第十二章供配电系统z

1、第十二章第十二章 供配电系统供配电系统12.1.1.电能的优点电能的优点: :电能是一种清洁的二次能源。由于电能不仅便于输送和分配，易于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化.另外，作为信息载体，电信号的传输速度快、容量大，广泛地用于通信、广播及计算机系统。因此，电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。绝大多数电能都由电力系统中发电厂提供，电力工业已成为我国实现现代化的基础，得到迅猛发展。到2003年底，我国发电机装机容量达38450万千瓦，发电量达19080亿度，居世界第2位。工业用电量已占全部用电量的5070%，是电力系统的最大电能用户，供配电系统的任务

2、就是企业所需电能的供应和分配。 .电力系统电力系统12.1.2.电力系统及其组成电力系统电力系统发电厂发电厂、变电站变电站、电力网电力网和和电电能用户能用户组成的一个整体。组成的一个整体。发电厂将一次能源转换成电能。根据一次能发电厂将一次能源转换成电能。根据一次能源的不同，有火力发电厂、水力发电厂和核能源的不同，有火力发电厂、水力发电厂和核能发电厂，此外，还有风力发电厂、地热发电厂发电厂，此外，还有风力发电厂、地热发电厂和潮汐发电厂等。和潮汐发电厂等。 变电所的功能是接受电能、变换电压和分配变电所的功能是接受电能、变换电压和分配电能。电能。电力网将发电厂、变电所和电能用户联接

3、起电力网将发电厂、变电所和电能用户联接起来，完成输送电能和分配电能的任务。来，完成输送电能和分配电能的任务。所有消耗电能的用电设备或用电单位称为电所有消耗电能的用电设备或用电单位称为电能用户。能用户。 12.1.3. 建筑供配电系统（图建筑供配电系统（图12-1）电力网是发电厂和用户之间的中间环节，电力网是发电厂和用户之间的中间环节，它分为输电网、配电网，输送电压为它分为输电网、配电网，输送电压为35kV35kV及以上的配电线路和与其相连的变电所组及以上的配电线路和与其相连的变电所组成的网络称输电网，配电网是由成的网络称输电网，配电网是由10kV10kV及以及以下的配电线路和与其相连的变电所组

4、成的下的配电线路和与其相连的变电所组成的网络。网络。民用建筑的供配电系统由高压配电线路民用建筑的供配电系统由高压配电线路(10kV)(10kV)、变电站、变电站( (包括配电站包括配电站) )、低压配电、低压配电线路和用电设备组成。线路和用电设备组成。 M变电站高压配电站高压配电线路高压配电线路低压配电线路低压配电线路用电设备用电设备610kV0.38/0.22kV一般民用建筑的供电电压在一般民用建筑的供电电压在10kV10kV以下以下, ,只只有少数特大型民用建筑物或建筑群及用电有少数特大型民用建筑物或建筑群及用电负荷大的工业建筑供电电压在负荷大的工业建筑供电电压在35110kV35110k

5、V之间之间. .建筑电气的学习重点为建筑电气的学习重点为:10kV:10kV及以下电源和及以下电源和供配电系统、防雷及接地系统、电气照明系供配电系统、防雷及接地系统、电气照明系统和智能建筑系统。统和智能建筑系统。. 电能发、输、配、用的同时性. 电力系统暂态过程的快速性12.1.4. 电力系统运行的特点电力系统运行的特点.电能生产、输送方便和应用广泛，因此电能是国民经济的主要能源。12.2.电力系统的额定电压12.2.1.定义:额定电压是电气设备能长期运行的最经济的电压12.2.2. 规定: 原则为：安全、经济、有利于制造和运行电压低当然安全，但

6、对于一定功率的电能应用电压低当然安全，但对于一定功率的电能应用, ,因因P=UIP=UI，电压高电流就小，则输送同样功率的电能，电压高电流就小，则输送同样功率的电能时，输电线路上的电能损耗、电压降就小，则经时，输电线路上的电能损耗、电压降就小，则经济而且用户端电压波动小济而且用户端电压波动小, ,线路的截面大小还受机线路的截面大小还受机械强度的限制，截面不能太小，因此额定电压的械强度的限制，截面不能太小，因此额定电压的确定要按安全、经济、有利于制造和运行的原则确定要按安全、经济、有利于制造和运行的原则综合考虑。为保证产品生产的标准化和系列化各综合考虑。为保证产品生产的标准化和系列化各国都制定了

