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8建筑供配电.ppt

上传人:yjrm16270 文档编号:7207149 上传时间:2019-05-10 格式:PPT 页数:40 大小:1,014KB
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资源描述

1、,第8章 建筑供配电简介,8.1 供配电系统基本知识,8.2 电力系统的电压,小结,8.3 建筑电气设备及电线、电缆,81供配电系统基本知识,建筑电气工程涵盖建筑的供配电、建筑照明、建筑防雷与接地以及火灾自动报警、有线电视、通信、安防、楼宇自控、网络布线等方面。,分类:强电部分:供配电、照明、防雷接地等;弱电部分:消防、电视、通信、安防、楼控和布线。两部分相互关联、相互作用,共同构成现代建筑完整的电气系统。,81供配电系统基本知识,1电能的定义 由发电厂将一次能源(如煤、油、水、原子能等)转换而成的二次能源。,2特点 (1)输送和分配简单经济;(2)便于控制、调节和测量;(3)易于转换为其它形

2、式的能量(如机械能、光能、热能等)。,3供配电系统定义 对电能进行供应和分配的系统,为工厂企业及人们生活提供所需要的电能。,4用电负荷定义 工业与民用建筑中,各种各样的用电设备,统称为用电负荷。,81供配电系统基本知识,8.1.1 电力系统1电力系统的组成概述 (1)组成 由发电厂、电力网和电能用户组成的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体,如图8-1所示。其中:发电厂的发电机生产电能,在发电机中机械能转化为电能;,变压器、电力线路输送、分配电能;电动机、电灯、电炉等用电设备使用电能。,总结:电力网络是电力系统的一个组成部分,而电力系统又是动力系统的一个组成部分,这三者的关系也示于图8-1。

3、,(3)动力系统 指电力系统加上发电厂的“动力部分”。 “动力部分”包括水力发电厂的水库、水轮机,热力发电厂的锅炉、汽轮机、热力网和用电设备,以及核电厂的反应堆等等。,(2)电力网络或电网 指电力系统中除发电机和用电设备之外的部分,即电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变配电所。,1.1.1 电力系统,图8-1 动力系统、电力系统、电力网络示意图,8.1.1 电力系统,2. 发电厂 发电厂是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能(二次能源)的工厂。,(1)水力发电厂,简称水电厂或水电站,其能量转换过程是: 水流位能机械能电能(2)火力发电厂,简称火电厂或火电站,其能量转换过程是: 燃料的化学能

4、热能机械能电能(3)核能发电厂通常称为核电站,其能量转换过程是: 核裂变能热能机械能电能(4)风力发电、地热发电、太阳能发电简介,1)风力发电 利用风力的动能来生产电能。 2)地热发电 利用地球内部蕴藏的大量地热能来生产电能。 3)太阳能发电厂 利用太阳光能或太阳热能来生产电能。,8.1.1 电力系统,3变配电所 (1)变电所的任务 接受电能、变换电压和分配电能,即受电变压配电。 1)升压变电所 一般建在发电厂,主要任务是将低电压变换为高电压; 2)降压变电所 一般建在靠近负荷中心的地点,主要任务是将高电压变换到一个合理的电压等级。,降压变电所根据其在电力系统中的地位和作用不同,又分为:枢纽变

5、电站地区变电所工业企业变电所 (2)配电所的任务 接受电能和分配电能,但不改变电压,即受电配电。,4电力线路 (1)作用 输送电能,并把发电厂、变配电所和电能用户连接起来。 (2)分类 1)按其传输电流的种类不同分为:交流线路和直流线路; 2)按其结构及敷设方式不同分为:架空线路、电缆线路及室内配电线路。,8.1.1 电力系统,5电能用户 (1)定义 电能用户又称电力负荷。在电力系统中,一切消费电能的用电设备均称为电能用户。 (2)分类 1)按电流分: 直流设备与交流设备;,2)按电压分: 低压设备 1000V及以下的设备;高压设备 高于1000V的设备;3)按频率分:低频(50HZ以下)、工

6、频(50HZ)及中、高频(50HZ以上)设备。注:绝大部分设备采用工频;4)按工作制分: 连续运行、短时运行和反复短时运行设备。,8.1.1 电力系统,8.1.2 供配电系统概况,供配电系统由总降压变电所(高压配电所)、高压配电线路、车间变电所、低压配电线路及用电设备组成。,1一次变压的供配电系统 (1)只有一个变电所的一次变压系统(如图8-2所示)将610KV电压降为380/220V电压的变电所。注:这种变电所通常称为车间变电所。,图8-2 有一个降压变电所的一次变压供配电系统a)装有一台电力变压器的车间变电所 b)装有两台电力变压器的车间变电所,8.1.2 供配电系统概况,图8-3 具有高

