并用来说计算电压损失和功率损耗。在工程上为了方便计算也可作为电量损耗量及无用功率补偿的计算依据 4。计算负荷的定义：计算负荷是按发热条件选择导体和电器设备时使用的一个假想负荷。其物理意义为：按这个计算负荷持续运行的产生的热效应，与按实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应相等。通常规定取 30 分钟平均最大负荷 P30，Q 30 和 S30 作为该用户的计算负荷，并用 Pjs，Q js 和 Sjs 分别表示其有功，无功和视在计算负荷。计算
26、负荷是按发热条件选择导体和电器设备的依据，并有如下关系：= P30=jss= Q30=Qs j天津理工大学中环信息学院 2015 届本科毕业设计说明书7（2.1）= S30=Ssjs式中 ，P 30， 分别为最大工作班的有功计算负荷， 30min 平均最大负荷，最大j负荷。尖峰电流指单台或多台用电设备持续 1 秒左右的最大负荷电流，一般取启动电流的周期分量作为计算电压损失，电压波形和电压下降以及选择电器和保护元件的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。一二级负荷用以确定备用电源或应急电源。季节性负荷，从经济运行条件出发，用以考虑变压器的台数和容量。负荷计算的方法：目前负荷计算常
27、用的方法有需用系数法（也称需要系数法），二项式法和利用系数法。前两种方法在国内使用最为普遍。利用系数法的理论根据是概率论和数理统计，因而计算结果比较接近实际，适用于各种范围的负荷计算，但计算结果繁琐，因此目前还没有更广泛的应用。在方案设计阶段，需要对用电负荷进行估算，可以采用单位面积功率法或单位容量法。我国地域宽广，各地经济发展情况不一，单位面积功率，单位指标也各不相同。1.需用系数法该计算方法是把设备功率乘以需用系数，直接求出计算负荷。由于这种计算方法比较简单，因此得到了很广泛的应用。但当用电设备台数少而功率相差悬殊时，利用需用系数法的得到的计算结果往往偏小，故不适用于低压配电线路的计算。为
28、此在初步设计或扩大初步设计阶段作为负荷统计或施工图设计确定变配电所的电力负荷时采用 3。2.二项式法该方法是设计负荷包括用电设备组的平均功率，同时考虑数台大功率设备工作时的附加功率。这种方法比较简便，但计算结果往往偏大，一般用于低压配电支干线和配电箱的负荷计算，在施工图阶段对各种机械加工厂或各种其中电焊设备作配电线路或动力配电箱选型中也经常采用。上面都是常用的计算方法，根据本设计的特殊情况本设计主要采用需用系数法和单位面积功率法相结合的方法。由于住宅楼主要的负荷为照明和动力部分，而且以照明为主要。因此，在统计负荷时，先对整个住宅楼的照明做一个计算负荷的统计。现在再简要介绍本设计的计算方法和相应
29、的参考。负荷密度法和单位指标法是目前对民用建筑计算负荷常用的计算方法。负荷密度法计算有功功率 。sP=aS/1000(KW) s天津理工大学中环信息学院 2015 届本科毕业设计说明书8（2.2）式中 a：预计负荷密度（单位面积功率）W/ ;S: 建筑面积（ ）；利用负荷密度计算有功功率为规划值或为可能发生的最大负荷值，在确定计算负荷时，还应结合具体情况，乘上不同的需用系数。即：= jsPxK（2.3）式中 ：有功功率 (KW) ：系数 jsPxK负荷密度法适用于照明功率及非工业负荷功率的计算。其中部分用电单位负荷密度参考值参考芮静康主编的现代工业与民用供配电设计手册。近年来，在城市电网制订发
30、展规划中，符合预测值多采用负荷密度法来确定。特别在是在城市中，按功能将建筑划分为不同的等级，根据功能特点，功能区负荷性质，参照已有城市的经验值，结合本市建筑特点，及其具体情况，利用负荷密度法制定将来的拓展计划，是比较接近实际情况的。2.2.2 此住宅楼负荷计算本次设计的高层住宅楼，对其的照明负荷统计采用采用负荷密度法（单位容量法）计算。由于要设计的此高层住宅楼共 18 层，其中地下一层，作为一个人防的地点，地上十八层，在十层和十一层之间有一个设备间，主要是对水压和气压的一点补偿。整幢大楼每一层的结构布局基本一致，可按一层的结构面积进行计算。1.室内照明计算此高层的每一层均为一梯六户，并且采用对
