第4章建筑供配电网络

1、高层建筑用电负荷的特点与级别高层建筑用电负荷的特点与级别按允许载流量选择导线和电缆截面按允许载流量选择导线和电缆截面第四章第四章 建筑供配电网络建筑供配电网络供配电网络结构供配电网络结构按允许电压损失选择导线电缆截面按允许电压损失选择导线电缆截面按经济电流密度选择导线和电统截面按经济电流密度选择导线和电统截面选择电线和电缆截面的综合分析选择电线和电缆截面的综合分析配电网电压水平及调压方法配电网电压水平及调压方法第一节第一节 高层建筑用电负荷的特点与级别高层建筑用电负荷的特点与级别一、给排水动力负荷一、给排水动力负荷主要用于生活水泵，由贮水池向高位水池输水，以供生活和局主要用于生活水泵，由贮水池

2、向高位水池输水，以供生活和局部高层室内消防喷淋用水。这些水泵都有备用机组，紧急用水部高层室内消防喷淋用水。这些水泵都有备用机组，紧急用水时可以联动运行。占设备总容量约时可以联动运行。占设备总容量约25，年用电比率约为，年用电比率约为20。专用消防水泵，则按一级负荷供电。专用消防水泵，则按一级负荷供电。二、冷冻机组动力负荷二、冷冻机组动力负荷现代高层建筑物，在需要夏季制冷、冬季制热的地理位置时，冷现代高层建筑物，在需要夏季制冷、冬季制热的地理位置时，冷冻机组占设备总容量约冻机组占设备总容量约28，年用电率约，年用电率约22。冷热水机组每年。冷热水机组每年运转时间长，耗电量多些。在某些地理位置上，

3、夏季只制冷，冬运转时间长，耗电量多些。在某些地理位置上，夏季只制冷，冬季不制热，或者夏季不制冷，冬李只制热等情况，全调机组运转季不制热，或者夏季不制冷，冬李只制热等情况，全调机组运转时间少，耗电量亦少些。比上述百分率低一些。时间少，耗电量亦少些。比上述百分率低一些。 一般空调机组一般空调机组用电，可现为三级负荷。用电，可现为三级负荷。三、电梯负荷三、电梯负荷客梯、货梯、工作梯客梯、货梯、工作梯消防电梯，这个负载是按一级负荷供电的。消防电梯，这个负载是按一级负荷供电的。四、电扶梯负荷四、电扶梯负荷在有可能危及人的生命安全和重大影响的场所，应视电扶梯在有可能危及人的生命安全和重大影响的场所，应视电

4、扶梯为一级负荷。一般的电扶梯可视为二、三级负荷来考虑供电为一级负荷。一般的电扶梯可视为二、三级负荷来考虑供电系统设计。系统设计。五、照明负荷五、照明负荷在五星级宾馆客房的照明负荷，匝视为一级负荷来考虑供电设计。在五星级宾馆客房的照明负荷，匝视为一级负荷来考虑供电设计。高层建筑物内部的疏散诱导照明灯，工作场所的事故照明灯，高层建筑物内部的疏散诱导照明灯，工作场所的事故照明灯，楼梯内的事故照明灯，消火栓内的按钮控制消防水泵起动的控楼梯内的事故照明灯，消火栓内的按钮控制消防水泵起动的控制电源，都应全部视为一级负荷来设计供配电系统。制电源，都应全部视为一级负荷来设计供配电系统。一般工作场所的工作照明用

5、电，可按二、三级负荷来设计供配一般工作场所的工作照明用电，可按二、三级负荷来设计供配电系统。电系统。六、通风机负荷六、通风机负荷吸入室外新鲜空气入建筑物内，称为吸入室外新鲜空气入建筑物内，称为新风风机新风风机，简称，简称新风机新风机或送风机或送风机，将室内空气抽出到室外，称为，将室内空气抽出到室外，称为抽风机或排风机抽风机或排风机。属于消防系统使用的风机用电，属一级负荷，须与防灾中心实属于消防系统使用的风机用电，属一级负荷，须与防灾中心实行联动控制。行联动控制。七、弱电设备负荷七、弱电设备负荷原则上都将弱电系统的电源供电，按一级负荷供电。原则上都将弱电系统的电源供电，按一级负荷供电。（一）防灾

