建筑电气技术基础
华中科技大学
第一章 绪论
第二章 建筑供配电的负荷计算
第三章 建筑供配电系统短路电流
及其计算
第四章 常用建筑电气设备及其选择
第五章 建筑供配电系统
第六章 建筑供配电网络
第七章 建筑供配电系统的继电保护
第八章 建筑防雷及接地
第九章 建筑电气照明
第十章 建筑电气工程中的节能措施
第一章 绪论
第一节 现代建筑的特点
一,建筑上的特点
由于民用建筑向大面积、高层、超高
层、多功能、综合性用途发展,更由于
人民生活水平的提高,科技的发展,对
建筑电气提出了更高的要求。
(一)高度高
高层建筑
? 第一类高层建筑,9~16层(最高到 50m)
? 第二类高层建筑,17~25层(最高到 75m)
? 第三类高层建筑,26~40层(最高到
100m)
? 第四类高层建筑,40层以上(高度超过
100m)
(二)面积大
几万 ~几十万 m2
(三)有地下层
二、设备上的特点
三、电气上的特点
(一)用电设备种类多
(二)耗电量大
(三)供电可靠性大
第二节 建筑电气的发展现状
一、供电
量大、面广、用途复杂的供电系统。
二、照明
在照度、照明质量、照明方式、灯具外
形、供电要求及控制上都有不同程度的
发展和更高的要求。
三、电力
运输系统、水泵系统、空调系统和
消防防排烟系统等各成系统。
就地控制、远地集控,BA系统自动
控制、火警信号控制及联动控制等多种
控制。
四、线路选型及敷设
五、防雷接地
有防直击雷、侧击雷、感应雷的措施,
有接零、接地保护、等电位联接等。
六、通信、保安、自动化
通信自动化系统 (CAS)
楼宇自动化系统 (BAS)
办公自动化系统 (OAS)
保安自动化系统 (SAS)
管理自动化系统 (MAS)
综合布线系统 (PDS)
结构化布线系统 (SCS)
智能建筑
第三节 建筑供配电系统
一 电力系统的基本概念
(一)电能
预计到 2050年,全国总装机容量可达 15 ~
18亿 kw,每年总发电量可达 7 ~ 8万亿 kw·h。
例 某一办公楼各种能源比例,
电力 84%(照明插座 42%,一般动力
21%,空调机 14%,冷冻机 7%〕
(二)电力系统
由发电厂、变电站、电力网和用户组成
的系统。
? 发电厂,将各种一次能源转化为电能,
即生产电能的工厂。
例 三峡水电站 单机容量 70万 kw,32
台,总容量 2240万 kw。
? 电力网, 输送和分配电能的渠道。
? 变电站:变换电压和交换电能的场所。
升压变电 6,10,15kv 升 110,220,500kv
降压变电 110,220,500kv降 6,10,kv
? 电能用户:电能消耗的场所。
例 我国居民用电,
1996年 1130亿 kw·h
2000年 1690亿 kw·h
2005年 2700亿 kw·h
2010年 3920亿 kw·h
二 建筑供配电系统及其组成
由高压及低压配电线路、变电站(包括
配电站 〕 和用电设备组成。
(一)分类
? 大型、特大型建筑供配电
? 中型建筑供配电
? 小型建筑供配电
? 100kw以下的用电负荷建筑
国内外部分工程情况简介
国内外部分工程情况简介
(二)电力系统的电压
电力系统电能质量的两个基本参数,
频率、电压
1,额定频率,50± 0.5Hz, 一般称,工频”
2,额定电压:为电气设备正常运行且获得
最佳经济效果的电压。
(1)电网(电力线路 〕 的额定电压
它是确定各类电力设备额定电压的基本
依据 。
(2) 用电设备额定电压
与电网额定电压相同。
(3) 发电机的额定电压
高于同级电网电压 5%,
(4)电力变压器的额定电压
? 一次绕组的额定电压
与发电机相连,
高于电网额定电压 5%,
不与发电机相连,
连在线路上时,与电网额定电压相同。
? 二次绕组的额定电压
即指空载电压
供电线路不长时,
高于电网额定电压 5%,
供电线路较长时,
高于电网额定电压 10%,
3,允许的电压偏移及电压调整措施
(1) 用电设备处电压偏移的允许值
电动机 ± 5%;
照明灯 一般工作场所 ± 5%;
视觉要求高的场所 + 5%;
- 2.5%等
1 0 0% ?
?
??
N
N
U
UU
U
(2)电压调整措施
? 合理选择变压器的电压比和电压分接头
? 合理减少系统阻抗
? 合理补偿无功功率
? 尽量使系统的三相负荷平衡
? 变压器采用有载调压型
4,电压波动及其抑制
(1)电网电压的短时快速变动。
1 0 0% m i nm a x ???
NU
UUdU
(2)抑制措施
? 对负荷变化剧烈的大型设备,采用专用
线或专用变压器单独供电。
? 设法增大供电容量,减少系统阻抗。
? 在系统出现严重的电压波动时,减少或
切除引起电压波动的负荷。
? 对大型电弧炉和变压器的受电电压,如
有多种电压选择方案,宜选择较高的电
压。
? 对大型冲击性负荷可采用电抗器或静止
型无功补偿装置 (SVC)。
5.高次谐波及其抑制
(1)公用电网谐波电压允许值
电网额定电压 0.38kv 总谐波畸变率 5%
电网额定电压 6,10kv 总谐波畸变率 4%
(2)抑制的措施
? 增加整流变压器二次侧的相数。
? 装设分流滤波器。
? 宜采用 Dyn11联结组别的三相配电变压器。
? 装设 SVC,
电压质量为电压的偏差、波动和波形三方面。
第四节 建筑供配电设计的内容
程序与要求
一、建筑电气设计的一般原则
? 适用
? 安全
? 经济
? 美观
二,内容
? 输电线路设计
? 变配电所设计
? 电气照明设计
? 电力设计
? 防雷与接地设计
? 电气信号与自动控制设计
三 程序与要求
1.方案设计
凡国家及省市重点工程项目,规模
较大的高层建筑以及有特殊要求的大型
民用建筑及工业建筑,必须提出方案设
计。一般高层建筑也都应提出方案设计。
在方案设计阶段,电气设计和弱电设
计文件主要是设计说明书及必要的简图。
其深度应满足设计方案优选和设计投标
的要求。
2.初步设计
初步设计文件根据设计任务书进行编
制,由设计说明书 (包括设计总说明和专
业的设计说明书 )、设计图纸、主要设备
及材料表和工程概算书等四部分组成。
3.施工图设计
施工图设计应根据已批准的初步设
计进行编制,内容以图纸为主,应包括
封面、图纸目录、设计说明 (或首页 )、图
纸、工程概算等等。
第二章 建筑供配电的负荷计算
第一节 计算负荷的意义和计算
目的
一、原始资料,
用电负荷的产品铭牌数据。
二、考虑因素,
非同时运行;运行并非在额定状态下。
三、计算负荷,
将原始资料,结合考虑因素,变成供配电
系统设计所需要的假想负荷。
四、意义和目的,
(一)求计算负荷,也称需用负荷
1.作为按发热条件选择供配电系统各级电
压供电网络变压器容量、导体和电气设
备的依据。
2,用来计算电压损失和功率损耗。
3.在工程上为方便计算,亦可作为能量消
耗量及无功功率补偿的计算依据。
(二)求尖峰电流
计算电压波动、选择熔断器等保护元
件。
(三)求平均负荷
计算供配电系统中电能需要量,电能
损耗和选择无功补偿装置等。
第二节 用电设备的主要特征
一 分类:(按工作制分 〕
? 连续运行工作制
? 短时运行工作制
? 反复短时运行工作制
二 设备容量 Pe 的确定
? 连续运行工作制用电设备的 Pe ( kw)等
于其铭牌额定功率 PN (kw)
? 短时运行工作制用电设备,求计算负荷
时一般不考虑。
? 反复短时运行工作制用电设备,是将某一
暂载率下的铭牌额定功率统一换算到一
个标准暂载率的功率。
第三节 负荷计算的基本概念
一 负荷曲线
表示一组用电设备的功率随时间变化关
系的图形。
可直观地反映出用户用电特点,对于
同类型的用户,其负荷曲线形状大致相
同。
1.按负荷性质分
? 有功负荷曲线
? 无功负荷曲线
2.按持续工作时间分
(1)日负荷曲线 (24h)
(2)年负荷曲线( 8760h〕
? 日最大负荷全年时间变化曲线(运行年
负荷曲线 〕
? 年持续负荷曲线
二 与负荷计算相关的物理量
(一)年最大负荷和最大负荷利用小时数
? 年最大负荷
全年中最大工作班内半小时平均功率的
最大值。用 Pm, Qm, Sm表示。
? 年最大负荷利用小时数
一个假想时间,反映用户以年最大负荷
Pm持续运行 Tm h所消耗的能量恰好等于
全年实际消耗的能量 。
(二)平均负荷和负荷系数
? 平均负荷
电力用户在一段时间内消耗功率的平
均值。用 Pav, Qav, Sav 。
? 负荷系数
在最大工作班内,平均负荷与最大负荷
之比。
m
av
Q
Q??
m
av
P
P??
一般工厂年负荷系数年平均值为,
α=0.7~0.75
β =0.76~0.82
(三)需要系数
是一个综合系数,与设备组的同期系数、
设备组的负荷系数、线路及用电设备效率、
以及很多随机因素有关。其定义为,
e
m
d P
PK ?
(四)利用系数
e
av
u P
P
K ?
三 计算负荷的定义
是按发热条件选择导体和电气设备时
使用的一个假想负荷,通常规定取 30分
钟平均最大负荷 P30,Q30和 S30作为该
用户的“计算负荷”。
其物理意义,计算负荷持续运行产生
的热效应与实际变动负荷长期运行所产
生的最大热效应相等 。
因此,
PC= P30= Pm
QC= Q30= Qm
SC= S30= Sm
四、求计算负荷的方法
(一) 需要系数法
计算简便,最为通用的一种方法。
1.用电设备组的计算负荷
edc PKP ??
??? tgPQ cc
22
ccc QPS ??
? ?kw
? ?v a rk
? ?kVA
? ?Ncc USI 3? ? ?A
2.多个用电设备组的计算负荷
( 配电干线和 变电所低压母线)
K∑ -- 同期系数
?
?
? ??
m
i
eidic PKKP
1
?
?
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m
i
eiic PtgKQ
1
?
? ?kw
? ?v ark
(二 )按二项式法
当确定的用电设备台数较少而容量差
别相当大的低压支线和干线的 计算负荷
时,采用。(略 〕
(三 ) 估算方法
单位产品耗量法、负荷密度法等单位指
标法 。
第四节 建筑用电负荷的计算
方法
一、计算方法
规范中规定在方案设计设计阶段可
采用单位指标法;在初步设计及施工图
设计阶段宜采用需要系数法。对于住宅,
在设计的各个阶段均可采用单位指标法。
二、负荷统计
? 按使用功能,由使用单位提供。
? 其他工种提供
? 按规范进行计算
? 电气设计人员自行搜集
三、单位指标法
民用建筑主要有照明、动力及空调
负荷。
例 商业性高层建筑的用电负荷大致分布,
空调设备 40~50%,
电气照明 30~35%,
动力用电 20~25%。
(一)单位指标法的计算公式如下,
Sc= K·N/ 1000
式中, Sc——计算的在功率 (kvA);
K——单位指标 (vA/ m2);
N——建筑面积 (m2)。
(二)住宅负荷的计算
每套住宅用电负荷,不再按灯具、插座
等容量逐一计算,而是按套型类别进行
确定,根据我国住宅发展,每套住宅供
电容量标准,一般可在 4一 12kw范围选
取。
高级公寓的每户建筑面积在 l00—200m2
时用电标准可为 10一 15kw。
四、需要系数法
(一) 计算公式如下,
Pc= Kd·P e
式中,
Pc——计算有功功率 (kw);
Kd ——需要系数 (三台以下时 Kd = 1);
Pe——用电设备组的设备容量 (kw)。
(二)进行负荷计算时,应先对用电设备容
量进行如下处理,
? 照明负荷的用电设备容量应根据所用光源
的额定功率加上附属设备的功率。如气体
放电灯、金属卤化物灯,为灯泡的额定功
率加上镇流器的功耗。
? 低压卤钨灯为灯泡的额定功率加上变压器
的功率。
? 用电设备组的设备容量不包括备用设备,
消防用电设备容量不列入总设备容量。
? 季节性用电设备 (如制冷设备和采暖设备 )
应择其大者计入总设备容量。
? 反复短时工作制的用电设备功率应换算
到负载持续率为 25%的设备功率。
? 单相负荷应均衡的分配到三相上。当单
相负荷的总容量小于计算范围内负荷的
总容量的 15%时,全部按三相对称负荷
计算;如单相用电设备不对称容量大于
三相用电设备总容量的 15%时,则设备
容量应按三倍最大相负荷计算。
用电设备组的需要系数及功率因数表
(三)总负荷计算
? 对用电设备进行分组计算时,同类用电
设备的总容量为算数相加。不同类用电
设备的总容量应按有功功率和无功功率
负荷分别相加求得。
? 配电干线和变电所的计算负荷为各用电
设备组的计算负荷之和再乘以同时系数
K∑,一般取为 0.8~0.9。
? 当不同类别的建筑 (如办公楼和宿舍楼 )共
用一台变压器时,其同时系数可适当减
小。
五 单相负荷计算
单相用电设备应尽可能均衡分配在三相
线路上。(单相设备的总容量不超过三
相设备的 15% 〕 否则,
(一) 单相用电设备仅接于相电压
等效三相负荷 取最大相负荷的三倍
Peq=3 Pm
(二)单相用电设备仅接于线电压
如 Pab≥Pbc ≥ Pca
? 当 Pbc > 0.15 Pab时
Peq=1.5(Pab+ Pbc)
? 当 Pbc ≤0.15 Pab时
abeq PP 3?
(三)用电设备分别接于线电压和相电压
? 先将接于的线电压的单相用电设备换算
为接于相电压的单相负荷。
? 再将各负荷相加,选出最大相负荷取其 3
倍即为等效三相负荷 。
第五节 供配电系统的功率
损耗与电能需要量的计算
一 供电线路的功率损耗
式中 R 线路每相电阻
X 线路每相电抗
( k v a r ) 103
( k w ) 103
32
32
?
