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1、高层建筑电气设计,第二章 供电系统设计,负荷的分级与计算 供电系统概况 常用变配电设备及其选择 变配电所主接线的确定 变电所的位置和布置 备用电源 功率因素和无功补偿 工程实例分析,本章学习内容,1 负荷的重要性分级与计算,作为按发热条件选择电气设备的依据；用来计算电压损失和功率损耗；作为电能消耗量和无功补偿的计算依据；一、二级负荷的计算用来确定备用电源或应急电源的容量；季节性负荷的确定用以从经济运行条件出发选择变压器的台数和容量。,1.1 负荷计算的作用与意义,电气设备中通过的功率或电流，而不是指它们的阻抗。当线路中的电压U一定时，线路输送的功率与电流成正比，线路中的负荷-导线通过的电流值。
2、,1.2 负荷大小的衡量标准,旅游宾馆：由于配套服务设施比较齐全，一般电力负荷比较大，照明负荷较小；办公、综合楼建筑：照明负荷较大，一般电力负荷较小；高层住宅建筑：一般电力负荷较小，照明负荷也不大，但由于一般不采用中央空调系统，空调负荷比重显著增加。,1.3 高层建筑的电力负荷分布特点,照明（包括电热）：占30%左右空调：占40%左右一般电力（电梯、生活水泵、消防泵、喷淋泵、锅炉房设备。 ）：占30%左右,1.4 电力负荷在高层建筑中的分布位置,用电负荷遍布整个大楼的各层；地下层（或大楼底部）是用电负荷集中的地方（空调设备、生活水泵、消防泵、喷淋泵）顶层（或顶部）也是用电负荷集中区（电梯机房、
3、风机、加压泵）超高层建筑的中部位置（分区电梯机房、中间泵站、分区空调设备的布置多在大楼的中部）。,1.5 负荷的分级 民用建筑电气设计规范（JGJ/T 16-92）的划分标准(1)一级负荷： 中断供电将造成人身伤亡者；中断供电将造成重大政治影响者；中断供电将造成重大经济损失者；中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。,举例：特等建筑，重要的交通枢纽、重要的通信枢纽、国宾馆国事活动的大量人员集中的公共场所、实时处理计算机及计算机网络、中断供电后将发生爆炸、以及严重中毒等。,(2)二级负荷： 中断供电将造成较大政治影响者；中断供电将造成较大经济损失者；中断供电将造成公共场所秩序混乱者。(3)三级负荷
4、：不属于一级和二级的电力负荷。,民用建筑常用重要电力负荷分级表(部分),1.6 供电要求(1)一级负荷的供电要求：应由两个独立电源供电源应不致同时受到损坏。负荷容量较大或有高压电气设备时：应采用两路高压电源供电；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，亦可采用应急发电机组；仅为照明或电话站负荷时：宜采用蓄电池组作为备用电源；特别重要负荷：除上述两个电源外，还必须增设应急电源。严禁将其他负荷接入应急供电系统。,应急电源种类：发电机组；专门馈电线路；蓄电池、不间断电源装置。应急电源的选择（根据允许的中断时间）：不间断电源装置：适用于允许中断供电时间为毫秒级的供电。专门馈电线
5、路（自动投入）：适用于允许中断供电时间为1.5s以上的供电。柴油发电机组：适用于允许中断供电时间为15s以上的供电。,(2)二级负荷的供电要求：当电力变压器故障或线路常见故障时：不中断供电(或中断后能迅速恢复)两回路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时：可由一个回路10(6)kv及以上专用架空线供电。(3)三级负荷的供电要求：无特殊要求。,1.7 负荷工作制的划分,(1) 长期工作制连续运行工作制(2) 短时工作制(3) 断续工作制重复短时工作制,(1) 长期工作制 在规定的环境温度下连续运行，设备任何部分温升均不超过最高允许值，负荷比较稳定。如电炉、空调、电加热设备、照明灯具等，均属连续运行
6、工作制的用电设备。,(2) 短时工作制 用电设备的运行时间短而停歇时间长，在工作时间内，用电设备的温升尚未达到该负荷下的稳定值即停歇冷却，在停歇时间内其温度又降低为周围介质的温度，这是短时工作的特点。高层建筑中，这类设备的数量不多，如启动水闸的电动机。,(3) 断续工作制 用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间（t）与停歇时间（t0）相互交替。工作时间内设备温度升高，停歇时间温度又下降，若干周期后，达到一个稳定的波动状态。如电焊机、电梯等。 断续周期工作制的设备，通常用暂载率JC表征其工作特征，取一个工作周期内的工作时间与工作周期的百分比值，即为JC ，即：t，t0工作时间与停歇时间，两者
