概述电力系统及建筑供配电

概述电力系统及建筑供配电电能作为一种二次能源，由于其具有相对洁净、高效、输送方便、快捷、与其它形式的能量转换便捷等优点，而广泛应用于工业与民用建筑中，成为建筑物中不可缺少的最主要能源。以往我们接触到的建筑电气工程，包括很多内容，尤其提到电力和供配电时，总是给人的是笼统概念。经过参加学习后，真正理解和掌握了建筑电气中的电力供配电系统知识。本文仅从个人工作的角度谈一些看法，供大家交流。一、电力系统的基本概念及组成（一）电力系统的基本概念1. 电能产生的特点及用电负荷（1） 电能的产生和特点在大自然中蕴藏着各种各样的能源，而人类所能使用的电能都是将各种非电形式的能源，通过发电设备转化为电能。有火力发电厂、水力发电厂、有风力发电厂、等等。之所以将它们都转化为电能，就是因为电能有其自身的特点，除了存储方面不具有优势外，在传输、控制、环保等诸方面都比其它能源具有不可比拟的优势。（2）用电负荷工业与民用建筑中，有各种各样的用电设备，可统称为用电负荷。2 用电负荷的分类用电的负荷的分类方法有很多种，按其能量转换方式的不同，归纳起来可分为以下几类。负荷名称能量转换方式设备应用举例电动机电能机械能水泵、风机、电梯、压缩机电加热电能热能电炉、电烤箱、电暖气电光源电能光能各类灯具电化学电能化学能电解、电镀用电负荷的分类（图1）（二）电力系统的组成及电能质量1. 电力系统由发电厂、输电线路、变配电所组成（1）发电厂是生产电能的工厂。输电线路的作用就是将发电厂产生的电能输送到用电地区。目前我国国内的三相交流额定电压的等级为：750KV、500KV、330KV、220KV、110KV、63KV、35KV、10KV、6KV、3KV、0.4KV。其中63KV只有东北地区使用，6KV和3KV只在工厂内部采用。（2）线路的电压等级与其输送电能的距离和功率有关，一般是输送距离越远，输送功率越大，则电压等级就越高。按其功能不同又可分为送电线路和配电线路，按其敷设方式不同又可分为架空线路和电缆线路。（3）变电所是改变电压和分配电能的场所，由变压器和配电装置组成。变压器用来改变电压，一般情况下，除发电厂是通过变压器将电压升高以利于输送外，多数变电所都是采用变压器将电压降低。所以我们通常意义下，所说的变电所都是指降压变电所。仅有配电装置而没有变压器的称为配电所（室）或开闭站（所），而多数情况下，变电所都具有双重功能，所以统称为变配电所。2. 电能的质量由于电能本身的特点，其生产、传输和使用是同时完成的，在电力系统中，发电、供电和用电之间始终是保持平衡的，既不能中断也不便储存。二、负荷等级及供配电系统供配电系统的构成，必须满足相应负荷等级的要求，应以安全、可靠、节能为原则，同时兼顾经济运行，维护便利，且必须符合当地供电主管部门所提技术方案的各项要求。（一）负荷等级及其供电要求根据用电负荷的重要性以及中断供电在政治上造成的影响和经济上造成的损失，将用电负荷分为三级。1. 一级负荷及其供电要求（1）一级负荷是指中断供电将造成人身伤亡、造成重大政治影响以及重大经济损失，造成公共场所秩序严重混乱的用电负荷。（2）对于某些特级建筑，如重要的交通枢纽、国宾馆、国家大型体育中心以及经常活动的大量人员集中的公共场所等的一级负荷，为特别重要负荷。（3）一级负荷应由两个独立电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不致同时受到损坏，每一个电源都应能承担用户的全部一级和特别重要负荷的供电。（4）对于特别重要负荷，根据允许的中断时间可对应选择下列不同的应急电源：蓄电池静止型不间断供电装置（UPS），适用于允许中断供电时间为毫秒级的供电。带有自动投入装置的独立于正常电源的专门馈电线路，用于允许中断时间为1.5秒以上的供电。 