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1、1,照明设计师课程,照明配电【学习目标】理解照明配电系统设计及保护方式,2,第一部分 照明配电,一、照明配电的基本概念1.供电电源及分级要求根据供配电系统设计规范GB 50052，对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响程度分为三级、即一级负荷、二级负荷、三级负荷。符合下属情况之一即为一级负荷：1中断供电将造成人身伤亡；2中断供电将在政治、经济上造成重大损失；,3,3中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作；#在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。#符合下属情况之一即为二级负荷：
2、1 中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。2 中断供电将影响有重要用电单位的正常工作。例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。不属于一级负荷和二级负荷者为三级负荷。,4,举例照明一级负荷：国家及省部级政府办公建筑主要通道照明用电大型商场及超市营业厅的备用照明用电 大型银行营业厅及门厅照明、安全照明用电 四星级及以上旅游饭店的宴会厅、餐厅、厨房、康乐设施、门厅及高级客房、主要通道等场所的照明用电,5,照明二级负荷：地、市级办公建筑主要办公室、会议室、总值班室及主要通道照明用电 甲等剧场的观众厅照明、空调机
3、房及锅炉房电力和照明用电 甲等电影院的照明 中型商场及超市营业厅的备用照明用电 小型银行营业厅及门厅照明用电 三星级旅游饭店的宴会厅、餐厅、厨房、康乐设施、门厅及高级客房、主要通道等场所的照明用电、科研院所、高等院校主要通道照明用电,6,2.照明电压的选择正常照明电压：通常采用中性点直接接地的220/380V三相四线制系统由市电电源供电。交流应急照明由应急电源柴油发电机供电时，其电压应为220/380V；直流事故照明仅由蓄电池供电时，其电压宜为220V或110V。照明光源电压一般情况下为交流220V，在使用大功率高强气体放电灯（HID）的情况下为交流380V，移动式灯具电压不大于36V。潮湿场
4、所不大于24V，水下场所可采用交流12V光源。检修及其它场所的照明电压：供一般检修用携带式作业灯，其电压应为24V。如采用220V电压时，应有防止触电的安全措施，并应敷设灯具外壳专用接地线；,7,3.供给照明器具的电压质量电压偏移正常情况下，照明器具的端电压偏差允许值（以额定电压的百分数表示）宜符合下列要求：在一般工作场所为5；对视觉要求较高的主控制室、微机监控室等室内照明为97.5%；（视觉要求较高的室内场所）露天工作场所、远离变电所的小面积一般工作场所，难于满足5时，可为5、10；应急照明、道路照明和警卫照明及电压为1224V的照明等为5、10。,8,照明器的端电压不宜过高或过低，电压过高
5、，会缩短光源寿命，电压低于额定值，会使光通量下降，照度降低。当气体放电灯的端电压低于额定电压的90时，甚至不能可靠地工作。当电压偏移在10以内，长时间不能改善时，计算照度应考虑因电压不足而减少的光通量，光通量降低的百分数见下表.电压在10090额定电压范围内每下降1时光通量降低百分数如采用金属卤化物灯照明，端电压为额定电压的90，则该金卤灯实际光通量为原光通量的72（即1102.8）。,9,4.对照明的供电要求应根据照明负荷中断供电可能造成的影响(损失)，合理地确定负荷等级，并应正确的选择供电方案。当电压偏差或波动不能保证照明质量或光源寿命时，在技术经济合理的条件下，可采用有载自动调压电力变压
