第七章低压配电设备及导线的选择Word文档格式.docx

1、10.050.01505030.11.031220100.0300.030010060.11.2154330200.01000.0600200100.22.0206500800.02000.01000400352.010.05020750我国正在建设中的长江三峡电厂，总装机容量为1820万kw，年发电量847亿度/年，是世界之最。为了满足用电设备对工作电压的要求，在用电地区需设置降压变电所，将电压降低。通常，在用电地区设置降压变电所，将输电电压降低到610kV，然后分配到居住区等负荷中心，由变电所或配电变压器，将电压降低到380/220V，给低压用电设备供电。供电电源电压主要是根据负荷大小，供

2、电距离以及该地区可能提供的电源电压，与电力部门协商确定。由电源、电力网以及电能用户等组成的整体，称为电力系统，如图7-1所示。各种类型的发电厂，通过电力网将电能输送和分配给用户。电力网做成环网，这样可以避免由于个别发电机因检修或发生故障，而造成用电地区大面积停电，从而提高供电的可靠性。此外，还可以根据季节的不同，以及电网的总负荷，来调配水力发电厂和火力发电厂的负荷，以达到总供电与总负荷基本平衡，节省能源，提高效率，保证电网运行的安全性和经济性。 发电厂区域变电所 用户图7-1 从发电厂至用户的输配电过程示意图 二、 标准额定电压 国家对发电、输电、用电及所有用电设备的额定电压均有统一的规定,按

3、照不同电压分成若干个标准电压等级。标准电压等级是根据国民经济发展需要,考虑技术经济上的合理性以及电机、电器的制造水平等因素，经全面分析研究而确定的。目前执行的交流单相、三相标准额定电压，见表7-2。 我国标准规定的三相交流电网和电力设备的额定电压 表7-2分 类电网和用电设备额定电压（kV）发电机额定电压电力变压器额定电压（kV）一 次 绕 组二 次 绕 组低 压0.220.230.400.660.69高 压3.153及3.153.15及3.36.36及6.36.3及6.610.510及10.510.5及11-13.8,15.75,18.2038.56369121242363550此外,还有1

4、00V以下的额室电压:12V,24V,36V主要用于安全照明。由于用电设备接在电力线路上，在传输电能时有负荷电流通过，线路上会产生相应的电压损失。为保证用户设备端的实际电压等于或接近于额定电压，必须使网络首端电压高于电网的额定电压，用以补偿网络上的电压损失。因此发电机额定电压必须比相应电力网和用电设备额定电压高5%；变压器二次线圈的额定电压高于用电设备额定电压的5%或10%。三、电能质量（一）电压偏移电压偏移指供电电压偏离（高于或低于）用电设备额定电压的数值占用设备额定电压值的百分数，即（7-1）式中 电压偏离额定电压的百分数；设备的端电压（V）；设备的额定电压（V）。1.正常运行情况下，用电

5、设备受电端的电压允许偏离值（以额定电压的百分数表示）要求如下：（1）一般电动机 5%。（2）电梯电动机 7%。（3）一般照明 在视觉要求较高的室内场所为 5%，-2.5%。（4）无特殊要求的用电设备为 2.电子计算机供电电源的电能质量应满足表7-3所列数值。 计算机性能允许的电能参数变动范围 表7-3A 级B 级C 级电压波动（%）25+7+13频率变动（Hz）0.20.51波形失真率（%）3558810允许断电时间（ms）0442002001500注:此表要求摘自GB50174-93。3.医用 光诊断机的允许电压波动范围为额定电压的-10%10（二）频率我国电力工业的标准频率为50赫兹，由电

6、力系统保证。当偏离了规定值，将影响用电设备的正常工作。第三节 负荷的分类及计算一、 负荷的分类民用建筑负荷，根据建筑物的重要性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，将民用建筑用电负荷分为三级。（一）一级负荷指中断供电将造成人身伤亡、重大政治影响、重大经济损失、公共场所秩序严重混乱的用电单位的重要负荷。对于某些特等建筑，如重要的交通枢纽、重要的通信枢纽、国宾馆、国家级及承担重大国事活动的会堂、国家级大型体育中心、以及经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等一级负荷，为特别重要负荷。中断供电，将影响实时处理计算机及计算机网络正常工作，或中断供电将发生爆炸、火灾以及严重中毒的一级负