6、中心用电负荷（一）防灾中心用电负荷其监测记录装置等的供电方式，须按一级负荷对待。其监测记录装置等的供电方式，须按一级负荷对待。（二）程控数字通信及传真系统用电负荷（二）程控数字通信及传真系统用电负荷按一级负荷供电。按一级负荷供电。（三）办公自动化系统用电负荷（三）办公自动化系统用电负荷按一级负荷供电。按一级负荷供电。（四）（四）卫星电视及共用天线电视用电负荷卫星电视及共用天线电视用电负荷该电视系统为有星级宾馆、客房、职工宿舍等收看电视提供该电视系统为有星级宾馆、客房、职工宿舍等收看电视提供设备和技术，用电量少。可与保安电视系统合用电源供电。设备和技术，用电量少。可与保安电视系统合用电源供电。均

7、属一级负荷供电。均属一级负荷供电。（五）（五）保安监察电视系统闻电负荷保安监察电视系统闻电负荷（六）国际体育竞赛场馆的电子记时记分和摄录像及广播系统（六）国际体育竞赛场馆的电子记时记分和摄录像及广播系统用电、照明用电，都按一级负荷供电，做到安全可靠供电。用电、照明用电，都按一级负荷供电，做到安全可靠供电。（七）高层建筑内自备发电室照明及控制电源用电，按一级负（七）高层建筑内自备发电室照明及控制电源用电，按一级负荷供电。荷供电。八、电炊设备用电负荷八、电炊设备用电负荷电炊用电负荷，可按大厦功能性质的重要程度，一般列为三级电炊用电负荷，可按大厦功能性质的重要程度，一般列为三级负荷供电。负荷供电。九

8、、插座用电负荷九、插座用电负荷可按三级负荷供电。可按三级负荷供电。三相负荷平衡和对称三相负荷平衡和对称第二节第二节 供配电网络结构供配电网络结构一、供配电网络结构一、供配电网络结构任务任务:输送和分配电能输送和分配电能按电压高低分按电压高低分:高压网络、低压网络高压网络、低压网络低压、中压、高压、超高压线路低压、中压、高压、超高压线路按结构型式分按结构型式分:架空线路、电缆线路和车间（室内）线路架空线路、电缆线路和车间（室内）线路（一）高压线路接线方式（一）高压线路接线方式放射式、树干式、环形放射式、树干式、环形1、放射式线路、放射式线路优缺点优缺点：（1）各条线路故障时不影响其他用电）各条线

9、路故障时不影响其他用电线路；线路；（2）各条线路的继电保护整定和自动）各条线路的继电保护整定和自动检测装置的使用都易于实现；检测装置的使用都易于实现；（3）接线简单明了。）接线简单明了。（4）放射式接线方式，只限于两级以内，多于两级放射线路）放射式接线方式，只限于两级以内，多于两级放射线路时，保护动作时限的整定配合困难，影响故障快速切除，甚至时，保护动作时限的整定配合困难，影响故障快速切除，甚至越级动作，将造成停电范围扩大。越级动作，将造成停电范围扩大。2、树干式线路、树干式线路（1）树干式配电线路比）树干式配电线路比放射式线路节省高压断路放射式线路节省高压断路器和有色合属消耗量；配器和有色合

10、属消耗量；配电所出线减少了。电所出线减少了。优缺点优缺点：（2）树干式线路只有一个电源和一路高压线路。因此，当线）树干式线路只有一个电源和一路高压线路。因此，当线路故障或检修时，用户将会全部停电，供电可靠性低。路故障或检修时，用户将会全部停电，供电可靠性低。（3）单电源单线路树干式配电方式，适用于三级负荷配电。）单电源单线路树干式配电方式，适用于三级负荷配电。双干线供电双干线供电两端供电两端供电3、环形线路、环形线路优缺点优缺点：（1）“开环运行开环运行”目的在于实现继电保护动作目的在于实现继电保护动作的选择性，缩小电网故障时的选择性，缩小电网故障时的停电范围的停电范围（2）双电源环形线路供电