7、之和为工作周期T。,计算方法：需要系数法 利用系数法单位指标法 二项式法形状系数法 附加系数,单位指标法与需要系数法因比较简便因而广泛使用。,1.9 负荷计算,N单位数量（ m2 、户、床）KP单位负荷密度（ W/m2 、W/户、W/床） KS单位负荷密度（ VA/m2 、 VA /户、 VA /床),(1) 单位指标法 常用于规划设计和初步设计,国内外部分旅馆变压器的装机容量和用电指标,(2) 需要系数法常用于施工图设计阶段定义需要系数KC 需要系数考虑了以下的主要因素：K：同时使用系数，为在最大负荷工作班某组工作着的用电设备容量与接于线路中全部用电设备总额定容量之比；KL：负荷系数，用电设
8、备不一定满负荷运行，此系数表示工作着的用电设备实际所需功率与其额定容量之比wl：线路供电效率；：用电设备组在实际运行功率时的平均效率。,实际上，上述系数对于成组用电设备是很难确定的，如一个生产企业或车间来说，生产性质,工艺特点，加工条件，技术管理和劳动组织以及工人操作水平等因素，都对KC有影响。所以KC只能靠测量统计确定,见相关手册。 上述各种因素可供设计人员在变动的系数范围内选用时参考。,需要系数 KC,需要系数-考虑建筑内各用电负荷同时使用概率而确定的负荷计算系数,民用建筑照明负荷需要系数KC,(kW),(kVar),计算电流,用电设备的计算负荷,A,有功计算负荷,无功计算负荷,视在计算负
9、荷,：设备额定容量/kW,：用电设备功率因素角,：线电压/kV,(1) 用电设备额定容量的计算 在每台用电设备的铭牌上都有“额定功率”PN，但由于各用电设备的额定工作方式不同，不能简单地将铭牌上规定的额定功率直接相加，必须先将其换算为同一工作制下的额定功率，然后才能相加。经过换算至统一规定的工作制下的“额定功率”称为“设备额定容量”或“设备负荷”，用Pe表示。,计算设备额定容量中的几个注意点,同一设备在不同暂载率时，设备负荷是不同的。为了用一个统一的标准衡量设备负荷，应将设备的额定功率由对应的额定暂载率JCN换算到一个统一规定的暂载率JCe下，以此作为设备负荷的基准。折算公式：,式中JCN 、
10、JCe设备的额定暂载率和规定暂载率 PN 、 Pe 设备的额定功率和折算后的设备负荷,民用建筑电气设计规范规定：对于不同工作制的用电设备的额定功率应换算为统一(暂载率下)的设备功率。,(2) 照明设备的设备容量白炽灯、碘钨灯设备容量就等于灯泡上标注的额定功率（kW）；荧光灯还要考虑镇流器中的功率损失（约为灯管功率的20%），其设备容量应为灯管额定功率的1.2倍（kW）；高压水银荧光灯亦要考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的10%），其设备容量应为灯泡额定功率的1.1倍（kW）；金属卤化物灯：采用镇流器时亦要考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的10%），故其设备容量应为灯泡额定功率的1.1倍
11、（kW）。,(3) 不对称单相负荷的设备容量 当有多台单相用电设备时，应将它们均匀地分接到三相上，力求减少三相负载不对称情况。设计规程规定，在计算范围内，单相负荷的总容量计算范围内的三相对称负荷总容量的15%时，则供配电设备容量Pe应按三倍最大相负荷的原则进行换算。注意区分相负荷与线负荷，并进行换算。,(4) 备用设备的容量不列入设备总容量 无论是小区或高层建筑，都有相当一部分的备用设备，如小区的备用通风机、水泵、鼓风机、空压机，高层建筑中的备用生活水泵、空调制冷设备等，这些备用设备的容量在计算时不能列在设备总容量之中。 消防水泵、专用消防电梯以及在消防状态下才使用的送风机、排烟机等，及在非正
12、常状态下使用的用电设备都不列入总设备容量之内；当夏季有制冷的空调系统，而冬季则利用锅炉采暖时，由于后者用电设备容量小于前者，因此锅炉的用电设备容量也不计入总用电设备容量。,供配电系统总计算负荷的确定,1 配电干线上的负荷计算（每回干线带一组用电设备）（1）有功计算负荷：Pca1=KCPe KC用电设备组的需要系数见相关手册；Pe用电设备组的设备额定容量之和（2）无功计算负荷：Qca1=Pca1tanwm tanwm值见相关手册 。（3）视在计算负荷：计算目的：用于选择各配电干线截面积及保护控制该线路的开关设备。,2 确定变电所低压母线上的计算负荷（1）总有功计算负荷：Pca2pPca1（2）总