7、压配电所的供电系统,8.1.2 供配电系统概况,图8-4 高压深入负荷中心的供配电系统,8.1.2 供配电系统概况,2二次变压的供配电系统(如图8-5所示)大型工厂和某些电力负荷较大的中型工厂,一般采用具有总降压变电所的二次变压供电系统。,图8-5 两次变压的供配电系统,8.1.2 供配电系统概况,3低压供配电系统(如图8-6所示)无高压用电设备且用电设备总容量较小的小型工厂,直接采用380/220V低压电源进线,只需设置一个低压配电室,将电能直接分配给各车间低压用电设备使用。,图1-6 低压进线的供配电系统,8.1.2 供配电系统概况,8.1.3 供电的基本要求1安全 在电能的供应、分配和使

8、用中,不应发生人身事故和设备事故。2可靠 应满足电能用户对供电可靠性即供电连续性的要求。3优质 应满足电能用户对电压和频率等方面的质量要求。4经济 应使供配电系统的投资少、运行费用低,并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。,8.1.3 供电的基本要求,8.2.1 额定电压的国家标准 1额定电压的国家标准(见表8-1)。,8.2 电力系统的电压,2电力线路(或电网)的额定电压 电力线路(或电网)的额定电压等级是国家根据国民经济发展的需要及电力工业的水平,经全面技术经济分析后确定的。它是确定各类用电设备额定电压的基本依据(见表8-1)。,3用电设备的额定电压 规定与同级电力线路的额定电压相同

9、理由:由于用电设备运行时,电力线路上要有负荷电流流过,因而在电力线路上引起电压损耗,造成电力线路上各点电压略有不同,如图8-7的虚线所示。但成批生产的用电设备,其额定电压不可能按使用地点的实际电压来制造,而只能按线路首端与末端的平均电压即电力线路的额定电压U来制造。,4发电机的额定电压 发电机的额定电压高于同级线路额定电压的5% 理由:由于电力线路允许的电压损耗为5%,因此为了维护线路首端与末端平均电压的额定值,线路首端(电源端)电压应比线路额定电压高5%,而发电机是接在线路首端的,所为了补偿线路上的电压损耗,如图8-7所示,发电机的额定电压高于同级线路额定电压的5%。,8.2.1 额定电压的

10、国家标准,5电力变压器的额定电压 (1)电力变压器一次绕组的额定电压 有两种情况:1)当电力变压器直接与发电机相连,如图8-8中的变压器T1,一次绕组的额定电压应与发电机额定电压相同,即高于同级线路额定电压5%。,8.2.1 额定电压的国家标准,图8-7 用电设备和发电机的额定电压,图8-8 电力变压器一、二次额定电压说明图,2)当变压器不与发电机相连,而是连接在线路上,如图8-8中的变压器T2,则可将变压器看作是线路上的用电设备,因此其一次绕组的额定电压应与线路额定电压相同。,(2)变压器二次绕组的额定电压 变压器二次绕组的额定电压,是指变压器一次绕组接上额定电压而二次绕组开路时的电压,即空

11、载电压。而变压器在满载运行时,二次绕组内约有5%的阻抗电压降。因此分两种情况讨论:,1)变压器二次侧供电线路很长(例如较大容量的高压线路),如图8-8中的变压器T1,变压器二次绕组额定电压要比线路额定电压高10%。 原因:一方面要考虑补偿变压器二次绕组本身5%的阻抗电压降,另一方面还要考虑变压器满载时输出的二次电压要满足线路首端应高于线路额定电压的5%,以补偿线路上的电压损耗。,2)变压器二次侧供电线路不长(例如为低压线路或直接供电给高、低压用电设备的线路),如图8-8中变压器T2,变压器二次绕组的额定电压,只需高于其所接线路额定电压5%。原因:仅考虑补偿变压器内部5%的阻抗电压降。,8.2.

12、1 额定电压的国家标准,8.2.2 供电电能的质量,1)电压偏移的危害 感应电动机 其最大转矩与端电压的平方成正比。当电压降低时:电动机转矩显著减小,以致转差增大,从而使定子、转子电流都显著增大,引起温升增加,绝缘老化加速,甚至烧毁电动机;而且由于转矩减小,转速下降,导致生产效益降低,产量减少,产品质量下降。反之,当电压过高:激磁电流与铁损都大大增加,引起电机的过热,效率降低。,电热装置 其功率与电压平方成正比。电压过高将损伤设备,电压过低又达不到所需温度。,8.2.2 供电电能的质量,(8-1),(1)电压偏移 电压偏移又称电压偏差,是指用电设备端电压 与用电设备额定电压 之差对额定电压 的