7、荷，亦为特别重要负荷。（二）二级负荷指中断供电将造成较大政治影响、较大经济损失、公共场所秩序混乱的用电单位的重要负荷。如地、市级政府办公大楼、地市级图书馆、博物馆、文物珍品库、科研机构、体育场馆、气象台站、金融支行、地区邮电局、中小型剧场、三星级旅馆、建筑面积在13万平方米有局部空调的商厦等。（三）三级负荷不属于一级和二级的负荷。具体建筑物的负荷分级，应参阅现行设计规范、规程。按照负荷要求的可靠性等级，采取相应的供电方式，区别对待，以达到提高投资的经济效益、社会效益、环境效益的目的。一级负荷应由两个电源独立供电，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

8、备时，应采用两路高压电源。一级负荷中的特别重负荷，除上述两个电源外，还应增设应急电源。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。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，不至于中断供电（或中断的后能迅速恢复）。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一路6kV及以上专用架空线供电。三级负荷对供电无特殊要求。二、负荷的计算所谓负荷是指建筑物内用电设备所取用的功率或线路中的电流。负荷的计算是选择配电变压器、导线及用电设备的依据。为什么一定要讨论负荷的计算呢？因为若负荷确定过大，将使设备和导线选得过大，造成投资和有色金属的浪费；若计算负荷确定过小，将使设备

9、和导线选得过小，将因过载而使设备和导线发热严重而烧毁，造成事故，从而带来更大的损失。为此，要进行负荷的计算，以便我们正确选择配电设备、导线和变压器等是很有意义的。负荷计算方法有单位指标法和需要系数法等。初步设计采用单位指标法，施工图设计则采用需要系数法。现分述如下。（一）单位指标法设计初期，为便于确定供电方案和选择变压器的容量和台数，可采用单位指标法：单位指标法的计算公式如下：（7-2）计算的视在功率（KVA）单位指标（VA/m ）建筑面积（m 根据目前的用电水平和装备标准，其指标见表7-4。 变压器装置指标表7-4建 筑 类 别装置指标（VA/m2）住宅建筑3040剧场建筑80120公寓建筑

10、5070医疗建筑60100旅馆建筑教学建筑大专院校：4060中小学校：2030办公建筑展览建筑100120商业建筑一般：60120大中型：100200演播室600800W/m2体育建筑汽车停车库10W/m2（二）需要系数法施工图设计阶段，宜采用需要系数法。按需要系数法，确定用电设备的有功计算负荷Pj时，就是将用电设备的容量乘以一个适当的需要系数，即（7-3）用电设备组的计算有功功率（KW）；需要系数（三台以下 =1）；用电设备组的设备容量（KW）；需要系数 的确定，是考虑了用电设备组（不只是一台用电设备）的运行情况、工作条件、工人操作水平等各种因素，根据实际统计而综合成小于1的系数。有关用电设

11、备组的需要系数及功率因数推荐值，见表7-5。 需要系数及功率因数推荐值 表7-5用电设备组名称需要系数（ 功率因数（ 备 注照明0.70.80.90.95（就地补偿后）冷冻机房0.650.750.8锅炉房、热力站0.75水泵房0.60.7通风机电梯0.180.22交流梯厨房0.350.450.85洗衣房0.30.35窗式空调器舞台照明100200kW200kW以上0.6在进行用电设备的分组计算时，同类用电设备的总容量，按照算数相加。不同类用电设备的总容量，应按有功功率和无功功率负荷分别相加。即（7-4）借助电工学中电路理论知识，我们可以计算出用电设备组的视在功率及线路中的电流（也叫计算电流）。

12、视在功率为（KVA）（7-5）单相负荷线路中的电流（相电流）或 （7-6）相电压（V）（或单相用电设备组的额室电压）；用电设备组的平均功率因数。三相负荷线路中电流的计算（7-7）是线电流（A）；是线路的线电压（v）。考虑接到同一干线（或变配电所）的各组用电设备的最大负荷并不是同时出现的，在确定干线或变电所的总负荷时，引入一个同时系数K。这时总的有功计算负荷用下式计算。（7-8）总的有功计算负荷（KW）；同时系数；各组用电设备的有功计算负荷之和（KW）。总的无功计算负荷为（7-9）总的无功计算负荷（KVar）;各组用电设备的无功计算负荷之和（KVar）;总的视在功率和计算电流的计算式分别为（7-