13、无功计算负荷：Qca2qQca1（3）总视在计算负荷：Pca2、Qca2、Sca2变电所低压母线上的有功、无功及视在计算负荷；Pca1、Qca2 各配电干线上的有功、无功计算负荷的总和p 、Kq 有功功率、无功功率的同时系数。注意：当变电所的低压母线上装有无功补偿用的静电电容器组，其容量为Qc2,则当计算Qca2时，要减去无功补偿容量，即Qca2qQca2Qc2 计算目的：用于变电所电力变压器容量的选择。,变电所的变压器容量和台数的确定(1)变压器的总容量必须大于或等于由该变电所供电的用电设备的总计算负荷；(2)一般变电所只选用l2台变压器，因为变压器台数过多，不仅使电气主接线复杂，增加基本建
14、设投资，而且给运行管理带来麻烦；(3)对于一级、二级负荷较多的变电所，应采用两台变压器，当一台变压器因故障切除时，另一台变压器及时启用，以保持重要负荷不中断供电； 凡是选用两台变压器的变电所，都应考虑到其中任一台变压器的容量在其单独运行时能满足该变电所总计算负荷60以上的需要。 (4)变电所选用的变压器的单台容量，一般采用750kVA及以下为宜，以便使变压器接近负荷中心，缩短配电线路，减少线路上的电能损耗。,对于负荷不大的建筑物(群)，是否需要设置单独的变压器，应视负荷情况及与邻近变压器的距离而定。下表列出了380V配电线路允许送电的最大距离。,若变压器为动力和照明供电，一般可共用一台变压器；
15、若动力设备的启、停严重影响照明质量及灯泡寿命时，应考虑照明与动力分开，单独设专用照明变压器。,380V配电线路允许送电的最大距离,尖峰电流的计算,意义： 尖峰电流是持续时间为1-2秒的短时最大负荷电流.为了选择熔断器和自动开关、整定继电保护装置，以及检验电动机自启动，必须计算尖峰电流。,1、单台用电设备尖峰电流的计算,启动电流倍数，设备启动电流与其额定电流的比值,鼠笼式异步电动机绕线式异步电动机交流电焊变压器,：67,：23,：3,2.多台用电设备尖峰电流的计算,供多台电动机的配电线路上的尖峰电流，一般以启动电流与额定电流之差最大的一台电动机的启动电流与其余电动机正常运行电流之和，作为该线路的
16、尖峰电流，公式如下：,Istmax：启动电流与额定电流之差最大的那台电动机的启动电流； ：其余的n-1台电动机额定电流之和；Kt： n-1台电动机的同时系数，一般取0.7 1.0。,例题 1 某高层综合楼13层商场（空调）每层 1500m2 ：P1P3（ KC=0.7，90W/m2)13层商场（照明）每层 1500m2 ：P8（ KC=0.7， 30W/m2)415层住宅 每层8户： P4P7（ KC=0.6， 5.5kW/户)负一层车库及设备用房（照明）1100m2 （ KC=1， 10W/m2)楼道照明 10KW ：（ KC=1)电 梯 2*15KW：P10生活水泵 2*22KW （一备一
17、用） ：P11消防中心 10KW：P12（ KC=1)消火栓泵 2*30KW（一备一用）喷淋水泵 2*55KW（一备一用）无功补偿后的功率因数：0.95变压器的最佳负荷率：0.7,P9,计算负荷,P1(P2.P3) =1500m20.09KW/m2 0.7=94.5KW,P8 =3 1500m20.03KW/m2 0.7=94.5KW,P4(P5.P6 .P7)=24户5.5KW/户 0.6=79.2KW,P9 =1100m20.01KW/m2 +10=21KW,P10 =215KW=30KW,泵房负荷 P11 =222KW 0.5=22KW消防泵房负荷 P11 = 55+30=85KW （不
18、计入总负荷）,消防控制中心：P12 =10KW,P9,13层商场（空调）每层 1500m2 ：P1P3（ KC=0.7，90W/m2)13层商场（照明）每层 1500m2 ：P8（ KC=0.7， 30W/m2)415层住宅 每层8户： P4P7（ KC=0.6， 5.5kW/户)负一层车库及设备用房（照明）1100m2 （ KC=1， 10W/m2)楼道照明 10KW ：（ KC=1)电 梯 2*15KW：P10生活水泵 2*22KW （一备一用） ：P11消防中心 10KW：P12（ KC=1)消火栓泵 2*30KW（一备一用）喷淋水泵 2*55KW（一备一用）,解：一、负荷分组二、计算负
