建筑设备重庆大学出版董宇蕙主编资料精讲PPT课件.ppt

第4篇建筑电气 1 第4篇建筑电气 建筑电气概述 建筑电气是以电能 电气设备和电气技术为手段 创造 维持与改善室内的电 光 热 声环境的一门科学 建筑电气内容 包括传统的建筑供配电 照明 防雷和接地系统 以及现代的自动消防系统 保安监控系统 通讯系统 有线电视系统等 建筑电气已成为现代化建筑的一个重要标志 2 第4篇建筑电气 在日常生活中 人们根据安全电压的习惯 通常将建筑电气分成强电和弱电两大类 强电 包括供电 配电 照明 自动控制与调节 建筑防雷保护 弱电 包括保安监控系统 通讯系统 有线电视系统 火灾自动报警及消防系统等 注 1 强电是用作一种动力能源 弱电是用于信息传递2 弱电指低于36V的安全电压 高于36V的都可归为强电如220V 380V 10KV 3 第10章建筑供电及防雷 10 1城市供电 4 10 1城市供电 10 1 1城市供电系统 1 概述1 电能的产生自然界中各种非电形式的能源 都可以通过发电厂转换成电能 按所利用的能源的不同 有火力发电厂 水力发电厂 原子能发电厂 风力发电厂等 5 火电厂 三峡水电站 1 电能的产生 福岛核电站 太阳能发电厂 风力电厂 6 2 电能的输送通过电力网对电能进行输送 注 1 发电厂受绝缘处理水平的限制 发出的电压不能太高 通常为6kV 10kV 2 考虑到经济性 采用高电压输送更经济 一般输出距离越远 输送功率越大 则输电电压就需要越高 3 目前国内输电电压有110kV 220kV 500kV等 10 1 1城市供电系统 7 线路电压等级与输送容量及输送距离的关系如下 10 1 1城市供电系统 8 3 电能的分配 供给为了满足用电设备对工作电压的要求 在用电地区需设置降压变电所 将电压降低 通常 在用电地区设置降压变电所 将输电电压降低到6 10kV 然后分配到居住区等负荷中心 由变电所或配电变压器 将电压降低到380 220V 给低压用电设备供电 10 1 1城市供电系统 9 4 电力网由发电厂 输电线路 变配电所以及电能用户等组成的整体 称为电力网 任务是将发电厂产生的电能输送给用户 10 1 1城市供电系统 10 电力网中输电线路分类 超高压线路 500KV 高压线路 220 110KV 中压线路 35 10KV 低压线路 380V 其中 35KV 10KV 380V这三级电力网是直接向用户供电的 10 1 1城市供电系统 11 电力网中常见的变配电所分类 枢纽变电站 与电网直接联系的220 110KV变电站 地区枢纽变电站 与电网直接联系 并提供负荷为35KV或10KV的220 110 35KV变电站或110 35 10KV变电站 负荷变电站 提供负荷为10KV的110 10KV或35 10KV变电站 区域性负荷变电站 规模较大的负荷变电站 10 1 1城市供电系统 12 2 电力网中常见的变配电所分类 配电所 对35KV或10KV负荷配电 低压变电所或杆上配电变压器 对低压用户供电的35 0 4KV或10 0 4KV变电所 10 1 1城市供电系统 13 5 电力系统为了提供供电的安全性 可靠性 连续性 运行的经济性 并提高设备的利用率 减少整个地区的总备用容量 常将许多的发电厂 电力网和电力用户连成一个整体 称为电力系统 电力系统的基本示意如图10 1所示 10 1 1城市供电系统 14 5 电力系统优点 可以避免由于个别发电机因检修或发生故障 而造成用电地区大面积停电 提高供电的可靠性 可以根据季节的不同 以及电网的总负荷 来调配水力发电厂和火力发电厂的负荷 以达到总供电与总负荷基本平衡 节省能源 提高效率 