13、10）总的视在功率（KVA）；总的计算电流（A）；线路的额定电压（V）（线电压）同时系数 可查表，一般为 =0.80.9, =0.930.97.三相负荷应尽量做到均匀分配,若三相负荷不平衡，为保证安全供电，应以最大负荷相的相电流确定为三相计算负荷。最后，我们来讨论用电设备容量 的确定。（三）设备容量 的确定在进行建筑电气动力、照明等初步设计及施工图设计阶段时，应首先确定电气设备的容量 。在计算负荷时，设备容量 不包括备用设备。与用电设备的工作方式有关，其对于用电负荷的大小有直接影响，按照工作制的不同，将用电设备分为三类。1. 长期工作制的设备 指长期连续运行，可以达到稳定温升，负荷比较平稳的用

14、电设备。如照明灯具、锅炉用风机、通风机、生产生活水泵等，其设备容量就是其铭牌标注的额定功率 2. 短时工作制的设备 指工作时间较短，而停歇时间相当长的用电设备。如房间换气扇、锅炉补水泵、地下室排水泵等，其设备容量就是其铭牌标注的额定功率 3. 断续工作制的设备 指时而工作，时而停用，如此反复交替，工作时间很短，常常达不到稳定温升，停用时间也很短，常冷却不到环境温度，工作周期一般不超过10分钟，运行一段时期后，温升稳定在某一稳定范围内的用电设备。如电梯、电焊机、起重机等。描述断续工作制设备的状态用暂载率 表征。暂载率 是在一个工作周期内工作时间 与工作周期 的比值，工作周期等于工作时间与停歇时间

15、之和，用公式表示（7-11）工作周期；工作周期内的工作时间；工作周期内的停歇时间；暂载率。同一设备，以不同的暂载率工作时，其输出功率是不同的。例如某设备在 时的设备容量为 ，那么该设备在 时的容量 为多少？这就需要进行“等效”换算。由于用电设备的使用寿命主要决定于绝缘的老化程度，而发热情况直接影响绝缘老化，所以“等效”换算实际上可看成是等效发热换算。我们知道，电流 通过电阻为 的设备，在 时间内产生的热量 因此，在 不变且产生的热量又相等的条件下， 又电压相同时，因此 而由式（7-11）可知，同一周期的暂载率 因此可得 ，设备容量与负荷暂载率的平方根值成反比关系。（7-12）在采用需要系数法计

16、算设备容量时，通常应统一换算到暂载率 =25%下的有功功率，其公式为：（7-13）例如，某台起重设备铭牌额定有功功率为 （KW），额定暂载率为 ，要换算到规定暂率 下的有功功率，其公式为规定暂载率，对电焊机为100%，起重设备为25%。4. 照明装置的设备容量（1） 白炽灯、碘钨灯（2） 荧光灯、高压水银灯，考虑到镇流器的功率损耗，对于荧光灯的额定功率增加20%，高压汞灯的额定功率应增加8%。第四节 配电系统的基本形式配电系统的设计应满足供电可靠性、安全性及电压质量的要求。贯彻“适用、先进、安全、经济、美观”的设计原则，采用的技术标准和装备水平应与工程性质、规模、功能要求以及建筑环境设计相适应

17、。系统接线不宜复杂，在操作安全、检修方便的前提下，应有一定的灵活性，配电系统不宜超过三级。一、变配电所选址变配电室应满足进出线方便、便于设备的装卸和搬运、避开有剧烈振动、接近负荷中心、靠近电源侧的场所，不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，不宜设在多尘、雾或有腐蚀性气体的场合。高层建筑的配变电所，宜设在地下一层（当地下层多于一层）或首层。一般情况下，低压供电半径不宜超过250m。二、配电系统的基本形式配电系统的形式有多种，应根据具体情况选择使用，常用的有下面几种形式。（一）树干式系统树干式系统见图7-2（ ），特点是从供电点引出的每条配电线路，可连接几个用电设备或配电箱。树干式配电系统

18、比放射式系统线路的总长度短，可以节约有色金属，比较经济；供电点的回路数量较少，配电设备也相应减少；配电线路安装费用也相应减少；缺点是干线发生故障时，影响的范围大，供电可靠性较差，导线的截面面积较大。这种配电方式在用电设备较少，且供电线路较长时经常采用。（二）放射式系统放射式系统见图7-2（ ），特点是配电线路发生故障时互不影响，供电可靠性高，配电设备集中，检修比较方便；缺点是系统灵活性差，导线消耗量较多。这种配电方式经常用于用电设备容量较大，负荷集中或重要的用电设备；需要集中联锁起动、停车的设备；以及有腐蚀性介质和爆炸危险等，不宜将配电及保护设备放在现场的场所。（三）变压器干线式系统变压器干线