19、荷,777 94.5 94.5 94.5 79.2 79.2 79.2 79.2 94.5 21 30 22 10,三、总计算负荷,PJ = 0.9 （4 94.5+4 79.2+21+30+22+10） =776.8KW,四、变压器容量,变压器的最佳负荷率,无功补偿后的功率因数,2 供电系统概况,发电厂：是生产电能的场所。主要有火力发电厂、水利发电厂、核能发电厂、风力发电、潮汐发电、地热发电、太阳能发电等。电力网：主要作用是变换电压、传送电能、由升压和降压变电所和与之对应的电力线路组成。配电系统(电力用户)：位于电力系统的末端，主要承担将电力系统的电能传输给电力用户的作用。电力用户主要是消耗
20、电能的场所。电力用户根据供电电压分为高压用户（其额定电压在1kv以上）低压用户（额定电压是220380V）。,2.1 供电系统的组成,高层建筑中变配电所的作用： 变换电压，汇集和分配电能。将电网送来的电能由10千伏变换成380/220伏，再通过多回低压配电线路将电能送到建筑中的用电负荷； 对配电线路和变配电设备实施继电保护和自动控制的功能； 控制和调整电压质量。例如在所中装设电力电容器等无功补偿设备。,供电电源：可以取自电力系统的电力网或企业、用户的自备发电。配电网：主要作用是接受电能、变换电压、分配电能。由企业或用户的总降压变电所(或高压配电所)、高压输电线路、车间降压变电所(或配电所)、低
21、压配电线路组成。用电设备：是指专门消耗电能的电气设备。,2.2 配电系统的组成,“供电质量指标”：评价供电质量优劣的标准参数。(1) 电压偏移 “电压偏移”:指用电设备的实际端电压偏离其额定电压的百分数。 UN用电设备的额定电压(kV)； U用电设备的实际端电压(kV)。产生电压偏移的主要原因：系统滞后的无功负荷和线路损耗所引起的系统电压损失。,2.3 供电的质量,电压偏移允许值的确定： 一般电动机5，特殊情况下-1015； 电梯电动机7； 照明在一般工作场所为5，在视觉要求较高的屋内场所为-2.55，对于远离变电所的小面积工作场所，难以满足要求时，可为-510； 应急照明、道路照明和警卫照明
22、为-105； 其他用电设备，当无特殊要求时为5； 医用x射线诊断机-1010。,（2）电压波动 “电压波动”：指电压在短时间内的快速变动情况，通常以电压幅度波动值和电压波动频率来衡量。电压波动的主要原因：用户负荷的剧烈变化。例如电焊机、碎石用的电动机等。电压波动后果：直接影响系统中的其他电气设备的运行。电压波动幅度值： UMax用电设备端电压的最大波动值(kV)；UMin用电设备端电压的最小波动值(kV)。,（3）频率偏差 “频率偏差”：指供电实际频率与电网标准频率的差值。我国的标准频率为50Hz，又叫“工频“。不良影响：电网频率降低，用户电动机的转速将降低，将影响产品的质量。对电力系统运行的
23、稳定性也造成很大的影响。频率偏差要求：一般不超过0.25Hz，当电网容量大于3000MW时，频率偏差不超过0.2Hz。调整频率的办法：增大或减小发电机的有功功率。,（4）供电可靠性 “供电可靠性指标”：根据用电负荷的等级要求制定的，衡量供电可靠性的指标，用全年平均供电时间占全年时间百分数表示。例如，全年时间8760小时，用户全年停电时间为87.6小时，供电可靠性为99。,（5） 谐波含量 “总谐波畸变率”：周期性交流量中的谐波含量的方均根值与其基波分量的方均根值之比(用百分数表示) 式中 U1基波电压方均根值； UH谐波电压含量的方均根值。 产生原因：由于大容量电力整流、换流设备以及电子设备的
24、应用而引起的电压、电流波形畸变。 谐波的危害：楼宇中的终端电气设备与电子设备及楼宇智能化系统用电环境恶化，并给配电系统以外的设备带来危害。,(1) 选择电压的一般原则 配电电压选择的考虑因素：地区供电电源的电压、用电设备的总容量、用电设备的特征、供电距离、供电线路的回路数量、用电单位的远景规划、当地公共电网现状、它的发展规划及经济合理性。供电方式:高压方式供电-用电设备容量在250kw或需要变压器容量在160kVA以上者；低压方式供电-用电设备容量在250kw或需要变压器容量在160kVA以下者，特殊情况下也可以高压方式供电。,2.4 供电电压的确定,(2) 电力线路合理输送功率和输送距离 电
