照明电气设计.ppt

照明工程 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 第六章照明电气设计 照明工程 主要介绍 一 电气设计的基本要求 二 电气设计的主要任务 三 电气设计步骤 第一节概述 第六章 1 安全 力求把人身触电和设备损坏事故降低到最低限度 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 一 电气设计的基本要求 1 1 6 1 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 2 进行负荷计算 正确地选择导线 控制与保护电器 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 二 电气设计的主要任务 1 1 6 1 1 收集原始资料 2 确定供电电源 3 确定配电系统 4 确定控制方式 5 确定保护措施 6 进行线路计算 7 选择电线 缆 8 确定计量方式 电源情况 负荷对供电的要求 确定供电电源 选择供电电压 划分配电分区 确定网络接线方式 灯具控制形式 开关数量和安装位置 短路 过负荷 单相接地保护 计算负荷 电流 电压损失 保护整定 型号 截面及敷设方式 电能计量与其它用电统一考虑 三 电气设计步骤 1 1 6 1 主要介绍 一 照明对供电电源的要求 二 照明供电方式 三 照明供电网络 小结 四 照明供电设备 第二节照明供电 第六章 1 照明对电源电压质量的要求 电压偏移 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 在某一时段内 电压幅值缓慢变化而偏离标称值的程度 GB50034 2004规定 灯具的端电压不宜大于其额定电压的105 亦不宜低于其额定电压的下列数值 一般工作场所 95 远离变电所的小面积一般工作场所 90 应急照明和用安全特低电压供电的照明 90 一 照明对供电电源的要求 6 1 6 2 多次启动 寿命 电压波动 电压波动对照明的影响 在某一时段内 电压幅值急剧变化而偏离标称值的程度 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 6 2 一 照明对供电电源的要求 6 2 改善电压质量的措施 照明宜与较大功率冲击性电力负荷接自不同变压器 或与电力负荷接自同一变压器时 照明应由专用馈电线路供电 照明与冲击性负荷共用配电线路时 应合理减少系统阻抗 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 合理采用无功功率补偿措施 有效地降低系统的电压降落 分配单相负荷时 应尽量做到三相平衡 6 2 一 照明对供电电源的要求 6 3 照明负荷分级 2 照明对供电可靠性的要求 一级负荷 符合下列条件之一者 中断正常照明将造成 人身伤亡重大的政治影响重大的经济损失公共场所秩序严重混乱 注意 一级负荷中符合下列条件之一者为特别重要负荷 6 2 一 照明对供电电源的要求 6 4 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 二级负荷 符合下列条件之一者 中断正常照明将造成 较大的政治影响较大的经济损失公共场所秩序混乱 三级负荷 不属于一 二级负荷的照明负荷均属于三级负荷 6 2 一 照明对供电电源的要求 6 5 照明负荷对电源的要求 一级负荷 普通一级负荷 两个独立电源供电 特别重要负荷 除两个独立电源外 还必须增设应急电源 二级负荷 两个电源供电 三级负荷 单电源供电 6 2 一 照明对供电电源的要求 6 6 三级照明负荷 1 正常照明的供电方式 照明与电力共用变压器 一台 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 正常照明接自变电所低压干线总断路器前 外部线路供电 照明与电力分线路供电 适用于不设变电所的较大建筑物 照明与电力合用供电线路 适用于较小的建筑物 二 照明供电方式 6 1 6 2 二级照明负荷 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 6 2 二 照明供电方式 6 2 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 