31、称结构，每户面积分别为 135,125,155, 135,125,155,所以，每一层平面的面积为：S=（135+125+155 ）2=830根据照明手册，结合实际，每一层的负荷如表 2.1 所示：表 2.1 每一层负荷表Table 2.1 Each layer load table名称 面积() 单位负荷密度 a(W/) 需用系数 xK功率因数 Cos一层 830 35 0.4 085=aS/1000=3.5830/1000=2.91KWsP天津理工大学中环信息学院 2015 届本科毕业设计说明书9= =1.16KWjsPxK= tan=0.72KvarjQ= =1.36KVAjsS2jsj
32、s= =2.07AjI3NjU2.楼梯间及走廊照明根据实际，每一层的楼梯间及走廊的面积为：S=21.6+39.04=60.64单位面积功率为 2W/，楼梯及走廊负荷如表 2.2 所示：表 2.2 楼梯及走廊负荷表Table 2.2 The stairs and corridors load table名 称 面积() 单位负荷密度 a(W/) 需用系数 xK功率因数 Cos楼梯间及走廊 60.64 2 09 085=aS/1000=260.64/1000=0.12KWsP= =0.11KWjxK= tan=0.07KvarjsQ= =0.2KVAjS2jsjsP= =0.31AjsI3NjU3
33、.每个房间其它用电对每一户内插座的统计按提高型住宅插座计算：每一户房间要求如表 2.3 所示：表 2.3 每一户房间要求表Table 2.3 Each room requirements table插座类型用途起居室(厅)主卧室 次卧室 厨房 卫生间 工作室天津理工大学中环信息学院 2015 届本科毕业设计说明书10二、三孔双联插座（组）4 3 2 1 1 2三孔插座 3 2 2 2 2 2每一户内插座总数的统计如表 2.4 所示：表 2.4 每一户内插座总数的统计表Table 2.4 Each household indoor socket of the total number of st
34、atistics table插座类型 135房间（个） 125间（个） 155间（个）二、三孔双联组合插座13 12 14三孔插座 24 23 28总计 37 35 42所以插座的总数为：N=（37+35+42）2=234（个）其中，每一个插座的功率按 100W 进行计算，则有：=234100/1000=23.4KWsP其需用系数为 1，功率因数 cos=0.7，所以：=23.4KW js= tan=23.87KvarjQ= =33.43KVAjsS2jsjsP= =151.95AjI3NjU所以一层的单元的照明总负荷为：=24.67KWjs=24.66KvarjQ一层平面总的照明负荷为：天津
35、理工大学中环信息学院 2015 届本科毕业设计说明书11= =34.88KVAjsS22()()jsjsQP= =53.00AjsI3NjU4.地下室此高层住宅楼的地下一层为人防间，里面设有防毒室，配电室，供水间，对其负荷计算如表 2.5 所示：表 2.5 地下室负荷表Table2.5 The basement load table名称 面积( ) 单位负荷密度 a(W/) 需用系数 功率因数 cos地下室 850 2 0.9 0.85=aS/1000=2850/1000=1.70KWsP= =1.57KWjxK= tan=0.97KvarjsQj= =1.74KVAjS2jsjsP= =2.
