《照明电气设计》PPT课件.ppt

照明电气设计照明电气设计 第一节 概述 第二节 照明供电 第三节 照明线路计算 第四节 照明线路的保护 第五节 导线、电缆的敷 设与选择 照明电气设计主要任务： 保证电光源和灯具能正常、安全、可靠而经济地工作。 第一节 概 述 一、电电气设计设计 的基本要求 （1）安全安全总是最重要的第一要求。为此电气设计 要严格执行有关规程，力求把人身触电事故和设备损坏事 故降到最低限度。 （2）可靠确保供电的不间断性，满足负荷要求 （3）经济尽可能降低投资和运行费用 （4）便利设施安装应考虑使用、维护的方便 （5）美观应尽量不要损坏建筑物的美观 （6）发展以近期建设为主，适当考虑发展的可能性 二、电气设计的主要任务 （1）正确选择供电电压、配电方式，确保照明设备对电 能质量的要求，以保证照明质量和照明设备的使用寿命。 （2）进行负荷计算，以正确地选择导线型号、截面及控 制与保护电器的规格型号。 （3）选择合理、方便的控制方式，以便照明系统的管理 、维护和节能。 （4）选择合理的保护方法，确保照明装置和人身的电气 安全。 （5）尽量减少电气部分的投资和年运行费。 三、电气设计步骤 （1）收集原始资料，主要了解电源情况，照明负荷对供 电连续性的要求。 （2）根据照明负荷性质确定供电电源形式。 （3）确定照明配电系统，包括配电分区的划分，设多少 个配电箱，各配电箱供给的区域、楼层，确定配电箱的安装 位置及方式，确定电源点至各配电箱之间的接线方式。 （4）根据生产流程、工段划分等情况确定灯具的开关控制 方式，以便确定开关的数量和安装位置。 （5）确定照明线路各级保护设备，确定照明配电系统的接 地型式及电气安全措施。 （6）进行负荷计算、电压损失计算、无功功率补偿计算和 保护装置整定计算。 （7）选择导线型号、截面及敷设方式。 （8）确定电能的计量方式，电能计量与其它用电统一考虑 。 第二节 照明供电 一、照明对供电质量的要求 1照明对电压质量的要求 （1）电压偏移。 电压偏移是指在某一时段内电压幅值缓慢变化而偏离标 称值的程度。 称各点的实际电压与系统标称电压之差U为电压偏移， 通常用与系统标称电压的百分比来表示。即 电压偏移对照明的影响： 正偏移电压(Un)寿命 负偏移电压( Un) 光通量照度 GB50034规定： 灯具的端电压不宜大于其额定电压的105%105%，亦不宜低于其 额定电压的下列数值： 一般工作场所95%95% 远离变电所的小面积一般工作场所90%90% 应急照明和用安全特低电压供电的照明90%90% 多次启动寿命 （2）电压波动。 电压波动是指某一时段内电压急剧变化而偏离标称值的现 象。是指电压变化过程中相继出现的最大有效值电压Umax与 最小有效值电压Umin之差。 常用与系统标称电压Un之比的百分数表示。即 在照明供配电系统中，电压波动主要是由于负荷急剧的 波动而造成系统电压的瞬时升降。 电压波动对照明的影响： 电压波动光通量变化产生闪烁刺激眼睛照明质量 电压骤降气体放电灯自熄无法正常工作(再启燃时间长) 对电压波动允许值的限制： 荧光灯：160V 高压钠灯、金卤灯：183 190V 当电压波动值 Un1% 时，波动次数不受限制， 当电压波动值 Un1% 时，1h内允许的波动次数n： 电压波动百 分数绝对值 （3）改善电压质量的措施。 1）照明负荷宜与冲击性负荷（如大功率接触焊机、大型吊 车的电动机等）采用独立的回路供电，以限制冲击性负荷对照 明负荷的影响。 2）照明负荷与冲击性负荷共用配电线路时，应合理减少系 统阻抗，以尽可能减少线路上的电压损失。 3）无窗厂房或工艺设备对电压质量要求较高的场所，宜采 用有载自动调压变压器。 4）合理采用无功功率补偿措施，通过减少无功功率，可有 效地降低系统的电压降落，以补偿负荷变化所引起的电压倔移 和电压波动。 5）分配单相负荷时，应尽量做到三相平衡，以尽可能地减 少因三相负荷分布不均所造成的相间的电压偏差。 2照明负荷对供电可推性的要求 （1）照明负荷分级。照明负荷通常分为三级： 1）一级负荷。符合下列条件之一者均属于一级照明负荷 ： A中断正常照明用电将造成人身伤亡者； B中断正常照明用电将造成重大的政治影响者； C中断正常照明用电将造成重大的经济损失者； D中断正常照明用电将造成公共场所秩序严重混乱者 。 注意：一级负荷中符合下列条件之一者为特别重要特别重要负荷： 发生爆炸、火灾及严重中毒事故等场所 特别重要的交通/通信枢纽、国家级建筑（国宾馆、会堂等） 影响实时处理计算机及计算机网络正常工作 2）二级负荷。下列场所的照明负荷均属于二级照明负荷 A中断正常照明供电将造成较大的政治影响者； D中断正常照明供电将造成较大的经济损失者； C中断正常照明供电将造成公共场所秩序混乱者。 3）三级负荷。 不属于一、二级负荷的照明负荷均属于三级负荷 。 （2）照明负荷对电源的耍求： 1）一级负荷对电源的要求。一级负荷应由两个电源供电。 