?
???
???
XIQ
RIP
cl
cl
二 变压器的功率损耗
式中 铁心损耗 (铁耗 );
绕组损耗 (铜耗 );
空载损耗;
短路损耗。
2
0
2
?
?
?
?
?
?
?
?
?????
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S
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P
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200
2
00
2
0
100
%
100
%
100
%
100
%
UI
S
S
SU
S
I
SQ
S
S
QQQ
N
N
c
NNT
N
c
NT
式中, 变压器空载无功损耗
变压器在额定负荷下,消耗在
一、二次绕组电抗上的无功
损耗。
变压器空载电流占额定电
流的百分比。
变压器短路电压占额定电
压的百分比。
变压器负荷率
0Q
NQ
%0I
%0U
?
在负荷计算中,变压器的有功损耗和
无功损耗可按下式近似计算,
( k v a r ) )10.0~08.0(
( k w ) 02.0
CT
CT
SQ
SP
??
??
三 供配电系统年电能损耗
假设,线路电压不变,则
8 7 6 08 7 6 0
8 7 6 0
mcmmav
avmm
TPTPP
hPTP
????
??
1c o s ??
avav IP ? cc IP ?
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8 7 6 03
8 7 6 03
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2
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avl
TRI
RIW
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????
1c o s ??
87602mT??
线路年平均损耗
变压器年平均损耗
????????? lcl PRIW 23
?????????? 20 8 7 6 0 kT PPW
最大负荷损失小时数。
其物理意义为:当线路和变压器中以最
大负荷电流 流过 小时后所产生的
电能损耗,等于实际变化电流时的电能
损耗,与年最大负荷利用小时数 和
负荷功率因数 有关。
?
cI ?
? mT
?cos
第六节 尖峰电流的计算
尖峰电流是持续 1~ 2s的短时最大负荷
电流,它用来计算电压波动,选择熔断
器和低压断路器,整定继电保护装置及
检验电动机自起动条件等。
一、单台用电设备
Nststpk IKII ??
--用电设备的额定电流;
--用电设备的起动电流;
--用电设备的起动倍数:笼型电动机为
5~ 7,绕线型电动机为 2~ 3,直流电
动 机为 1.7等。
二、多台用电设备
NI
stI
stK
m a x
m a x
1
1
)(
Nstcpk
st
n
i
iNpk
IIII
IIKI
???
??
?
?
?
?? ?
第三章 建筑供配电系统短路电
流及其计算
第一节 概述
一 短路原因、类型、后果及计算短路电
流的目的
(一)主要原因,
1.电气设备、元件的损坏。
2.自然原因
3.人为事故
(二)类型,
1.三相短路
2.两相短路
3.单相短路
(三)后果,
1.产生很大的电动力和很高的温度,使故
障元件和短路电路中的其它元件损坏。
2.电压骤降,影响电气设备的正常运行。
3.造成停电事故。
4.造成不对称电路,其电流将产生较强的
不平衡磁场,对附近的通信设备、信号
系统及电子设备等产生干扰。
5.严重的短路运行电力系统运行的稳定性,
使并列运行发电机组失去同步, 造成系
统解列 。
(四)目的,
1.选择和校验电气设备。
2.继电保护装置的整定计算。
3.设计时作不同方案的技术比较 。
二,电力系统的中性点运行方式
(一)类型
三相交流电力系统中,供电电源的发电
机和变压器的中性点运行方式,
1.小电流接地
? 电源中性点不接地
? 电源中性点经消弧圈接地
2.大电流接地
? 电源中性点直接接地
(二 ) 电源中性点不接地电力系统
1.当发生一相接地故障时,其三相电压无
论其相位和量值均保持不变。因此,该
系统三相用电设备仍可照常运行,但这
种故障系统不允许长期运行,以免另一
相又发生接地故障时形成两相短路,这
时将产生很大的短路电流,可能损坏线
路和设备。因此这种系统中,应装设专
门的绝缘监测装置或单相接地保护以便
发生一相接地故障时,发出警报, 通知
运行值班人员注意和处理。如一时检修不
好应将重要负荷转移切除故障线路。
2.发生一相接地故障时另两个完好相的对
地电压为正常对地电压的 倍 。
3
(三 ) 电源中性点经消弧圈接地的电力系

为防止一相接地时,接地点出现断续
电弧,引起过电压,在单相接地电容电
流大于一定值时,必须采用。
(四) 电源中性点直接接地的电力系统
1.发生一相接地故障时,其三相电压 的对称
关系完全破坏,因此,该系统三相用电
设备不能继续运行,由于单相接地电流
很大,将使过电流保护装置动作,迅速
切除线路。
2.发生一相接地故障时,另两个完好相的
对地电压不会升高,仍维持相电压值,
因此对线路的绝缘水平要求相对较低。
(五)建筑供配电系统分为 TN,TT,IT
系统。
对于低压系统( TN),
中性线( N)
保护线 (PE)
三相四线制
第二节 三相交流电网 短路的
过渡过程
一 短路电流的过渡过程的分析
,无限大容量电源”:系统内部短路发
生变化,系统电源电压维持不变。
在考虑产生最大短路的条件下,短路全
电流为,
k
t
pmpmk eItIi
?
?
??? c o s?
在电源电压及短路地点不变的情况下,
要使短路全电流达到最大值。必需具备
以下的条件,
? 短路前为空载。
? 设电路的感抗要比电阻好大得多,即短
路阻抗角为 900。
? 短路发生于某相电压瞬时值过零值时。
二 电流冲击系数和冲击电流
冲击电流出现在短路后第一个半周时间
为短路电流冲击系数
短路电流周期分量的有效值 。
pshsh IKi 2?
keK
sh
????
01.0
1
pI
实际中,
高压系统
τ= 0.05s,=1.8,
低压系统
τ= 0.008s,=1.3,
shK
shK psh Ii 84.1?
psh Ii 55.2?
三,短路电流最大有效值,
实际中,= 1.8,
=1.3,
四、短路稳态电流,
经过 t=0.2s后,短路电流非周期分量衰减
完毕,短路电流为稳态短路电流,在无
限大容量系统中,短路电流周期分量有
效值在电流全过程中始终不变,则,
shK
shK
psh II 52.1?
psh II 09.1?
? ? ? ? ''2.0 IIIII kkp ????? ?
第三节 三相短路电流的计算
一 概述
(一)步骤
1.绘出计算电路图
2.通过计算,绘制短路计算点等效电路图
3.等效电路化简
4.求短路电流
(二)方法,
? 欧姆法(有名单位法 〕
通常用于 1000V以下低压供电系统的短路
计算。
? 标幺法(相对单位法 〕
常用在高压系统短路电流计算。
(三)短路电流计算的几点说明 说明
? 由电力系统供电的民用建筑内部发生短
路时,其容量远比系统容量要小,而阻
抗则较系统阻抗大得多,短路时,系统
母线上的电压变动很小,可认为电压维
持不变,即系统容量为无限大。
? 在计算高压电路中的短路电流时,只需
考虑对短路电流值有重大影响的电路元
件。由于发电机、变压器、电抗器的电
阻远小于其本身电抗,因此可不予考虑。
但当架空线和电缆较长,使短路电路的
总电阻大于总电抗的 1/3时,仍需计入电
阻。
? 短路电流计算按金属性短路进行。
二 采用欧姆法进行短路计算
无限大容量系统发生三相短路时三相
短路电流周期分量有效值,
Uav---需要计算那一级的平均电压,为该级
电网电压 UN 的 1.05 倍。例 10.5KV,0.4KV,
--分别为短路电路的总阻
抗、总电阻、总电抗。
22)3( 33
??? ??? XRUZUI avavp
??? X R Z
高压电路的短路计算只计电抗。
低压侧短路时,当 时,才考
虑电阻。所以,1KV以上高压系统,
3R ?? ? X
? ? ? ?33 3
pavk IUS ??
? ?
?? XUI avp 3
3
(一)电力系统的阻抗
电力系统阻抗的电阻一般很小不予考虑,
其电抗可由电力系统变电站高压馈线出
口断路器的断流容量 来估算。
(二)发电机电抗
--次暂态电抗百分值。
ocavs SUX 2?
ocS
N
avd
d S
UXX ??
1 0 0
%""
%"dX
(三)电力变压器阻抗
变压器的短路电压。
2
??
?
?
??
?
?
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N
av
kT S
U
PR
N
avk
T S
UUX 2
1 0 0
% ??
%kU
(四)电力线路的阻抗
(五)电抗器阻抗
电抗器铭牌标有, 和绕组电抗
百分数 。
LRR oWL ??
LXX oWL ??
HNIHNU
%HU
HN
HNH
H I
UUX
3100
% ??
(六)如计算低压侧的短路电流时,高压
侧的线路阻抗就需要换算到低压侧,其
等效换算的条件是元件的功耗不变。
三 采用标幺制法进行短路计算
标幺制是一种相对单位制,其定义为,
该物理量的实际值
所选定的基准值

任一物理标幺值 =
?
dA
A
dA
dd
dd
ZZZSSS
IIIUUU
??
??
??
??
,
,
按标幺制法进行短路计算时,一般先选
定基准容量 和基准电压,则
(一)短路电路中的各元件标幺值的计算
通常选取 =100MVA,= 。
dS dU
ddd SUX 2?
ddd USI 3?
dS dU avU
1.电力系统的电抗标幺值
2.发动机的电抗标幺值
ocddss SSXXX ???
?
??
???
?
c o s100
%
100
%
"
"
""
N
dd
N
dd
ddd
P
SX
S
SX
XXX
3.电力变压器的电抗标幺值
4.电力线路的电抗标幺值
如有必要计算电阻标幺值时,
1 0 0
%
N
dk
T
S
SU
X ???
2ddll USXX ???
2ddll USRR ???
5.电抗器电抗标幺值
--电抗器额定电抗标幺值;
--电抗器额定电压标幺值;
--电抗器额定电流标幺值。
???
?
???
?
???
?
???
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??? 2
3100
%
d
d
HN
HNH
H U
S
I
UUX
???
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???
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???
?
???
?
?? ?? 2
3 d
d
HN
HN
HNH U
S
I
UXX
?HNX
HNU
HNI
(二)短路电路总阻抗
当 时,
当 时,
??Z
3R ?? ?? ? X
3R ?? ?? ? X
???? ? XZ
22 ?
?
?
?
?
? ?? XRZ
(三)无限大容量三相短路电流计算
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?
?
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X
I p 13 ? ? dp I
X
I ???
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13
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X
S k 13
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dk SXS ???
?
?
???
?
? ?
?
13
第四节 两相短路电流的近似
计算
一 计算
为不对称短路,一般要使用对称分量法。
一实用简单的方法为
只有电抗时,
? ? ?? XUI avk 22
? ?
?? ZUI avk 2
2
二 与三相短路电流计算的关系
因此,三相短路电流比两相短路电流大 。
在考虑短路效应时,只考虑三相短路电流。
在校验保护相间短路灵敏度时,用末端两
相短路电流。
? ? ? ?32 87.0
pp II ?
? ? ? ? 866.02332 ??
pp II
第五节 低压电网短路电路计算
一 低压电网短路电流计算的特点,
? 一般容量不大于高压供电电源容量的 5 %
按无限大电源考虑。
? 各元件电阻值相对较大,一般不能忽略。
? 冲击系数在 1~ 1.3范围内
? 电压只有一级,采用有名法较为方便
二 各元件阻抗
与欧姆法介绍计算方法一样,并可查
表求得。它包括,
? 系统电源阻抗
? 变压器阻抗
? 母线阻抗
? 配电线路阻抗
? 低压电器阻抗
三 短路电流计算
(一)三相短路电流计算和两相短路电流
计算与欧姆法介绍计算方法一样 。
(二)单相短路电流周期分量计算
低压 380/220 三相四线制配电网络中,
常发生相 — 零之间单相短路,其计算公
式为,
? ? ? ?2020
)1(
XR
U
I pp
???
?
∑R0,∑X0—为“相 — 零”回路中电阻与
电抗之和,可查表获得。
Up— 电源的相电压。
第六节 短路电流的效应
一 短路电流的电动效应
(一)原理
相邻载流导体之间的电磁互作用力即
电动力。
短路时,特别是冲击电流通过瞬间,
其电动力则非常大,所以三相短路冲击
电流为校验电器和载流部分的动稳定依
据。
(二)短路动稳定度的校验条件
1.一般电器
imax— 电器的极限通过电流(峰值 〕 ;
Imax — 电器的极限通过电流(有效值 〕 。
? ?
? ?3
m a x
3
m a x
sh
sh
II
ii
?
?
2.对绝缘子动稳定校验
Fal ≥ Fc(3)
Fal— 绝缘子的最大允许载荷,由产品
样本查得 ;
Fc(3)—短路时作用在绝缘子上的计算力 ;
三相短路冲击电流在中间相产生的电
动力最大,其计算公式为,
两导体的轴线距离,(m);
档距(即相邻的两支点间距离 〕
,(m);
母线在绝缘子上为平放,
母线在绝缘子上为竖放,
? ? ? ? ? ? ? ?33 273 1 0 N
shF i l a
?? ? ?
l
a
? ? ? ?33 FFc ?
? ? ? ?33 4.1 FF c ?
3.对母线等硬导体
一般按短路时所受到的最大应力来校验。
--母线材料的最大允许应力,
硬铜,
硬铝,
al?
M P aal 63??
M P aal 1 3 7??
cal ???
—母线通过 是所受到的最大应力。
—母线通过 是所受到的弯曲力矩,
单位 N·m,
当母线的档数为 1~ 2时,
当母线的档数为 >2时,
c? ? ?3shi
WMc ??
? ? 83 lFM ??
? ?3
shi
M
? ? 103 lFM ??
W—母线截面系数,
,单位,M3
b -截面水平宽度,
h-截面水平高度
4.电缆本身的机械强度很好,不必校验动
稳定。
62 hbW ??
(三)大容量电动机对短路冲击电流的影

当短路计算点附近有大容量电机 (总
容量超过 100KW)时,其反馈冲击电流使
短路点冲击电流增大。
工程设计中可近似取为,
? ? ? ?
Mshshsh iii ?? ??
33
NMMshMsh IKi ??? ?? 5.7~5.6
- 短路电流冲击系数,
高压电动机一般取 1.4~1.6;
低压电动机一般取 1。
-电动机的额定电流。
MshK ?