保证电网运行的安全性和经济性 10 1 1城市供电系统 15 2 城市电力系统规划要点 选择电源 制定电力平衡方案 选定发电厂 变 配电所的位置及数量 确定电压等级 确定高压线走向 位置等 绘出电力负荷分布图及供电总平面图 10 1 1城市供电系统 16 供电质量包括 供电可靠性和电能质量两个方面 1 供电可靠性供电可靠性是指供电系统持续供电的能力 反映了电力工业对国民经济电能需求的满足程度 供电可靠性有以下的衡量指标 供电可靠率 用户平均停电时间 用户平均停电次数 系统停电等效小时数 10 1 2供电质量 17 供电质量包括 供电可靠性和电能质量两个方面 1 供电可靠性我国供电可靠率目前一般城市地区达到了3个9 即99 9 以上 用户年平均停电时间3 5小时 重要城市中心地区达到了4个9 即99 99 以上 用户年平均停电时间53分钟 10 1 2供电质量 18 2 电能质量电能质量即电力系统中电能的质量 关系到供电 用电系统及其设备正常工作的电压 电流的各种指标偏离规定范围的程度 理想的电能应该是完美对称的正弦波 一些因素会使波形偏离对称正弦 由此便产生了电能质量问题 10 1 2供电质量 19 2 电能质量1 电压等级我国规定了3类电压标准 第1类 额定电压100V以下 主要用于安全照明 蓄电池 断路器及其他开关设备的操作电源 第2类 额定电压100V 1000V 主要用于低压动力和照明 建筑电的电压主要属于这一范围 第3类 额定电压1000V以上 主要作为高压用电设备及发电 输电的额定电压 10 1 2供电质量 20 2 电压质量指标 电压偏移 指供电电压偏离 高于或低于 用电设备额定电压的数值占用设备额定电压值的百分数 电压波动 用电设备接线端电压时高时低的变化 电压频率 我国电力工业的标准频率为50赫兹 偏离了规定值 将影响用电设备的正常工作 10 1 2供电质量 21 2 电压质量指标 电压的波形 理论波形为50HZ的正弦波 当电压波形为非正弦波时 将干扰设备的正常工作 电压的不平衡 三相电压在幅值上不同或其相位差不是120 将造成电机转子过热 干扰设备的正常工作 10 1 2供电质量 22 由于供电的枢纽变电站到用户的距离不同 且用户所需供电的压力不同 供电网络科采用高压网路 中压网路 低压网路3种 高 中 低压网路供电到用户分界开关 有以下几种结线方式 10 1 3供电系统的结线方式 23 放射式结线方式各环路互不影响 供电安全可靠 10 1 3供电系统的结线方式 24 树干式结线方式干线发生故障 停电范围大 但初投资节省 10 1 3供电系统的结线方式 25 单侧电源双干线 双侧电源双干线 双侧电源单回路穿越干线 环式供配电结线 10 1 3供电系统的结线方式 26 10 2建筑电气设计概况 27 1 建筑电气的基本组成与特点 建筑电气系统的基本组成包括两类设备 占空性设备 需要占据一定建筑空间的各种电气设备的总称 如用电 控制 保护 计量设备等 以及将这些设备成套组装在一起的配电盘 配电柜等 特点 占空性 功能性强 外露性 动作频繁 10 2 1建筑电气的基本组成与设计有关的问题 28 1 建筑电气的基本组成与特点 建筑电气系统的基本组成包括两类设备 广延性设备 指在整个建筑内穿越各个房间 随意延伸的电气设备 如绝缘导线 电缆线等各种导线 特点 广延性 隐蔽性 故障几率高 易于更换性 10 2 1建筑电气的基本组成与设计有关的问题 29 2 建筑电气设计有关的问题10 2 2建筑电气设计与建筑的关系10 2 3建筑电气设计的原则与步骤10 2 4建筑电气设计的图纸与说明 10 2 1建筑电气的基本组成与设计有关的问题 30 第10章建筑供电及防雷 