两个电源是指： 电源来自两个不同的发电厂，如图6-1（a）所示； 电源来自两个不同的区域变电所，且区域变电所的进线 电压不低于35kv，如图6-1（b）所示； 电源来自一个区域变电所、一个自备发电设备，如图6- 1（c）所示。 2）二级负荷对电源的要求。二级负荷对电源的要求可 比一级负荷放宽些，但应做到当发生电力变压器故障或线路 常见故障时，不致中断供电或中断后能迅速恢复。一般由两 回路供电，当电源来自同一区域变电所的不同变压器时，即 可认为满足要求。 在负荷比较小或地区供电条件困难时，二级负荷也可出 一路6kv以上专用架空线路或电缆线路供电。 3）三级负荷对电源的要求。三级负荷对电源无特殊要 求，一般由单电源供电即可。 二、照明供电方式 1正常照明的供电方式 （1）三级照明负荷。 可由一个单变压器的变电所供电，即照明与电力共用变 压器，常用形式如下： 建筑物内有变电所时，采 用独立的照明干线，见图6-2 （a）。 照明接自变电所 低压总断路器之 后，且与电力在 母线上分开 建筑物内电力采用母干线 与照明混合供电时，正常照 明电压接至变压器低压总电 路前，见图6-2（b）。 对于不设变电所的较大建筑物，照 明与电力分线路供电，见图6-2（C）。 对于次要或较小的建筑物，照明与电力 合用供电线路，如图6-2（d），照明应 在建筑物入口处与电力分开。 图6-2 三级照明负荷的供电方式 （2）二级照明负荷 多采用两台变压器的供电方式 电源来自双变压器变电所，两台变 压器的电源是独立的，设有联络开 关。照明电源自变压器低压总断路 器后，当一台变压器停电时，通过 联络断路器接到另一段干线上。 电源来自两个单变压器变电所， 且两个变压器电源是相互独立的 高压电源。照明与电力在母线上 分开供电，应急照明由两台变压 器交叉供电。 （3）一级照明负荷 双变压器变电所 单变压器变电所 +应急电源 正常照明负荷由单台变 压器供电，且与电力在 母线上分开供电；应急 照明负荷由应急电源供 电。照明负荷容量小时 可用。 照明电源来自双变压器变 电所，两台变压器电源是 独立的，设有联络开关。 照明电源自变压器低压总 断路器后，当一台变压器 停电时，通过联络断路器 接到另一段干线上。 电源来自两个单变压器变电 所，且两个变压器电源是相 互独立的高压电源。照明与 电力在母线上分开供电（各 带一半照明负荷），应急照 明由两台变压器交叉供电。 单变压器变电所 （4）特别重要照明负荷。 特别重要的照明负荷除采用两路独立电源外，应设第三独 立电源，此电源可引自应急发电机组，如图6-5（a）所示； 也可引自蓄电池组，如图6-5（b）所示。第三独立电源应能 自动投入。 图6-5 特别重要照明负荷的供电方式 （a）应急发电机组 （b）蓄电池组 2应急照明的供电方式 （1）供电电源。 应由与正常照明电源分开的独立电源供电，可以选用 以下几种方式的电源： 1） 供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路，如接 自有两回路独立高压线路供电变电所的不同变压器引出 的馈电线路，如图6-4（a）、（b）所示。特点是容量大 、转换快、持续工作时间长。这种方式通常是由工厂或 该建筑物的电力负荷或消防的需要而决定的。工厂的应 急照明电源多采用这种方式，重要的公共建筑也常使用 这种方式。 2）独立于正常电源的发电机组，如图6-5（a）所示。特点是 容量比较大持续工作时间比较长，但转换时间长，不能作为 安全照明电源。一般是根据电力负荷、消防及应急照明三者的 需要综合考虑。单独为应急照明而设置往往是不经济的。对于 难以从电网取得第二电源又需要应急电源的工厂及其它建筑， 通常采用这种方式；高层或超高层民用建筑通常是和消防要求 一起设置这种电源。 3）蓄电池组。特点是可靠性高，灵活、方便，但容量较小，持 续工作时间较短。特别重要的公共建筑，除有独立的馈电线路 作应急电源外，还应设置或部分设置蓄电池作疏散照明电源， 如图6-5（b）所示；重要的公共建筑或金融建筑、商业建筑中 的安全照明或要求快速点亮的备用照明，当来自电网的馈电线 作电源可靠性不够时，可增设蓄电池电源；中小型公共建筑、 电力负荷和消防没有应急电源要求，而自电网取得备用电源有 因难或不经济时，应急照明电源宜用蓄电池。 （2）转换时间和转换方式。 1）转换时间。按CIE规定，当正常照明电源故障后，转换 到由应急电源供电点亮的时间要求如下；疏散照明不大于5s； 安全照明不大于0.5s；备用照明不大于15s，对于银行、 大中型商场的收款台，商场贵重物品销售柜等场所的备用照明 不大于1.5s。 2）转换方式。采用独立的馈电线路或蓄电池作应急照明电 源时，当正常电源故障时，对于安全照明，必须自动转换；对 于疏散照明和备用照明，通常也应自动转换。 采用应急发电机时，机组应处于备用状态，并有自动起动 装置。当正常电源故障时，能自动起动并自动转换到应急系统 。 （3）持续工作时间。 1）疏散照明。应急持续工作时间不应小于20min。