NMI ?
二 短路电流的热效应
(一)短路时导体的发热过程与计算
1.过程,
-- 短路前正常负荷时的温度;
--发生短路;
--切除故障时间;
-- 时导体温度。
l?
1t
2t
2tk?
12 ttt k ??
2.计算
即计算 的值。与 相对应的热量

由于计算困难,一般采用等效方法,
为短路发热假想时间。
k? k?
kQ
? ?? kt kk R d ttiQ 0 2 )(
i m a
t
k tRIR d tti
k ????
??
2
0
2 )(
imat
对无限大系统,则
当 1s时,

--保护装置动作时间 ;
o ffopk ttt ??
stt ki m a 05.0??
opt
?kt
kima tt ?
--断路器断路时间,(固有分闸时间
+电弧延续时间 〕
(固有分闸时间,可由产品样本查得)
一般高压断路器 0.2s
高速断路器,0.1~0.15s
低压断路器电弧延续时间,0.01~0.02s,
offt
3.工程设计方法
利用导体温度 与导体加热系数
的关系曲线,来确定 。
步骤,
(1)利用 查得
(2)利用下式求得
(3)利用 得到 。
?
?A k
?
l? lA
? ? i m alk tSIAA ??? ? 2
kA k?
(二)短路热稳定度的校验
1.一般电器
--电器热稳定试验电流;
--电器热稳定试验时间。
(可由产品样本查得 〕
im at tItI ??? ?
22
tI
t
2.母线及绝缘导线和电缆等导体
--导体在短路时的最高允许温度。
可查得。
max??k
kk ??? ?m a x
因确定 较麻烦,也可根据短路动
稳定度要求来确定其最小允许截面 。
--导体热稳定系数,可查
得。

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minS
? ?lki m a AAtIS ?? ?mi n
lk AAC ??
? ?CtIS i m a??mi n
第四章 常用建筑电气设备
及选择
第一节 概述
一、分类
(一)按电压分
主要有高压电气设备和低压电气设备。
其主要作用是电路的通断。
开关电器极其重要部分为触头,并具
有较好的灭弧能力。
1.电弧的主要影响
? 延长了电路的开断时间。
? 电弧高温烧坏开关的触头。
2.产生的原因
? 触头本身及触头周围介质含有大量可被
游离的电子。(内因 〕
? 当分断的触头间存在足够大的外施电压
的条件下,而且电路电流也达到最小生
弧电流,其间的介质就会强烈游离形成
电弧。(外因 〕
3.常用灭弧方法
? 速拉灭弧法
? 冷却灭弧法
? 吹弧灭弧法
? 长弧吹短灭弧法
? 粗弧分细灭弧法
? 狭沟灭弧法
? 真空灭弧法
4.对电气触头的基本要求
? 满足正常负荷的发热要求
? 具有足够的机械强度
? 具有足够的动稳定和热稳定
? 具有足够的断流能力
(二)按在电路的位置分
1.变配电所中担负输送和分配电能任务的
电路,称一次回路或一次电路,或主电路、
主接线。一次电路中的电气设备一次设
备。
2.凡 用来控制、指示、测量一次设备运行
的电路称二次回路(电路、接线 )。二次
回路通常接在互感器的二次侧,二次电
路的电气设备称二次设备或二次元件。
第二节 电气设备选择的共同
原则
一、按正常工作条件额定电压和额定电流
注:我国目前生产的电气设备,设计时取
周围空气温度为 为计算值。 >
, < 时,应修正。
mweN
mweN
II
UU
??
??
?
?
Co40 Co40
Co60
二、按短路情况来校验电气设备的动稳定
和热稳定。
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m a x
3
m a x
sh
sh
II
ii
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ttII
tItI
i m at
i m at
?
?
?
??? 22
三、按装置地点的三相短路容量来校验开
关电气的断流能力(遮断容量 〕 。
注:铭牌断流容量值所规定的使用条件。
四、按装置地点、工作环境、使用要求及
供货条件及经济条件来选择。
? ?
? ?
o ffNk
o ffNp
SS
II
?
?
?
?
3
3
第三节 高压开关设备及选择
一 高压断路器
(一)功能
? 通断正常负荷电流
? 接通和承受一定的短路电流
? 在保护装置作用下自动跳闸,切除短路
故障。
(二)类型
1.油断路器
(1)多油断路器,
开关触头在绝缘油中闭合和断 开。油
兼有灭弧和绝缘功能,油量多,有易燃
易爆危险。体积大,维护麻烦。可频繁
通断负荷。趋于淘汰。
(2)少油断路器,
开关触头在绝缘油中闭合和断开。油
只作灭弧功能,油量少,易燃易爆危险
性较小。体积小,价廉,维护方便。不
能频繁操作。 6~ 10kv多用。
2.空气断路器
利用压缩空气吹动电弧,并使电弧
熄灭。灭弧能力强,分断时间短,断流
容量大。结构复杂,价贵,维护要求高。
多用于 110kv及以上大型电站或变电所及
不适应采用六氟化硫断路器的高寒地区。
3.六氟化硫断路器
开关触头在 SF6气体中 闭合和断开。
SF6气体兼有灭弧和绝缘功能。灭弧能力
强,属高速断路器。断流容量大,电绝
缘性能好,检修周期长。可频繁操作。
无燃烧爆炸危险,体积小,维护要求严
格,价贵。在全封闭组合电器中多采用。
不适于高寒地区。
本身无毒,但电弧在高温作用下会生成
氟化氢等强烈腐蚀性的剧毒物,检修时,
应注意防毒。
LW8-40.5型户外交流高压六氟化硫断路器
4.真空断路器
开关触头在真空的容器内 闭合和断开。
灭弧能力强燃弧时间短,属高速断路器。
开断能力强。结构简单,重量轻,体积
小。寿命长,易维修。可频繁操作。无
易燃易爆危险 。
由于开断速度高,易产生截流过电压,
对变压器等感性负载易造成危害,应配置
过电压吸收装置 。
(1)真空断路器的发展状况
目前国际上,真空断路器的设计、
制造领域里逐步形成了以德国西门子公
司为代表的空气绝缘产品和以 ABB公司
为代表的复合绝缘产品的两大派别。西
门子公司的产品有 3AF,3AG及 3AH等系列
产品 。 ABB公司的代表产品有 VD4。
国内生产的真空断路器归纳起来大致
可分为三类,
? 引进技术并国产化的产品。如 ZN12-12,
引进西门子 3AF; ZN18-12,引进日本东
芝公司 VK系列产品; ZN21-12,引进比利
时 EIB公司的产品技术; ZN67-12,引进
日本三菱电机 VPR型真空断路器等。
? 在借鉴国外同类产品的基础上开发的产
品,如,ZN63-12和 ZN65-12分别效仿 ABB
的 VD4和西门子 3AH。
? 自行设计的产品,如,ZN15-12,ZN28-
12,ZN30-12等。
ZN63A-12(VS1)户内交流高压真空断路器
ZN28A-12系列户内交流高压真空断路器
(三)铭牌所列的技术数据
? 额定电压
? 额定电流
? 额定开断电流
? 额定断流容量
? 热稳定电流
? 动稳定电流
(四)选择
? 首先考虑工作条件,确定断路器的额定值。
? 结合环境条件选用断路器的型号和规格。
? 据短路电流进行断流容量,动、热稳定校
验。
? 尽量维修方便,价格便宜,运行费用少
等。
(五)断路器操作机构
1,分类
( 1)手动操作机构 ( CS〕
能手动和远距离跳闸,但只能手动合闸,
不能自动合闸。操作电源为交流。
( 2)电磁操作机构 ( CD〕
能手动和远距离跳合闸,适于自动化,
结构简单,零件数量少,工作可靠,制
造成本低。 但需直流操作电源。 操作功
率很大,影响到合闸速度的提高及机电
寿命 。
(3)弹簧储能操作机构 ( CT 〕
能手动和远距离跳合闸。断路器的合、
分操作仅由功率很小的电磁铁控制,所
以对直流电源的要求不高,还可用交流
电源操作,其速度特性和使用寿命都得
到很大程度的改善。结构比较复杂,零
件数量多,且要求加工精度高,制造工
艺复杂,成本高,产品的可靠性不易保
证。利用弹簧机构储能,因而可实现一
次重合闸。
2.选择,
选定操作机构,要结合变电所操作
电源情况确定,有直流操作电源处,尽
量采用电磁操作机构;小型变电所采用
手动操作机构,但断路器断流容量要减
弱很多;一般情况多推荐采用弹簧储能
操作机构。
(1)出线回路在六回以下,且变压器总容量
不超过 5000kvA时,可选用交流操作机
构;
(2)变压器总容量超过 5000kvA,高压母线
采用单母线分段时,宜选用直流操作,
采用直流弹簧储能机构;
(3)一类负荷或特别重要负荷容量较大,且
系统容量在 10000kw左右时,应选用直
流操作,采用 CD型直流操作机构。
3.新操动机构
永磁操动机构是在弹簧机构和传统电
磁机构的优点基础上,克服其不足,将
永久磁铁应用于操动机构中,设计中使
真空断路器分合闸位置的保持通过永久
磁铁实现,取代了传统的锁扣装置。
(1)特点,
? 其吸力特性可以较为理想地满足真空灭
弧室的工作需要。
? 永久磁铁与分、合闸控制线圈结合,解
决了合闸时需要大功率能量的问题,因
而磁系统结构尺寸比普通电磁机构减小
了,分、合闸控制线圈电流小。
? 真空灭弧室靠永久磁铁产生的力使其保
持在合闸与分闸位置上,取代了传统的
机械锁扣方式,机械结构大为简化,耗
材省,节能且成本低。
? 操动机构无需机械锁扣和辅助电器,机
械动作的可靠性大大提高,能实现免维
护,节省维修费用。
(2)国内外的发展动态
例,ABB开发了一种新型 VM1型真空断路
器,VM1真空断路器的额定电压目前为
12,17和 24kV,额定电流为 630或 1250A,
额定短路开断电流为 20或 25kA。较高电
压等级和大开断能力的产品正在研制中。
高压真空断路器操动机构中的应用,
在我国尚属空白。
二 高压隔离开关
没有灭弧装置,不能接通和切断负荷
电流。
(一) 功能,
1.隔离高压电源
2.倒闸操作
3.接通和断开较小电流
(二)类型,
1.户内型( GN 〕 三相刀闸同一底座。
2.户外型( GW〕 单柱式、双柱式、三柱
式。
(三)选择
1.首先按安装地点选择户内型或户外型。
2.结合工作条件确定额定值,校验动、稳
定值。
3,35kv及以上宜选用带接地刀闸。
4.考虑开关接线端的机械负荷。
三 高压负荷开关
具有简单的灭弧装置。
(一)功能
1.能通断一定的负荷电流和过负荷电流,
不能切断短路电流故障。
2.必须与高压熔断器串联,借助于熔断器
切除短路电流。
3.与隔离开关一样,具有明显的断开间隙,
也具有隔离电源,保证安全检修的功能。
(二)类型
1.户内型 ( FN )
2.户外型 ( FW )
固定产气式( FN1,FW5 等 〕
压气式 ( FN2,FN3 〕
压缩空气式
六氟化硫
油浸式
真空式
FZRN21-12D/T125-31.5型户内交流高压真空
负荷开关-熔断器组合电器
FLRN36-12D型户内交流高压六氟化硫负荷开关-
熔断器组合电器
四 高压熔断器
是一种简单的保护电器,由熔体、熔体
管和接触导电等部分组成。
(一)功能
1.主要对电流和电路中的设备进行短路保

2.有时也有过负荷保护
(二)类型及特点
1.户内型 ( RN 〕 固定式
2.户外型 ( RW 〕 跌落式
RN1 主要用作高压线路和设备的短路
护,也起过负荷保护。
RN2 用作高压互感器的短路保护。
RN1, RN2灭弧能力很强,为”限流
“式熔断器 。
RW3 即可作 6~ 10kv线路和变压器的短
路保护,又可在一定条件下直接用高压
绝缘棒(俗称令克棒 〕 来操作熔管分合,
以断开或接通小容量的空载变压器和空
载线路等。其灭弧能力不强,为“非限
流”式熔断器。
RW3- 10户外高压跌落式熔断器
(三)选择
1.其额定电压应符合线路或设备的额定电
压。
2.熔断器额定电流 IN.FU和熔体的额定电流
IN.FE的确定,
IN.FE≈(1.4~2.5) IC
IN.FE=(0.3~1.0) IN.FU
3.熔体电流 IN.FE 还应躲过变压器空载励磁
电流、电容器组投入时的合闸涌流、外
部短路或电动机频繁自起动引起的冲击
电流,其熔断时间不小于 0.5s来加以校验。
(1)对于保护电力变压器的熔断器,熔体电
流不仅 通过与变压器额定电流 IN.T 的经
验公式考虑变压器空载合闸励磁电流、
二次侧穿越性尖峰电流和允许正常过负
荷电流,而且考 虑与低压侧配出线的配
合,不越级熔断。即,
IN.FE=(1.4~2.0) IN.T
(2)保护并联电容器的熔断器
IN.FE=K IN.C
IN.C —电容器额定电流
K —高压跌落式熔断器,1.2~1.3
限流式熔断器,一台电容器时,
1.5~2.0
一组电容器时,
1.3~1.8
(3)(电动机部分见低压熔断器 〕
4.保护电压互感器的 RN2 型熔断器的熔体额
定电 流为 0.5A,
5.灵敏度校验
--熔断器保护线路末端在系统最
小运行方式下两相短路电流。
如保护变压器为低压侧母线的两
相短路电流折算到高压侧之值。
4m i n ?? ?? FENkp IIS
min?kI
6,前后选择性的配合要求。
(1) 后级或上级的, 要比前级或下
级的 相差 2~ 3个额定电流级。
(2)变压器高压侧熔断器的熔断时间不能小
于 0.4s,才能与低压配出线保护相配合,
不致发生越级熔断。
)3(
2)5~4( PFEN II ??
FENI ?
FENI ?
7.断流能力的校验,即,
(限流型,如 RN4 〕
( 非限流型 〕
(对具有断流能上
下限的熔断器,如
RW4)
)2(
m i n
)3(
)3(
po ff
shFEo ff
pFEo ff
II
II
II
?
?
?
?
?
?