带有快速启动的柴油发电机组，适用于允许中断时间为15秒以上的供电。2. 二级负荷及其供电要求（1）二级负荷是指中断供电将造成较大的政治影响和经济损失，以及造成公共场所秩序混乱的用电负荷。如高层普通住宅、中型百货商场、大型冷库等。（2）二级负荷宜由两个电源供电，第二个电源可以引自市电或邻近单位，也可以引自备用柴油发电机组。（3）二级负荷的供电系统应做到在：当发生电力变压器故障或常见故障时不致中断供电（或中断供电后能迅速恢复）。3. 三级负荷及其供电要求三级负荷是指不属于一级和二级的负荷其对供电没有特殊要求，采用单回路供电。如果是向以三级负荷为主，但有少量一、二级负荷的用户供电时，可设置仅满足一、二级负荷需要的自备电源。需特别指出的是，供电负荷等级还与建筑物防火等级有关，这在相关建筑防火规范中明确规定。因此，确定建筑物的供电负荷需全面综合考虑。 （二）供电电压的选择当用电负荷在250KW以上或需供电变压器容量在160KVA以上时，多采用10KV供电，对于相对集中的特大容量用电负荷以及少数特大型建筑或建筑群，采用35KV乃至110KV、220KV电压供电。我国目前普遍对中、小容量用电负荷的供电电压为380V（三相）和220V（单相），对于部分特殊场所，如井下、潮湿场所及有特殊要求的场所，采用安全特低电压，单相（36V、24V或12V）供电。（三）变配电设备在一般建筑物中常用的变配电设备包括变压器、高压开关柜、低压开关柜、直流操作及信号屏、静电电容器、配电箱（盘）。变配电设备的选型及使用，应当符合国家和地区的有关规定以及行业的产品技术标准，并应优先选用技术先进、经济适用和节能环保的成套设备和定型产品，不得采用淘汰产品。（四）配电系统的基本形式根据负荷等级、容量大小、线路配置等诸多因素，可组成不同形式的配电系统，其基本形式有以下三种： 图2配电系统的基本形式（五） 变配电所1. 变配电所位置的选择建筑物或建筑群变配电所位置的确定应符合下列条件：接近负荷中心。一般情况下，低压（380V/220V）的供电半径不宜超过250米。进出线方便。为设计、施工、管理带来最大便利，且节约投资。接近电源侧。避免外线过长而对安全、投资、占地等各方面的不利影响。不应设在爆炸危险场所内和有火灾危险场所的正上、下方。不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方或贴邻。不宜设在多尘、水雾（如大型冷却塔）或有腐蚀性气体的场所。不宜设在有剧烈振动场所，以免对配电设备的安全构成威胁。变配电所为独立建筑时，不宜设在地势低洼和可能积水场所。高层建筑的变配电所，宜设在地下层或首层，对于高度超过100米的超高层建筑，也可以在高层区的避难层或设备层内设置变配电所。变配电所位于高层建筑地下层时，宜选择在通风、散热条件较好的位置。不宜置于地下最底层。2. 变配电所的不同结构形式变配电所根据其所采用设备的结构形式不同，可分为下进下出线、上进上出线、上进下出线和下进上出线等不同的进出线方式。若采用下进下出线时，宜用电缆夹层或电缆沟的方式布线。上进上出线通常采用电缆桥架敷设进出电缆，则变配电所需要较高的层高。3. 变配电所对相关专业的技术要求变配电所对建筑、结构、水暖各专业都有详细的技术要求，且对设备的布局、安全间距、操作距离、运输通道等也有明确的规定。如一类高层主体建筑内，严禁采用装有可燃性油的电气设备等。（六）自备应急柴油发电机组自备应急柴油发电机组设置的原则是根据规范的有关规定，建筑物的重要性和功能要求以及城市电网供电的可靠性来决定的。在一些建筑供电电源可靠性较差而建筑本身的负荷等级又较高的情况下，自备应急柴油发电机组作为应急自备电源具有其他电源所替代