对于特 别重要的建筑、超高层公共建筑等，不宜小于30min，甚至 更长时间。 2）安全照明和备用照明。生产车间某些部位的安全照明， 一般不小于20min ；医院手术室的备用照明，持续时间往往 要求达38h；作为停电后进行必要的操作和处理设备停运 的生产车间，其备用照明可按操作复杂程度而定，一般持续 2060min；为继续维持生产的车间备用照明，应持续到正 常电源恢复；对于通信中心、重要的交通枢纽、重要的宾馆 等，要求持续到正常电源恢复。 1. 1. 照明供电网络的组成照明供电网络的组成 将电能从变电所低压配电屏送至照明配电箱 的线路。对于无变电所的建筑物，其馈电线 多指进户线，是由进户点到室内总配电箱的 一段导线 馈电线馈电线 将电能从总配电箱送至各照明分配电箱 的线路，该段线路通常被称为供电线路 干干 线线 将电能从分配电箱送至每一 个照明负荷的线路，该段线 路通常被称为配电线路 分支线 三部分：馈电线、干线和分支线 三、照明供电网络 照明电源从低压配电屏到用 户配电箱之间的接线方式 汇集支线接入干线的配电装置 汇集干线接入总进 户线的配电装置 （2）树干式。结构简单、经济，但干线故障时影响范围大 ，可靠性差，多用于一般负荷。 （3）混合式。 放射式与树干式的混合供电线路称为混合式。在照明供 电网络中，这种接线方式是应用最为普遍的一种。 2照明供电网络的接线形式-三种 （1）放射式。各负荷独立受电，可靠性高，但建设费用 高，一般用于容量大、负荷集中或重要的用电设备。 3照明网络电压的选择 主要取决于照明设备的额定电压及使用环境对供电和用 电安全性的影响。 （1）正常环境。 由于照明灯具或插座所插接的设备（如电规扰、电冰箱、 电热器、计算机、音响设备等）大都属于单相用电设备，因 此照明网络电压多采用220/380v。正常环境中的灯具和插 座一般均接于相电压220v。对于1500kw及以上的高强气体 放电灯有220v和380v两种电压者，可采用380v电压，以降 低损耗。 1）特别危险场所。容易触及而又无防止触电措施的固定或移动 式灯具安装高度低于2.2m，且具有下列情况之一的场所属于特 别危险场所： A特别潮湿的场所：工作环境的相对湿度经常在90以上； B高温场所：即工作环境经常在40以上； C具有导电灰尘的场所； D具有导电地面：金属或特别潮湿的土、砖、泥凝土地面等 。 我国规定安全电压不应超过24v。 2）对于不便于工作的狭窄地点，且工作者与良好接地的大块金 属面（如在锅炉、金属容器内等）相接触时，使用手提行灯的电 压不应超过12v。 3）其它有触电可能的一般性危险场所，安全电压可采用42v。 （2）危险环境。 一般使用安全电压，安全电压按国家标准GB3805安 全电压规定为42、36、24、12、6V五级。 4照明供电网络的接地形式 对于380/220v的低压配电系统，我国广泛采用中性点直接 接地的运行方式。 按保护接地的型式不同，低压供电网络分为IT系统、TT系统 和TN系统，而照明供电网络主要采用的是TN系统和TT系统。 （1）名词解释。 1）系统中性点。三相电力系统中三相绕组或三根相线的公 共联结点。当中性点接地时，中性点称为“零点”。 2）中性线（N线）。与电源中性点连接的导线，其功能： 一是用于连接需要220v相电压的单相设备，二是用来传导三 相不平衡电流和单相电流，三是减少负荷中性点的电位偏移 。 3）保护线（PE线）。将电气设备的外露可导电部分连接到 电源的接地中性点上，当系统中设备发生单相接地故障时， 便形成单相短路，使保护电器动作，切除故障设备，从而防 止触电事故发生，保证人身安全。 4）保护中性线（PEN线）。兼有PE线和N线功能的导线。 5）外露可导电部分。正常时不带电，但故障情况下可能带 电的电气装置的容易触及的金属外壳，有时简称设备外壳。 6）装置外可导电部分。给定场所中不属于电气装置组成部 分的导体，如场所中的金属管道等。 7）等电位联结。使各外露可导电部分之间或装置外可导电 部分之间电位基本相等的电气连接。 （2）TN系统。 TN系统即电源中性点直接接地、设备外露可导电部分与 电源中性点直接电气连接的系统。 它有TN-S、TN-C和TN-C-S三种形式。 TN-S系统如图6-8所示。 TN-S系统的最大特征是N线与PE线在系统中性点分开后，不 能再有任何电气连接，这一条件一旦破坏，TN-S系统便不再 成立。TN-S系统由于其较高的安全可靠性而成为我国现在应 用最为广泛的一种系统，在自带变配电所的建筑中几乎无一例 外地采用了TN-S系统。 TN-C系统如图69所示。它将N线与PE线合二为一， 用PEN线来同时承担两者的功能。 由于它存在的技术上的种种弊端，已很少采用，尤其是在 民用配电中已不允许采用TN-C系统。 TN-C-S系统如图6-10所示，它是TN-C系统和TN-S系统的 结合形式，在TN-C系统的末端将PFN线分开为PE线和N线， 分开后不允许再合并。 