--熔断器最大分断电流。
--断器最小分断电流。
--熔断器安装点的三相短路电流。
--熔断器安装点的三相短路冲击
电流。
--熔断器所保护线路末端的两相短
路电流。
FEoffI ?
min?offI
)3(pI
)2(pI
)3(shI
六 高压开关柜
按一定线路方案将有关一、二次设备组
装而成的一种高压成套配电装置。
(一)用途
作为电能接受、分配的通断和监视保护
之用。
(二)类型
1.固定式、手车式
(1)固定式
制造工艺简单,节省钢材,价格便宜,
但体积较大防护等级较低
(2)手车式
维护方便,安全可靠,更换断路器容易
占用建筑体积少等。
(通过产品型号格式来了解)
GG-1A(F)型固定式高压开关设备
KYN28A-12(Z)B型铠装移开式交流金属开关设备
XGN2-12(Z)箱型固定式交流金属封闭开关设备
2.户内、户外。
(三)开关柜按供电装设了防止电气误
操作的闭锁装置,即“五防”。
? 防止误跳、误合断路器。
? 防止带负荷分、合隔离开关。
? 防止带电挂地线。
? 防止带地线合闸。
? 防止误入带电间隙。
(四)选择
? 据使用环境和工作条件决定开关柜类型和相应
的电气设备。
? 据变配电所一次电路图的要求并经几个方案的
技术经济比较,优选开关柜及其一次方案编号,
并确定一、二次设备型号和规格。
? 结合控制、计量、保护和信号等方面要求,选
用或自行设计二次接线,并确定二次设备型号
和规格。
? 向厂家订购时,应向厂家提供一、二次电路图
纸等有关技术资料。
第四节 低压开关设备及选择
用来接通或断开 1000v以下的交流和直
流电路的电气设备。
一 低压熔断器
(一)常用的类型及特性
1.RM10 型低压无填料密闭管式熔断器
灭弧断流能力较差,属非限流式熔断器。
结构简单,价廉及更换熔体方便,仍较
普遍地应用于低压配电装置中。
2.RT0 型低压有填料封闭管式熔断器
灭弧断流能力很强,具有限流作用。能
实现短路保护和过负荷保护。
保护性能好,断流能力大,可应用在
靠近电源的配电装置,但它多为不可拆
式,熔体熔断后报废,不经济。
3.RS3型有填料封闭管式快速熔断器
主要作硅整流元件及其成套装置的短
路或过负荷保护,灭弧断流能力很强,具
有限流作用。
长期工作不老化、不误动作
RTO(NATO)系列有填料封闭管式刀形触头熔断器
RTO( NATO)适用于交流 50Hz,额定电压为 380V,或直流 400V,额定电流至
630A的工业电气装置的配电设备中作线路过载和短路保护之用。
RS3(NAS3)系列
(二)选择
1.保护电力线路的熔断器熔体电流的选择
IN.FE≥IC
IN.FE≤KoL IaL
IN.FE≥KC IPK
IC --线路计算电流。
KoL --过负荷系数。
(1)当保护线路过负荷时, KoL= 0.8,
(2)只作短路保护时,
对电缆或穿管绝缘导线,取 KoL= 2.5,
明敷绝缘导线,取 KoL = 1.5,
(3)同时作短路和过负荷保护 KoL = 1。
IaL--导线或电缆允许的载流量。
KC --为计算系数,
轻载起动电动机 KC = 0.25~0.3
重载起动电动机 KC = 0.35~0.5
频繁起动和反接制动电动机
KC = 0.5~0.6
供多台电动机 KC= 0.5~1
IPK --尖峰电流,即起动电流。
2.对保护照明线路的熔断器
同时满足,
KoL IaL ≥ IN.FE≥IC
IN.FE ≥ K’ C IC
K’ C --计算系数。
熔断器
类 型
白炽灯、卤钨灯、
荧光灯、金属卤化
物灯
高压汞灯 高压钠灯
R C 1A 1 1,0~ 1,5 1,1
RL, NT 1 1,3~ 1,7 1,5
'cK
3.对于保护电力变压器的熔断器
IN.FE=(1.4~2.0) IN.T
IN.T_—变压器低压侧的额定电流
4.灵敏度检验及分断能力
--熔断器保护线路末端在系统最小
运行方式下的单相短路电流(中
性点直接接地系统 〕 或两相短路
电流(中性点不接地系统 〕 。
(限流型 〕
(非限流型 〕
4m i n ?? ?? FENkp IIS
)3(
)3(
shFEo ff
pFEo ff
II
II
?
?
?
?
min?kI
5.上下级熔断器的相互配合
设在后一级熔断器出口发生三相短路
时,由前一级熔断器的保护特性曲线上
查得的熔断时间为 t1 ;在后一级熔断器
出口发生三相短路时,由后一级熔断器
的保护特性曲线上查得的熔断时间为 t2。
考虑熔体安秒特性曲线误差为 ± 50%,则,
t1 > 3t2
如不能满足要求,则应将前一级熔断器
的熔体电流提高 1~ 2级。
二 低压开关和负荷开关
(一)刀开关
作隔离电源之用。
不带灭弧罩的刀开关,只能在空载下操作。
带灭弧罩的刀开关,通断一定的负荷电流。
HD -- 单投 HS -- 双投
(二)低压刀熔开关和负荷开关
由刀开关与熔断器组合而成。
例,HR3刀熔开关; HH封闭式负荷开关;
HK开启式负荷开关。
三 自动空气开关
(低压断路器、低压空气 开关 〕
能带负荷通断,又能在短路、过负荷和
失压等时自动跳闸。
(一)类型
1.按用途分
配电线路用;电动机保护用;照明线路
用;漏电保护用。
2.按分断性能分
一般型和限流型
3.按保护特性分
选择型和非选择型。
4.按结构型式分
塑料外壳式(装置式 〕 和框架式(万能
式 〕 。
NA15 (DW15HH)系列万能式断路器
DZ20系列塑料外壳式断路器
NM1系列塑料外壳式断路器
C65断路器
(二)结构
1.灭弧室
2.触头系统
3.脱扣器系统
(1)欠压脱扣器
(2)过电流脱扣器
? 电磁脱扣器,瞬时脱扣。
? 电磁脱扣器 +阻尼机构,短时脱扣。
? 电子式过电流脱扣器:三段保护特性 。
(3)热脱扣器
(4)分励脱扣器
由控制电源供电,实现远距离分闸。
(三)自动空气开关的选择
1.开关主触头额定电流 IN,过流脱扣器额
定电流 IN.OR 和热脱扣器额定电流 IN.TR
之间的关系,
IN≥ IN.OR ≥ IN.TR ≥ IC
2.分断能力应满足,
(开关动作时间小于 0.02s)
(开关动作时间大于 0.02s)
)3(shQAoff II ??
)3(pQAoff II ??
3.自动空气开关脱扣器电流整定
1.电动机用自动空气开关
--电动机额定电流
--可靠系数,
动作时间大于 0.02s的开关取 1.35~1.4,
动作时间小于 0.02s的开关取 1.7~2,
对多台设备的干线取 1.3。
MNTROP II ?? ?
MNI ?
relK
pkre lOROP IKI ???
2.配电线路用自动空气开关
(1)热(或长延时)脱扣器整定值
--热脱扣器取 1.0~1.1,
长延时脱扣器取 1.1。
?? ?? cre lTROP IKI '
'relK
(2)瞬时脱扣器整定值,
--取 1.7~2,
--线路中,起动电流最大的电
动机的起动电流。
--除起动电流最大一台电动机
外的线路计算电流。
)(1.1 m a x"1 ???? ??? str elcOROP IKII
"relK
max?stI
1??cI
(3)短延时脱扣器整定值,
3.照明线路用自动空气开关
)35.1(1.1 m a x1' ???? ??? stcOROP III
?? ? cTROP II
?? ? cOROP II 6
4.灵敏度校验
TN,TT系统
( DZ型空气开关 )
( DW型空气开关 )
--配电保护线路末端或电气距离最
远一台用电设备处单相短路电流。
? ? ? ? 21
m i n
1 ??
?? OROPkp IIS
? ? ? ? 5.11
m i n
1 ??
?? OROPkp IIS
? ?1min?kI
5.空气断路器之间、空气断路器与熔断器
之间保护选择性的配合
(1)空气断路器之间的配合
上一级 >1.2下一级
(2)熔断器在前,空气断路器在后
当熔断器为限流型,
<熔断器的限流电流
当熔断器不是限流型,
比 小一级
OROPI ? OROPI ?
OROPI ?
TROPI ? FENI ?
(3)空气断路器在前,熔断器在后
当熔断器为限流型,
则可不作校验。
当熔断器不是限流型,
则应作校验。一般 60A以下,至少差
二级; 60A以上,至少差 1~ 2级。
6.与配电线路截面的配合
O P T R a lII? ?
(四 ) 主要规格及技术参数
( 以 DW15-200,400,630系列 为例)
断路器的额定电流
壳架等级额定电流 Inm(A)
断路器的额定电流 In(A)
200
热 — 电磁式
100 160 200
电子式
100 200
400
热 — 电磁式
315 400
电子式
200 400
630
热 — 电磁式
315 400 630
电子式
315 400 630
断路器的额定短路通断能力、飞弧距离
壳架等
级额定
电流
Inm(A)
额定短路分断能力 Ic
(有效值 )
一次极限分断能力 (有
效值 )
最小额定短
路接通能力
(峰值
)n× Ic
飞弧距离 (mm)
380V
660V
1140V
试验程
序 P-2
380V




380V
660V
1140V
Ic
(KA)
cosφ
Ic
(KA)
cosφ
Ic
(KA)
cosφ
Ic
(KA)
cosφ
200
20
0.3
10
0.5
-
-
o
co_co
50
0.25
co
2.0× Ic
250
400
25
0.25
15
0.3
10
0.5
o
co_co
50
0.25
co
2.0× Ic
250
350
630
30
0.25
20
0.3
12
0.3
o
co_co
50
0.25
co
2.0× Ic
250
350
断路器额定短延时分断能力
壳架等级额定电流
Inm(A)
延时时间 (S)
短延时分断能力 (有效值 )KA
飞弧距离 (mm)
380V
660V
200
0.2
5
5
250
400
0.2
8
8
250
630
0.2
12.6
10
250
用途
选择型过电流脱扣器
非选择型过电流脱扣器
电子式
电子式
热 — 电磁式
长延时
短延时
瞬时
长延时
瞬时
长延时
瞬时
配电用
(0.4-1)In
(3-10)In
(10-20)In
(0.4-1)In
(3-10)In
(0.64-1)In
10In
不可调式
保护电动机用
-
-
-
(0.4-1)In
(8-15)In
(0.64-1)In
12In
不可调式
过电流脱扣器动作电流整定值范围
特点、用途及适用范围
● DW15-200,400,630系列万能式低压断路器是机械电子工业部上海 电器科学研究所和
国内有关工厂联合设计的更新换代产品, 取代了目前国内量大面广的老产品 DW10系列万
能式空气断路器 。 本系列产品符合 JB1284-85,IEC157-1等标准 。
● DW15-200,400,630低压万能式空气断路器 ( 以下简称断路器 ) 的额定电流自 100A至
630A;额定工作电压交流 50HZ自 380V至 1140V。 该断路器主要在配电网络中用来分配电能
,保护线路及电源设备的过载, 欠电压和短路 。 也能在交流 50HZ,380V电网中用来保护
电动机的过载, 欠电压和短路 。 在正常条件下, 断路器可作为线路的不频繁转换及电动
机不频繁起动之用 。
分类方法
类型
按用途分
配电用;
保护电动机用
按选择保护性能分
选择型;
非选择型。
按传动装置
手柄直接传动;
电磁铁传动;
电动机传动。
按脱扣种类分
过电流脱扣器型;
过电流脱扣和分压脱扣型;
过电流和欠电压脱扣型;
过电流脱扣、欠电压脱扣和分压脱扣型。
按过电流保护种类分
短路瞬时动作;
过载长延时 /短路短延时及特大短路瞬时动作
按欠电压保护种类分
欠电压瞬时动作;
欠电压延时动作。
按主回路进出线分
板后进出线 (水平进出线 );
板前进出线 (垂直进出线 );
板前进线板后出线;
板后进线板前出线 。
四 漏电保护器
(一)分类,
1.按动作原理分,
? 电压型
? 电流型
? 脉冲型
2.按脱扣的型式分,
? 电磁式,
不受电压波动、环境温度变化以及缺
相等影响.而且良好,可靠性高。
? 电子式,
灵敏度高,制造技术简单,可制成
大容量产品,但需要辅助电源,抗磁干
扰性能不强。
3.按其保护功能及结构特征分,
(1)漏电继电器
由零序电流互感器和继电器组成。它
仅具备判断和检测功能,由继电器触头
发出信号,控制断路器分闸或控制信号
元件发出声、光信号。
(2)漏电开关
由零序电流互感器、漏电脱扣器和主开
关组成,装在绝缘外壳里。它具有漏电
保护和手动通断电路的功能。
(3)漏电断路器
具有过载保护和漏电保护的功能,它是
在断路器上加装漏电保护器件而构成。
(二)选择
1,下列设备的配电线路宜设置漏电电流动
作保护
? 手握式及移动式用电设备。
? 建筑施工工地的用电设备。
? 环境特别恶劣或潮湿场所 (如锅炉房、食
堂、地下室及浴室 )的电气设备。
? 住宅建筑每户的进续开关或插座专用回
路。
? 由 TT系统供电的用电设备。
? 与人体直接接触的医疗电气设备 (但急救
和手术用电设备等除外 )。
2.漏电电流保护装置的动作电流宜按下列
数值选择,
? 手握式用电设备为 15mA。
? 环境恶劣或潮湿场所的用电设备 (如高空
作业、水下作业等处)为 6~10mA
? 医疗电气设备为 6mA。
? 建筑施工工地的用电设备为 15~30mA。
? 家用电器回路及照明线路一般为 ≤30mA。
? 成套开关柜、分配电盘等为 100mA以上。
用于总体保护一般 200~500mA
? 防止电气火灾为 300mA。
五 交流接触器
作为线路或电机的远距离频繁通、断之用。
(一)类型
? CJ20系列接触器,是全国统一设计的新
产品,适用于 50/60Hz,600v及以下的交流
电路。额定电流 6.3~630A,灭弧性能好,
触头具有较高的抗熔焊和耐电磨损性能。
CJ20系列交流接触器
? B系列接触器,是目前常用的产品之一,
适用于 50/60Hz,600v及以下,电流 475A及
以下的交流电路,具有失压保护作用,常
和 T系列热继电器组成磁力起动器。
(二)选择
1,
2,
3.动热及分断能力校验。
LNKMN UU ?? ?