6 2 二 照明供电方式 6 3 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 特别重要照明负荷 第三电源为自启动发电机 两路独立电源 照明专用变压器 由自启动发电机作为第三独立电源 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 由蓄电池组或UPS作为第三独立电源 第三电源为蓄电池或EPS等 6 2 二 照明供电方式 6 4 应急电源种类 2 应急照明的供电方式 接自电力网有效地独立于正常照明电源的线路 蓄电池组 包括灯内自带蓄电池 集中设置或分区集中设置的蓄电池装置 应急发电机组 以上任意两种方式的组合 包括EPS或UPS等装置可靠性高 转换快 但持续时间短 注意 应急电源应满足应急照明的可靠性要求 经济 持续时间长 持续时间较长转换时间较长 6 2 二 照明供电方式 6 5 应急电源选取 根据建筑物的实际电源条件选取 A 若有接自电网的第二电源时 应优先采用此形式 B 若为消防等设置发电机组时 宜采用此形式 C 若不具备电网或发电机组时 应采用蓄电池组 D 对于重要场所 也可采用以上三种方式中任意两种组合 根据建筑物的使用要求选取 A 蓄电池作疏散标志电源 可靠性 B 电力网线路或蓄电池作安全照明电源 转换时间短 C 电力网线路或发电机组作备用照明电源 持续工作时间长 6 2 二 照明供电方式 6 6 1 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 馈电线 将电能从总配电箱送至各照明分配电箱的线路 干线 将电能从分配电箱送至每一个照明负荷的线路 分支线 三部分 三 照明供电网络 8 1 6 2 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 照明供电网络的接线形式 配电方式 常用三种形式 各负荷独立受电 可靠性高 但建设费用高 用于重要照明负荷 放射式 结构简单 经济 但干线故障时影响范围大 可靠性差 用于一般照明负荷 树干式 放射与树干式混合运用 具有两者的优点 照明负荷应用最普遍 混合式 6 2 三 照明供电网络 8 2 3 照明网络电压的选择 一般灯具 一般照明光源的电源电压应采用220V 对于大功率 1500W及以上 的HID灯 若有220V和380V两种电压时 宜采用380V 可降低损耗 移动 手提式灯具 类 在干燥场所的电压值不大于50V 在潮湿场所的电压值不大于25V 6 2 三 照明供电网络 8 3 注意 特低电压配电系统中 电源电压及设备额定电压不应超过此限值 民建中安全电压分 安全特低电压SELV 保护特低电压PELV 用SELV时 其降压变压器的初级和次级应予隔离 次级不做接地保护 以免高电压侵入到特低电压 50V及以下 侧而导致不安全 用安全特低电压供电 目前我国常用于正常环境的手提灯电压为36V 在不便工作的狭窄地点 且工作者接触有良好接地的大块金属面时 用电压12V的手提灯 4 照明供电网络的接地形式 TN系统 TN S系统 TN C系统 TN C S系统 电源中性点N直接接地 设备外露可导电部分与N点直接电气连接的系统 N N N L1L2L3NPE L1L2L3PEN L1L2L3NPE 外露可导电部分 外露可导电部分 外露可导电部分 PEN 设备外露可导电部分通过PE线与N点连接 N线与PE线合一 PEN线 系统前半部分为TN C系统后半部分为TN S TN C系统 TN S系统 6 2 三 照明供电网络 8 4 TT系统 电源中性点N直接接地 设备外露可导电部分直接接地的系统 工作接地 保护接地 6 2 三 照明供电网络 8 5 三 照明供电网络 8 6 5 照明供电网络的设计原则 三相照明配电干线的各相负荷宜分配平衡 配电箱宜设置在负荷的中心 室内每一条分支回路 其一般灯具时电流 16A 组合灯具时 25A HID灯具时 30A所接光源数 一般 25个 连接建筑组合灯具时 60个 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 插座回路应装设剩余电流动作保护器 且插座与照明宜接于不同分支回路 每一分支回路数量 10个 组 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 