25、压愈高则电流愈小，导线截面和线路中的功率损耗愈小。电压愈高线路的绝缘要求愈高，变压器和开关设备的价格愈高。选择电压等级要权衡经济效益。,(3) 额定电压额定电压：是用电设备、发电机和变压器正常工作时具有最好技术经济指标的电压。额定电压的确定：电网的额定电压：线路首末两端电压的平均值应等于电网额定电压，作为其它电力设备额定电压的依据；用电设备的额定电压：用电设备额定电压等于电网额定电压；发电机的额定电压：发电机的额定电压规定比同级电网电压高5。因为电网在传输功率时有电压损失；,电力变压器一次绕组的额定电压：当变压器直接与发电机相连时，其一次绕组的额定电压与发电机的额定电压相同，即高出同级电网额定
26、电压5；当变压器直接与电网相连时，其一次绕组的额定电压与同级电网的额定电压相同。电力变压器二次绕组的额定电压：是二次绕组的空载电压。变压器自身电压降和线路中的电压损失，变压器的二次绕组的额定电压应比同级电网额定电压高10；（若变压器靠近用户，线路的电压损失可以忽略不计，可以是5),3 常用变配电设备,3.1 变压器选择,由于高层建筑用电量大，为减少电能损失，供电应深入负荷中心，因此，其变配电所多设在高层建筑主体内，尤其以设在地下层为多；高层建筑防火等级较高，一般选用环氧树脂浇注干式变压器，也可选用六氟化硫变压器、硅油变压器和空气绝缘干式变压器；台数一般根据负荷特点、用电容量和运行方式等条件综合
27、考虑确定，一般情况下，都设有两台及以上的变压器；容量应按计算负荷来选择：,一用一备：每台容量按母线全部计算负荷来确定；互为备用：正常时每台负担总负荷的一半；一台故障时，另一台承当全部负荷中的一二级负荷。,变压器型号的表示方式,特点： 1、防火性能好。用为变压器绝缘材料的环氧树脂结合纤维具有难燃易熄的特性，不会因短路产生电弧、防燃、防爆，可深入负荷中心供电。 2、安装运行经济。环氧变压器可安装在负荷附近，降低了安装费用，减少了线路能耗。 3、免维护、无污染。环氧变压器无油，无须维护，不会因渗油对环境造成污染，也省去了大量的维护工作和费用。 4、防潮性能好。可在100%湿度下正常运行，恢复运行无需
28、预干燥。 5、绝缘性能好，局部放电量低。抗短路，耐雷电冲击能力强。 6、损耗小，效率高，运行成本低。长期运行效益明显。 7、有防盗特性。铜线圈由环氧树脂及纤维封固，很难拆铜线变卖，因而可起到防止变压器被盗窃的作用。,用途：用于高层建筑、商业中心、医院、机场、车站、地铁、船舶、化工、隧道、矿井、住宅小区等严格要求防火的场所。也可作为油浸式变压器的更新换代产品，用于要求无油化、要求免维护、要求防盗的场所。,环氧树脂浇注干式变压器,(1) 高压断路器作用：正常工作时接通和分断电路；故障时可切断巨大的短路电流。分类：按灭弧介质的不同，断路器可分为多油断路器、 少油断路器、六氟 化硫（SF6）断路器、真
29、空断路器等。,型号,为满足防火要求，高层建筑中一般选用真空断路器、SF6断路器；特殊情况下，也可采用性能优良的少油断路器。,3.2 高压配电设备,SN10-10型高压少油断路器,优点：体积小、重量轻，可以节省大量钢材，并且爆炸和失火的危险性较少。,真空断路器优点：真空断路器动作迅速、体积小、重量轻、寿命长(比油断路器触头寿命长50100倍)，维护工作量小，噪音和震动小，还有防火、防爆等优点，对于切断容性负载电流，要求迅速动作及操作频繁的场所尤为适合。,六氟化硫断路器优点：具有结构简单、体积小、灭弧和绝缘性能可靠、操作电流小、寿命和可靠运行时间长、易安装、不引起火灾和爆炸危险、不污染环境等显著优
30、点。六氟化硫断路器的应用，大大提高了断路器的各种技术性能，做到了设备可靠、不检修周期长和运行维护方便，从而代替了传统的油断路器。,(2) 高压隔离开关功能：主要用来隔离电源，将需要检修的设备与电源可靠地断开。特点：断开后有明显的可见的断开间隙。没有专门的灭弧装置，不许带负荷操作，可以用来通断一定的小电流。型号,1-底座； 2-支柱瓷绝缘子；3-静触头； 4-闸刀；5-操作瓷绝缘子；6-转轴,隔离开关的结构图,(3) 高压负荷开关功能:用于接通和切断负荷电路的开关设备，具有简单的灭弧装置，不能切断短路电路，能通断一定的负荷电流和过负荷电流。通常负荷开关与熔丝(管形熔断器)串联，借助(管形熔断器的
31、)熔丝切断短路电流。型号,(4) 高压熔断器作用：当电路中出现过流时，利用熔体熔断，起到切断电路，保护其他电器设备不致受到损坏的作用 。型号,户内高压管式熔断器 功能：是一种简单的保护电器。当过负荷或短路故障时，故障电流超过熔体的额定电流，熔体被迅速加热熔断，从而切断电流，防止故障扩大。工作原理：短路电流或过负荷电流通过熔体，熔体被加热锡熔点低，先熔化包围铜丝，铜锡互相渗透形成熔点较低的铜锡合金，使铜丝能在较低的温度下熔断在熔体被熔断时，产生电弧，各沟产生的金属蒸气喷向四周，渗入石英砂，电弧迅速熄灭使熔断器本身及其保护的线路设备均未受到冲击电流的影响红色指示器被弹出，表示熔体己熔断。,（5）