6、器、调压器或专用变压器供电。由公共低压电网供电的照明负荷，线路电流不超过30A时，可用220V单相供电，否则，应以220/380V三相四线供电。三相照明线路各相负荷的分配宜保持平衡，最大相负荷电流不宜超过三相负荷平均值的115，最小相负荷电流不宜小于三相负荷平均值的85特别重要的照明负荷，宜在负荷末级配电盘采用自动切换电源的方式，负荷较大时可采用由两个专用回路各带约50的照明灯具的配电方式。在照明分支回路中不宜采用三相低压断路器对三个单相分支回路进行控制和保护。照明系统中的每一单相分支回路电流不宜超过16A，灯具数量不宜超过25个；大型建筑组合灯具每一单相回路电流不宜超过25A，光源数不宜超过
7、60个（当采用LED光源时除外）。,10,对高强气体放电灯的照明回路，每一单相分支回路电流不宜超过30A，并应按启动及再启动特性，选择保护电器与检验线路的电压损失值对气体放电灯供电的三相四线照明线路，其中性线截面应按最大一相电流选择在气体放电灯的频闪效应对视觉作业有影响的场所，其同一或不同一灯具的相邻灯管（光源）宜分别接在不同相位的线路上不应将线路敷设在高温灯具的上部。接入高温灯具的线路应采用耐热导线配线或采取其他隔热措施观众厅、比赛场地等的照明灯具，当顶棚内设有人行检修通道以及室外照明场所，单灯功率为250W及以上时，宜在每盏灯具处设置单独的保护厂区道路照明除回路应有保护装置外，每个灯宜具有
8、单独保护装置事故照明的电源，应区别与正常照明的电源。不同用途的事故照明电源，应采用不同的切换时间和连续供电时间事故照明作为正常照明的一部分同时使用时，应有单独的控制开关。事故照明不作为正常照明的一部分同时使用时，当正常照明因停电，事故照明宜自动投入,11,二、照明负荷计算负荷计算的方法供配电系统的负荷计算方法一般有需要系数法、单位指标法、二项式法、综合系数法、利用系数法等。用于照明系统的负荷计算方法一般多采用需要系数法、单位指标法等。1.需要系数法：用电设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法比较简便，应用广泛，多用于初步设计、施工图设计。2.单位指标法：包括单位面积功率法、
9、单位指标法。多用于民用建筑。单位面积功率法、单位指标法多用于设计的前期计算，如可行性研究和方案设计阶段。,12,1.用电设备的计算负荷：有功功率P kW无功功率QQ=Ptg kvar视在功率SS=P+Q kVA 照明线路负荷按下列公式计算：（1）照明分支线路负荷计算（kW）（2）照明主干线负荷计算（kW）（3）照明负荷不均匀分布时负荷计算（kW）#,13,14,三、照明线路的敷设 1.线路的敷设方式：分为两种，明敷电线直接或在管子、线槽等保护体内，明敷设于墙、顶、柱的表面积及桁架、支架等处；暗敷电线在管子、线槽等保护体内，敷设于墙、顶、柱、楼板的内部。2.对照明线路敷设的要求：室内照明线路可采
10、用电缆沿电缆桥架、线槽布线、导线穿金属管、塑料管等布线形式；照明线路穿管敷设时，导线（包括绝缘层）截面积的总和不应超过管子内截面的40%，或管子内径不小于导线束直径的1.41.5倍；一般情况下，管内敷设多组照明回路的导线时，其总根数不应超过8根；在有爆炸危险的场所，管内敷设的导线根数，不应超过4根；不同电压等级和不同照明种类的导线，不共管敷设；,15,建筑物顶棚（吊顶）内宜采用金属管配线，不能采用直敷配线；不得将护套绝缘导线直接埋入墙壁、顶棚的抹灰层内；配线用塑料管（硬塑料管、半硬塑料管、塑料线槽及附件）应采用难燃材料，其氧指数应在27（32）以上；穿金属管或金属线槽的交流线路中，应使同一回路