疏散照明和备用照明回路不应设置插座 6 2 6 室内照明灯具控制方式的选择 公共 工业建筑的走廊 楼梯间 门厅等场所的照明 宜用集中控制 并按建筑使用条件和天然采光等采取分区 分组控制措施 体育馆 影剧院 候机厅 候车厅等场所的照明 宜用集中控制 并按需要采取调光或降低照度的控制措施 旅馆的每间 套 客房应设置节能控制型总开关 居住建筑有天然采光的楼梯间 走道的照明 除应急照明外 宜采用节能自熄开关 每个照明开关所控光源数不宜太多 每个房间灯的开关数 2个 只设一只光源的除外 6 2 三 照明供电网络 8 7 房间或场所装设有两列或多列灯具时 宜按下列方式分组控制 所控灯列与侧窗平行 生产场所按车间 工段或工序分组 会议 多功能厅及多媒体教室等场所 按靠近或远离讲台分组 天然采光良好的场所 按该场所照度自动开关灯或调光 有条件的场所 宜采用下列控制方式 个人使用的办公室 用人体感应或动静感应等方式自动开关灯 旅馆门厅 电梯大堂和客房层走廊等场所 采用夜间定时降低照度的自动调光装置 大中型建筑 按具体条件采用集中或集散的 多功能或单一功能的自动控制系统 6 2 三 照明供电网络 8 8 1 照明配电箱 功能 线路的过载 短路保护以及线路的正常转换 结构 一般为封闭式箱结构 悬挂或嵌入式安装 装有电器元件 N线和PE线 汇流排 多采用下侧或上下两侧进出线方式 微型断路器漏电开关电度表负荷开关 选择 负荷性质和用途 确定箱的种类 控制对象负荷电流 电压及保护要求 选择开关电器 负荷管理区域 确定回路数 留有1 2个备用回路 环境 场合要求 确定结构 明 暗装 颜色及外壳防护等级 容量和电压等级 照明箱计量箱插座箱 防潮防爆 安装 设在负荷中心 底边距地 楼 面高度为1 4m 三 照明配电设备 3 1 6 2 2 插座 种类 规格 单相 三相明装 暗装防溅 防尘 220 250V10 13 15 16A 一般距地0 3m 0 5m幼儿园等场所距地1 8m空调插座距地1 8m 安装 6 2 三 照明配电设备 3 2 3 开关 安装 种类 220 250V3 10A 拉线 翘板明装 暗装单 双联 单控 双控防水 防爆 规格 与所控的灯相对装于门旁时距门框0 15 0 2m 拉线开关距顶棚0 2 0 5m翘板开关距地 楼 面1 3m 6 2 三 照明配电设备 3 3 嵌入式照明配电箱 本节小结 一 照明对供电电源的要求 电压质量 供电可靠性 二 照明供电方式 与等级有关 一 三级 重要 三 照明供电网络 组成 接线形式 电压 接地 网络设计原则 灯的控制 四 照明供电设备 配电箱 插座 开关的种类 规格及安装 第二节照明供电 第六章 主要介绍 一 照明计算负荷 二 照明线路电压损失计算 小结 第三节照明线路计算 第六章 一 照明计算负荷 3 1 1 计算负荷 照明分支线的设备总容量Pe 照明干线 馈电线 的计算负荷Pc 合理选择设备和元件 对照明设备安装容量进行统计计算所得 方法 需要系数法程序 支 干 馈 照明分支线的计算负荷Pc 统计 热辐射光源 气体放电光源 Pn 灯管 泡 的额定功率 kW 镇流器等电气附件损耗系数 计算 需要系数 支线取Kn为1 计算 单相设备容量之和 15 设备总容量 单相设备容量之和 15 设备总容量 最大相装灯容量 kW 等效三相负荷 6 3 2 计算电流 一种光源的照明线路的计算电流Ic 单相线路 三相线路 两种光源的照明线路的计算电流Ic Ia 光源的有功电流 AIr 光源的无功电流 A 一 照明计算负荷 3 2 6 3 UP 照明线路的额定相电压 VPc 单相照明线路的计算负荷 W 光源的功率因数 UP 照明线路的额定相电压 VPc 三相照明线路的计算负荷 W 光源的功率因数 3 计算举例 例6 1某生产厂房的三相供电线路上接有250W荧光高压汞灯和白炽灯两种光源 各相负荷分配如下表 求线路的计算电流和功率因数 分析 解题思路 两种光源线路 三相不平衡负荷 求各相Pe 求各相Ic 两种光源分别求 注意气体放电灯的镇流器损耗 结果分析 计算功率因数 不平衡负荷的照明干线应按最大相考虑 各相Ia与各相Ic之比 一 照明计算负荷 3 3 6 3 分别求Ia和Ir 注意光源的 各相总电流 1 允许电压损失值 GB50034 2004规定 线路末端的电压损失不宜低于其额定电压的下列数值 一般工作场所 95 