36、64AjsI3NjU5.设备层此高层住宅楼的第十层和第十一层之间有一设备层，主要功能为对消防水压及生活用水水压进行加压。对其负荷统计如表 2.6 所示：表 2.6 设备层负荷表Table 2.6 Device layer load table名 称 面积( ) 单位负荷密度 a(W/) 需用系数 功率因数 Cos设备层 830 2 06 085=aS/1000=2830/1000=1.66KWsP= =1.00KWjxK天津理工大学中环信息学院 2015 届本科毕业设计说明书12= tan=0.62KvarjsQjP= =1.18 KVAjS2jsjs= =1.79AjsI3NjU6.消防电梯
37、，生活电梯的负荷统计：电梯共两部，采用 20KW 的电动机进行曳引。单梯：取 0.6，cos 取 0.5， =380V，XKN= =200.6=12KWjsPX= tan=121.73=20.78KvarjsQj= =24KVAjsS2jsjs= =36.46AjsI3jNU双梯：=24KWjsP=20.78KvarjsQ=122=48KVAjsS= =72.93AjsI3jsNU7.整个大楼的总负荷统计照明负荷：= =1049.39KVAjsS22()()jsjsPQ= =1594.38AjsI3jNU动力负荷：= =257.43KVAjsS22()()jsjsPQ天津理工大学中环信息学院
38、2015 届本科毕业设计说明书13= =391.12AjsI3jsNSU总共的负荷统计；= =1306.34KVAjsS22()()jsjsPQ= =1984.78AjsI3jNU天津理工大学中环信息学院 2015 届本科毕业设计说明书14第三章 低压配电系统设计3.1 低压配电概述3.1.1 低压配电系统组成 低压配电由配电变电所（通常是将电网的输电电压降为配电电压）、高压配电线路（即 1 千伏以上电压）、配电变压器、低压配电 1线路（1 千伏以下电压）以及相应的控制保护设备组成 6。低压断路器 ：低压断路器又称自动开关，它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电
39、器。它可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件，已获得了广泛的应用。低压配电开关：1）负荷开关：负荷开关，顾名思义就是能切断负荷电流的开关，要区别于高压断路器，负荷开关没有灭弧能力，不能开断故障电流，只能开断系统正常运行情况下的负荷电流，负荷开关由此而得名。（2）隔离开关：隔离开关是高压开关电器中使用最多的一种电器，它本身的工作原理及结构比较简单，但是由于使 用量大，工作可靠性要求高，对变电所、电厂的设计、建立和安全运行
40、的影响均较大。刀闸的主要特点是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分、合电路措施。3.1.2 低压配电概况低压配电系统，是指从终端降压变电所的低压侧到用户内部低压设备的电力线路，其电压一般为 380/220V。1.设计低压配电系统时要注意以下各点： （1）应保证对重要负载的供电可靠性，第一类负荷和重要的第二类负荷应有备用电源。（2）一般应将动力和照明分别配电。配电系统要接线简单，操作方便，便于检修。（3）由建筑外引来的配电线路，应在市内靠近进线处便于操作维护的地方装设进线开关。（4）单相用电设备应适当配置，力求三相平衡。对于三相负荷不平衡的场所，由单相负荷不平衡所引起的中性线电流不得超过变压
41、器低压侧额定电流的 25%，且任何一项的负荷电流都不得超过额定电流值。低压配电箱如图 3.1 所示：天津理工大学中环信息学院 2015 届本科毕业设计说明书15图 3.1 低压配电箱Fig.3.1 Low voltage distribution box2.一般配电方式电能通过输配电线路输送到用户，进行合理分配。电能的输送和分配方式有多种，通常以电流种类，电压高低、相数或线数进行分类。建筑中常用的有以下 4 种： （1）三相三线制 用于高压配电线路。 （2）三相四线制 用于中性点接地的低压配电线路。 （3）单相二线制 用于照明线路或单相电动机的配电。 （4）三相五线制 用于基本的建筑电气三相配
42、电系统。 在低压配电网中，输电线路一般采用三相四线制，其中三条线路分别代表 A,B,C 三相，不分裂，另一条是中性线 N（区别于零线，在进入用户的单相输电线路中，有两条线，一条我们称为火线，另一条我们称为零线，零线正常情况下要通过电流以构成单相线路中电流的回路，而三相系统中，三相自成回路，正常情况下中性线是无电流的），天津理工大学中环信息学院 2015 届本科毕业设计说明书16故称三相四线制；在 380V 低压配电网中为了从 380V 相间电压中获得 220V 线间电压而设 N 线，有的场合也可以用来进行零序电流检测，以便进行三相供电平衡的监控。 三相五线制中五线指的是：3 根相线加一根地线一