10 3建筑供配电系统 31 在确定建筑供配电系统之前 首先要确定电源引入方式 电气负荷的容量 区分各个负荷的类别和级别 这是供配电设计工作的基础 主要工作有 1 电源引入方式 2 负荷类别 3 负荷容量 4 负荷级别 32 1 电源引入方式电源引入方式应根据建筑物内用电量大小和用电设备的额定电压等因素确定 一般有如下的引入方式 建筑较小 用电设备负荷较小 且均为单相 低压用电设备时 可由电力系统的柱上变压器引入单相220V的电源 建筑物较大或用电设备容量较大 但全部为单相和三相低压用电设备时 可由电力系统的柱上变压器引入三相380V 220V电源 10 3 1建筑用电负荷类别 等级及电压选择 33 建筑物很大或用电设备的容量很大 虽全部为单相和三相低压用电设备 但综合考虑技术经济因素 应由变电所引入三相高压6KV或10KV的电源经降压后供用电设备使用 并在建筑内设置变压器 布置变电室 1 电源引入方式 34 2 负荷类别负荷类别主要以照明和非工业电力 普通工业负荷来区分 其目的是为了按不同电价核算电力支付费用 照明和划入照明电价的非工业负荷 民用 非工业用户和普通工业用户的生活 生产照明用电空调节器设备用电等 这类范围较广 详细内容可参阅有关电工手册 非工业负荷 商业用电 高层建筑内电梯用电 民用建筑中采暖风机 生活上煤机和水泵等动力用电 10 3 1建筑用电负荷类别 等级及电压选择 35 2 负荷类别 普通工业负荷 指总容量不足320kVA的工业负荷 如纺织合线设备用电 食品加工设备用电等 10 3 1建筑用电负荷类别 等级及电压选择 36 3 负荷容量负荷容量以设备容量 或称装机容量 计算容量 接近于实际使用容量 或装表容量 电度表的容量 来衡量 设备容量 是建筑工程中所有安装的用电设备的额定功率的总和 kW 在向供电部门申请用电时 这个数据是必须提供的 计算容量 在设备容量的基础上 通过负荷计算 可以求出接近于实际使用的计算容量 kW 10 3 1建筑用电负荷类别 等级及电压选择 37 3 负荷容量装表容量 对于直接由市电供电的系统 需根据计算容量选择计量用的电度表 用户极限是在这个装表容量 A 下使用电力 10 3 1建筑用电负荷类别 等级及电压选择 38 4 负荷等级电力负荷分级是根据建筑的重要性和对其短时中断供电在政治上和经济上所造成的影响和损失来分等级的 对于工业和民用建筑的供电负荷可分为三级 1 一级负荷符合下列情况之一时 应为一级负荷 中断供电将造成人身伤亡时 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的秩序严重混乱者 10 3 1建筑用电负荷类别 等级及电压选择 39 1 一级负荷为保证一级负荷的供电可靠性 应有两个独立电源供电 对于一级负荷中特别重要的负荷 还应设置第三电源或自备电源 发电机 蓄电池 10 3 1建筑用电负荷类别 等级及电压选择 40 2 二级负荷符合下列情况之一时 应为二级负荷 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 为保证二级负荷的供电可靠性 变电所应有两路母线引入供电 也可由一路6KV以上的专用架空线路供电 10 3 1建筑用电负荷类别 等级及电压选择 41 3 三级负荷不属于一级和二级负荷者应为三级负荷 可由单电源供电 10 3 1建筑用电负荷类别 等级及电压选择 42 5 供电系统的方案供电系统应根据负荷等级 按照供电安全可靠 投资少 维护运行方便 系统简单明显等原则进行选择 1 单电源供电方案 单电源 单变压器 低压母线不分段系统 单电源 双变压器 低压母线不分段系统 