7、标准，标准电压等级不应过多，否则国都制定了标准，标准电压等级不应过多，否则也不利于电气设备的制造和运行业的发展。也不利于电气设备的制造和运行业的发展。我国的国家标准为我国的国家标准为“标准电压标准电压”（GB156-1993GB156-1993）。）。12.2.3.用电设备入口电压偏差的允许值如下表所示表表 用电设备入口电压偏差的允许值用电设备入口电压偏差的允许值名称正常情况下特殊情况下电压偏差允许值(%)事故、道路、警卫照明电压偏差允许值(%)电动机+5 - -5+5 - -10名称照明灯视觉要求较高的场所其它设备无特殊规定时一般工作场所+5 - -10+5 - -2.5+5 - -5+5

8、- -512.2.4.电压等级选择(1) (1) 城镇城镇: : 高压配电电压宜采用高压配电电压宜采用10kV,10kV,低低压配电电压应采用压配电电压应采用380V/220V;380V/220V;(2) (2) 用户用户: :根据其计算容量、供电距离、设根据其计算容量、供电距离、设备特性、供电回路数、远景规划及当地电备特性、供电回路数、远景规划及当地电网现状和发展规划等技术经济因素综合考网现状和发展规划等技术经济因素综合考虑确定；小用户一般直接接入低压电网；虑确定；小用户一般直接接入低压电网；较大用户，如计算负荷大于较大用户，如计算负荷大于100kVA100kVA或供电或供电距离大于距离大于

9、250m250m时宜采用高压电网。时宜采用高压电网。12.3.建筑供建筑供配配电电系统的负荷分级及供电要求系统的负荷分级及供电要求12.3.1.供配电的基本要求 安全可靠和优质经济；电能质量指标有电压、波形和频率的质量；电压偏差过大电压偏差过大 电网的电压偏差过大时，不仅影响电力系统的正常运行，而且对用电设备的危害很大 。 以照明用的白炽灯为例，当加在灯泡上的电压低于其额定电压时，发光效率降低，使人的身体健康受影响，降低劳动生产率。白炽灯的端电压降低10%，发光效率下降30%以上，灯光明显变暗；端电压升高10%时，发光效率将提高1/3，但使用寿命将只有原来的1/3。电压偏差对荧光灯等气体放电灯

10、的影响不像白炽灯那么明显，但也会影响起燃，同样影响照度和寿命。 供电电压的波形畸变供电电压的波形畸变电力系统的供电电压（或电流）的波形电力系统的供电电压（或电流）的波形畸变，使电能质量下降，产生高次谐波，谐波畸变，使电能质量下降，产生高次谐波，谐波电流增加了电网的能量损耗，降低旋转电机、电流增加了电网的能量损耗，降低旋转电机、变压器、电缆等电气元件的寿命，还将影响电变压器、电缆等电气元件的寿命，还将影响电子设备的正常工作，使自动化、远动、通信都子设备的正常工作，使自动化、远动、通信都受到干扰。受到干扰。频率偏差频率偏差我国工业标准电流频率为我国工业标准电流频率为50Hz50Hz，有些工业企，有

11、些工业企业有时采用较高的频率，以提高生产效率。业有时采用较高的频率，以提高生产效率。电网低频率运行时，所有用户的交流电动机电网低频率运行时，所有用户的交流电动机转速都将相应降低，因而许多工厂的产量和质量转速都将相应降低，因而许多工厂的产量和质量都将不同程度地受到影响。都将不同程度地受到影响。频率的变化对电力系统运行的稳定性影响很频率的变化对电力系统运行的稳定性影响很大，因而对频率的要求比对电压的要求严格得多大，因而对频率的要求比对电压的要求严格得多，一般不得超过，一般不得超过0.5%0.5%，电网容量在，电网容量在300300万千瓦及万千瓦及以上者不得超过以上者不得超过2%2%。频率的调整主要