11、，使可靠性得到了较大提高，可用于双电源环形线路供电，使可靠性得到了较大提高，可用于对一级、二级负荷供电对一级、二级负荷供电（3）开环点的选择原则是开环点的电压差最小的点，作为环网开环点的选择原则是开环点的电压差最小的点，作为环网开环点开环点（4）对一级负荷配电有特别要求的用户，不宜采用环形树干式对一级负荷配电有特别要求的用户，不宜采用环形树干式配电线路配电线路（5）环形线路导线截面相同，以承受环内负荷电流。因此，环环形线路导线截面相同，以承受环内负荷电流。因此，环形线路有色金属消耗量大形线路有色金属消耗量大（6）单电源环形线路只适用于允许停电半小时以内的二级负荷单电源环形线路只适用于允许停电半

12、小时以内的二级负荷配电配电（二）低压线路接线方式（二）低压线路接线方式1、放射式线路、放射式线路特点：特点：引出线故障时，对其余出线互不影响，引出线故障时，对其余出线互不影响，供配电可靠性高，适用于一级负荷配电、大供配电可靠性高，适用于一级负荷配电、大容量设备配电、潮湿或腐蚀、有爆炸危险环容量设备配电、潮湿或腐蚀、有爆炸危险环境的配电。以免影响其他用户正常用电。这境的配电。以免影响其他用户正常用电。这是放射式线路最突出的特点。由低压出线经是放射式线路最突出的特点。由低压出线经配电箱与负荷联接。配电箱与负荷联接。2、树干式线路、树干式线路优点优点：采用的开关设备较少，有色金属消耗量也较少，比较经

13、济：采用的开关设备较少，有色金属消耗量也较少，比较经济低压母线放射式配电的树干式低压母线放射式配电的树干式低压低压“变压器变压器-干线组干线组”的树干式的树干式缺点缺点：当干线发生故障时，停电范围大，供电可靠性较低：当干线发生故障时，停电范围大，供电可靠性较低3、环形线路、环形线路环形线路运行时都是开环的放射式环形线路运行时都是开环的放射式线路，提高了供电可靠性，当一回线路，提高了供电可靠性，当一回线路故障或检修时，可以将该线路线路故障或检修时，可以将该线路与电源断开，而该处的负荷仍可得与电源断开，而该处的负荷仍可得到供电。到供电。链式线路实质上是一种树干式链式线路实质上是一种树干式线路，适用

14、于供电距离较远而线路，适用于供电距离较远而用电设备容量小而相距近的场用电设备容量小而相距近的场合。设备台数在合。设备台数在5台以内，总台以内，总功率在功率在10kW以内。以内。4、低压链式线路、低压链式线路二、一般高层建筑供配电网络结构二、一般高层建筑供配电网络结构一般高层建筑是指一般高层建筑是指9层以上的功能单一的普通办公楼，或一般层以上的功能单一的普通办公楼，或一般商业宿舍楼，或一般商业及一般旅店住宅楼。商业宿舍楼，或一般商业及一般旅店住宅楼。这种民用电力的一级负荷较小，可采用双电源来保证一级负荷这种民用电力的一级负荷较小，可采用双电源来保证一级负荷用电的安全性、可靠性和经济性。用市电和自

15、备柴油发电机组用电的安全性、可靠性和经济性。用市电和自备柴油发电机组实现双电源供电。实现双电源供电。三、多功能超高层建筑供配电网络结构三、多功能超高层建筑供配电网络结构建筑物的多功能，是指集商业、宾馆、文化娱乐、贸易、体建筑物的多功能，是指集商业、宾馆、文化娱乐、贸易、体育场馆、停车库、金融、写字楼等大型多功能性质于一体。育场馆、停车库、金融、写字楼等大型多功能性质于一体。采用两个独立市电电源供电，同时采用采用两个独立市电电源供电，同时采用1台柴油发电机组作为台柴油发电机组作为备备用电源，在两市电电源都停电时，可供给高层建筑的一级负荷用电源，在两市电电源都停电时，可供给高层建筑的一级负荷用电，