32、避雷器工作原理：在额定电压下，避雷器相当于绝缘体。当作用在避雷器上的电压超过定值（起动电压）时，避雷器“导通”将大电流泄入地中，此时其残压不会超过被保护设备的耐压，达到了保护目地。作用：保护变配电所内各种设备在雷电过电压时不使设备的绝缘发生闪络和击穿 。型号,(6) 互感器功能:特殊的变压器，它向测量仪表和继电器电压线圈或电流线圈供电。使用互感器的目的：使测量仪表和继电器标准化、小型化；使测量仪表和继电器与高压系统隔离，降低仪表及继电器的绝缘水平，简化仪表构造，同时保证工作人员的安全；避免短路电流直接流过测量仪表及继电器的线圈。,（二）电压互感器作用：将线路中的高电压变为副边的低电压，以适应电
33、压表的量程 。,（一）电流互感器作用：将线路中的大电流变为副边的小电流，以适应电流表的量程 。,高压成套配电装置一般选用手车式；,高压电器选择原则：,（1）按正常工作条件选择额定电压和额定电流；,（额定电压=正常时的最大工作电压）,（额定电流=正常时的最大工作电流）,若装置地点日最高气温高于40o，但不超过60o ，则因散热条件较差，最大连续工作电流应适当降低，即设备的额定电流应乘以温度校正系数:,3.3 高压变配电设备的选择,（2）按短路情况来校验电气设备的动稳定和热稳定；,（3）按装置地点的三相短路容量来校验开关电器的断流能力（遮断容量）；,（4）按装置地点、工作环境、使用要求及供货条件来
34、选择电气设备的适当型式；,高压配电设备需校验项目：,3.4 低压配电设备,第4节 低压电气设备,续,第4节 低压电气设备,续,4 变配电所主接线的确定,4.1 电路图的类型及其应用 定义：用来表示电力设备相互间电气连接顺序的图，称为电气接线图，简称电路图。分类：主电路图（一次接线图）和副电路图（二次接线图）。 主电路接线图也称为主接线图，是由一次设备按一定秩序连成的电路图。主接线图能说明电能的输送、分配关系和运行方式。变配电所的主接线图，通常由避雷器、隔离开关、熔断器、断路器、变压器、电流互感器、电压互感器及母线等电气设备组成。 副电路接线图表示辅助电路的电器及其连接顺序，是用来测量、监视、保
35、护和控制主电路的，故一般是由仪用互感器、仪表、继电保护装置及信号装置等组成。,4.2 主接线中常用电器设备图形符号及文字符号,1)无母线接线2)单母线接线3)双母线接线4)其它方式,4.3 变配电所主接线分类,a 桥式接线b 环形接线c 单元接线,a 内桥式接线b 外桥式接线,a 单母线不分段b 单母线分段c 单母线带旁路d 单母线分段带旁路,a 双母线不分段b 双母线分段c 双母线带旁路d 双母线分段带旁路,详见发电厂及变电站电气部分课程,4.4 常用的高层建筑供电方案,（1）0.22/0.38低压电源供电：,多用于电路负荷较小，可靠性要求稍低，可以从大楼邻近变电所取得足够的低压供电回路（包
36、括回路数和容量）的情况；一般用于商品住宅楼、某一单位内的办公楼或住宅楼、高等学校教学楼等。,示例： 上海达安大厦是一幢商品公寓住宅楼，总负荷为1000KW，从附近的一座变电所用电缆引入5路低压电源：住户用电2路，电梯、泵房及公共照明用电2路，裙房用电1路。,（2）一路10（6）kV高压电源，一路0.22/0.38低压电源供电：,用于取得第二高压电源较困难，或虽能取得但经济上不合理，而且可以从邻近处取得低压电源作为备用电源的情况；一般也多用于电力负荷较小、可靠性要求稍低的商住楼和单位内的办公楼等。,（3） 两路10（6）kV高压电源：,用于电力负荷较大、可靠性要求较高的高层宾馆、办公楼、医院病房
37、楼等，是高层建筑中最常用的供电方式之一。,（4）两路10（6）kV高压电源、自备发电机组备用：,用于电力负荷大、可靠性要求高，有大量一级负荷的高层建筑。高层民用建筑设计防火规范中规定的一类高层建筑的供电方式；也是高层建筑中最常用的供电方式之一。,示例： 五星级的上海华亭宾馆、希尔顿酒店；上海电信大楼等。,（5）两路35kV高压电源、自备发电机组备用：,用于电力负荷容量特大的高层建筑或高层建筑群。,示例：上海商城 用电负荷12745kW，两路35kV电源供电，两台10000kVA/35kV/10kV变压器， 35kV侧内桥接线， 10kV侧分段单母线接线， 10kV高压深入负荷中心。,4.5 高