12、依靠发电。频率的调整主要依靠发电厂。厂。供电可靠性供电可靠性是指供电企业对用户的是指供电企业对用户的供电供电连续性连续性，一般用供电企业的实际全年供，一般用供电企业的实际全年供电小时数与全年总小时数的百分比来衡电小时数与全年总小时数的百分比来衡量，也可用全年的供电次数和供电持续量，也可用全年的供电次数和供电持续时间来衡量。时间来衡量。12.3.2. 12.3.2. 负荷等级负荷等级..按对供电可靠性要求的负荷分类按对供电可靠性要求的负荷分类我国将电力负荷按其对供电可靠性的要求我国将电力负荷按其对供电可靠性的要求及中断供电在政治上、经济上造成的损失及中断供电在政治

13、上、经济上造成的损失或影响的程度划分为三级。或影响的程度划分为三级。 (1)(1)一级负荷一级负荷一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者；一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者；中断供电将在政治上、经济上造成重大损失中断供电将在政治上、经济上造成重大损失者，如重大设备损坏、重大产品报废、用重者，如重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废，国民经济中重要原料生产的产品大量报废，国民经济中重点企业的连续性生产过程被打乱而需要长时点企业的连续性生产过程被打乱而需要长时间恢复等；中断供电将有重大政治、经济影间恢复等；中断供电将有重大政治、经济影响的用电单位的正常工作的负荷者。响的用电单位的正常

14、工作的负荷者。(2)(2)二级负荷二级负荷二级负荷为中断供电将在政治上、经济二级负荷为中断供电将在政治上、经济上造成较大损失者，如主要设备损坏、上造成较大损失者，如主要设备损坏、大量产品报废，连续性生产过程被打乱大量产品报废，连续性生产过程被打乱需较长时间才能恢复，重点企业大量减需较长时间才能恢复，重点企业大量减产等；中断供电系统将影响重要用电单产等；中断供电系统将影响重要用电单位正常工作的负荷者；中断供电将造成位正常工作的负荷者；中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要公共场所秩序混乱者。的重要公共场所秩序混乱者。(3)(3)三级负荷三级负荷

15、三级负荷为不属于一级和二级负荷者。三级负荷为不属于一级和二级负荷者。对一些非连续性生产的中小型企业，停对一些非连续性生产的中小型企业，停电仅影响产量或造成少量产品报废的用电仅影响产量或造成少量产品报废的用电设备，以及一般民用建筑的用电负荷电设备，以及一般民用建筑的用电负荷等均属三级负荷。等均属三级负荷。教材第教材第316316页表页表12-312-3列了常用民用负荷的级别列了常用民用负荷的级别12.3.4. 12.3.4. 各级负荷对供电电源的要求各级负荷对供电电源的要求. . 一级负荷一级负荷 应要求由应要求由两个独立电源供电两个独立电源供电。而对特别重。而对

16、特别重要的一级负荷，应由两个独立电源点供电要的一级负荷，应由两个独立电源点供电 。 一级负荷通常又叫做一级负荷通常又叫做保安负荷保安负荷。对保安负。对保安负荷荷必须必须备有应急使用的可靠电源，以便当工作备有应急使用的可靠电源，以便当工作电源突然中断时，保证工厂安全停产。这种为电源突然中断时，保证工厂安全停产。这种为安全停产而应急使用的电源称为安全停产而应急使用的电源称为保安电源保安电源。 独立电源独立电源 同时具备下列两个条件的发电厂、变电站的同时具备下列两个条件的发电厂、变电站的不同母线均属独立电源：不同母线均属独立电源：（1 1）每段母线的电源来自不同的发电机；）每段母线的电源来自不同的发