16、维持必须的人员疏散、商场警戒和保安秩序的正常状态。用电，维持必须的人员疏散、商场警戒和保安秩序的正常状态。四、超高层大厦供配电网络结构四、超高层大厦供配电网络结构由于给水泵扬程的限制和流量限制，扬程高度为几十由于给水泵扬程的限制和流量限制，扬程高度为几十m以内。因以内。因此，在超高层建筑物中要设置中位、高位水池；满足生活与消防此，在超高层建筑物中要设置中位、高位水池；满足生活与消防用水；还有电梯、电炊用电负荷等等；所以在中层和高层仍有动用水；还有电梯、电炊用电负荷等等；所以在中层和高层仍有动力用电和照明、空调用电。在中层上亦应建立小变电所进行供电。力用电和照明、空调用电。在中层上亦应建立小变电

17、所进行供电。总之，高层和超高层建筑供配电网络结构设计和选择原则，首先总之，高层和超高层建筑供配电网络结构设计和选择原则，首先要充分研究建筑物本身的作用、功能和社会价值，需要表达的社要充分研究建筑物本身的作用、功能和社会价值，需要表达的社会经济特征和文化内涵；然后选择决定电气工程设备系统及其需会经济特征和文化内涵；然后选择决定电气工程设备系统及其需要提供的服务功能。要提供的服务功能。五、配电网络的敷设方式五、配电网络的敷设方式（一）电力电缆敷设方法（一）电力电缆敷设方法（二）插接母线的敷设（二）插接母线的敷设（三）架空线路结构及架设（三）架空线路结构及架设第三节第三节 按允许载流量选择导线和电缆

18、截面按允许载流量选择导线和电缆截面一、导线和电缆的发热及其允许电流一、导线和电缆的发热及其允许电流电线电缆生产厂对各种型号规格的导线和电缆都做了大量试电线电缆生产厂对各种型号规格的导线和电缆都做了大量试验，规定了各种型号导线的最大载流量（称最大电流或允许验，规定了各种型号导线的最大载流量（称最大电流或允许电流），并列成表格、提供设计时选用。称此法为按发热条电流），并列成表格、提供设计时选用。称此法为按发热条件选择导线截面积；也称为按允许载流量选择导线截面积。件选择导线截面积；也称为按允许载流量选择导线截面积。二、长期工作制负荷二、长期工作制负荷IN=KtIal Ic三、重复性短时工作负荷三、重

19、复性短时工作负荷ntttttK 101（1）导线截面）导线截面S6mm2的铜线，或的铜线，或S10mm2的铝线，其允许的铝线，其允许电流按前述长期工作制计算电流按前述长期工作制计算当负荷重复周期当负荷重复周期10min，工作时间，工作时间t4min时时（2）导线截面）导线截面S6mm2的铜线，或的铜线，或S10mm2的铝线，其允的铝线，其允许电流等于长期允许电流的许电流等于长期允许电流的0.875 倍。倍。JC四、短时工作制负荷四、短时工作制负荷第三节第三节 按允许电压损失选择导线电缆截面按允许电压损失选择导线电缆截面%100 NNUUUU一、输电线路电压损失计算一、输电线路电压损失计算每相电

20、压损失：每相电压损失：)sincos(221 XRIUp 线电压损失：线电压损失：)sincos(33221 XRIUUpl 211cos3 IUPN )sincos(cos2221 XRUPUNl )(11QXPRUN （一）线路末端联接对称三相负载（一）线路末端联接对称三相负载电压损失的百分值：电压损失的百分值：100%1 NlUUU100)sincos(cos22221 XRUPN)sincos(cos10%22221 XRUPUN )(10121QXPRUN （二）线路各段联接对称负载（二）线路各段联接对称负载211ppP 211qqQ 22pP 22qQ 11rR 11xX 212r

21、rR 212xxX 线路各段的线电压损失：线路各段的线电压损失：NNlUxQUrPU1111111 如有如有n段线路负载时，则总的线电压损失为：段线路负载时，则总的线电压损失为：NNlUxQUrPU1221222 niNiiNiinililUxQUrPUU1111 niiiiiiilIxIrU1)sincos(3 （三）电压损失查表算法（三）电压损失查表算法 niiiiiiiNlxIrIUU11)sincos(103% niiiiiNxQrPU121)(101 niiiNllIxrUU1001)sincos(103% niiiilIK1 niiiPniiiNllPKlPUxrU11210010

22、tan% 若电网的功率因数接近于若电网的功率因数接近于1，可进一步简化计算：，可进一步简化计算： niiiNlRpUU121101% niiiNLpUR121010 niiMCS11二、按允许电压损失选择线路导线截面二、按允许电压损失选择线路导线截面 niiiiiNlXqRpUU121)(101%raUU %raUUU niiiaNLpUUS121%100 解：初取解：初取x0=0.4/km 22202202110211010NACUqlxplr)qq(lx)pp(lr%U 51010300230050034080028001000320 )(.)(rkm/.r 54002026.5954.