远离变电所的小面积一般工作场所可为90 应急照明和用安全特低电压供电的照明 90 二 照明线路电压损失计算 3 1 6 3 2 电压损失计算 计算公式 负荷矩 举例 如图 低压网络用负荷矩法 负荷与距离的乘积 符号 M 单位kW m P1 P4 1 4段分段计算负荷 kWl1 l4 电源至P1 P4点的距离 m 则由电源至P4点的总负荷矩 M C 系数 表6 4 S 导线截面积 mm2Rc 系数 附录3 1 二 照明线路电压损失计算 3 2 6 3 假设 负荷平衡分配在各相时 负荷分配均恒 1 负荷分配不均恒 1 1 3 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 解 查系数 C 7 45 kW m 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 二 照明线路电压损失计算 3 3 6 3 单相线路 220V 且 本节小结 二 照明线路电压损失计算 负荷矩法 公式的应用条件 第三节照明线路计算 第六章 一 照明计算负荷计算负荷 需要系数法 支路负荷统计 取Kn 计算电流 由计算负荷求 单 三相 主要介绍 一 照明线路的保护要求 二 照明线路常用的保护电器 三 保护电器的选择 小结 第四节照明线路保护 第六章 1 短路保护 短路故障载流导体间的短路 造成回路中电流的急剧增大 主要故障形式 短路 过负荷 单相接地 短路保护保护电器应在短路电流对导体和连接件造成危害之前将其切断 短路保护要求 相间短路或相线与中性线间的短路 所有照明线路均应设置 电器 熔断器 低压断路器的瞬时脱扣器 电器的分断能力应大于安装处的预期短路电流 电器应装设在低压配电线不接地的各相 或极 上 装设漏电保护器时 应断开被保护回路的所有带电导线 在TN系统中 严禁断开保护中性线 PEN线 热作用和机械作用 一 照明线路的保护要求 3 1 6 4 2 过负荷保护 过负荷故障超过设备或线路可以承受的长期工作负荷 过负荷保护保护电器应在过负荷电流对导体的绝缘 接头 端子造成损坏前将其切断 过负荷保护要求 除不可能增加负荷或因限制不会导致过载者外均应装设 根据过负荷量的大小和时间的长短来确定是否切除 引起的导线温升 电器 熔断器 断路器的长延时过电流脱扣器 电源容量 反时限关系 一 照明线路的保护要求 3 2 6 4 3 接地故障保护 接地故障因绝缘损坏致使相线与PE线 电气装置的外露可导电部分 装置外可导电部分 大地间的短路 接地故障保护保护电器应在其接触电压导致人身间接电击伤亡及电气火灾 线路损坏之前 能迅速有效地切除故障电路 接地故障保护要求 电气火灾占火灾起因的34 类灯具 其外露可导电部分应可靠接地 且当绝缘失效时 限制接触电压 50V 并限制此电压对人体的作用时间 TN S TT系统 应设置漏电保护电器 TN 表6 5 TT 表6 7 一 照明线路的保护要求 3 3 6 4 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 1 低压熔断器 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 二 照明线路常用的保护电器 3 1 6 4 2 低压断路器 功能是一种既能分合负荷电流又具有保护功能 类型 万能式断路器 塑壳式断路器 小 微 型断路器 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 建筑工程中应用最广泛 用作配电箱中的总开关或分路开关 短路保护过负荷保护失压或欠电压保护 万能式 塑壳式 微型 二 照明线路常用的保护电器 3 2 6 4 二 照明线路常用的保护电器 3 3 3 剩余电流保护装置 功能检测回路中的不平衡电流 若回路中有电流泄漏且达到一定值时 向断路器发跳闸信号 切断电路 组成 漏电脱扣器 试验装置 主要参数 额定电压和电流 电流脱扣器特性 额定漏电动作电流 零序电流互感器 漏电脱扣器 试验装置 漏电断路器 断路器 漏电断路器 正常时 I2 0 讨论 若L3漏电 I2 0 当I2 设定值 跳闸 6 4 断路器 零序电流互感器 1 熔断器选择 熔体的额定电流In 熔断器的额定电流 熔体的额定电流In 按正常工作电流选择 In Ic 按光源启动尖峰电流选择 In KmIc 式中Ic 线路的计算电流 