目前在一些民用建筑物中，电源入户前为TN-C系统，电源 入户后将PEN线分为PE线和N线，即入户后系统就变为TN-S 系统了。该系统适用于工业企业和一般民用建筑。 （3）TT系统。 TT系统就是电源中性点直接接地、用电设备外露可导电 部分也直接接地的 系统，如图611所示。 通常将电源中性点的接地叫做工作接地，而设备外露可 导电部分的接地叫做保护接地。TT系统中，这两个接地必 须是相互独立的。 设备接地可以是每一设备都有各自独立的接地装置也 可以若干个设备共用一个接地装置。 5照明供电网络的设计原则 （1）各相负荷宜分配平衡，保证各相电压偏移不致太大。 （2）为了降低电压损失，照明配电箱应设置在负荷中心。 照明线路不宜太长。 （3）为使分支回路故障或过负荷时，缩小保护动作后的影 响范围，每一分支回路的电流不宜过大。 （4）插座回路应装设剩余电流动作保护器。插座与照明宜 分接不同回路。每一单相分支回路插座数不宜超过10个；用 于计算机电 源的插座数量不宜超过5个(组)，并应用安全型 剩余电流动作保护装置。 （5）备用和疏散照明回路不应装设插座。 （6）特别重要的照明负荷，宜在末级配电箱用自动切换电 源方式或采用两个专用回路各带50%的照明负荷。 最大相三相平均值的115% 最小相三相平均值的85% 分支回路的长度： 三相220/380V线路100m 单相220V线路35m 一般灯具时电流 16A16A，组合灯具时 25A25A，HID灯具时 30A 30A 所接光源数：一般 2525个，连接建筑组合灯具时 6060个 6室内照明灯具控制方式的选择 主要有集中控制与局部控制两种形式。基本原则如下： （1）照明供电干线应设置带有保护装置的总开关（一般为 低压断路器）。 （2）在多层建筑内，每层都应设置照明配电箱。为了节约 投资，当建筑物不超过三层且其长度较短时，也可由同一配 电箱向各楼层供电，这时配电箱宜靠近楼梯间安装。 （3）单层生产厂房的一般照明，宜按生产工段、流水线分 区，分组集中在配电箱控制。不重要的生产厂房、辅助设 施、生活室和门灯，宜分散控制。 （4）对大面积照明场所，对沿自然采光窗平行设置的灯具 应单独控制，以充分利用自然光。 （5）对于办公楼、科研楼、实验楼，可采用简单的开关控制 ，照明开关应装在操作方便、人流较多的人口处。楼梯灯、走 廊灯宜采用双控开关、声控开关或定时开关控制。对有两个以 上入口的长房间，应考虑其在任何一个入口处都可以开闭照明 装置，可采用双控开关。 （6）对于出租性质的办公建筑，应考虑照明控制方式变更的 灵活性，可采用低压继电器控制。 （7）大型照明设施放适宜采用照明集中控制的BA系统或可 编程序控制器对其实现智能控制；特大门厅等大空间的照明设 施，可根据天然光的变化采用调光控制；对于商业大厅、 多功能厅、候机大厅等重要公共大厅，可采用遥控的方式对照 明设施进行控制。 四、照明配电设备 照明配电设备主要有照明配电箱、插座和开关等。 1照明配电箱 照明配电箱适用于工业与民用建筑在交流50Hz、额定 电压不超过500v的照明控制回路中，作为线路的过载、 短路保护以及线路的正常转换之用。 其常用型号含义如下： 照明设计中，应首光根据负荷性质和用途，确定选用照明 箱、计量箱、插座箱，然后根据控制对象负荷电流的大小、电 压等级以及保护要求，确定配电箱内支路开关电器的容量、 电压等级。按负荷管理所划分的区域确定回路数，并应留有 12个备用回路。选择配电箱时，还应根据使用环境和场合的 要求，确定配电箱的结构形式（明装、暗装）、外观颜色以 及外壳防护等级（防火、防潮、防爆等）。 实际工程中，照明配电箱一般设置在电源的进口处，同时 应考虑便于操作、不妨碍交通，应尽量避免安装在有水或有 易燃易爆物品的场所；照明配电箱应尽可能设置在负荷的中 心，以节约用线和减少线路的电压损失。安装时，悬挂式和 嵌入式照明配电箱的下边距地（楼）面高度一般为1.4m；落 地式配电箱的下边距地（楼）面高度一般为0.3m。 2插座及开关 （1）插座。主要用来插接移动电器设备和家用电器。插座的 额定电压一船为220250v，额定电流有10、13、15、16A几 种规格。 环境要求：干燥的正常环境可采用普通型插座，潮湿 环境可采用防潮型插座，有腐蚀性气体或易燃易爆环境， 可采用防爆型插座。 安装高度：一般场所插座的安装高度为距地0.30.5m； 幼儿园等场所一般距地1.8m；空调插座距地1.8m。 （2）开关。 室内开关的额定电压一般为220v，电流一般在310A之 间。工程中，同一建筑物内的开关宜采用同一系列的产品， 还要考虑使用环境以选择适合的外壳防护形式。 种 类 单相、三相 明装、暗装 防溅、防尘 开关的安装位置： 一般与所控的灯相对应，且安装高度应符合规范要求： 拉线开关一般距顶棚0.20.5m， 翘板开关一般距地（楼）面1.3m， 安装于门旁的开关距门框的距离一般在0.150.2m。 