38、压电气主接线,适用于高层建筑负荷不大，可靠性要求稍低的场合。,（1）一路电源进线的单母线接线,两路10kV 电源一用一备，一般用于二级负荷的供电。,（2）两路电源进线的单母线接线,两路10kV 电源进线，两段高压母线无联络，一般采用互为备用的工作方式；只用于高层建筑负荷不大，可靠性要求稍低的场合。,（3）无联络的分段单母线接线,（4）母线联络的分段单母线接线,两路电源同时供电，互为备用，通常母联开关为断路器，可以手动切换、也可自动切换；是高层建筑中最常用的高压主接线形式。,4.6 低压电气主接线,为了对电力和照明负荷分别计量，应将电力电价负荷和照明电价负荷分别集中，设分计量表。,（1）电力和照
39、明负荷共用变压器供电,当在非空调季节空调设备停运时，可将专用变压器停运，从而达到经济运行的目的。,（2）空调制冷负荷专用变压器供电,（3）电力和照明负荷分别变压器供电,电力负荷和照明负荷分别由变压器供电,典型方案如图所示，变压器一次（高压）侧采用线路变压器组单元接线。,4.7 实例户内式10kV变电所电气主接线典型方案,一次侧电气主接线图,方案一：1）一路外供电源 （2）装有一台变压器,二次侧电气主接线图,二次（低压）侧采用单母线接线。,典型方案如图所示，变压器一次侧采用单母线接线。,为测量高压侧电压和提供交流操作电源而设置的电压互感器，安装于进线柜体内。,方案二：1)一路外供电源 （2）装有
40、两台或以上变压器,变压器一次侧电气主接线图,二次侧采用单母线分段接线。 低压配电屏采用抽出式柜，其插接头可起到隔离开关的作用。两台变压器为互为备用运行方式，正常运行时，低压母联断路器断开。,变压器二次侧电气主接线图,典型方案如图所示，已知两路外供电源可供容量相同且可供全部负荷，采用一用一备运行方式，故变压器一次侧采用单母线接线。,方案三 两路外供电源,变压器一次侧电气主接线图,低压主接线采用单母线分段接线形式 低压进线柜放置在中间，而低压出线柜则放置在两侧，以便于扩建时添加出线柜,变压器二次侧电气主接线图,5 变电所的位置和布置,5.1 变电所的位置选择,（1）尽量靠近负荷中心，距离功率较大的
41、负荷点一般不能超过300米，以使电能损耗、电压损失和有色金属消耗量接近最小。（2）进出线方便，应服从建筑系统的总布局。（3）运输方便，便于变压器和其他电器设备搬运。（4）尽量靠近高压电源引入点。（5）尽量避开有腐蚀性气体和污秽地段，如无法避免时，应处于污源的上风侧。（6）尽量避免设在有剧烈震动的场所和低洼积水地区。（7）不应妨碍建筑施工，要考虑有扩建的可能性。,在地下层或辅助建筑物内设置主变压器； （30层以下）在地下层和最高层设置主变压器； （60层以上）分别在地下层、最高层和中间层设置主变压器； （60层以上）仅在中间层设置主变压器；分别在底层和各层设置主变压器。,由于大楼底部、中间部分层
42、和顶部是用电负荷相对集中区域，因此，对于高层建筑，变电所位置选择可有下列方案：,国内外部分高层建筑变电所位置的设置情况：,室内变配电所：全部电气设备装设在屋内。,室外变配电所：变压器及高压电气设备装设在露天场地。,成套变配电所：又称组合式变电站或箱式变电站，就是将电力变压器和高、低压配电装置等设备组合在一个或几个箱体内,杆上式变电台,台墩式变电台,露天变电所,变电所类型,高层建筑的变电所宜采用室内变电所或组合式成套变电所。,5.2 变电所类型,屋内变配电所的组成,屋内式配电所主要由三个部分组成：(1)高压配电室；(2)低压配电室；(3)变压器室,5.3 室内变配电所：,采用干式变压器时,可不设
43、专用的变压器室,手车式 可靠性高，维修方便， 体积大，价格高,环网式 结构简单、体积小 可靠墙安装， 短路故障后需更换熔断器,（一）高压配电室,固定式 结构简单、造价低 体积大，维修不便,高压配电屏内的电气设备：高压主接线的开关和保护设备(包括二次回路),高压配电室内各种通道最小宽度（mm）,注：1、固定式开关柜为靠墙布置时，柜后与墙净距应大于50mm，侧面与墙净距应大于200mm；2、通道宽度在建筑物的墙面遇有柱类局部凸出时，凸出部位的通道宽度可减少200mm。,（1）高压配电室长度超过7m时应开两个门，并宜布置在两端。（2）固定式开关柜操作通道的推荐尺寸，从盘面算起，单列布置为2m，双列布