13、百分数,即,2)电压偏移产生的原因 是由于供电系统改变运行方式或电力负荷 缓慢变化等因素引起的。3)电压偏移的特点 变化相对缓慢。4)用电设备端子处电压偏移的允许值:,电动机 5%;照明灯 一般场所5%;在视觉要求较高的场所5%,-2.5%;其它用电设备 无特殊规定时5%;,8.2.2 供电电能的质量,白炽灯 白炽灯的端电压降低10%,发光效率下降30%以上,灯光明显变暗;端电压升高10%时,发光效率将提高1/3,但使用寿命将只有原来的1/3。所以电压偏移对其影响显著,,(2)波形畸变1)产生原因:由于硅整流、晶闸管变流设备、微机及网络和各种非线性负荷的使用,致使大量谐波电流注入电网,造成电压

14、正弦波波形畸变。,2)危害 使电能质量大大下降,给供电设备及用电设备带来严重危害。不仅使损耗增加,还使某些用电设备不能正常运行,甚至可能引起系统谐振,从而在线路上产生过电压,击穿线路设备绝缘;还可能造成系统的继电保护和自动装置发生误动作;并对附近的通讯设备和线路产生干扰。,2频率 我国采用的工业频率(简称工频)为50HZ (1)影响 当电网低于额定频率运行时,所有电力用户的电动机转速都将相应降低,因而工厂的产量和质量都将不同程度受到影响。频率的变化还将影响到计算机,自控装置等设备的准确性。电网频率的变化对供配电系统运行的稳定性影响也很大。 (2)对频率的要求 频率的变化范围一般不应超过0.5H

15、Z。,8.2.2 供电电能的质量,3可靠性 衡量供配电可靠性的指标 以全年平均供电时间占全年时间的百分数来表示。 例如:全年时间为8760小时,用户全年平均停电时间87.6小时,即停电时间占全年的1%,则供电可靠性为99%。,(3) 电压调整电压调整措施 为了减小电压偏移,保证用电设备在最佳状态下运行,供配电系统必须采用相应的电压调整措施。,1. 合理选择变压器的电压分接头或采用有载调压器变压器,使之在负荷变动的情况下,有效地调节电压,保证用电设备端电压的稳定。合理地减少供配电系统的阻抗,以降低电压损耗,从而缩小电压偏移范围。,8.2.2 供电电能的质量,2. 尽量使系统的三相负荷均衡,以减小

16、电压偏移。3.合理地改变供配电系统的运行方式,以调整电压偏移。4.采用无功功率补偿装置,提高功率因数,降低电压损耗,缩小电压偏移范围。,(4) 供配电系统配电电压的选择1高压配电电压的选择(我国电力系统) (1)220KV及以上电压等级 多用于大型电力系统的主干线; (2)110KV电压等级 既用于中、小型电力系统的主干线,也用于大型电力系统的二次网络; (3)35KV电压等级 多用于电力系统的二次网络或大型工厂的内部供电网络; (4)610KV高压配电电压 多用于一般工厂内部。 说明:从技术经济指标来看,最好采用10KV;从适应发展来说,10KV更优于6KV。,8.2.2 供电电能的质量,2

17、低压配电电压的选择 主要取决于低压用电设备的电压 (1)线电压380V 接三相动力设备; (2)相电压220V 供电给照明及其他220V的单相设备; (3) 220/127V 对于容易发生触电或有易燃易爆的个别车间或场所,可考虑采用; (4)660V或1140V(只用于矿井下)用于某些特殊场合。例如: 矿井下,因负荷中心离变电所较远,所以为保证负荷端的电压水平而采用比380V更高的配电电压。,理由:由表8-2所列各级电压线路合理的输送功率和输送距离可以看出,同样的输送功率和输送距离条件下,配电电压越高,线路电流越小,线路所采用的导线或电缆截面越小,从而可减少线路的初投资和金属消耗量,且可减少线

18、路的电能损耗和电压损耗。采用10KV电压较之采用6KV电压,输送功率更大,输送距离更远。注:如果工厂拥有相当数量的6KV用电设备,或者供电电源的电压就是6KV,则可考虑采用6KV电压作为工厂的高压配电电压。,8.2.2 供电电能的质量,8.2.2 供电电能的质量,8.3 建筑电气设备及电线、电缆,一.建筑电气设备的范畴 1.用电设备 分类:分为动力和照明两大类; 电气指标:功率、电压、电流、阻抗、功率因数; 要求:设备的启动方式、控制方式、接地方式等合理、可靠、经济、环保、方便; 2.电线电缆 作用:电能及控制信号的传输; 3.控制及保护装置 继电器、空气断路器、熔断器、温度及各种传感器与楼宇