开关和插座的型号说明如下： 种 类 拉线、翘板 明装、暗装 单、双联 单控、双控 防水、防爆 第三节 照明线路计算 一、照明负荷计算 目的：为了掌提用电情况，合理选择配电系统的设备和元件 。 正确进行负荷计算是供电设汁的前提，也是实现供电系 统安全经济运行的必要手段。 1计算负荷 根据用电设备的容量对有关的照明负荷进行统计计算，所 得到的负荷称为“计算负荷。 计算负荷是按发热条件选择导体及开关电器的依据，并可用 来计算电压损失。 在初步设汁及施工图设计阶段，照明负荷宜采用需要系 数法计算。需要系数表示的是不同性质的建筑对照明负 荷需要的程度。 照明负荷计算步骤如下： （1）照明分支线路的设备总容量Pe 1）对于热辐射光源的白炽灯、卤钨灯，照明分支线路的 设备容量等于各灯管（泡）的额定功率Pn之和，即 2）对于气体放电灯，设备容量等于灯管（泡）的额定功 率Pn与镇流器、触发器等附件的功率损耗之和，则 3）对于民用建筑内的插座，当未明确接入设备时，每组（ 一个标准75或86系列面板上有2孔和3孔插座各一个）插座按 100W计算。 （2）分支线路的计算负荷Pc。 照明分文线路的计算负荷就等于接于线路上照明设备的总容 量Pe，即 （3）干线的计算负荷。 照明负荷一般都属于单相用电设备，设计时，首先应当 考虑尽量将它们均匀地分接到三相线路上，当计算范围内 的单相设备容量之和小于总设备容量的15时，按三相平 衡负荷确定干线的计算负荷。计算公式为 在实际照明工程中要做到三相负荷平衡往往是比较困难的，当 照明负荷为不均匀分布时，照明干线的计算负荷应按三相中负 荷最大一相进行计要，即求出照明干线的等效三相负荷Pe，即 2计算电流 在求照明系统的计算电流时，必须考虑功率因数这个因素， 不能将各类照明设备的电流（或功率）直接相加作为总电流 （或总功率）。分两种情况： （1）一种光源的照明线路。 单相照明线路的计算电流为: 三相照明线路的计算电流为: UP照明线路的额定相电压，V Pc单相照明线路的计算负荷，W 光源的功率因数 Ul照明线路的额定相电压，V Pc三相照明线路的计算负荷，W 光源的功率因数 （2）多种光源混合的照明线路。 多种光源混合的照明线路，其计算电流只能进行矢量相加。 先求出每一种光源的计算电流Ici 把每一种光源的电流分解成有功电流Iai和无功电流Iri，再将 系统中所有光源的有功电流和无功电流分别相加，得出总的 有功电流Ia和无功电流Ir。 根据下列公式计算该系统总的计算电流为 对于三相照明线路，可应用上述公式分别求出每一相的计 算电流，选取最大一相的计算电流作为三相电路的计算电流 ，并以此作为系统选择导线、开关等电气设备的依据。 二、照明线路电压损失计算 1允许的电压损失值 从节约有色金属消耗量考虑，照明线路各段的电压损失值， 建议分配如下： （1）分支线路的电压损失一般不超过35； （2）供电干线的电压损失一般不超过0.81.0，对远离 变电所的小型建筑的供电线的电压损失可加大到1.52.0 ； （3）立管干线的电压损失一般不超过0.10.2。 工程上常用额定电压的百分数表示，其大小与线路导线截面（ 即线路电阻和电抗）、各负荷功率等因素有关。 当低压220/380v网络的功率因数近似为1时，由于导线截面对 低压导线的电抗值彤响很小，故线路的电压损失百分数可采 用负荷矩法求得，以简化计算过程。 单独一条回路负荷矩的计算如图6-12所示。设由电源至P4点 的总计算负荷矩M，则 2电压损失计算 照明线路的电压损失指的是线路首端与末端电压的代数差。 P1P414段分段计算负荷,kW l1l4电源至P1P4点的距离,m 负荷矩法求电压损失时分以下几种情况； （1）负荷平均分配在各相时，电压损失百分数U的计 算公式为 （2）负荷不对称时，计算相线路电压损失百分数U的 计算公式为 （3）cos1时，电压损失百分数的计算公式为 C线路系数 S导线截面积,mm2 Rc计算系数 负荷分配均恒, 1 1 负荷分配不均恒, 1 1 3. 3. 计算举例计算举例 例6-2 如图示的照明配电线路中，P1、P2、P3、P4均为500W的白炽 灯,线路的额定电压为220V,采用截面为4.0mm2的铝导线，各负荷至电 源的距离如图所示。求线路末端的电压损失。 分析：分析： 解解: : 查系数：C7.45 kWm计算负荷矩： 若求：满足U%5% 时的导线截面？ 计算线路末端的电压损失： 单相线路：220V，且 第四节 照明线路的保护 一、照明线路的保护要求 1短路保护 短路故障是指载流导体间的短路，即相间短路或相线与中 性线间的短路，这是一种使回路中电流急剧增大的故障，系统 设备或线路不能承受，也不能保证电气系统的正常运行。 保护电路应在短路电流对导体和连接件产生的热作用 和机械作用造成危害之前切断短路电流。 照明线路中对短路保护的要求主要有以下几点： （1）通常用熔断器或低压断路器的瞬时脱扣器作短路保护 ，且保护电器应装设在每回路的电源侧、线路的分支处和 线路载流量减少处（包括导线截面的减小或导体类型、敷 设方式和环境条件改变等导致的载流量减小）。 （2）配电线路短路保护电器的分断能力应大于安装处的预期 短路电流。 （3）短路保护电器应装设在低压配电线不接地的各相（或极 ）上，当相线与中性线截面相同时，或虽中性线截面小于相 线截面但已能为相线上的保护电器所保护时，可用相线上的 保护电器保护中性线，而不需为中性线单独设置保护；当中 性线不能被相线保护电器所保护时，则应为中性线设置保护 。 （4）中性线的保护要求： 一般不需要中性线断开： 若需要断开中性线，则应装设能同时切断相线和中性线的 保护电器； 装设剩余电流动作的保护电器时应将其所保护回路的所 有带电导线断开； 在TN系统中，严禁断开保护中性线，不得装设断开保护中 性线的任何电器；当需要为保护中性线设置保护时，只能断开 有关的相线回路。 2过负荷保护 过负过负 荷是指超过设备过设备 或线线路可以承受的长长期工作负负荷 ，且超过值过值 不大的情况。此时时会使系统统中导导体温度升高加 快，所以应应控制过负过负 荷时间时间 。 照明线线路的过负过负 荷保护护要求如下： （1）照明线线路中除不可能增加负负荷或因电电源容量限制而不 会导导致过载过载 吞外，均应应装设过负设过负 荷保护护。保护电护电 器应应在过过 负负荷电电流引起的导线导线 温升对导对导 体的绝缘绝缘 、接头头、端子造成 损损坏前切断负负荷电电流。 （2）过负过负 荷在系统统正常运行中是不能完全避免的，因此 过负过负 荷是不能立即将回路切除，而是根据过负过负 荷量的大小 和过负过负 荷的时间时间 来确定是否切除，即电电气设备设备 和线线路的过过 负负荷能力与切除故障时间应时间应 具有反时时限关系，过负过负 荷保护护 电电器宜采用反时时限保护护特性的保护电护电 器，通常用断路器长长 延时过电时过电 流脱扣器或熔断器作过负过负 荷保护护。 3接地故障保护 接地故障是指因绝缘极坏致使相线与PE线、电气装置的外露 可导电部分、装置外可导电部分或大地间的短路。 对对于类设备类设备 ，接地故障保护护的基本目的是：当绝缘绝缘 失效 时时，尽量降低接触电压值电压值 （将接触电压电压 限制征50v安全电压电压 之内）。并限制此电压对电压对 人体的作用时间时间 ，避免伤伤亡事故 。 接地故障保护的主要原则有： （1）采取接地和总总等电电位连连接、局部等电电位联结联结 等措施， 来降低建筑物内在接地故障情况下的接触电压电压 和不同外露可 导电导电 部分之间间的电电位差。 （2）应应根据系统统接地型式和用电设备电设备 使用情况，确定切断接 地故障的时时限： TN系统统的接地故障多为为金属 性短路，故障电电流较较大，可利用 系统统原有的过负过负 荷保护护和短路 保护护的过电过电 流保护护元件（熔断 器或断路器）兼作接地故障保护护 ，见图见图 6-14。TN系统统允许许最大 切断接地故障回路时间见时间见 表6-5 。 其保护电器的动作特性应符合下式的要求，即 当采用熔断器作接地故障保护时，如接地故障电流Ia与 熔体额定电流In的比值大于或等于表6-6所列数值，则该熔 体的Ia值可认为符合上式要求。 当采用瞬时时或短延时动时动 作的低压压断路器作接地故障保 护时护时 ，如接地故障电电流Ia与瞬时时或短延时过电时过电 流脱扣器整定 电电流In的比值值大于或等于1.3，则则可认为该认为该 低压压断路器的In值值 符合上式要求。 TN系统统中，在线线路长长、导线导线 截面小等情况下，过电过电 流保 护电护电 器常常不能满满足切断故障电电路时间时间 的要求，因此除TN- C系统统以外，TN-S系统统和TN-C-S系统统最为为有效的专门专门 接地 故障保护护是采用漏电电保护护器，此时时必须设须设 置专门专门 的PE线线。 TT系统统。TT系统发统发 生接地故障时时故障电电路内包含有外 露可导电导电 部分接地极和电电源接地极的接地电电阻。与TN系统统相 比，TT系统统接地故障的电电路阻抗大，故障电电流小，其阻抗 值难值难 以估算，因此用预预期接触电压值电压值 来规规定对对保护电护电 器动动 作特性的要求。当预预期接触电压电压 50v时时，保护电护电 器的动动作特 性应应符合下式的要求，即： TT系统统中，当采用瞬时动时动 作的低压压断路器时时，为为断路器瞬 时过电时过电 流脱扣器整定电电流的1.3倍：当采用熔断器时时，其熔断 时间应时间应 符合时间时间 要求。由于TT系统统的故障电电流不易准确地计计 算，长长延时过电时过电 流保护护的Ia值实际值实际 上难难以确定，而TT系统统的 故障电电流又较较小，过电过电 流保护护常难难以满满足灵敏度要求，因此 在TT系统统中采用漏电电保护护器作为为接地故障保护护更为为合适。 二、照明线路常用的保护电器 照明线路中常用的保护电器有低压熔断器、低压断路器的脱 扣器和剩余电流保护器等。 