单电源 单变压器 低压母线分段系统 单电源 双变压器 低压母线分段系统 10 3 1建筑用电负荷类别 等级及电压选择 43 5 供电系统的方案 10 3 1建筑用电负荷类别 等级及电压选择 44 5 供电系统的方案2 双电源供电方案 双电源 单变压器 低压母线不分段系统 双电源 单变压器 低压母线分段系统 双电源 双变压器 低压母线不分段系统 双电源 双变压器 低压母线分段系统 双电源 双变压器 高田母线分段系统 双电源 双变压器 高 低母线分段系统 10 3 1建筑用电负荷类别 等级及电压选择 45 5 供电系统的方案2 双电源供电方案 10 3 1建筑用电负荷类别 等级及电压选择 46 低压配电系统 可分为动力系统和照明系统 由配电装置及配电线路组成 低压配电的结线方式主要有放射式 树干式和混合式三种 10 3 2低压配电系统 47 低压配电方式 10 3 2低压配电系统 48 从低压电源引入的总配电装置 第一级配电点 开始 至末端照明支路配电盘为止 配电级数一般不宜多于三级 每一级配电线路的长度不宜大于30m 如从变 配电所的低压配电装置算起 则配电级数一般不多于四级 总配电长度一般不宜超过200m 每路干线的负荷计算电流一般不宜大于200A 10 3 2低压配电系统 49 1 照明配电系统照明配电系统的特点是 按建筑的布局选择若干配电点 一般情况下 在建筑物形式的每个沉降与伸缩区内设1 2个配电点 其位置应使照明支路线的长度不超过40m 如条件允许最好将配电点选在负荷中心 建筑物为平房 一般按所选的配电点联结成树干式配电系统 10 3 2低压配电系统 50 1 照明配电系统当建筑物为多层的楼房时 可在底层设进线电源配电箱或总配电室 其内设置可切断整个建筑照明供电的总开关和三只单相电度表 建筑的每层均设置照明分配电箱 分配电箱内设照明支路开关及便于切断各支路电源的总开关及熔断器 每个支路开关应注明负荷容量 计算电流 相别及照明负荷的所在区域 考虑设置漏电保护装置 10 3 2低压配电系统 51 2 动力配电系统动力负荷的电价为两种 即非工业电力电价及照明电价 动力负荷的使用性质分为多种 如建筑设备 建筑机械设备 各种专业设备 动力负荷的配电需按电价 使用性质归类 按容量及方位分路 10 3 2低压配电系统 52 2 动力配电系统 对集中负荷采取放射式配电干线 对分散负荷采取树干式配电 依次联结各个动力负荷配电盘 多层建筑物当各层均有动力负荷时 宜在每个伸缩沉降区的中心每层设置动力配电点 并设分总开关作为检修或紧急事故切断电源用 电梯设备的配电 一般采取直接由总配电装置引至屋顶机房 10 3 2低压配电系统 53 10 5配电盘 柜和变配电室 54 接受电能 变换电压 分配电能的任务 配电盘 柜和变配电室的作用 55 第10章建筑供电及防雷 10 6建筑防雷与接地 56 雷电灾害被联合国列为最严重的十大自然灾害之一 57 1 雷电的基本知识雷电形成是一种自然放电现象 雷电是由雷云 带电的云层 对地面建筑物及大地的自然放电引起的 它会对建筑物或设备产生严重破坏 在这放电过程中 往往伴随着强烈耀眼的闪光和震耳欲聋的巨响 10 6 1雷电现象及危害 58 造成危害的雷电有以下三种 1 直击雷 带电的云层对大地上的某一点发生猛烈放电 雷电直接击在建筑物或设备上起破坏作用 2 雷电感应 雷电的二次作用 即雷电流产生的电磁效应和静电效应作用 使地面凸出物顶部感应出大量异性电荷 呈现出高电压 3 高电位 雷电波 侵入 由于雷击 在架空线路或金属管道上产生高压冲击波 沿线路或管道的两个方向迅速传播 侵入室内 1 雷电的基本知识 59 由于雷电具有大电流和高电位的特点 