LNKMN II ?? ?
4.据电源的要求选择吸收线圈的电压等级
和电流种类。
5.据连锁点的数目和它需要遮断的电流大
小确定辅助接点。
6.据操作次数需要接触器所允许的工作频
率 。
六 智能化 低压电器
智能断路器、智能电动机保护器、智
能接触器等智能电器元件随智能型配电
网络系统应运而生。以 DW40,DW45、
DZ40,S,CJ40,M,F,3TF等产品为
代表,产品性能优良、工作可靠、体积
小、电子化、智能化、组合化、模块化、
多功能化。
(一)智能断路器
1.特点,
(1)保护功能多样化
除了可同时具有长延时、短延时、瞬
时的三段保护功能以外,还具备过压、
欠压、断相、反相、三相不平衡、逆功
率及接地保护 (第四段保护 )以及屏内火
灾检测预报警等功能,甚至于可做到一
(2)选择性强
其保护的选择性,灵活性及重复误差
都很好,加之它的各种保护功能和特性
可以全范围调节,因此可实现多种选择
性,
可任意选择动作特性。
可任意选择保护功能。
便于实现极联保护协调,实施区域选
择性连锁,实现良好的极间协调配合。
(3)具备通讯功能
既能从操纵者那里得到各种控制命令
和控制参数又能通过连续巡回检测对各
种保护特性、运行参数、故障 信息进行
直观显示,还可与中央计算机联网实现
双向通讯,实施遥测、遥讯、遥控、人
机对话功能强,操作人员易于掌握,避
免误动作。
(4)显示与记忆
智能化断路器能显示三相电压、电流、
功率因数、频率、电能、有功功率、动
作时间、分断次数以及预示寿命等,能
将故障数据保存,并指示故障类型、故
障电压、电流等,起到辅助分析诊断故
障的作用。
(5)故障自诊断,预警与试验功能
可对构成智能断路器的电子元器件的
工作状态进行自诊断,当出现故障时可
发出报警并使断路器分断。预警功能使
操作人员能及时处理电网的异常情况。
微处理器能进行, 脱扣, 和, 非脱扣,
两种方式试验,利用模拟信号进行长延
时,短延时,瞬时整定值的试验,还可
进行在线试验。
2.组成及工作原理
(1)实时检测
电流传感器、实心和空心电流互感器
(2)微处理器及其外围接口
智能脱扣器的核心部分,对拾信号进
行实时处理,存储、判别,对不正常因
素进行监控等。
(3)执行元件
执行元件是磁通变换器,其磁路全
封闭或半封闭,正常工作时靠永磁铁保
证铁心处于闭合状态,脱扣器发出脱扣
指令时,线圈通过的电流产生反磁场抵
销了永磁体的磁场,动芯靠反弹簧动作
推动脱扣件脱扣。
NA1系列智能型万能式低压断路器
(三)交流接触器
将微处理器引入交流接触器中,实
现智能交流接触器起动、保护、分断全
过程的优化控制。目前采用了特殊结构
的触头系统,实现了接触器的无弧、少
弧分断,大大提高了接触器的电寿命,
实现了交流接触器技术的重大突破,达
国际先进水平。
NCPS7系列智能控制保护开关
七 低压配电柜
按一定线路方案将有关一、二次设备组
装而成的一种低压成套配电装置。
(一)固定式
PGL1 已淘汰。
PGL2 还在中小型建筑的配电系统中使用。
GDL1,GDL2,GDL3在电力系统用得较多,
民用建筑仅用于三级及容量较小的二级
负荷系统中 。
GGL,GGD等也使用较多。
(二)抽屉式
外形紧凑,操作安全,易于检修与维护,
更换故障开关容易,缩短故障开关停电
时间。
常用的有 GCK及 GCL型及模数制的抽屉
开关柜。
MUS及 MZS目前用在大容量一、二类
建筑中。
GGD(NGG1)型低压固定式开关柜
NMNS(NGC3)型低压抽出式开关柜
第五节 电力变压器
一 变压器常用类型
(一)电力变压器类别
1.按绕组导体分
铜绕组,铝绕组
2.按绕组绝缘类型分
(1) 油浸式:广泛用作电力变压器,与干
式相比,具有较好的绝缘和散热性能,
价廉,不宜用于易燃、易爆场所。
ZGS11-H(Z)·R-200~1000/10系列卷铁心组合式变压器
S11-M·R-30~1000/10系列三相卷铁心全密封配电变压器
(2)干式,
? 开启式
? 封闭式
? 浇注式:用浇注的环氧树脂作为绝缘和
散热介质,结构简单体积小,重量轻,
安全防火要求高的场所,广泛用于民用
建筑。
(3)冲气式:多为六氟化硫
干式变压器 --SC(B)10系列 10kV30-2500kVA配电变压器
3,按容量系列分
采用国际通用的 R10容量系列。
例,100,125,160,200,250,315,400,
500,630,800,1000,1250,1600,
2000,2500KVA。
(二)电力变压器的联结组别
6~ 10KV变压器在其低压侧为三相四线
制系统时,其联结组别有 Y,yn0和 D,yn11
两种。
D,yn11较 Y,yn0优点,
? 更有利于抑制高次谐波。
? 更有利于单相短路接地故障的切除。
? 承受单相不平衡负荷能力强。
二 电力变压器的容量和过负荷能力
(一) 实际容量
变压器的额定容量(铭牌容量 〕,是
在规定的环境温度下,在规定的使用年
限( 20年 〕 内所连续输出的最大视在功
率。
否则要进行温度修正,即,
TNT SKS ???
(二)正常过负荷
昼夜和季节不均匀的过负荷。
户内变压器
户外变压器
TNTNOLOLT SSKS ?? ?? 3.1)(
TNTNOLOLT SSKS ?? ?? 2.1)(
(三)事故过负荷
在事故情况下,允许短时间较大幅度
过负荷,但运行时间不能超过规定值。
(见表 〕
三 变电所主变压器选择
(一)选型的原则
? 应选用节能型的油浸及干式变压器。
? 独立式变电所,可选用油浸式变压器,
安装在一层。
? 在一二类高低层主体建筑内变压器应选
用干式变压器,若与低压配电盘并列安
装时,应选用箱型干式变压器。
? 非一类建筑,当变压器附设在外墙时,
可安装油浸式变压器,但容量不能超过
400KVA。
(二)台数的选择
? 据负荷性质
一、二级负荷,宜选用两台。二级负荷
(无一级负荷 〕 时,也可采用一台,但
在低压侧应与其它备用电源联络。
? 考虑经济运行
季节负荷较大时,可装二台 以上的变压
器 。
? 考虑负荷大小
? 考虑负荷的发展
(三)容量的选择
(1)单台变压器
--变压器最佳负荷率,一般为
70%~80%。
--补偿后的平均功率因数。
2co s ????? cTN PS
?
2cos?
cTN SS ??
(2)两台变压器
任一台变压器单独运行时,应满足
一二级负荷的需要。
cTN SS 7.0??
? ?ⅡⅠ ?? ? cTN SS
(3)容量上限
? 建筑物内,干式变压器不宜超过
2000KVA。
? 二层楼以上的干式变压器其容量不宜大
于 630KVA
? 居民小区变电所的配电变压器单台不宜
超过 630KVA。
(四)组台式变电所
组合式变电站又称成套变电站或箱
式变电站。
1,组成
高压开关柜、电力变压器、低压开关
柜等组合为一个整体的接线方式。
2.特点
? 运行安全可靠,
? 占地面积比较小,
? 便于维修, 安装速度快,
? 深入到建筑的负荷中心,
? 便于形成环网式供电等
YBM29A小型化预装式变电站
第六节 电流互感器和电压
互感器
一 概述
电流、电压互感器称为仪用变压器,其
主要作用是,
? 使仪表、继电器与电路绝缘。
? 扩大仪表、继电器的使用范围。
二 电流互感器
(一)接线方案
1.一相式接线
适用于负荷平衡的三相线路,供测量
电流或接过负荷保护装置。
2.两相 V形
适用于中性点不接地的三相三线制
线路。供测量三相电流和电能,并可接
过电流保护装置 。
3.两相电流差接线
适用于中性点不接地的三相三线制线
路。供接过电流保护装置之用。
4.三相 Y形接线
适用于三相四线制及中性点直接接
地的三相三线制线路,供测量及保护用。
(二)类型
1.按一次绕组分
单匝式、多匝式。
2.按用途分
测量用:准确度 0.1,0.2,0.5,1,3,5。
保护用,3P,5P,10P。
3.按电压分
高压:多制成两个铁芯、二个二次绕组,
分别接仪表、继电器。
低压
(三)选择和校验
1.按装置地点的条件和额定电压,一次电
流、二次电流 ( 5A〕,准确级等选择。
2.注意电流互感器准确级与二次负荷容量
有关,即二次负荷 S2不得大于准确级对
应的额定二次负荷 S2N。
3.动热稳定校验
? ?
i m aNs tIIK
3
11 ??
? ?3
12 shiIK Nes ?