44、置为2.5m。当开关柜的数量很多时，其通道宽度可适当加大。（3）在高压配电室内，一般只装设高压开关柜，当柜的数量较少时（如四台及以下）也可和低压配电屏布置在同一房间内，但不宜面对面布置，单列布置时与低压配电屏之间净距不应小于2m。,（二）低压配电室,固定式结构简单、造价低可靠性较低，维修不便母线排在上部,抽屉式可靠性较高，安全性好，维修方便结构复杂、造价高母线排在后面,低压配电屏内的电气设备 刀开关、熔断器、自动开关（低压断路器）、交流接触器、电流互感器、电压互感器等,低压配电屏前、后通道最小宽度（mm）,注：当建筑物墙面遇有柱类局部凸出时，凸出部位的通道宽度可减少200mm。,（1）低压配电
45、屏一般不靠墙安装，屏后离墙约1m，屏的两端有通道时应有防护板。当屏的数量在三台及以下时，也可采用单面维护式靠墙安装。屏前操作通道推荐尺寸，从盘面算起，单列布置1.8m；双列布置2.5m。 在屏后墙上装设开关时，屏后离墙距离，应视操作机构的安装位置及操作方向适当加大。（2）低压配电室兼作值班室时，配电装置的正面距墙不宜小于3m。（3）当配电室长度为7m以上时，应设两个门，并尽量布置在两端；当低压配电室只设一个门时，此门不应通向高压配电室。,变压器室布置示意图,（三）变压器室,变压器室的通风方式,（a）门下进风，后墙出风；（b）地下进风，门上出风；,确定变压器室时，应考虑有发展的可能性，一般按能安
46、装大一级容量的变压器考虑变压器室内不应有非本身所用的管线通过。设置于屋内的干式变压器，其外廓与四周墙壁的净距不应小于0.6m，干式变压器之间的距离不应小于1m，并应满足巡视维修的要求。全封闭型的干式变压器可不受上述距离的限制。,变压器外廓（防护外壳）与变压器室墙壁和门的净距,多台干式变压器布置在同一房间内时，变压器防护外壳间的净距,某建筑变配电所平面布置图,5.4 成套（箱式）变配电所：,成套性强，尺寸小、重量轻、外型美观、占地面积小、安装维护方便和投资少,6 备用电源,高层建筑的电力负荷等级较高，为满足一级负荷尤其是特别重要负荷的供电可靠性要求，大多数高层建筑均设有备用电源；高层建筑中采用的
47、备用电源有：,另一路独立电源：另一个上一级变电所的电源，独立性最好；附近另一路电源：同一上级变电所的电源，独立性次之；应急发电机组；蓄电池组；UPS不间断供电装置。,全国部分城市高层建筑自备电源设置情况如表所示；,6.1 自备应急柴油发电机组,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。,6.2 总容量的确定,理论计算方法：按稳定负荷计算 稳定负荷包括所有重要电气设备； 满负荷运行，因此需要系数和同期系数均为1。按尖峰负荷计算 满足最大的单台电动机或成组电动机起动
48、的用电需要，假设此时所有其它负荷都已投入运行按发动机组母线允许电压降计算 符合启动电动机时母线允许的电压降要求选择其中最大者,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1520W/m2估算； 10000M2以下的中、小型高层建筑,可按1015W/m2估算。(2) 按主变压器总容量估算 取主变压器总容量的1020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1520。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,6.3 柴油发电机组台数确定1. 大型
49、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，变电所相距不到100m，可选1台。若计算功率总和在1000kw以上，且变电所相距超过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。,6.4 柴油发电机组的布置,机房位置的确定宜：靠近一级负荷和配变电所；布置于坡屋、裙房的首层或附属建筑内，位于主体建筑的背面或侧面；设在地下层时，应解决好通风、防潮、机组的排烟、消音和减振问题
50、，至少有一侧靠外墙忌：设在建筑物主体内；设在厕所、浴室或其它经常积水场所的正下方和贴邻。,机房设备布置柴油发电机房内的设备有：柴油发电机组、控制屏、操作台、电力及照明配电柜、启动蓄电池、燃油供给、冷却、进、排风系统以及维护检修设备等。机房布置应根据机组容量大小和台数而定，应力求做到布置紧凑、经济合理、保证安全以及便于维护。注意解决好通风、排烟、消音和减振等问题,6.5 自备应急燃气轮发电机组,燃气轮机发电装置包括：燃气轮机、发电机、控制屏、起动蓄电池、油箱、进气和排气、消音器及其它设备。燃气发电机是一种以液化气、天然气等可燃气体为燃烧物，代替汽油、柴油作为发动机动力的新型，高效的新能源发电机。
