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第五章建筑供配电 电力系统概述电力负荷的计算变配电所的主要电气设备变配电所及其主结线低压配电线路建筑供配电设计简介 组成的整体 电力系统 一级负荷 最重要的负荷 二级负荷 三级负荷 5 1电力系统 一 电力系统概述 电力系统 发电 变电 输电 配电 用电的整体 10 20KV 教学楼 50KV110KV220KV330KV500KV 50KV220KV 10KV 380 220V 电力系统示意图 案例分析 几百米 10KV变电所 区域变电所 0 4 0 23KV 10KV20KV 发电机组发出的电压一般为6 10KV 1 发电 发电是将水力 火力 风力 核能和沼气等非电能转换成电能的过程 我国以水利和火力发电为主 近几年也在发展核能发电 电力系统 发电 变电 输电 配电 用电的整体 2 输电 输电就是将电能输送到用电地区或直接输送到用电户 它是电力系统的主要网络 输电是联系发电厂和用户的中间环节 输电过程中 一般将发电机组发出的6 10KV电压经升压变压器变为35 500KV高压 通过输电线可远距离将电能传送到各用户 3 配电 配电是由10KV级以下的配电线路和配电 降压 变压器所组成 它的作用是将电能降为380 220V低压再分配到各个用户的用电设备 电力网的电压等级 高压 1KV及以上的电压称为高压 有1 3 6 10 35 110 330 550KV等 低压 1KV及以下的电压称为低压 有220 380V 安全电压 36V以下的电压称为低压 我国规定的安全电压等级有 12V 24V 36V等 电力系统的电压 1 电压等级220V 380V 3kV 6kV 10kV 35kV 110kV 220kV 330kV 500kV 2 各种电压的适应范围220kV以上的电压等级用于主干线 输送距离几百公里 110kV的输送100km左右 35kV电压用于电力系统的二次网络或大型工厂的内部供电 6kV 10kV电压用于送电距离10km左右的城镇和工业与民用建筑供电 380 220V低压供电线路 进行供电设计 首先遇到的是全厂要用多少电 即负荷计算问题 由于各种用电设备在运行时 其负荷大小是不断变化的 各设备的亦不同 各用电设备的最大负荷一般不会同时出现 所有设备又不同时工作 因此 精确地计算企业的用电负荷是非常困难的 所谓负荷 load 是指电气设备 发电机 变压器 电动机等 和线路中流过的功率或电流 因电压一定时 电流与功率成正比 而不是指它们的阻抗 例如 发电机 变压器的负荷是指它们输出的电功率 或电流 线路的负荷是指通过线路的电功率 或电流 如果负荷达到了电气设备额定容量就叫做满负荷或满载 第2节负荷计算 因导线截面及电气设备额定容量选择取决于计算负荷的大小 若计算负荷 calculationload 过大 则所选导线截面及电气设备的额定容量就大 将造成投资和设备的浪费 若计算负荷过小 则所选导线截面及电气设备的额定容量就小 将造成导线及电气设备过热 使线路及各种电气设备的绝缘老化 寿命缩短 甚至无法正常工作 负荷计算是工矿企业供电中很重要的一环 其目的就是为了合理的选择供电系统中的导线 开关电器 变压器等设备 使电气设备和材料既能得到充分利用又能满足电网的安全运行 另外 也是选择仪表量程 整定继电保护的重要依据 负荷计算的意义 负荷计算主要采用三种方法 需要系数法 二项式法 利用系数法 本节只介绍需要系数法 1 需要 demand 系数法需要系数是根据类似用户的负荷曲线引出的 用需要系数法计算负荷的具体步骤如下 将用电设备分组 求出各组用电设备的总额定容量 查出各组用电设备相应的需要系数及对应的功率系数 