11、的所有相线和中性线置于同一根管内或同一线槽内；不同回路的线路不应穿于同一金属管内，但下列情况可以例外：（1)电压在50V及以下的回路；（2)同一照明灯具的几个回路；（3)同类照明的几个回路，但管内绝缘导线总数不应超过8根；,16,在同一根导管或线槽内有几个回路时，所有绝缘电线和电缆都应具有与最高标称电压回路绝缘相同的绝缘等级；明敷或暗敷于干燥场所的金属管配线可采用管壁厚度不小于15mm的电线管，明敷于潮湿场所或埋地敷设的金属管配线，应采用水煤气钢管（厚壁管）；民用建筑室内照明灯头线的最小截面为：铜芯软线0.4mm2，铜线1.0 mm2照明配电线路一般选用铜芯电缆或导线。对于TN-S系统，三相应
12、选用五芯线缆，单相选用三芯线缆；照明配电线路绝缘水平选择：标称电压Un为0.22/0.38kV时，线路绝缘水平电缆配线为0.6/1.0kV，导线一般为0.45/0.75kV。,17,四、导线、电缆截面选择1.电线、电缆截面选择的一般原则照明线路电线、电缆截面应按线路计算电流进行选择，按电线、电缆的允许温升、允许电压损失、机械强度允许的最小导线截面进行校验，并应与供电回路保护设备相互配合。按线路计算电流选择导线截面 KIcyIjs 式中 Icy导线持续允许载流量（A）；Ijs照明线路计算电流（A）。K导线在不同环境温度时的载流量校正系数，,18,19,（1）单相照明线路计算电流白炽灯、卤钨灯 气
13、体放电灯 式中Ijs照明线路计算电流（A）；Pjs线路计算负荷（kW）；Uexg线路额定相电压（kV）；cos 气体放电灯的功率因数。（2）三相四线照明线路计算电流白炽灯、卤钨灯,20,气体放电灯 式中 Uex线路额定线电压（kV）。对气体放电灯，取cos=0.5（补偿前）对白炽灯、卤钨灯，取cos=1电线、电缆的允许持续工作电流（允许载流量）应不小于线路的工作电流，电线、电缆持续载流量标准。（查电线、电缆持续载流量手册）,21,按电线、电缆的允许电压损失选择校验照明器及用电设备端子电压实际值偏离额定值时，其性能将受到影响，影响的程度由电压偏差的大小和持续时间而定。配电设计中，按电压损失校验截
14、面时，应使各种照明用电设备端电压符合电压偏差允许值。当然还应考虑到设备运行状况，例如对于少数远离变电所的照明用电设备或者使用次数很少的用电设备等，其电压偏移的允许范围可适当放宽，以免过多地耗费投资。对于照明线路，一般按允许电压损失选择线、缆截面，并校验机械强度和允许载流量。可先求得计算电流和功率因数。线路电压损失按下式计算三相平衡负荷线路,22,线电压的单相负荷线路相电压的单相负荷线路ua三相线路单位电流长度的电压损失，/（Akm）；up三相线路单位功率长度的电压损失，/（kWkm）；注：线路单位长度的电阻、电抗和电压损失的数据可相关配电手册。按机械强度选择校验按机械强度允许的最小界面见表,2
15、3,24,2.中性线（N）、保护接地线（PE）、保护接地中性线（PEN）的截面选择（1）单相两线制电路中，无论相线截面大小，中性线截面都应与相线截面相同。（2）三相四线制配电系统中，N线的允许载流量不应小于线路中最大的不平衡负荷电流及谐波电流之和。#（3）三相平衡系统中，有可能存在谐波电流，影响最显著的是三次谐波电流。中性线三次谐波电流的数值等于相线谐波电流的3倍。选择导线截面时，应计入谐波电流的影响。,25,五、道路照明的供电、配线特点道路照明的供电道路照明具有供电线路较长，负荷较大的特点。一般来说，道路照明的供电方式主要有中压供电、低压供电两种形式。#道路照明配电线路的选择道路照明的低压配
16、电方式一般有单相二线式、二相三线式、三相四线式等。配线线路的损耗P等于线路的有功功率损耗P1和无功损耗Q1之和。#采用三相四线式的配电方式，线路的电能损耗最小，仅为单相网络或单相二线式的1/6，为二相三线式的2/3。道路照明一般采用气体放电光源，电源电压对灯的正常工作影响很大，电压太高易引起灯的自行熄灭;电压降低则光通量减少，光色变差。采用三相四线式的配电方式，若配线距离相同，线路损耗小，线路始、末端的电压变化小，对照明质量影响较小。,26,六、照明线路的保护照明线路及照明器在电气故障时，为防止人身电击、电气线路损坏和电气火灾，应装设短路保护、过负载保护及接地故障保护，用以切断供电电源或发出报