17、电机；（2 2）母线段之间无联系，或虽有联系，但当其中）母线段之间无联系，或虽有联系，但当其中一段母线发生故障时，能自动断开联系，不影响一段母线发生故障时，能自动断开联系，不影响其余母线段继续供电。其余母线段继续供电。所谓所谓独立电源独立电源点主要是强调几个独立电源来点主要是强调几个独立电源来自不同的地点，并且当其中任一独立电源点因故自不同的地点，并且当其中任一独立电源点因故障而停止供电时，不影响其他电源点继续供电。障而停止供电时，不影响其他电源点继续供电。 . 二级负荷二级负荷这类负荷允许短时停电几分钟。它在工业这类负荷允许短时停电几分钟。它在工业企业内部占的比例最大。企业内

18、部占的比例最大。二级负荷应由两个回路供电，两个回路应二级负荷应由两个回路供电，两个回路应尽可能引自不同的变压器或母线段。当取得两尽可能引自不同的变压器或母线段。当取得两个回路确实有困难时，允许由一回专用架空线个回路确实有困难时，允许由一回专用架空线路供电。路供电。 三级负荷三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可采用单回路供电。 12.4.1. 12.4.1. 计算负荷的意义与目的计算负荷的意义与目的进行建筑供配电设计的依据进行建筑供配电设计的依据: : 设计时首先要确设计时首先要确定建筑供配电系统的计算负荷定建筑供配电系统的计算负荷, ,从而可确定供配从而可确定供配电系

19、统的导体截面、确定变压器容量、选择保电系统的导体截面、确定变压器容量、选择保护设备等等。而计算负荷不等于设备容量之和，护设备等等。而计算负荷不等于设备容量之和，因为设备不会同时满负荷工作，必须按设备的因为设备不会同时满负荷工作，必须按设备的特性确定一个合理的计算负荷。特性确定一个合理的计算负荷。12.4 12.4 电力负荷计电力负荷计算算电力负荷计算就是确定用电设备的计算负荷电力负荷计算就是确定用电设备的计算负荷, ,是建筑供配电设计时的依据是建筑供配电设计时的依据. .负荷曲线是电力负荷随时间变化的图形。负荷曲线是电力负荷随时间变化的图形。..日负荷曲线：负荷

20、在一昼夜间（日负荷曲线：负荷在一昼夜间（0-24h0-24h）变化情况变化情况, ,见教材见教材 p312p312图图12-212-2。 制作方法：制作方法：（1 1）以某个监测点为参考点，在）以某个监测点为参考点，在24h24h中各个时刻中各个时刻记录有功功率表的读数，逐点绘制而成折线形记录有功功率表的读数，逐点绘制而成折线形状，称折线形负荷曲线状，称折线形负荷曲线。（2 2）通过接在供电线路上的电度表，每隔半小）通过接在供电线路上的电度表，每隔半小时的时间间隔将其读数记录下来，求出时的时间间隔将其读数记录下来，求出0.5h0.5h的的平均功率，再依次将这些点画在坐标上，把这平均功率，再依次

21、将这些点画在坐标上，把这些点连成阶梯状的是阶梯形负荷曲线些点连成阶梯状的是阶梯形负荷曲线。2.4.2.负荷曲线负荷曲线.负荷曲线的一个重要物理量荷曲线的一个重要物理量-需要系数需要系数 需要系数定义式中;)(maxkWPPjs最大有功负荷用电设备组负荷曲线上.或设备容量用电设备组的设备功率 kWPs常用建筑电气设备的需要系数见书上第313页表12-2(a).设备的铭牌额定功率设备的铭牌额定功率P Pr r经过换算至统一规定的工作经过换算至统一规定的工作制下的制下的“额定功率额定功率”称为设备容量，用称为设备容量，用P Ps s来表示。来表示。sXPPKmax12

22、..3.负荷计算负荷计算 单位容量法单位容量法这是在方案设计阶段所采用的方法这是在方案设计阶段所采用的方法, ,首先根据首先根据建筑物的类型、等级、附属设备情况及房间建筑物的类型、等级、附属设备情况及房间的用途确一个单位面积的电力负荷，再根据的用途确一个单位面积的电力负荷，再根据当地的生活消费水平作相应的调整。当地的生活消费水平作相应的调整。书书p312p312页表页表12-112-1给出了一些电力负荷估算指给出了一些电力负荷估算指标的推荐值。标的推荐值。 需要系数法需要系数法所有用电设备的计算负荷并不等于其