(四)使用注意事项
1.电流互感器在工作时,其二次侧不得开
路。
2.电流互感器的二次侧有一端必须接地。
3.电流互感器在连接时,注意其端子的极
性。
三 电压互感器
(一)接线方案
1.一个单相电压互感器接成 V/V形
适用于电压对称的三相线路,供仪表、
继电器接于一个线电压。
2.两个单相电压互感器接成 V/V形
适用于三相三线制线路,供仪表、
继电器接于各个线电压,广泛用于高压
系统中,作为电压、电能测量。
两个单相电压互感器接成 V/V形
3.三个单相电压互感器接成 Y0/Y0形
适用于三相三线制和三相四线制,可
供接要求线电压的仪表、继电器,并可
供接要求相电压的绝缘监察电压表。
4,三个单相三绕组电压互感器或一个三相
五芯柱三绕组电压互感器接成 Y0/Y0/△
(开口三角 〕 形。
三个单相电压互感器接成 Y0/Y0形
Y0/Y0/△
(二)类型
广泛采用环氧树脂浇注绝缘的干式互感器。
例,JDZJ- 10为单相三绕组环氧树脂浇注
绝缘电压互感器。
(三)选择及校验
1.按装置地点的条件和一次电压、二次电
压 ( 100V〕,准确级等选择。
2.有熔断器保护,不需校验短路电流的稳
定度。
3.准确级与二次负荷的容量有关。
22 SS N ?
(四)使用注意事项
1.电压互感器在工作时,其二次侧不得短
路。
2.电压互感器的二次侧有一端必需接地。
3.电压互感器在连接时,也要注意其端子
的极性 。
第七节 自备电源及选择
一、柴油发电机组
当供电部门的电源发生故障后,在 10~ 15s
内自动起动,作应急备用电源。
(一)柴油发电机组供电范围
1.一级负荷
? 消防用电设备
? 重要场所的用电设备
? 其它重要设备
2.部分二级负荷
? 高层建筑的客梯和生活水泵
? 重要会议厅、演出厅、金融营业厅的照
明和空调设备的用电。
? 冷冻室和冷藏室的电源。
(二)原理及组成
以柴油机为动力,拖动工频交流同步
发电机组成的发电设备。
具有结构紧凑,占地面积小,热效率高,
起动迅速等特点。
柴油发电机组主要由柴油机、发电机
和控制屏三大部分组成。
(三),柴油发电机组主要性能
? 连续输出功率或主力功率、备用功率。
? 50Hz、三相 Y形接线,中性点直接接地。
380/220V,cosφ=0.8,H级绝缘,IP22级
防护。
? 励磁方式为无刷自励,机组带短路超负
荷保护。
? 耗油量、整机噪声、自起动时间等。
(四)总容量的确定
1.计算方法
(1)用电负荷计算
重要电气设备,满负荷运行,需要系数
和同期系数均为 1。
(2)发电机总容量的计算
? 按稳定负荷计算
? 按尖峰负荷计算
? 按发动机组母线允许电压降计算
选择其中最大者。
2.估算方法
(1)按面积估算
建筑面积在 10000M2以上的大型高层建
筑,可按 15~ 20W/m2估算,10000M2以
下的中、小型高层建筑,可按 10~ 15W/m2
估算 。
(2)按主变压器总容量 10%~ 20%估算。
(3)按单台或成组起动的电动机容量估算
在高层建筑中,消防泵等大容量异步电
动机全压起动时,柴油发电机组母线上
的电压降不超过 15%~ 20%。可根据直
接起动电动机容量查表确定柴油发电机
容量。
以上三者之中选择整定值。
(五)柴油发电机组台数确定
1.大型高层建筑,宜选用 2台,一台作为消
防用电设备的备用电源,另一台为一、
二级负荷的备用电源。
2.若计算功率总和在 1000kw以下,变电所
相距不及 100m,可选 1台。若计算功率
总和在 1000kw以上,变电所相距超过
100m,可选 2台及以上,应分散安装在
需要容量较大的变电所附近。
3.几个变电所相距几十米,可选一台。若
超过 2000KVA,则可选用二台,可集中
安装。
4.一般高层建筑内柴油发电机组不宜超过 3
台。
康明斯系列柴油发电机组
二,不间断电源系统
(一) 设置条件,
当用电负荷不允许中断供电时;当用
电负荷允许中断供电时间在 1.5s以内时;
重要场所的应急备用电源 。
( 二 ) 原理及组成
由整流器柜, 逆变器柜, 静态开关柜,
蓄电池等构成 。
(三)不间断电源系统的选择
1.输出功率,
(1)对电子计算机供电, 输出功率应大于计
算机各设备额定功率总和的 1.5倍;对其
他设备供电时, 为最大计算负荷的 1.3倍 。
(2)负荷最大冲击电流不应大于不间断电源
设备的额定电流的 150% 。
2,蓄电池的放电时间,
(1) 蓄电池 的额定放电时间可按停机所需
最长时间来确定,一般可取 8—15min。
(2) 当有备用电源时,并等待备用电源投
入,其蓄电池额定放电时间一般为 10—
30mim。
第五章 建筑供配电系统
第一节 负荷等级及对供电要求
一 负荷分级
(一) 一级负荷
供电中断,… 产生重大损失者。
(二)二级负荷
供电中断,… 产生较大损失者。
(三) 三级负荷
为一般电力负荷,所有不属一、二级负
荷者。
二 各级负荷对供电电源的要求
(一)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)二级负荷
1,两个回路供电
2.供电变压器应有两台
(三)三级负荷
无特殊要求
第二节 高压供配电系统
一 基本要求
? 可靠性
? 灵活性
? 安全性
? 经济性
二、变电所常见进线主接线
(一)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。
(二)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。
(三)电力电缆直接引入
适用于通常建筑物内及彼此距离较近,
变电所变压器容量 1000KVA及以下,常
用于线路-变压器组接线方式。
(四)隔离开关与接地开关组引入
隔离开关分断时,接地开关同时接地,
确保人身和设备安全。
(五)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 KVA~ 1000KVA,
当熔断器不能满足继电保护要求时,宜
选用断路器。
配电所专用电源线的进线开关设备当
无继电保护和自动装置要求,可采用 。
环网柜常用。
(六)隔离开关与断路器引入
目前使用广泛。
(七)增加避雷器引入
架空进线及电缆进线 <30m引入。
三,6~ 10KV配电所常见主接线
(一)单电源单母线不分断接线
适用于三级负荷供电,如有备用电源时
也可对二级负荷供电。
(二)双电源单母线不分断接线(明备用 〕
用在负荷较大的二级负荷或负荷较小
的一级负荷,若为一级负荷,备用电源
应采用自动投入方式。
(三)双电源单母线分断接线(明备用 )
某段母线故障和检修时,不影响另段母
线正常运行,系统相对灵活些。
(四)双电源单母线分断接线(暗备用 〕
常用在大型民用建筑中,每路进线
应能带全部一级负荷及重要二级负荷,
常取总负荷的 70%。
(五)环网接线
相当于双电源树干式供电,一般采用
开口运行,通常采用以负荷开关为主的
高压环网柜。虽可靠性高些,但继电保
护复杂整定配合困难,而且查找故障麻
烦,一般用在比较密集的居民小区,小
型加工工业等三级负荷或容量较小的二
级负荷。
第节 低压供配电系统
一,低压配电常见主接线
(一)单电源单母线不分断接线
(二)单电源单母线分断接线
(三)双电源单母线不分断接线
(四)双电源单母线分断接线
(五)三电源单母线分断接线
必保母线、重要母线、一般母线
二, 母线负荷的分配
( 一 ) 负荷的分级
( 二 ) 正常照明与电力负荷分开
( 三 ) 按电价核算区分负荷类别
( 四 ) 季节性负荷
( 五 ) 投入和切除灵活
( 六 ) 管理方便
第四节 变电所设计
一 概述
(一) 配电所
不经电力变压器变换,直接以同级电
压分配。
(二)变电所
经电力变压器变换,并进行分配 。
变配电所是各级电压的变电所和配电
所的总称。
(三 )变电所类型
1.独立式变电所
为独立建筑,适用于用电负荷比较分散,
或有防火、防爆、防尘和安全管理方面
要求。(如小区 〕
2.独立式露天变电所
设置在室外杆塔上。现在很少用。
3.外附式变电所
适用于没有地下室,而一层面积比较贵
重的建筑。
4.楼内变电所
高层建筑内,可分为,
? 地下室或中间层
? 地下室和高层
? 地下室、中间层和高层
二、变电所的布置与结构
(一)变电所选址
一般原则
? 接近负荷中心
? 进出线方便
? 接近电源侧
? 设备运输方便
? 不应设在有剧烈振动的场所
? 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所。
? 不应设在厕所、浴室附近及地势低洼和
可能积水的场所。
? 不应设在有爆炸和火灾危险环境的正上
方或正下方。
? 高层建筑地下室等变电所宜选择通风散
热好的场所,并近电气竖井及负荷中心。
? 不防碍企业单位的发展,并适当考虑将
来扩建的可能。
(二) 变电所的布置
1.布置要求
? 便于运行维护
? 保证运行安全
? 便于进出线
? 节约土地和建设费
? 留有发展余地
2.布置方案
应设计合理,因地制宜,并经过技术经
济比较后确定。
(1)单元分体式变电所
? 高压配电室
? 电力变压器室
? 低压配电室
? 高压电容器室
? 控制室
(2)组合式变电所
将成套变配电装置布置在一房间内。
(3)柴油发电机室
一般布置要求
? 防噪声
? 防有害尾气
宜设在高层建筑主体的地下室或辅助建
筑内。
? 考虑主、辅油箱的容积和位置
应满足防火防爆的要求。
? 建筑面积一般为 20~ 30m2。
第六章 建筑供电网络
第一节 建筑常用动力设备及
对供电要求
一、配电 分布的要求
? 给排水动力负荷
? 冷冻机组动力负荷
? 电梯负荷
? 照明负荷
? 通风机负荷
? 弱电负荷
? 电炊负荷
? 插座设备负荷
二、负荷等级的要求
其级别依建筑等级和负荷类别等划分 。
一类建筑的消防设备的两个电源或两回
路,应在最末一级配电箱处自动切换。
三、起动与保护方面的要求
(一)电动机直接起动
1.起动时压降不超过允许值
2.系统有足够大的容量
(二)电动机应装设相间短路保护,并根
据情况分别装设过载保护、接地故障保
护、断相保护和低电压保护。
第二节 供电网络结构
一 高压线路的接线方式
(一)放射式线路
? 可靠性高。
? 继电保护整定等易于实现。
? 开关设备多,投资大。
? 适于供较重要的和容量较大的负荷。
? 只限于两级以内。
(二)树干式线路
? 出线少,开关设备和导线耗用少,投资
省。
? 可靠性低。
? 适于负荷容量较小,不重要的用电负荷。
? 干线连接变压器不超过 5台,总安装容量
不大于 3000KVA。
(三)环网线路
? 可靠性高(相对于树干式 〕 。但继电保
护比较复杂,整定配合也较困难。
? 一般采用“开口运行”,开环点为电压
差最小的点 。
? 环形线路载流量按所接的全部变压器容
量计算,有色金属消耗量大。
? 单电源环形只适于允许停电半小时以内
的二级负荷。双电源环形可用于一、二
级负荷,但可靠性低于放射式。
? 通常采用以高压负荷开关的高压环形柜
组成,特适于城市电网。
二 低压线路接线方式
? 放射式线路
主用于容量大,负荷集中,或重要的用
电负荷,或者需要连锁起动、停车的用
电负荷。
? 树干式线路
常采用插接式母线或预分支电缆。
? 环形线路
? 链式线路
适用于供电距离较远而用电设备容量小
而相距较近场所。相连的用电设备一般
不宜多于 5台,总容量不宜超过 10kw,
第三节 供配电网络的敷设方式
一、电力电缆的结构和敷设
(一)电缆和电缆头
1.常用电力电缆按绝缘介质分,
? 油浸纸绝缘电力电缆 (ZQD,ZLQD等 )
? 聚氯乙烯绝缘电力电缆 (VV,VLV等 )
? 交联聚氯乙烯绝缘电力电缆 (YJV,YJLV
等 )
2.电缆头
? 中间接头 T型接头、预分支电缆。
? 终端封端头
分支电缆是适用于现代高层建筑和现代化
工厂的一种新型垂直主电缆,其主要优点有:
经济、缩短施工周期、高质量等。
分支电缆载流量只能做到 1000A左右,引
出的容量一旦确定后就难以更改,灵活性不如
母线槽。此外,各支点的尺寸一定要比较准确。
但总体来看,分支电缆仍是一种省钱 (工程造
价约为母线槽的 50%一 70% )、省力、安全可
靠的供电干线形式,有生命力。分支电缆已在
世界上多数目家和地区的建筑行业中被广泛采
用。
(二)电缆的阻燃性能
1.耐火布线,
指由于火的作用火灾温升曲线达到
840℃ 时,使线路在 30min内仍可靠供电
的布线方式。
2.耐热布线,
指由于火的作用火灾温升曲线达到
380℃ 时,使线路在 15min内仍能可靠供
电的布线方式。
一类高、低层建筑内的电力、照明、
自控等线路宜采用阻燃型电线和电缆;
但重要消防设备 (如消防水泵,消防电梯,
防、排烟风机等 )的供电回路,有条件时
可采用耐火型电缆或采用其他防火措施
以达耐火配线要求。
二类高、低层建筑内的消防用电设备,
宜采用阻燃型电线和电缆。
3.低烟无卤型交联聚乙烯绝缘电缆
阻燃型普通电缆含有卤素,一旦发生
电气火灾而燃烧时,不仅发烟量大而又
还会产生大量的酸性有毒气体。
建筑电气工程宜优先选用交联聚乙烯
绝缘电缆,代替聚氯乙烯电缆。
(三)电缆敷设
? 沿竖井敷设
? 沿电缆沟敷设
? 沿电缆桥架敷设
二、插接式绝缘母线及敷设
体积小,载流量大,敷设方便,与分
支线接线容易,在高层建筑中广泛使用。
常在高层建筑竖井内敷设,每层有插
接箱 。
例,CMC- 3A
三、架空线路结构及敷设
(一)架空线路的导线
? 铜绞线
? 铝绞线
? 钢绞线
? 钢芯铝绞线
(二)电杆、横担、拉线
(三)绝缘子和金具
(四)敷设
原则,
路径短,转角少,保持安全距离,
多回路导线同杆时,电压高的线在上面,
电压低的线在下面等。
四、低压配电导线的结构和敷设
(一)导线
? 橡皮绝缘导线 适于室外。( BXF等 〕
? 塑料绝缘导线 不适于室外。( BV等 〕
? 塑料护套线(适于室内)( BVV等)
(二)敷设方式
明敷和暗敷
? 用瓷夹板、瓷珠或瓷瓶等沿墙明敷。
? 用槽板在墙、吊顶内等明、暗敷。
? 穿塑料管明敷或暗敷。
? 穿钢管明敷或暗敷。
? 直敷布线
(三)有关规程规定
? 线槽中载流导线不宜超过 30根,导线总
面积不超过线槽的 20%。
? 穿钢管的交流线路( >25A),应将同一回
路穿同一钢管内。
? 照明回路可以几个回路同时穿入一个管
内,但导线根数不应多于 8根,穿管面积
不超过内截面的 40%。
? 一般一个防火分区设 1~ 2个竖井,约
2000~ 3000M2设置一个带竖井的配电小
间。
? 强、弱电竖井配电小间应分开,若弱电
线路不多,可以与强电合用,但之间保
持一定距离 。
第四节 导线和电缆截面的选择
一 概述
为使供电系统安全、可靠、优质、经济
地运行, 截面的选择必需满足下列条件,
(一)发热条件
(二)电压损失条件
(三)经济电流密度
(四)机械强度
(五)按热稳定最小截面来校验
二 按发热条件
(一)额定载流量 IN 的选择
Ial --导线和电缆允许长期工作电流值。
K --校正系数。
? 当敷设处的环境温度不同于 Ial 所采用的
环境温度时,进行温度校正。
? 导线或电缆不同的敷设方式,需要进行
校正。
calN IKII ??
? 导线或电缆多根穿管,直埋深度,多根
并列敷设等,需要进行校正。
Ic --计算电流。对变压器高压侧的导
线 应取变压器额定一次电流 I1NT。对于
电容器的引入线,考虑充电时的涌流,
对高压电容器 Ic=1.35INC,对低压电容器
Ic=1.5INC。
(二)按发热条件选择的截面还应与熔断
器或低压过电流脱扣器等保护装置的电
流校验配合。
? 熔断器熔体的额定电流 IN·FE≤0.8Ial。
? 空气断路器长延时电流脱扣器的整定电

IOP·TR<Ial。
(三)低压系统中性线和保护线的选择
1.中性线( N)截面的选择
(1)一般不小于相线截面的 50%,即 So≥0.5Sφ。
(2)对于三次谐波相当突出的三相线路,大
于或等于相线截面,即,
? 气体放电灯为主的三相四线和两相三
线电路,So≥Sφ ;
? 采用晶闸管调光的三相四线和两相三
线电路,So≥2Sφ。
(3)对于由三相线路分出的两相及单相线路,
等于相线截面,即 So= Sφ 。
2.保护线 (PE)截面的选择
(1)当 Sφ ≤16mm2时,SPE= Sφ,
当 16mm2 < Sφ ≤35mm2时,
SPE= 16mm2
当 Sφ ≥35mm2时,SPE≥0.5Sφ 。
(2)保护线还应满足单相接地故障保护要求。
(3)保护中性线 (PEN)截面的选择
具有 PE和 N的双重功能,取其中最大
值。即,
SPEN =(50%~100%)Sφ 及单相接地故
障保护要求。
三 按经济电流密度条件(年运行费最小 〕
经济面积与经济电流密度关系为,
计算 后,应选择最较近的标准面积。
四 按线路电压损失条件
(一)线路电压损失计算
1.支路电流法,
eccec IS ??
ecS
? ???????
?
s i nc o s
10
3% iXiR
U
U
LN
L2,R2,X2
L1,R1,X1
I1(P1+ j Q1) I2(P2+jQ2)
l1,r1,x1 l2,r2,x2
i1,cosφ1 i2,cos φ2
(p1+jq1) (p2+jq2)
2.干线电流法,
3.支路功率法,
4.干线功率法,
210
)(%
LNU
qXpRU
?
????
210
)( P r%
LNU
QxU
?
????
? ???????
?
s i nc o s
10
3% IxIr
U
U
LN
UN·L -- 额定线电压;( kV〕
P --负载有功功率;( kW〕
P1=( p1+p2),P2=p2
Q --负载无功功率;( kvar〕
Q1=( q1+q2),Q2=q2
i-- 负荷电流 ;( A〕
I--各线段电流;( A〕
l,r,x,-- 各线段长度,电阻,电抗;
L,R,X--各负荷点到线路首端的长度,电阻,
电抗;
(二)线路电压损失查表法
1.从干线电流法得,
2.从干线功率法得,
)(% IlKU i???
)(% PlKU p ???
Il --电流负荷距( A·km〕 ;
Pl--功率负荷距( kw·km);
Ki--每安公里的电压损失,查表时与
负荷功率因数一致。
Kp--每千瓦公里的电压损失,查表时
与负荷功率因数一致。
3.对于同截面同样敷设方式下的“无感”
线路(低压配电网 〕,而且负荷功率因
数为 1时,
)(
10
)(
10
% 2020 Pl
U
rpL
U
RU
LNLN
?????