43、根零线。一般用途最广的低压输电方式是三相四线制，采用三根相线加零线供电，零线由变压器中性点引出并接地，电压为 380/220V，取任意一根相线加零线构成 220V 供电线路供一般家庭用,三根相线间电压为 380V，一般供电机使用。 三相五线制比三相四线制多一根地线，用于安全要求较高，设备要求统一接地的场所。 三相五线制包括三根相线、一根中线、一根地线。与原来的三相四线制相比，将中线和地线功能分开，保证系统接地安全。智能化低压配电系统，智能配电箱配置图如图 3.2、如图 3.3 所示：图 3.2 智能化低压配电系统Fig.3.2 Intelligent low voltage distribut
44、ion system天津理工大学中环信息学院 2015 届本科毕业设计说明书17图 3.3 智能配电箱配置图Fig.3.3 Intelligent distribution box configuration figure3.2 低压电器3.2.1 低压电器的分类及用途低压电器根据工作条件，可分为一般用途的低压电器和特殊用途的低压电器。低压电器根据动作方式可分为自动切换电器和非自动（手动）切换电器 10。自动切换电器是指电器在完成接通、分断、起动、反向和停止等动作，是通过电磁（或压缩空气）做功（输入操作机构一个信号）来完成的，如接触器、控制继电器及电磁铁等；手动切换电器是通过人力动作，如刀开关
45、、刀形转换开关及起动器和主令电器等。低压电器根据在电路中所处的地位和作用，可分为低压配电电器和低压控制电器两大类。 低压配电电器包括断路器、熔断器、转换开关。主要用于低压配电中，对电路和设备进行保护以及通断、转换电源或负荷的电器。在正常情况下要工作可靠，在系统发生故障情况下要动作准确，有足够的电动稳定性和热稳定性并有足够的使用寿命等。低压控制电器包括接触器、起动器、控制继电器、控制器、主令电器、电阻器、变阻器和电磁铁。主要用于控制用电设备，使其达到预期要求的工作状态的电路。要求工作准确可靠，使用寿命长，体积小、重量轻。天津理工大学中环信息学院 2015 届本科毕业设计说明书183.2.2 低压
46、电器选择的基本原则及注意事项1.安全原则使用安全可靠是对任何开关电器的基本要求，保证电路和用电设备的可靠运行，是使生产和生活得以正常运行的重要保障。 2.经济原则 经济性考虑又分为开关电器本身的经济价值和使用开关电器产生的价值。前者要求选择的合理、适用；后者则考虑在运行当中必须可靠，不致因故障造成停产或损坏设备，危及人身安全等造成经济损失。 3.选用低压电器时注意事项 （1）控制对象（如电动机或其他用电设备）的分类和使用环境；（2）确认有关的技术数据，如控制对象的额定电压、额定功率、起动电流倍数、负载性质、操作频率和工作制等；（3）了解电器的正常工作条件，如环境空气湿度、相对湿度、海拔高度、允
47、许安装方位角度和抗冲击震动、有害气体、导体尘埃、雨雪侵袭的能力；（4）了解低压电器的主要技术性能（或技术条件），如用途、分类、额定电压、额定控制功率、接通能力、分断能力、允许操作的频率、工作制和使用寿命等。此外，正确的选用还要结合不同的控制对象和具体电器确定。3.2.3 低压电器选择的基本规定1.选用的电器必须具有根据其用途所要求的各种功能。2.选择电器时，应符合下列要求：（1）与所在回路额定电压（交流为均方根值）相适应。对于某些设备，应考虑正常工作时可能出现的最高或最低电压。（2）电器的额定电流应等于或大于所控制回路的预期工作电流，电器还应承载异常情况下可能流过的电流，保护装置应在其允许的持
48、续时间内将电路切断 （3）电器的额定频率必须与所在电源回路的频率相适应。（4）电器应根据所在场所的环境条件选择。（5）电器应满足短路条件下的动稳定与热稳定。断开短路电流的电路，应满足短路条件下的通断能力。注：验算电器在短路条件下的通断能力，应采用安装处预期短路电流周期分量的有效值。当短路点附近所接电动机额定电流之和超过短路电流的 1%时，应考虑电动机反馈电流的影响。3.如果操作人员不能观察到开关或控制电器的工作情况，而这样可能引起危险时，则必须在操作人员看得见的位置装设合适的指示器。4.为了维护、测试、检修和安全需要应装设隔离电路。天津理工大学中环信息学院 2015 届本科毕业设计说明书195
49、.隔离电器应使所在回路与带电部分隔离，当隔离电器误操作会造成严重事故时，应有防止误操作的措施。6.严禁隔离或断开 PE 线。7.N 线上严禁安装可以单独操作的单极开关电器。8.严禁将半导体器件用作隔离电器。9.隔离电器宜采用能同时断开有关电源所有极的多极开关，但并不排除采用多个彼此靠近的单极开关，可用同一隔离电器将数个回路隔离（对不重要负荷而言）。10.隔离电器可采用下列电器：（1）单极或多极隔离开关、隔离插座；（2）插头与插座；（3）连接片；（4）不需要拆除导线的特殊端子；（5）熔断器。11.选择功能性开关电器时，必须满足起执行最繁重任务的要求。12.功能性开关电器可只控制电流而不必断开其相应各极。13.隔离电器、熔断器以及连接片严禁做功能性开关电器。以下电器可以用作功能性开关：（1）负荷开关；（2）半