23、032mmrS 选取选取LJ-70铝绞线，查表得铝绞线，查表得r0=0.46/km，x0=0.344/km。 UAC%=4.2525 10kVABC3km2kmp1=1000kWp2=800kWq1=500kvarq2=300kvar第五节第五节 按经济电流密度选择导线和按经济电流密度选择导线和电缆的截面电缆的截面 从全面的经济效益考虑，既使线路的年运行费用接近于最从全面的经济效益考虑，既使线路的年运行费用接近于最小而又适当考虑有色金属节约的导线截面，称为小而又适当考虑有色金属节约的导线截面，称为“经济截面经济截面”eccIS 第六节第六节 选择电线和电缆截面的综合分析选择电线和电缆截面的综合

24、分析一、按允许载流量选择电线截面一、按允许载流量选择电线截面在建筑供配电系统中，对于低电压在建筑供配电系统中，对于低电压380/220V进出电线和电缆的截进出电线和电缆的截面积选择，是按长期允许载流量（或称发热条件或称温升条件）面积选择，是按长期允许载流量（或称发热条件或称温升条件）来选择的。来选择的。Ial I30=Ic 在三相电力线路中，每相电线（或每相电缆）的横截面积，必在三相电力线路中，每相电线（或每相电缆）的横截面积，必须满足须满足对于照明电路，按上述方法选出的截面对于照明电路，按上述方法选出的截面S值，还须增大标称截值，还须增大标称截面等级一级或二级、有利于减小电线沿线电压损失，保

25、持电灯面等级一级或二级、有利于减小电线沿线电压损失，保持电灯电压质量在规定的水平上。电压质量在规定的水平上。（1）对低压电网中性线（）对低压电网中性线（N线）的允许载流量，不小于三相负线）的允许载流量，不小于三相负载最大的不平衡电流，以及零序谐波电流大的情况，因此中性载最大的不平衡电流，以及零序谐波电流大的情况，因此中性线线N的截面与各相电线截面选为相同或相近。的截面与各相电线截面选为相同或相近。对于使用两相电源或单相电源的负载中性线上流通着相电流，对于使用两相电源或单相电源的负载中性线上流通着相电流，这种中性线截面应与该相电线截面相同。这种中性线截面应与该相电线截面相同。（2）对于保护线（）

26、对于保护线（PE线）截面的选择线）截面的选择按规定，按规定，PE线的电导不小于相线电导的线的电导不小于相线电导的50；按短路时热稳定的需要，当相电线截面按短路时热稳定的需要，当相电线截面SP16mm2时，时，PE线线截面截面SPE，应与相电线截面相等，即久，应与相电线截面相等，即久SPE = SP 。（3）保护中性线）保护中性线PEN截面的选择，应同时满足截面的选择，应同时满足PE线保护作用和线保护作用和中性线中性线N的载流能力；的载流能力；例例4-1 在在380/220V的的TN-S配电线路中，计算电流配电线路中，计算电流I1=150A，I2=50A的集中负荷，的集中负荷，cos1= cos

27、2 =0.8，L1=200m，L2=300m，试选用，试选用BIX-500铝芯橡皮线明敷时的截面。环境湿度为铝芯橡皮线明敷时的截面。环境湿度为+30，按发热条，按发热条件选择。件选择。解：解：干线干线L1上流通的计算电流为上流通的计算电流为 9 .362009 .36)50150(9 .369 .3621IIIIal= 205A200 BLX-500截面为截面为150mm2铝芯橡皮线在环境湿度铝芯橡皮线在环境湿度+30长期允许长期允许载流量载流量满足发热条件满足发热条件中性线中性线S010.5SP=75mm2，取，取90mm2保护线截面保护线截面取取90mm25根导线穿管敷设，穿钢管直径根导线