1低压镕断器 保护原理 当导体中通过过负荷电流或短路电流时,利用导体产生的热 量使其自身熔断，从而切断故障电路，保护电器设备和配电线 路免受过负荷电流和短路电流的损害 主要类型 瓷插式、螺旋式、有填料高分断式、自复式 主要参数 额定电流：载流部分和接触部分设计所依据的电流 熔体的额定电流：熔体本身设计所依据的电流,即不同材 料、不同截面的熔体所允许通过的最大电流 2低压断路器 低压断路器又叫低压自动空气开关，是一种既能分合负荷电流 又能分断短路电流的开关电器。 塑壳式断路器的主要特征是有一个采用聚酯绝缘酯绝缘 材料 模压压而成的外壳，所有部件都装在这这个封闭闭型外壳中。塑 壳式断路器一般具有热热脱扣器和电电磁脱扣器，分别别作为长为长 延时时和瞬时动时动 作的脱韧韧器用。用于系统统配电电干线线或配电电 支干线线的保护护。 主要参数 额定电压(V)和额定电流(A) 分断能力（kA） 脱扣器的整定电流及特性 3.剩余电流保护装置 是对电对电 气回路的不平衡电电流进进行检测检测 而发发出信号的装置， 当回路中有电电流泄漏且达到一定值时值时 ，剩余电电流保护护装置可 向断路器发发出跳闸闸信号，切断电电路以避免触电电事故的发发生 或因泄漏电电流造成火灾事故的发发生。 剩余电流保护装置主要由零序电 流互感器、漏电脱扣器、试验装 置等组成，其关键部件是零序电 流互感器，用于测出电气回路的 不平衡电流。 剩余电流保护装置必须 与断路器或负荷开关配 合使用。 右图为剩余电流断路 器原理图。 漏电脱扣器漏电脱扣器 试验装置试验装置 正常时：I20 讨论 若L3漏电: I20 ,当I2设定值跳闸 断路器断路器 零序电流互感器零序电流互感器 三、保护电器的选择 1熔断器选择 （1）熔体的额定电流的选择。 应保证在正常工作电流和启功尖峰电流下不误动作，并按故障 电流校验切断时间。 1）按正常工作电流选择。 熔体的额定电流In应不小于回路的计算电流Ic，即 2）按启动尖峰电流选择。 对于照明线路 3）为了使熔体能迅速切断故障电流，其接地故障电流与熔 体的额定电流的比值应满足要求。 （2）熔断器的额定电流的选择。 1）按熔体的额额定电电流及产产品样样本所列数据，确定熔断器 的额额定电电流；熔断器的额额定电电流应应大于或等于熔体的额额定 电电流。 2）按短路电电流校验验熔断器的分断能力。 断路器的最大开断电电流应应大于被保护线护线 路最大的预预期冲 击击短路电电流。即 2断路器的选择 （1）断路器额额定电电流的确定。 断路器壳架等级额级额 定电电流（指塑壳或框架中所能装的最 大过电过电 流脱扣器的额额定电电流）和断路器的额额定电电流（过电过电 流 脱扣器的额额定电电流）应应大于或等于线线路的计计算电电流。 （2）脱扣器的整定。 照明用的低压压断路器的长长延时时和瞬时过电时过电 流脱扣器的整 定电电流的选择选择 ，应应考虑虑光源启动电动电 流的影响，其整定电电流 分别为别为 ： 长延时脱扣器In1 Kk1Ic 短延时和瞬时脱扣器In3 Kk3Ic （3）校验。 按短路电流校验其动作灵敏度，即 按短路电流校验其分断能力。 对于分断时间大于0.02s的低压断路器，其极限分断电流（ 以交流电流周期分量有效值表示）应大于或等于被保护线路 的三相短路电流周期分量有效值；对于分断时间小于0.02s 的低压断路器，其开断电流（冲击电流有效值）应大于或等 于短路开始第一周期内的全电流有效值。 常用微型断路器： 163A额定电流运行短路分断能力最高可达6kA 3. 3. 漏电保护装置的漏电保护装置的选择选择 额定漏电动作电流的选择 类 别 额定漏电动作 电流（mA） 手握式用电设备6 15 医疗电气设备6 建筑施工工地的用电设备1530 环境恶劣或潮湿场所的用电设备(如高空或水下作业等)6 10 家用电器回路及照明线路家用电器回路及照明线路30 30 防电气火灾300 线路和设备正常泄漏电流最大值的2倍 极数的选择 单相220V线路：单极(1P) 二极(2P) 动作时间的选择 分支线路：0.1s 4保护电器的级间配合 各级级保护护的配合可以采取以下措施： 一是利用各级级保护动护动 作时间时间 的差别别，使各级级保护设备护设备 能有 选择选择 性地分闸闸，切断故障电电流； 二是利用上下级级保护设备护设备 整定动动作电电流的差别别，使各级级保 护设备护设备 得以有选择选择 性地分闸闸，切断故障电电流。 （1）熔断器与熔断器的级间配合。 在配电系统中上、下级保护均采用熔断器方式时，在过载 和短路电流较小的情况下，可按时间电流特性不相交或按 上、下级熔体的过电流选择比来选配。 （2）断路器与断路器的级间配合。 1）当上、下级断路器出线端处的预期短路电流值有较大差 别时（如上、下级均采用带瞬时脱扣器的断路器时），上级 断路器的动作电流整定值应大于下级断路器出线端处最大预 期短路电流，以获得选择性保护。 2）当连接导体阻抗低，上、下级断路器出线端处的预期短 路电流值相差甚小时，则只有利用上级断路器带瞬时脱扣器 使之延时动作来满足选择性要求。 （3）断路器与熔断器的级间配合。 1）过负过负 荷时时，当熔断器的电电流未达到上级级断路器的瞬时时脱 扣器整定电电流时时，只要熔断器的特性与长长延时时脱扣器的动动作 特性不相交，便满满足选择选择 性要求。 