??
)(1)(
10
1%
2 MCSMSUU
LN
???
?
??
?
∑M-- 总负荷距( kW·m);
S--导线截面( mm2);
R0= r0--导线每米电阻值( Ω/m);
γ--导线电导率;
C--系数,查表。
? 三相四线线路
? 两相三线线路
? 单相或直流线路
210 LNUC ???
25.2
10 2 LNUC ???
25 pNUC ???
五 按机械强度条件
不同导线,按不同用途及安装方式有最
小允许截面积,只要大于其值即可 。
六 根据设计经验
(一)一般来说,
1.高压线路往往先按经济电流密度来选择,
再校验其它条件。
2.低压动力线因其负荷电流较大,一般先
按发热条件选择,再校验其电压损失和
机械强度 。
3.低压照明线,因其电压水平要求高,一
般先按电压损失条件选择,再校验其发
热条件和机械强度 。
(二)在 10kV及以下的线路中,因供电距
离较短,很少使用按经济电流密度选择。
小截面导线按载流量所选的导线截面已
满足电压损失要求时,可加大一级,以
减少线路的电能损失,若按电压损失要
求已加大一级导线截面,则不用再增大。
(三)对于较短的高压线路,可不必进行
电压损失校验。
(四)高压电缆其截面往往决定于热稳定
要求最小截面,因此必需进行热校验。
低压配电线路,一般都是大电流传输,
截面较大,支线虽截面小,但短路电流
也小,几乎都能满足热稳定。
(五)下列情况不必进行短路效应的校验
1.用熔断器保护的导体不必热校验,采用
限流型熔断器及熔断器额定电流在 60A及
以下的可不必进行动、热校验。
2.架空电力线路等。
(六)截面载流量与过负荷整定电流的配

(七)在一个工程中,一般选取距离最长,
截面最小的进行电压损失及单相接地故
障切除时间校验。
TRNal II ??
FENal II ?? 25.1
第八章 建筑防雷及接地
第一节 过电压与防雷
一 有关概念
(一)内部过电压
(二)雷电过电压
1.直击雷过电压
2.感应雷过电压
3.入侵波过电压
(三)雷电的危害
1.雷电的 机械效应
2.雷电的热效应
3.雷电的电磁效应
4.雷电的闪络放电
(四)雷电活动情况
1.雷暴日
多雷区:雷暴日大于 40的为多雷区。
少雷区:雷暴日小于 15的为多雷区 。
2.雷击次数
第二节 建筑物及变电所对
雷击的防护
一 防雷设备
(一)接闪器
1.避雷针
宜采用圆钢或焊接钢管,其直径不应小
于,
1m以下, 圆钢为 12mm,钢管为 20mm。
1~ 2m,圆钢为 16mm,钢管为 25mm。
2.避雷带或避雷网
圆钢直径不应小于 8mm。
扁钢截面不应小于 48m2,厚度不应小于
4mm。
3.避雷线
截面不应小于 35m2 的镀锌钢绞线。
4.金属屋面
除一类防雷建筑物外,金属屋面的建筑
物宜利用其屋面作为接闪器。
(二)引下线
圆钢直径不应小于 8mm。
扁钢截面不应小于 48m2,厚度不应小于
4mm。
(三)接地装置
1.人工接地体
? 垂直接地体宜采用圆钢、钢管或角钢,
最常用为钢管长 2.5,直径 50mm。
? 水平接地体宜采用扁钢、圆钢。
? 圆钢直径不应小于 10mm。
? 扁钢截面不应小于 100m2,厚度不应小于
4mm。
? 角钢厚度不应小于 4mm。
? 钢管厚度不应小于 3.5mm。
2.自然接地体
兼作接地体用的直接与大地接触的各种
金属构件、管道和建筑物的钢筋混凝土
基础等。
对于变配电所,只能利用它本身的建筑
钢筋混凝土基础作为自然接地体。
在高层建筑中,推荐利用柱子、基础
内的钢筋作为引下线和接地装置。主要
优点,
(1)接地电阻低。
(2)电位分布均匀,均压效果好。
(3)施工方便.可省去大量土方挖掘工程量。
(4)节约钢材。
(5)维护工程量少。
(四)避雷器
1.阀式避雷器
? 普通型( FS,FZ〕
主用于保护变配电所的电气设备。
? 磁吹型( FCD〕
主要用于保护绝缘比较薄弱的旋转电机。
2.管型避雷器(排气式避雷器 〕
只用于室外,一般用于架空线上防雷保
护。
3.保护间隙
只装于室外且负荷次要的线路上。
4.金属氧化物避雷器 (压敏电阻避雷器 〕
广泛用于低压设备的防雷保护,只用于
室内 。
二 民用建筑物的防雷等级及措施
(一)防雷等级
1.一类防雷建筑物
? 具有特别重要用途的建筑物。
? 国家级文物保护的建筑物及构筑物。
? 超高层建筑物,如 40层及以上的住宅建
筑、高度超过 100m的其它建筑。
2.二类防雷建筑物
? 重要的或人员密集的大型建筑 。
? 省级文物保护的建筑物及构筑物。
? 19层及以上的住宅建筑和高度超过 50m
的其它建筑。
? 省级及以上的大型计算中心和装有重要
电子设备的建筑物。
3.三类防雷建筑物
? 10至 18层的普通住宅。
? 高度不超过 50 m的教学楼、普通旅馆、
办公楼、图书馆等建筑。
(二)建筑物的防雷措施
1.一类防雷建筑及二类防雷建筑物中有爆
炸危险场所,应有防直击雷、防雷电感
应和防雷电波侵入的措施。
(1)防直接雷
采用避雷针,避雷带或避雷网。
接闪器:避雷针、避雷带和避雷网。
接闪器引来雷电流,通过引下线和接
地体安全地引导入地,使接闪器下面一
定范围内的建筑物免遭直接雷击。
(2)防间接 (感应 )雷
? 通过将建筑物的金属屋顶、房屋中的大
型金属物品,全部加以良好的接地处理
来消除 。
? 防雷装置与建筑物内外电气设备、电线
或其它金属线的绝缘距离应符合防雷的
安全距离。
? 将相互靠近的金属物体全部可靠地连成
一体并加以接地的办法来消除。
(3)防高电位侵入
在整个雷害事故中占 50%~ 70% 。
? 配电线路全部采用地下电缆 ;
? 进户线采用 50~100m长的一段电缆 ;
? 在架空线进户之处,加装避雷器或放电
保护间隙。
2.二类、三类建筑物,防直击雷和防雷电
波侵入的措施。
3.不属一、二、三类建筑物,应有防雷电
波侵入的措施。
4.易遭雷击的部位(与屋顶的坡度有关)
装设避雷针或避雷带、避雷网。
(三)具体实施
1.防直击雷
(1)接闪器,
? 在易遭雷击的屋角、屋脊、女儿墙、屋
面四周的檐口设 25× 4mm2的镀锌扁钢或
φ12的镀锌圆钢避雷带,并在屋面设置不
大于 10m × 10m(一类建筑物 )/ 15m
× 15m(二类建筑物 )/ 20m × 20m(三类级
建筑物 )的 25× 4mm2的镀锌扁钢的网格,
与避雷带相连,作为防直击雷的接闪器。
? 凸出屋面的物体,沿四周设避雷带;在
屋面接闪器保护范围之外的物体,包括
其低层的群房都应装设避雷带;屋面上
的金属物体应与屋面避雷带相连。
( 2)引下线
? 沿外墙明敷时按引下线的要求;沿外墙
明敷时,引下线截面加大一级。
? 优先考虑利用柱内钢筋,当柱内钢筋直
径为 16mm及以上时,应利用其中两根绑
扎或焊接作为一组引下线;当柱内钢筋
直径为 10mm及以下时,应利用其中四根
绑扎或焊接作为一组引下线。
? 采用人工引下线应在 1.7m左右,设引下
线断接卡,以便测量接地电阻。
利用柱内钢筋作为引下线时,顶部及室
外离地 0.3m处各预埋与主筋相连的钢板,
上部与避雷带相连,下部用作外形接地
极或测量接地电阻用。当利用柱内主筋
作为引下线又利用基础主筋作接地装置,
两者相互连接时,则不必设断接卡。
? 专设引下线时,其根数不应少于 2根,宜
对称布置,引下线间距不应大于 18m(一
类 )/20m(二类 〕 /25m(三类 )。利用柱内
主筋作为引下线时,引下线间距不应大
于 18m(一类 )/20m(二类 〕 / /25m(三类 ),
但建筑外廓各角上的柱筋都应利用。
( 3)接地装置
? 人工接地体按接地装置尺寸,垂直接地
体的长度一般为 2.5m,其顶距地面 0.6~
0.7m,相距 5m。
? 水平及垂直接地体应离建筑物外墙、出
入口、人行道不小于 3m,否则,可采用深
埋接地极等方式。
? 应优先利用基础内的钢筋作为接地 。
( 当基础采用硅酸盐水泥和周围土壤的含
水量不低于 4%, 基础外表面无防水层
时 。 )
利用基础内的钢筋作为接地极, 利用
地圈梁组成闭环回路, 其接地装置应满
足冲击接地电阻要求 。
? 冲击接地电阻应小于 10Ω( 一类 〕 /20Ω
( 二类 ) /30Ω(三 类 〕 。
2.防感应雷及高电位反击
当进出线路与各种管道很多(一类、二
类建筑 〕,很难做到与避雷引下线及接
地装置离开一定距离时,采用总电位连
接,即将建筑物的柱子、圈梁、楼板基
础主筋相互焊接,其余的互相绑扎成通
路,柱顶主筋与避雷带相连,所有变压
器的中心点,电子设备的接地点,进入
或引出建筑物各种管道、电缆等线路的
PE线都通过建筑物基础一点接地。
在连接点用铜排引出,通过铜排用
40× 4的扁钢将各种设备的接地点,PE
线及进户处的各种金属管道相连接。
每隔三层将各种垂直管线的穿线钢管、
PE线、各种垂直管道与相应高度的柱子
主筋或圈梁主筋线路相连接,以防感应
过电压和高电位作用下相互平行的金属
物跳击击穿,以防室内跨步电压及接触
高电位引起人身事故。
仅用于防雷其接地电阻可为 10Ω(一类 〕
/20Ω(二类 〕 ;用于防雷及变压器中心
点接地则为 4Ω;用于共有接地系统则 1Ω。
3.防止高电位从线路引入
? 所有引入引出建筑物的高低压线路一律
采用电缆埋地引入。
? 确有困难时,电缆长度不应小于 15m,
在架空线与电缆线路换接处设置避雷器,
电缆的金属外包层及铠装线路或穿线钢
管与避雷器的接地相连,
? 冲击电阻不应大于 10Ω(一类 〕 /20Ω
(二类) /30Ω(三 类 〕。
? 低压电缆引入时应在电源引入的总配电
箱专设过电压保护装置,安装氧化锌避
雷器。
? 高压电缆引入时,应在高压母线上专设
阀型避雷器。
? 二级防雷建筑物在年雷暴日 30及以下地
区可采用低压架空直接引入,避雷器的
接地电阻和瓷瓶铁脚,电源的 PE或 PEN
线连接后,与避雷的接地装置相连,其
冲击电阻不应大于 5Ω/30Ω(三类 〕 。
4.防侧击雷
? 从 30m(一类 〕 /45m(二类 〕 起每隔不
大于 6m沿建筑物四周设水平避雷带并与
引下线相连(一类 〕 /钢构架和混凝土的
钢筋互相连接(二类 〕 。
? 30m (一类 〕 /45m(二类 〕 /60m(三类 〕
及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金
属物与防雷装置连接。
? 在电源引入的总配电箱处,宜装过电压
保护器(一类 〕 。
三 变配电所的防雷措施
(一)防直击雷
如果变配电所在附近高大建筑物上的
避雷装置保护范围以内,或变配电所本
身为室内型时,不必考虑防直击雷。
否则装设避雷针。
(二)防雷电波侵入
主要用来保护变压器,防止雷电波沿高
压线路和低压线路侵入。
高压侧装设阀型避雷器。
低压侧装设阀型避雷器或保护间隙。
四 避雷针、避雷线的保护范围计算
目前采用滚球法计算,是以 hr为半径的
一个球体,沿需要防直击雷的部位滚动,
当球体滚动的轨迹,上触及接闪器顶端,
下触及地面,而中间没有触及被保护的
建筑物在此针保护范围。
? 单支避雷器保护范围计算
? 双支及多支保护范围计算
? 避雷线保护范围计算
第三节 电子设备与电力设备
防雷
信息系统(计算机、通讯设各和控制
系统均归为信息系统)及微电子设备较
多的重要建筑物内应考虑内部防雷装置。
一、电子设备防雷
防雷电电磁脉冲 (LEMP)的影响 。
(一)等电位连接
1,用连接导线或过电压保护器.将处在需
要防雷的空间内的防雷装置、电气设备、
金属物体信息系统的金属部件等,以最
短的路线互相焊接或连接起来,构成统
一的导电系统。
2.全楼建筑物结构的梁、板、柱、基础内
的钢筋是等电位连接的一部分.应焊接
或绑扎成统一的导电系统,接到综合共
用接地装置上。
3.在大型建筑物的各层可作多块接地连接
板,在地下室或靠近地面处的连接板或
连接母带应与共用接地装置焊接。
4.在建筑物的每层或每户局部的网状或放
射状的等电位连接网.应有一个接地基
准点 (ERP)的连接板,各等电位连接网只
能通过这唯一的一点,再焊接到共用按
地装置上。
(二)屏蔽措施,
1.在电子设备和信息系统较多的建筑物内,
应根据防雷分区和设备的要求,可将建
筑物作成全屏蔽 (外部屏蔽 )、部分屏蔽、
局部屏蔽或设备及管线的屏蔽,使雷击
时的电磁场层层衰减。
全屏蔽 (外部屏蔽 )即法拉第笼。钢筋混
凝土建筑物的外墙面及有金属外护墙的
建筑物最好的屏蔽条件,必须充分利用 。
2.重要的微电子设备如电子计算机等的位
置宜放在大楼的中心部位、深部或下部
楼层。
3.穿金属管敷线是最基本的屏蔽措施,其
两端须与等电位连接系统可靠连接。
(三) 提高布线合理性。
1,合理布线分为两部分:一是 220v/ 380v
电源线路 (包括照明, 动力及插座 )和信息
系统的管线路走向要合理, 二是除原设
备内已加装过电压保护器或稳压设备外,
各种架空进户线处和相近的强弱电之间
的线路上要加装过电压保护器 。
2.各种上升干管线路宜集中于大楼的中
心部位,并应避开靠近作为引下线的柱