AKm 熔体选择计算系数 表6 8 熔断器 体 的额定电流 取决于各部分长期工作时的容许温升 取决于熔体的最小熔化电流 一个额定电流等级的熔断体可配用若干个额定电流等级的熔体 但熔体的额定电流不得超过与之配合的熔断体的额定电流 三 保护电器的选择 5 1 6 4 三 保护电器的选择 5 2 6 4 2 断路器的选择 额定电流In 线路的计算电流Ic 脱扣器的整定电流 保护特性 长延时短延时瞬时 万能式 200 400 600 1000 1500 2500 4000A 塑壳式 6 10 20 50 100 200 250 600A 微型 1 3 6 10 20 25 32 40 50 63A 种类 长延时脱扣器短延时脱扣器瞬时脱扣器 过负荷保护 短路保护 作过负荷保护 作短路保护或过负荷保护 作短路保护 整定电流 组合成 三段保护两段保护一段保护 长延时 短延时 瞬时 长延时脱扣器 In1 Kk1 Ic 短延时和瞬时脱扣器 In3 Kk3 Ic 整定电流应能躲开线路的尖峰电流 注意 脱扣器特性 微型断路器 B特性C特性D特性 分断能力 常用微型断路器 1 63A额定电流运行短路分断能力最高可达6kA 在规定的试验条件 电压 频率 线路其它参数等 下 能够接通或切断短路电流的能力 用交流有效值kA表示 线路预期短路电流 阻性负荷和低感配电系统 感性负荷和高感照明系统 高感性负荷和有较大冲击电流产生的配电系统 三 保护电器的选择 5 3 6 4 3 漏电保护装置的选择 额定漏电动作电流的选择 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 三 保护电器的选择 5 4 6 4 4 保护电器的级间配合 级间配合的措施 上下级保护装置的动作应具有选择性 利用各级保护动作时间的差别 利用各级保护设备整定电流的差别 上一级 下一级 三 保护电器的选择 5 5 6 4 本节小结 一 照明线路的保护要求 短路 过负荷 接地故障 二 照明线路常用的保护电器 低压熔断器 低压断路 漏电保护装置 三 保护电器的选择 额定电压 额定电流 第四节照明线路保护 第六章 主要介绍 一 照明线路中导线和电缆的敷设 二 导线和电缆类型的选择 三 导线和电缆截面的选择 小结 第五节导线 电缆的敷设与选择 第六章 1 导线的敷设 明敷设 用瓷珠 瓷瓶跨 沿屋架敷设 用夹板 铝皮卡及槽板沿墙 顶棚或屋架敷设 穿管或放于电缆桥架内敷设于墙壁 柱子 顶棚的表面及桁架 支架等处 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 明敷设的优点 施工简便 维护容易 耗费较低 穿管明配线 一 照明线路中导线和电缆的敷设 5 1 6 5 暗敷设 绝缘导线穿电线管 水煤气管 焊接钢管 硬质塑料管或难燃塑料电线套管埋入墙 地坪内或敷设在顶棚内 暗敷设的优点 导线不易受机械损伤 有助于防潮 防腐 建筑物内表面美观 敷设于混凝土楼板内 敷设于墙体内 适用于建筑物内的照明及电力线路的配线 一 照明线路中导线和电缆的敷设 5 2 6 5 管配线的补充说明 一般要求 管内导线不许有接头 死扣或绝缘损坏后用胶布包扎 导线最小截面不低于 铜线为1 5mm2 铝线为2 5mm2 耐压等级不低于500V 管路暗敷设宜沿最短路线 并应减少弯曲和重叠交叉 当管路过长时应加装中间盒 管径的选择 两根绝缘导线穿于同一根管 导线外径之和 管内径的1 35倍 立管可取1 25倍 三根以上绝缘导线穿于同一根管 穿管导线的总截面积 包括护套 40 管内截面积 一 照明线路中导线和电缆的敷设 5 3 6 5 可共管的导线 不可共管的导线 同一回路的所有相线和中性线 同一照明方式且线路走向相同的不同支线 但管内导线 8根 同一设备及生产上有连锁关系的不同设备的所有导线 各种电气设备的二次回路导线 不同电压等级 不同回路 不同电能表的导线 不同照明方式的导线 交流与直流 一 照明线路中导线和电缆的敷设 5 4 6 5 2 电缆的敷设 用支架 托盘 电缆桥架 吊索等方式 明敷设 电缆在6 18根时 多采用电缆沟敷设方式 电缆沟敷设 电缆在6根以内时 建筑工程多用直埋敷设方式 直埋敷设 电缆沟内预埋金属支架 单侧或双侧 分层 沙子 电缆埋深 盖砖或混凝土板 电缆 一 照明线路中导线和电缆的敷设 5 5 6 5 1 导体材料的选择 基本原则贯彻 以铝代铜 的方针