2）短路时时，当断路器的预预期短路电电流达到或超过过瞬时时脱扣 器整定电电流值时值时 ，熔断器必须须将短路电电流限制到脱扣器动动 作电电流值值以下，才能满满足选择选择 性要求。为为达到此要求，必 须选须选 用额额定电电流值值比断路器额额定电电流要低得多的熔断器。如断路 器带带有短延时时脱扣器，则对应则对应 与短延时时脱扣器的电电流整定 值值，脱扣器的延时时间时时间 至少要比熔断器的动动作时间长时间长 0.1s。 （4）熔断器与断路器的级间级间 配合。 1）过负过负 荷时时，只要断路器长长延时时脱扣器的动动作特性与熔断 器的特性不相交，且对应对应 断路器瞬时时脱扣器电电流整定值值下具 有一定的时间时间 安全余量，侄能满满足选择选择 性要求。 2）短路时时，一般情况下，熔断器的电电流时间时间 特性对应对应 与短 路电电流值值的熔断时间时间 ，应应比断路器瞬时时脱扣器的动动作时间时间 大 1.0s以上。 第五节 导线、电缆的敷设与选择 一、照明线路中导线和电缆的敷设 1.照明线路中导线的敷设方式 （1）明敷设： 绝缘导线采用瓷珠、瓷瓶，广泛用在工厂单层厂房中跨、 沿屋架敷设； 采用瓷（塑料）夹板、铝皮卡以及梢板（塑料）沿墙、 顶棚或屋架，在辅助厂房以及次要的民用建筑中敷设； 采用穿管、放于电缆桥架内敷设于墙壁、柱于、顶棚的表 面及支架等处。 优点：施工简便、维护直观和耗费较低。 注意：在有可能遇到机械损伤的地方，如沿柱子、吊车 梁或1.8m以下的线段应穿钢管或用其它措施保护；配 电箱几回路出线沿同一方向穿管明敷设时，可合穿一根管 子，但管内导线总数不应超过8根。并且不同电压或不同 种类的照明回路不能共管敷设。 1-管卡;2、4、8-跨接地线;3-灯头盒;5-钢管; 6-管接头;7-开关接线盒;9-电线;10-电线接头 穿管明配线 （2）暗敷设设： 绝缘导线绝缘导线 穿电线电线 管、水煤气管（焊焊接钢钢管）、硬质质塑科管或 难难燃塑料电线电线 套管，埋人墙墙内或地坪内，电线电线 管和焊焊接钢钢管 亦可敷设设在顶顶棚内或多孔混凝土板板孔中。 优优点： 导线导线 因有管子保护护，一般不易受到机械等因素的外伤伤，不易 受潮，还还能达到美观观的要求。 电线电线 管、水煤气管本身是导导体，如果接零和接地正确，可大 大减少配电电故障； 难难燃塑料电线电线 套管重量轻轻、价格便宜、施工方便，可以在埋 墙墙、暗敷顶顶棚内代替钢钢管。 2照明线路电缆的敷设 （1）明敷设：室内外电缆明敷设一般采用的方法有支架、吊 架、托盘、桥架、钢索等方式。 （2）电缆在管道内的敷设：通常是用钢管、塑料管，但也 有用瓦管、混凝土管和石棉水泥管。 多用于下列场所： 缆从室外引人主内穿过墙或基础时 穿过室内楼板处 从电缆沟道引至用电设备 可能受到机械损伤的地方 容易与人接触的地方。 （3）电缆沟敷设：电缆根数较多，但不超过18根，而且水 平通道不够、与地下其它管道交叉不多的情况下，可采用电 缆沟敷设。 （4）电缆直埋：电缆在土壤中宜直埋，埋深0. 7m。 沙子 电 缆 埋 深 盖砖或混 凝土板 电缆 二、导线和电缆类型的选择 选择内容：主要包括额定电压、导体材料、绝缘材料、内外护 层等。 考虑因素：主要从工程的重要程度、环境条件、敷设方法、节 约短缺材料和经济可靠等。 （1）额定电压：绝缘导线和电缆的额定电压应不低于使用地 点的额定电压。 （2）导体材料：贯彻“以铝代铜”的方针，在满足线路敷设要 求的前提下，优先选用铝芯导线和电缆，但下列场所应采用 铜芯导线或电缆： 有爆炸危险的场所、有剧烈振动的场所 重要的民用公共建筑 室内穿管暗敷设 （3）绝缘绝缘 及护护套：导线导线 和电缆电缆 的绝缘绝缘 材料主要有塑料、橡 皮、氯氯丁橡皮等。在建筑物表面直接敷设时设时 ，应选应选 用塑料绝绝 缘缘和塑料护护套线线。选择导线选择导线 和电缆电缆 的绝缘绝缘 材料时时，应应首先考 虑虑敷设设方式及环环境条件，其次应应考虑虑其经济经济 性。 （4）电缆电缆 外护层护层 及铠铠装：电电力电线电线 的外护层护层 及铠铠装种类较类较 多，要根据其敷设设方式（室内外、电缆电缆 沟、管道、竖竖井、埋地 、水下等）、环环境条件（易燃、移动动、腐蚀蚀等）选选用。 三、导线导线 和电缆电缆 截面的选择选择 照明线线路导线导线 和电缆电缆 的截面选择选择 主要应满应满 足如下要求： 有足够够的机械强度，避免因刮风风、结结冰或施工等原因被拉 断； 长长期通过负过负 荷电电流不应该应该 使导线过热导线过热 ，线线路计计算电电流必 须须小于导线导线 的允许载许载 流量，以避免损损坏绝缘绝缘 或造成短路失火 等事故； 线线路上的电压损电压损 失不能过过大，校验验各段线线路上的电压损电压损 失 ，使线线路末端的电压电压 不低于允许值许值 。对对于照明线线路一般不 能超过过35； 选选用的保护护装置应应与照明线线路相互配合。 1、相线截面的选择 （1）按允许载流量条