19、控制系统等。,8.3 建筑电气设备及电线、电缆,二.电线、电缆的选择及其保护广义的电线电缆亦简称为电缆。狭义的电缆是指绝缘电缆。它可定义为:由下列部分组成的集合体:一根或多根绝缘线芯,以及它们各自可能具有的包覆层,总保护层及外护层。电缆亦可有附加的没有绝缘的导体 。,8.3 建筑电气设备及电线、电缆,电线电缆产品分类 1、裸电线及裸导体制品本类产品的主要特征是:纯的导体金属,无绝缘及护套层,如钢芯铝绞线、铜铝汇流排、电力机车线等;加工工艺主要是压力加工,如熔炼、压延、拉制、绞合/紧压绞合等;产品主要用在城郊、农村、用户主线、开关柜等。,8.3 建筑电气设备及电线、电缆,2、电力电缆本类产品主要

20、特征是:在导体外挤(绕)包绝缘层,如架空绝缘电缆,或几芯绞合(对应电力系统的相线、零线和地线),如二芯以上架空绝缘电缆,或再增加护套层,如塑料/橡套电线电缆。主要的工艺技术有拉制、绞合、绝缘挤出(绕包)、成缆、铠装、护层挤出等,各种产品的不同工序组合有一定区别。 产品主要用在发、配、输、变、供电线路中的强电电能传输,通过的电流大(几十安至几千安)、电压高(220V至500kV及以上)。,8.3 建筑电气设备及电线、电缆,3、电气装备用电线电缆该类产品主要特征是:品种规格繁多,应用范围广泛,使用电压在1kV及以下较多,面对特殊场合不断衍生新的产品,如耐火线缆、阻燃线缆、低烟无卤/低烟低卤线缆、防

21、白蚁、防老鼠线缆、耐油/耐寒/耐温/耐磨线缆、医用/农用/矿用线缆、薄壁电线等。,8.3 建筑电气设备及电线、电缆,4、通讯电缆及光纤随着通讯行业的飞速发展,从过去的简单的电话电报线缆发展到几千对的话缆、同轴缆、光缆、数据电缆,甚至组合通讯缆等。该类产品结构尺寸通常较小而均匀,制造精度要求高。 5、电磁线(绕组线)主要用于各种电机、仪器仪表等。,8.3 建筑电气设备及电线、电缆,6.电线电缆的衍生/新产品电线电缆的衍生/新产品主要是因应用场合、应用要求不同及装备的方便性和降低装备成本等的要求,而采用新材料、特殊材料、或改变产品结构、或提高工艺要求、或将不同品种的产品进行组合而产生。 采用不同材

22、料如阻燃线缆、低烟无卤/低烟低卤线缆、防白蚁、防老鼠线缆、耐油/耐寒/耐温线缆等;改变产品结构如:耐火电缆等;提高工艺要求如:医用线缆等;方便安装和降低装备成本如:预制分支电缆等。,8.3 建筑电气设备及电线、电缆,图8-9 万能式断路器的外形结构,8.3 建筑电气设备及电线、电缆,图8-10 塑料外壳式断路器的外形结构,8.3 建筑电气设备及电线、电缆,图8-11 模数化小型断路器的外形结构 (a) 正面; (b) 侧面,小 结,1.供电系统概述 电力系统是由发电厂、电力网和电能用户组成的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。供电是指电力用户所需电能的供应和分配问题。对供电的基本要求是:安

23、全、可靠、优质、经济。供配电系统由总降压变电所(或高压配电所)、高压配电线路、车间变电所、低压配电线路及用电设备组成。变电所的任务是接受电能、变换电压和分配电能;配电所的任务是接受电能和分配电能。,大中型工厂和电力用户,一般采用35110KV电源进线,并拥有总降压变电所进行二次变压的供电系统。一般中型工厂和电力用户,多采用610KV电源进线,经高压配电所将电能分配给各车间变电所进行一次变压的供电系统;在条件允许时,也采用将35KV电源进线直接引入负荷中心,进行一次变压的供电系统。某些无高压用电设备且总用电容量较小的小型工厂和电力用户,可直接采用380/220V低压供电。,2.电力系统的电压 供

24、电质量的主要指标是电压和频率。额定电压是指用电设备处于最佳运行状态的工作电压。一般用电设备的工作电压允许在额定电压的5%范围内变动。我国规定了电力系统各环节(发电机、电力变压器,电力线路、用电设备)的额定电压。,小 结,我国610KV电力网和部分35KV电力网采用中性点不接地方式;110KV以上电力网和380/220V低压电网均采用中性点直接接地方式;20KV及以上系统中单相接地电流大于10A及310KV电力网中单相接地电流大于30A,其中性点均采用经消弧线圈接地方式;我国一些大城市的10KV系统采用经低电阻接地的方式。低压配电的380/220V三相四线制系统,通常接成TN系统。因其N线和PE线的不同形式,又可分为TN-C、TN-S、TN-C-S三种系统。,小 结,

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