则 于是 用需要系数法求车间或全厂计算负荷时 需要在各级配电点乘以同期系数 如图 所示 a线路上的计算负荷 是由低压计算负荷加上变压器工作时的功率损耗而得 用来选择车间变电所高压端的供电导线截面 b线路上的计算负荷 是由乘以及 乘以 的取值一般为0 0 7 1 由于愈趋向电源端负荷愈平稳 所以对应的也愈大 高 低压供配电系统 高 低压供配电系统的示意图如图所示 图中进线处装有户外跌落式熔断器 为了防止雷电波的侵入 还装了阀式避雷器 系统中一般均采用断路器作为主控制器 主要是为接通和断开变压器 当供电系统发生短路故障时 继电保护装置动作 断路器可以自动跳闸 图高 低压供配电系统示意图 高压电源的进线方式可为架空线或用电缆进线 高压侧配有电流互感器和电压互感器 以供给用户电能表的电流和电压数值 亦可引至电流表 电压表做测量用 低压侧配电的出线总开关采用容量较大的断路器 分支出线开关可采用刀开关加断路器或刀开关加熔断器的方式 低压线路一般应满足以下要求 1 车间照明和电力线路应分开设置 2 选择导线的截面除按计算负荷电流外 还应考虑线路允许的电压损失 导线的机械强度 3 每一电灯分路的灯和插座的总数一般不超过25只 每一分路的最大负荷不应超过30A 4 三相四线制中性线的载流能力一般不小于相线的1 2 二相三线或单相线路的中性线截面应与相线截面相同 5 导线的安全载流量与保护该导线的熔断器的熔体额定电流之间的关系一般规定如下 照明线路 导线安全载流量 熔体额定电流 电力线路 导线安全载流量 1 5 1 8 熔体额定电流 有爆炸危险场所内的线路 导线安全载流量 0 8 熔体额定电流 6 线路截面减小的地方或分支线处 一般应加装熔断器 7 低压线路完工接电之前 应进行以下测试 测量绝缘电阻 用500V兆欧表测量线路装置的每一分路以及总熔断器和分熔断器之间的导线和导线对大地间的绝缘电阻 绝缘电阻不应小于下列数值 相对地为0 22M 相对相为0 38M 对于36V低压线路的绝缘电阻亦不应小于0 22M 测量系统电阻 明 暗管线装置的钢管及电缆线路的金属包皮应连成一体 从总开关邻近的一点起到户内线路装置的任何一点止 钢管或电缆金属外皮系统的电阻不得大于1 户内 外明线1 导线的选择户内 外明线应采用橡皮或塑料绝缘导线 按照机械强度的要求 导线的最小截面和敷设距离应符合下表中的规定 2 明 暗管线明 暗管线用的钢管必须经过防锈处理 装于潮湿 腐蚀场所的明管及埋在地下的暗管 应采用管壁厚度不小于2 5mm的钢管 穿管子导线的绝缘强度不低于交流500V 管内不得有接头 必须要接头时 应加装接线盒 除直流回路导线及接地线外 不允许在钢管内穿单根导线 表户内 外明线最小截面和距离 钢管与钢管之间用束节连接 与接线盒的连接处用螺母拧紧 钢管管口应装有护圈 敷设于含有对导线绝缘有害的蒸气 气体或多尘房屋内的钢管 以及敷设于可能进入油 水等液体的场所的钢管 其连接处应密封 明管应采用管卡支持 管卡间的距离应符合表的规定 钢管或硬塑料管的敷设应尽可能沿最短路线并减少弯曲次数 布线的管路较长或有弯时 应加装拉线盒 使两个拉线点之间的距离应符合以下要求 1 无弯曲时 不超过45m 2 两个拉线点之间有一个弯曲时 不超过30m 3 两个拉线点之间有两个弯曲时 不超过20m 4 两个拉线点之间有三个弯曲时 不超过12m 表明敷钢管管卡间的最大距离 工业企业配电 低压配电线路的结构 低压配电线路是由配电室 配电箱 低压线路 用电线路组成 通常一个低压配电线路的容量在几十千伏安到几百千伏安的范围 负责几十个用户的供电 为了合理地分配电能 有效的管理线路 提高线路的可靠性 一般都采用分级供电的方式 即按照用户地域或空间的分布 将用户划分成供电区和片 通