17、警信号，一般采用熔断器、断路器和剩余电流保护器进行保护。这些保护应作用于切断供电电源或发出故障报警信号，以防止因间接接触带电体而导致人身电击或导致电气火灾。短路保护一般要求保护电器应在短路电流对导体和连接件产生的热效应和机械力造成危害之前分断短路电流。短路保护电器应满足以下两个条件：分断能力不应小于保护电器安装处的预期短路电流，应在短路电流使导体达到允许的极限温度之前分断该短路电流。,27,过负荷保护一般要求保护电器应在过负荷电流引起的导体温升对导体的绝缘、接头、或导体的周围物质造成损害之前分断该过负荷电流。过负荷保护电器的动作特性应同时满足以下两个条件 或 熔断体的约定熔断电流1.45 Iz
18、,28,接地故障保护一般要求当发生带电导体与外露可导电部分、装置外可导电部分、PE线、PEN线、大地等之间的接地故障时，保护电器必须自动切断该故障电路，以防止人身间接电击、电气火灾等事故。接地故障保护电器的选择应根据配电系统的接地型式、电气设备使用特点（手握式、移动式、固定式）及导体截面等确定。,29,七、低压电器及其选择低压电器是用于额定电压交流1000V或直流1500V以下电路中起隔离、保护、操作、转换通断作用的电器。它包括熔断器、断路器、剩余电流动作保护器、自动转换开关电器（ATSE）、隔离开关、熔断器组合电器、插头、插座、接触器、继电器和半导体电器等。主要选择方式1 按正常工作条件选择
19、1）电器的额定电压应与所在回路的标称电压相适应，额定频率应与所在回路的标称频率相适应；2）电器的额定电流不应小于所在回路的负荷计算电流。切断负荷的电器还应校验其断开电流的能力；3）熔断器、断路器等保护电器还应按其（时间-电流）保护特性选择；,30,31,2 按短路工作条件选择1）可能通过短路电流的电器（开关、隔离开关、熔断器组合电器及接触器、起动器），应满足在短路条件下短时耐受电流的要求；2）断开短路电流的保护电器（如低压熔断器、低压断路器），应满足在短路条件下分断能力的要求。3 按使用环境条件和安装、运行、操作及维护要求选择低压电器产品根据其所处工作环境可分为：户内、户外、多尘环境、潮湿环境
20、、化学腐蚀环境、高温环境、有火灾危险环境、有爆炸危险环境等各种类型，并可分为：保护式、防尘式、封闭型、防暴型、火花安全型等多种形式，同时为适应高原地区和热带地区等特殊区域的使用要求，低压电器产品还有高原型和湿热型之分。应根据不同的使用环境条件选用不同类型的低压电器产品；,32,4 保护电器选用1）熔断器熔断器主要用于线路的短路保护、过负载保护和接地故障保护，由熔断体和熔断体支持件组成。,33,（1）熔断体额定电流的确定选择熔断器应满足正常工作时不动作，故障时在规定时限内可靠切断电源，在线路允许温升内保护线路，上、下级能够实现选择性切断电源。按正常工作电流选择：IrIJS 按启动尖峰电流选择：I
21、rKmIJS 其中：Ir-熔断体额定电流,A；IJS线路计算电流,A；Km-熔断体选择计算系数，取决于电光源启动状况和熔断体时间电流特 性 为使熔断器迅速切断故障电路，其接地故障电流Id与熔断体额定电流Ir应满足下式要求，（其中Ki值见表3-46）。当不能满足下式要求时，应采取其他措施。Id/IrKi,#,34,2）断路器断路器可用于照明线路的过载、短路和接地故障保护。低压断路器分类（1）按使用类别分为A、B两类。其中A类为非选择型，B类为选择型。（2)按断路器设计型式分为万能式(ACB）、塑料外壳式(MCCB)和小型断路器(MCB）三种。（3)按是否适合隔离要求分为：适合隔离要求;不适合隔离