因此能造成很大的危害 1 雷电的特点雷电流放电电流大 幅值高达数十至数百千安 放电时间极短 大约只有50 100 s 波头陡度高 可达50kA s 属于高频冲击波 雷电感应所产生的电压可高达300 500kV 直击雷冲击电压高达MV级 放电时产生的温度达20000K 2 雷电的特点及其危害 60 2 雷电的危害 机械效应 雷电流流过建筑物时 使被击建筑物缝隙中的气体剧烈膨胀 水分充分汽化 导致被击建筑物破坏或炸裂甚至击毁 以致伤害人畜及设备 热效应 雷电流通过导体时 在极短的时间内产生大量的热能 可烧断导线 烧坏设备 引起金属熔化 飞溅而造成火灾及停电事故 电气效应 雷电引起大气过电压 使得电气设备和线路的绝缘破坏 产生闪烁放电 以致开关掉闸 线路停电 甚至高压窜入低压 造成人身伤亡 2 雷电的特点及其危害 61 1 防直击雷 安装避雷针 优先考虑采用 安装避雷带 建筑物屋顶不允许按避雷针时 且屋顶面积不大 安装避雷网 建筑物屋顶面积较大时 避雷针 避雷带 避雷网统称接闪器 安装在建筑物的顶端 引来雷电流 通过引下线和接地体进入大地 从而保护建筑物免遭雷击 10 6 2防雷原理和设备 62 避雷针 避雷带 避雷网 63 2 防感应雷将建筑物的金属屋面 钢筋混凝土屋面的钢筋 建筑物内的金属管道与钢窗等 通过引下线与接地装置连接 使残留在建筑物上的电荷顺利引入大地 消除建筑物内部出现的高电位 10 6 2防雷原理和设备 64 3 防雷电波侵入雷电波可能沿着各种金属导体 管路 架空天线或架空线引入室内 通常采用以下防止措施 配电线路全部采用地下电缆 进户线采用电缆 在架空线引入的地方 加装避雷器或放电保护间隙 10 6 2防雷原理和设备 65 1 建筑防雷保护范围 建筑内部的人身安全 建筑物不遭受破坏和烧毁 保护建筑物内部存放的危险物品不会损坏 烧毁和爆炸 保护建筑内部的电气设备和系统不受损坏 10 6 3防雷设计 66 2 防雷等级及防雷要求 一级防雷的建筑物此类建筑物指具有特别重要用途的建筑物 如国家级的会堂 办公建筑 档案馆 大型博展建筑 特大型 大型铁路枢纽站 国际性的航空港 通讯枢纽 国宾馆 大型旅游建筑 国际港口 客运站等 另外 还有国家级重点文物保护的建筑物和构筑物 高度超过100m的建筑物 10 6 3防雷设计 67 2 防雷等级及防雷要求 二级防雷的建筑物此类建筑物指重要的或人员密集的大型建筑物 如部 省级办公楼 省级会堂 博展 体育 交通 通讯 广播等建筑 以及大型商店 影剧院等 另外 还有省级重点文物保护的建筑物和构筑物 19层及以上的住宅建筑和高度超过50m的其它民用建筑物 省级及以上大型计算中心和装有重要电子设备的建筑物 10 6 3防雷设计 68 2 防雷等级及防雷要求 三级防雷的建筑物建筑群中最高或位于建筑群边缘高度超过20m的建筑物 高度为15m及以上的烟囱 水塔等孤立的建筑物或构筑物 在雷电活动较弱地区 年平均雷暴日不超过15 其高度可为20m及以上 历史上雷害事故严重地区或雷害事故较多地区的较重要建筑物 10 6 3防雷设计 69 2 防雷等级及防雷要求防雷要求 一 二级建筑应有防直接雷 感应雷和雷电波入侵的措施 三级建筑应有防直接雷和雷电波侵入的措施 10 6 3防雷设计 70 3 环境影响建筑周围环境对雷击的影响因素 地质条件 地形和地物条件 建筑物的构造及其附属构件条件 建筑物内外设备的条件 10 6 3防雷设计 71 4 建筑物主要防雷措施主要采用接闪器系统 由接闪器 引下线和接地装置三部分组成 10 6 3防雷设计 72 4 建筑物主要防雷措施1 接闪器A 避雷针 避雷针设置在被保护建筑物较易受到