28、穿管敷设，穿钢管直径d=100mm干线干线L2上流通的计算电流为上流通的计算电流为50AIal= 60A50 BLX-500截面为截面为16mm2铝芯橡皮线在环境湿度铝芯橡皮线在环境湿度+30长期允许载长期允许载流量流量中性线中性线S020.5SP=8mm2，取，取10mm25线共穿一管明敷，管径线共穿一管明敷，管径d=50mm二、按允许电压损失计算导线截面二、按允许电压损失计算导线截面无功电压损失百分值为：无功电压损失百分值为： 2121010%iiiNrLqUXU试选电线的电抗值试选电线的电抗值X0=0.35/km；已知；已知U1N=0.38kV；故有；故有 2121010%iiiNrLq

29、UXU)5 . 07 .192 . 08 .58(38. 01035. 0%2 rU61.21242. 0 227. 5 10有功电压损失为：有功电压损失为：773. 4227. 510% raUUU10导线截面为：导线截面为：2121131%100mmLpUUSniiiaN 三、按经济电流密度计算导线截面三、按经济电流密度计算导线截面第一、二两段导线分别用经济电流密度法计算导线的经济截面第一、二两段导线分别用经济电流密度法计算导线的经济截面2114 .13015. 1/150/mmISeccec 选择选择BLX-500V/150mm2的铝芯橡皮绝缘电线。校核发热条件：的铝芯橡皮绝缘电线。校核

30、发热条件：Ial1= 233A200A，满足发热条件，满足发热条件 计算第二段电线的经济截面：计算第二段电线的经济截面：2223 .3065. 1/50/mmISeccec 选择标称几面相近的型号选择标称几面相近的型号BLX-500V/25mm2的铝芯橡皮绝缘电的铝芯橡皮绝缘电线。校核发热条件：线。校核发热条件：Ial2= 88A50A，满足发热条件，满足发热条件 因电线穿钢管明敷，铝线的最小截面大于因电线穿钢管明敷，铝线的最小截面大于16mm2，满足机械强，满足机械强度要求度要求四、按机械强度计算导线截面四、按机械强度计算导线截面用铝或铝合金制造的铝绞线、钢芯铝绞线敷设架空线路时，或绝用铝或

31、铝合金制造的铝绞线、钢芯铝绞线敷设架空线路时，或绝缘铝线敷设在角钢支架上时，因铝材质轻软，机械应力强度低，缘铝线敷设在角钢支架上时，因铝材质轻软，机械应力强度低，容易断线，为此，规定了架空裸铝导线的最小截面，及绝缘导线容易断线，为此，规定了架空裸铝导线的最小截面，及绝缘导线的线芯最小截面。对电缆不校核机械强度，但应校核短路热稳定的线芯最小截面。对电缆不校核机械强度，但应校核短路热稳定度。度。在建筑电气工程施工设计实践中，对于给排水泵站，消防水泵、在建筑电气工程施工设计实践中，对于给排水泵站，消防水泵、暖通空调机组、工厂矿山动力设备机组等的动力配电线路，由于暖通空调机组、工厂矿山动力设备机组等的

32、动力配电线路，由于用电设备容量大，负荷电流大，可首先按发热条件计算，选择电用电设备容量大，负荷电流大，可首先按发热条件计算，选择电线或电缆截面，在满足发热条件的基础上，再校核电压损失和机线或电缆截面，在满足发热条件的基础上，再校核电压损失和机械强度。便可选择合适的导线截面及规格型号。械强度。便可选择合适的导线截面及规格型号。对于汇流母线截面的选择，首先按发热条件选择母线截面，用经对于汇流母线截面的选择，首先按发热条件选择母线截面，用经济电流密度校核截面，然后再用母线短路电流，计算母线电动力济电流密度校核截面，然后再用母线短路电流，计算母线电动力是否稳定，如不稳定，可减小绝绦子间的距离是否稳定，如不稳定，可减小绝绦子间的距离l，使电动力稳定为，使电动力稳定为止。止。第七节第七节 配电网电压水平及调压方法配电网电压水平及调压方法一、变压器对电压偏移的影晌一、变压器对电压偏移的影晌电压偏移定义为电压偏移定义为100%