子附近。
3,楼内的各种水平或垂直的金属桥架最少
应在两端焊接到接地系统上 。
4,各种架空进户线上均应在各相线上加
装避雷器 。 TN系统尚应在中性线上加装
避雷器 。
5 电缆进线时宜在变电室或总配电盘内加
装避雷器 。
(四)接地电阻值的确定
若采用统一接地,则接地阻值必须小
于等于 1欧。
(五)建筑物综合防雷的概念
在常规防雷基础之上,针对建筑物、
特殊用房和重要设施辅以各种相应的防
雷保护措施,以确保建筑构和建筑物内
所有保护对象的防雷安全。
二、电力设备防雷
(一) 10kV及以下的架空线路(略)
(二) 3~10kV的变配电所(见前)
(三)旋转电机的保护(见书)
第三节 电气设备接地
一 电流对人体作用及有关概念
(一)触电形式
? 高压或雷击触电
? 低压触电
(二)安全电压
? 安全电流值 30mA·s。
? 安全电压值 50V
(三)防护形式
? 直接触电防护
? 间接触点防护
二 工作接地与保护接地
(一)工作接地
? 电力系统中性点的接地
? 防雷接地等
(二)保护接地
按国际电工委员会 (IEC)的规定低压电
网有五种接地方式。
? 第一个字母表示电源中性点的对地关系;
(电力系统的对地关系)
T—一点直接接地;
I—所有带电部分与地绝缘,或一点经
阻抗接地。
? 第二个字母表示装置的外露可导电的部
分对地关系;
T—外露可导电部分对地直接电气连接,
与电力系统的任何接地点无关;
N—外露可导电部分与电力系统的接地
点直接电气连接。
? 横线后面的字母 (S,C或 C-S)表示保护线
与中性线的结合情况。
1.TN系统
(1)TN- C系统
? PE与 N合为一根 PEN,投资较省。
? 设备外露可导电部分均接 PEN线。
? PEN线可能有电流流过,设备外壳正常
带对地电压和杂散电流,容易打火引起
火灾和爆炸及可对电子设备产生电磁干
扰。
? 如 PEN线断线,可使接 PEN的设备外露
可导电部分带电,造成人身触电危险;
可使单相设备烧坏。
? 在一相接壳或接地故障时过电流保护装
置动作,将切除故障线路。
在我国低压配电系统中应有普遍,
但不适于安全要求高,及抗电磁干扰要
求高的场所。
适用于工厂配电。
(2)TN- S系统
? PE线与 N线分开,设备外露可导电部分
均接 PE线。
? PE线与 N线分开,PE线中无电流流过,因
此对接 PE线的设备无电磁干扰。
? PE线断线时,正常情况不会使 PE的设备
外露可导电部分带电,但在有设备发生
一相接壳故障时,将会带电,危及人身
安全。
? 在一相接壳或接地故障时过电流保护装
置动作,将切除故障线路。
? PE线与 N线分开,投资较 TN- C高。
适于对安全或抗电磁干扰要求高的场
所。
常用于变压器设在用电建筑物中的民
用建筑供电。
(3)TN- C- S
? 该系统前部分全为 TN- C系统,而后边
有一部分为 TN- C系统,有一部分为 TN
- S系统。
? 设备外露可导电部分分接 PEN或 PE线。
? 综合了 TN- C与 TN- S系统的特点。
? PE与 N线一旦分开,两者不能在相连。
此系统比较灵活,对对安全或抗电
磁干扰要求高的场所采用 TN- S系统,
而其它情况则采用 TN- C系统。
广泛地应用于分散的民用建筑中,
特别适合一台变压器供好几幢建筑物用
电的系统 。
2.TT系统
? 没有公共的 PE线,设备外露可导电部分
经各自的 PE线直接接地。
? 由于各设备的 PE线之间无电磁联系,因
此互相之间无电磁干扰。
? 当发生一相接地故障时则形成单相短路,
但短路电流不大,影响保护装置动作,
此时设备外壳对地电压近 110v,危及人
身安全。
? 省去了公共 PE线,较 TN经济,但单独装
设 PE线,又增加了麻烦。
适用于抗电磁干扰要求高的场所及分散
的用电系统。
(3)IT系统
? 没有 N线,不适于接相电压的单相设备 。
? 设备外露可导电部分经各自的 PE线直接接
地,互相之间无电磁干扰。
? 发生一相接地故障时三相用电设备仍能继
续工作。
? 应装设单相接地保护装置,以便发生一
相接地故障时,给予报警信号。
应用于对连续供电要求高及有易燃易爆
的危险场所。
三 重复接地
在 TN系统中为确保公共 PE或 PEN
线安全可靠,除电源中性点进行工作接
地外,还必需在 PE或 PEN线的下列地方
进行必要的重复接地。
? 电流或架空线在引入建筑物或车间处。
? 在架空线的干线和分支线的终端及沿线
每一公里处。
重复接地虽可使 PE或 PEN断线,并
发生一相接地故障时对人的危险程度大
大降低,但对人还是有危险,所以,PE
或 PEN一定要可靠牢固,不允许装设开
关或熔断器。
四 接地故障保护
(一) TN系统的接地故障保护
1.切除故障的时间要求,
相对地额定电压为 220V的 TN系统,
? 配电干线和供给固定式用电设备的末端
配电线路不应大于 5s。
? 供电给手握式或移动式用电设备的末端
配电线路不应大于 0.4s。
2.单相接地故障的保护措施
(1)利用线路的过电流保护
空气断路器:当 Sp≥2或 1.5时,可在
0.1~0.4s(DW)之间切除或 0.01~0.02s(DZ)
之间切除。
熔断器:当被保护线路末端单相短路电流
为熔体额定电流的某一倍数时才能达到
5s 或 0.4s切除。
(2)采用等电位连接
单相接地短路时,切除故障时间超过 5s
或 0.4s,可采用总等电位或局部等电位连
接,使人体接触故障设备外壳时,其电
压差不大于 50V。
(3)采用零序保护
只适用于变压器低压侧出现单相接地故
障,当高压侧过电流保护兼作变压器低
压侧单相接地保护灵敏度不够时采用,
在低压线路上很少采用 。
(4)采用漏电保护
保护人体触电不发生心室纤维颤动的界
限值 30mA·s。
(二) TT系统的接地故障保护
1.TT系统接地故障保护应符合,
Iop(E) --接地故障保护装置动作电流。
RE--设备金属外壳的接地电阻。
2.TT系统切除单相接地故障只有使用漏电
保护。
EEEEop RRUI 50)( ??
(三) IT系统的接地故障保护
1.IT系统接地故障保护应符合,
Id --发生第一次接地故障时的故障电流。
RE--设备金属外壳的接地电阻。
由于 IT系统中性点是绝缘的,因此单相接
地短路电流很小,UE≤50V,因此 IT系统的单
相接地短路可以不必断开故障线路,系统仍可
继续运行。
50dEI R V?
2.IT 系统接地故障保护有几种,
(1)采用绝缘监视装置
(2)采用过电流保护装置
当接地故障发展到二相、三相时,采用
过电流保护装置,切除故障的时间要求
与 TN系统一样。
(3)采用漏电保护
当过电流保护装置不能满足切除故障的
时间时,采用。则:漏电保护器的额定
不动作电流 Iop(E)0 大于第一次接地故障时
相线上的电流。
(4)采用过电压保护
单相接地故障或二相接地故障时,非故
障相的电压升高相电压的 √3倍或 2倍。
(四)漏电保护
漏电保护整定电流及时间的选择
1.单级时,
(1)漏电保护器额定动作电流
RE--设备金属外壳的接地电阻。
Ur--安全接触电压,一般干燥场所取
56V;潮湿场所取 25V;特别潮湿场所取
2.5V。
ErEop RUI ?)(
(2)漏电保护器额定不动作电流应大于系统
的正常泄漏电流 ∑Ig,即,
? 对照明线路和居民生活用电的单相回路,
gEop II ?? 40)(
2 0 0 00)( NEop II ?
? 对三相电力线路或电力照明混合线路,
Iop(E)0--漏电保护器的额定不动作电流,
mA;
IN--线路最大供电电流,A。
1 0 0 00)( NEop II ?
(3)对住宅用电设备的漏电保护,
在干燥的场所,可选用漏电动作电流为
220mA,动作时间为 0.1s。
对潮湿等潮湿,可选用漏电动作电流为
30mA,10mA,6mA的快速漏电保护器。
2.几级时(不宜超过三级 〕
Iop(E)·1--上一级漏电保护器额定动作电流,
mA;
Iop(E)·2--下一级漏电保护器额定动作电流,
mA;
K--可靠系数,常取 2;
tf--上一级保护器可返回时间,s;
tfd--下一级保护器分断时间,s。
fdf
EopEop
tt
KII
?
? ??
2)(1)(
3.漏电保护电器接线方式
(1)系统接地型式为 TN—S的配电系统
(2)系统接地型式为 TN—C的配电系统
(3)系统接地型式为 TT的配电系统
五 接地的要求及装设
(一)接地装置
1.接地电流和接地电压
2.接触电压和跨步电压
3.接地装置
接地线与接地体,合为接地装置。
(1)人工接地体
(2)自然接地体
(二)接地电阻及其要求
接地电阻是接地体的散流电阻与接
地线和接地体电阻的总和。
? 工频接地电阻
? 冲击接地电阻
(三)接地装置的装设
1.一般要求
? 首先充分利用自然接地体,人工接地装
置作为补充。
? 人工接地装置的布置应使接地装置附近
的电位分布尽可能均匀分布以降低接触
电压和跨步电压。
2.自然接地体的利用
利用自然接地体时,一定要保证良好的
电气连接(焊接 〕 。
3.人工接地体
(1)单根接地体的装设
(2)多根接地体的装设
间距一般不小于 5m。
(3)环路接地体及接地网的装设
? 建筑供电系统特别是工厂接地体广泛采
用。
? 接地网络环路内电位分布均匀,跨步电
压和接触电压大大减少。
? 接地环路外侧,特别是有人出入的走道
处,应采用高绝缘路面,或加装帽檐式
均压环 。
? 接地体与建筑物基础间保持不小于 1.5m
的水平距离,一般取 2~ 3m。
(四)防雷装置的接地要求
避雷针宜单独装设独立的接地装置,并
与建筑物保持足够的安全距离,空气中
的安全距离大于后等于 5m,地中的间距大
于或等于 3m。
(五)接地装置计算
第十章 建筑电气照明
第一节 照明的基础知识
一 概述
? 照明分自然照明和人工照明两大类。
? 照明的目的就是给周围各对象以适宜的
光分布,使人们的明视觉功能发挥效力,
同时还造成舒适,高兴,心情舒畅的气
氛。
? 照明技术也为光的运用技术。
二 光的实质
光是一种电磁波
? 红外线,波长为 340μm~ 780nm。
? 可见光,波长为 780nm~ 380nm。
? 紫外线,波长为 380nm~ 10nm。
三 光度量
? 光谱光效能:衡量辐射能所引起视觉能
力的量,用 Kλ表示; 555nm最高,用 Km
表示。
? 光谱光效率,Kλ/ Km
(一)光通量
以视觉效果来评价的单位时间内辐射能
量的大小。
单位:流明( lm);
常用符号,F
(二)发光强度
在一定方向上辐射的光通量密度,即:
单位立体角内的光通量。
单位:坎德拉 (cd)
常用符号,I
(三)照度
照射于一定表面的光通密度。
单位:勒克斯( lx)
常用符号,E
(四)亮度
发光体在给定(视线 〕 方向单位投影面
积上的发光强度。为直接对眼睛引起感
觉的光度量。
单位:尼特( nt)
常用符号,L
三 材料的光学特性
? 反射系数
? 透射系数
? 吸收系数
? 材料的光谱光特性,
色彩表面对光通量的发射有选择性,在
和它色彩相同的光谱区域内具有最大光
谱反射系数。
四 光和视觉
(一)视觉和视觉过程
(二)影响视觉功能的因素
? 物体亮度和环境亮度
? 亮度对比和颜色对比
? 曝光时间
? 物体大小或物体的运动
? 眩光
五 照明的质量指标
(一)照度水平
(二)眩光
? 直接眩光
? 反射眩光
(三)阴影
(四)亮度分布
2:1,呆板; 10:1,印象深; 3:1,适度。
(五)照度均匀度
工作区,CIE,0.8;国标,0.7。
(六)光的颜色
? 显色性
显色指数
Ra =100- 80显色性优良;
Ra =79- 50显色性一般;
Ra <50显色性差。
? 色温
<3000K,暖(带红的白色 〕,稳重的气
氛;
3000~ 5000K,中间,(白色 〕,爽快的
气氛;
>5300K,冷(带蓝的白色 〕,冷的气氛。
? 照度的稳定度
第二节 电光源
一 电光源
(一)电光源的分类
1.热辐射光源
白炽灯、卤钨灯
2.气体放电光源
? 高压气体放电灯
? 低压气体放电灯
(二)电光源的选择评价指标
? 光的数量指标
(光通量、亮度、光强、紫外线、热辐射
等 〕
? 光的质量指标
(色温、显色性光谱分布和频闪效应等 〕
? 电气指标
(额定电压、额定电流、额定功率、起动
特性和对空间电磁干扰 〕
? 经济指标
(发光效率、寿命、设备费用等 〕
? 机械特性
? 心理性指标
装饰性、美观性舒适性等
? 与使用有关的指标
普通性、互换性、光照稳定性与调光性
等。
(三)电光源
1.白炽灯
? 结构简单,成本低。
? 有高度集光性,便于光的在分配。
? 可频繁操作,对寿命无影响,使用方便。
? 显色性好( 99- 100〕
? 无闪烁
? 寿命短( 1000h〕
? 光效低( 10~ 20lm/w )
? 受电压影响
2.卤钨灯
? 寿命提高( 1500~ 2000h〕
? 光效提高( 20~ 30lm/w)
? 体积小
? 显色性好
? 色温较高
? 不适于易燃易爆及多