22、要求。（4）按低压断路器的不同保护对象分类：作电动机保护的断路器；作配电线路保护的断路器；作照明线路保护的断路器。,35,低压断路器选择的通用原则：（1）额定电压应与额定标称电压相适应；（2）额定电流不应小于所在回路的计算电流，应选择大于且接近于回路的计算电流；（3）额定频率应与所在回路的频率相适应；（4）应与所在场所的环境条件相适应。断路器长延时(主要用于过负载保护)和瞬时(主要用于短路保护)过电流脱扣器整定电流分别为：Izd1Kzd1 IJS Izd3Kzd3 IJS Izd1Iz#,36,3）剩余电流保护器剩余电流动作保护器（以下简称RCD）是指在规定条件下，当剩余电流达到或超过给定值时
23、能自动分断电路，剩余电流动作保护器能迅速断开接地故障电路，以防发生人身间接电击伤亡和引起电气火灾事故。剩余电流保护器的最显著功能是接地故障保护，其漏电动作电流一般有30mA、100mA、300mA、500mA等，带有过载和短路保护功能的剩余电流保护器也称漏电断路器，是具有漏电保护功能的断路器。如果剩余电流保护器无短路保护功能，则应另行考虑短路保护，如加装熔断器配合使用。,37,RCD应具有的功能及选用要点剩余电流保护器应能迅速切断故障电路，在导致人身伤亡及火灾之前切断电路；剩余电流保护断路器的分断能力应能满足过负荷及短路保护的要求。当不能满足分断能力要求时，应另行增设短路保护电器；分级安装的剩
24、余电流保护器动作特性，上下级的电流值一般可取31，以保证上下级间的选择性。,38,八、照明线路与保护装置的配合导线和电缆的允许载流量，不应小于回路上熔丝的额定电流或自动空气开关脱扣器的整定电流。为了避免照明线路导线、电缆过热，应在电流超过导线、电缆的长期允许电流值时把电流切断，所有照明线路均应装设短路保护。当线路末端发生单相接地短路故障时，其短路电流值不应小于熔断器熔丝电流的4倍，或不应小于自动空气开关瞬时过电流（或短延时）脱扣器整定电流的1.25倍。在TN-S系统或TT系统中，N线的截面与相线相同，或虽小于相线但已能被相线上的保护电器所保护时，N线上可不装设保护电器。当N线不能被相线保护电器
25、所保护时，应另为N线装设保护电器。在TN-S系统或TT系统中，不宜在N线上单独装设保护电器将N线断开。当需要断开N线时，应装设能同时断开相线和N线的保护电器,并应遵守N线先通后断的规则。,39,九、配电系统接地型式1 低压配电系统的接地形式和基本要求1）系统的接地形式及表示方法低压配电系统有TN、TT、IT等三种接地形式，其中TN系统又可分为TN-S、TN-C-S、TN-C三种形式。2TN系统 电源端有一点（通常为中性点）直接接地，电气装置的外露可导电部分用保护导体与该点连接。按照中性点与保护导体的组合的组合情况，TN系统有以下三种形式：TN-S系统：整个系统的中性导体与保护导体是分开的，如图
26、所示。TN-C-S系统：系统中有一部分中性导体和保护导体是合一的，如图所示TN-C系统：整个系统的中性导体和保护导体是合一的，如图所示。,40,41,TT系统电源端有一点（通常为中性点）直接接地，电气装置的外露可导电部分直接接地，与电力系统电源端的接地无关，如图所示。.IT系统电源端所有带电部分与地绝缘，或一点经阻抗接地，电气装置的外露可导电部分直接接地。如图所示。,42,5 室内外照明灯具的接地型式及故障保护要求室内照明灯具安装于建筑物内，因此室内具有等电位联结条件。目前建筑物配电系统接地型式多为TN-C-S、TN-S系统，因此照明系统多采用TN-C-S、TN-S系统。室外照明灯具安装于户外，它暴露于公众场所，又无等电位联结，增大了电击死亡的危险性。#在户外因无等电位联结很易导致电击危险，故不应采用TN系统而应采用TT接地系统。尚应为电源线路装设漏电保护器作接地故障保护，,