19、式系统见图7-2（ ），特点是除了具有树干式系统的优点外，接线更简单，能大量减少低压配电设备。为了提高母干线的供电可靠性，应当减少接出的分支回路数，一般不宜超过10个。对于频繁起动、容量较大的冲击负荷，以及对电压质量要求严格的用电设备，不宜采用此方式供电。（e）（d）（ ）树干式；）放射式；）变压器-干线式；）链式；）混合式 图7-2 配电系统的基本形式示意图（四）链式系统链式系统如图7-2（ ）所示，它除了具有与树干式相似的特点外，这种供电形式适用于设备距配电柜较远，而彼此相距又较近的不重要的容量较小的用电设备，这种方式连接的用电设备组在五台以下，连接照明配电箱宜为三四个。（五）混合式系统混

20、合式系统见图7-2（ ），它具有放射式与树干式系统的共同特点。这种供电方式适用于用电设备多或配电箱多，容量又比较小，分布比较均匀用电设备的场合。第六节 低压配电线路保护及保护装置选择一、低压配电线路保护我们知道，当电流通过导体时，会产生发热现象，当通过的电流过大时，由于导线温升过高，其绝缘将迅速老化，缩短使用期限，严重时还可能引起着火。因此线路应具备一定的保护装置。线路的过电流保护装置一般采用熔断器或断路器。这种保护装置在线路的电流超过整室值时，自动将故障线路切断，从而达到保护线路的目的。引起线路过电流的主要原因是短路或过负荷。短路现象是由于电流不经过用电负荷，电源两端直接相连的结果。短路电流

21、通常比负荷电流大许多倍，会产生电弧及声响，是线路的严重故障。过负荷则主要是由于负荷计算不当或盲目增加负荷所引起的。低压配电线路的保护有短路保护、过负荷保护、接地故障保护、中性线断线故障保护等。二、保护装置选择低压配电线路的保护和控制装置有很多，这里我们主要介绍刀开关、断路器、熔断器、漏电保护装置等。（一）刀开关又称刀闸，一般在低压（不超过500V）电路中，用于通、断交直流电源。刀开关的结构主要由固定刀夹座和可动的刀闸所组成，他们通常用紫铜或黄铜制作，如图7-8所示。（a）实例（b）图例图7-8刀开关刀开关的种类很多,按极数（刀闸）分有单极、双极、三极与多极等。双极开关用于单相电路，三极开关用于

22、三相电路。刀开关的型号有： HD为刀型开关，HH分封闭式负荷开关，HK为开启式负荷开关，HR为熔断式刀开关，HS为刀型转换开关，HZ为组合开关。其额定电压是：双极有250 V，三极有380V、500V等。开关的额定电流可以从产品样本中查找，其最大等级为1500A。图7-9所示为低压电路中常用的开启式负荷开关，由刀开关、熔体（保险丝）、接线座、胶盖和瓷质板等组合而成（又叫胶盖开关）。合闸时，胶盖可以把带电部分遮住，使手不能触及带电导体。胶盖的内表面有绝缘间隔把各相隔开。开启式负荷开关的额定电流有15、30、60A。这种开关用于一般照明、电热等回路的控制开关或分支线路的配电开关。 （a） （b）

23、图7-9开启式负荷开关的外形和接线刀开关的选择主要是根据额定电流。对于照明回路，可按下式选择； （7-14）刀开关的额定电流（A）；线路中的计算电流（A）；（二）熔断器俗称保险丝，是广泛用于供配系统中的保护电器。熔断器串接于被保护的电路中，当发生短路或严重过载时，自动熔断，从而切断电路，使用电设备得以保护。熔断器中主要是熔体部分，是由熔点低、导电性能好的合金材料制成。小电流电路中常用铅锡合金作熔体材料，大电流电路中常用铜作熔体材料。类型有插入式、旋塞式和管式等。RC为插入式，RH为汇源排式，RL为螺旋式，RM封闭管式，RS为快速式，RT为填料管式，RX为限流式熔断器。熔断器的选择主要是熔体额定电流的选择。由于照明负荷与动力负荷的特点不同，故熔断器的选择也不同。1.照明负荷线路为保证线路正常工作时，熔体不应熔断，即（7-