23、设备所有用电设备的计算负荷并不等于其设备容量，两者之间存在一个比值关系，因此容量，两者之间存在一个比值关系，因此前面引进了需要系数的概念，即前面引进了需要系数的概念，即XKsXjsPKP 单组用电设备的计算负荷单组用电设备的计算负荷 式中，KX为需要系数；Ps为设备容量；tg为设备功率因数角的正切值。 sXjsPKP tgPQjsjs22jsjsjsQPSrjsjsUSI3有功功率无功功率视在功率计算电流多组用电设备的计算负荷多组用电设备的计算负荷, ,还应在各单还应在各单组负荷之和上打一折扣组负荷之和上打一折扣, ,叫同时系数叫同时系数. . 12.5. 建筑用电建筑用电负荷及其特征负荷及其

24、特征随着城市建筑用地的日趋减少随着城市建筑用地的日趋减少, ,现代建筑迅速向现代建筑迅速向空间发展和具有现代化的多功能性空间发展和具有现代化的多功能性. .这对建筑电这对建筑电气的设计和施工提出了更高的要求气的设计和施工提出了更高的要求, ,涉及的内容涉及的内容不断扩大不断扩大. .就目前建筑供配电而言就目前建筑供配电而言, ,主要用电负主要用电负荷有如下几种荷有如下几种: :12.5.1. 12.5.1. 给排水动力负荷给排水动力负荷1)1)消防泵、喷淋泵：为建筑物的最高负荷等级，消防泵、喷淋泵：为建筑物的最高负荷等级，一般均有备用机组一般均有备用机组. .2) 2) 生活水泵生活水泵: :

25、 因与人们的生活密切因与人们的生活密切, ,也为建也为建筑物的最高负荷等级筑物的最高负荷等级. .12.5.2. 12.5.2. 冷冻机组动力负荷冷冻机组动力负荷 提高生活舒适性提高生活舒适性, , 主要是空调主要是空调, ,一般为三一般为三级级, ,但对采暖锅炉及其配套设备一般为二级或但对采暖锅炉及其配套设备一般为二级或三级负荷三级负荷. .12.5.3. 12.5.3. 电梯负荷电梯负荷 分为消防电梯和非消防电梯分为消防电梯和非消防电梯, ,消防电梯消防电梯为建筑物的最高负荷等级，非消防电梯中为建筑物的最高负荷等级，非消防电梯中客梯一般为二级或三级负荷客梯一般为二级或三级负荷, ,货梯可用

26、三货梯可用三级负荷级负荷. .12.5.4. 照明负荷分为两类分为两类: : 1)1)应急照明和消防设备用房照明应急照明和消防设备用房照明: :一般为一般为建筑物的最高负荷等级建筑物的最高负荷等级, ,火灾时绝对不能仃电火灾时绝对不能仃电. .2)2)普通照明普通照明: : 根据对象根据对象, ,可为一级、二可为一级、二级或三级负荷。级或三级负荷。12.5.5. 风机负荷 高层建筑中一般都有地下层高层建筑中一般都有地下层,用作仃车场、蓄水池、用作仃车场、蓄水池、生活污水处理池、冷冻机及机组设备和变电所等用房生活污水处理池、冷冻机及机组设备和变电所等用房,还还有地下商场有地下商场,要将室新鲜空气

27、送入室内要将室新鲜空气送入室内,这种风机称为新风这种风机称为新风风机风机,还要将混浊空气抽出到室外还要将混浊空气抽出到室外,称为抽风机或排风机称为抽风机或排风机.另外另外, ,火灾时烟雾会使人窒息死亡火灾时烟雾会使人窒息死亡, ,必须设置专用的防烟和必须设置专用的防烟和排烟风机排烟风机, ,火灾时用正压力送风机把室外新鲜空气送入防火灾时用正压力送风机把室外新鲜空气送入防烟楼梯间烟楼梯间, ,加大楼梯间内的空气压力加大楼梯间内的空气压力, ,防止烟气进入楼梯间防止烟气进入楼梯间内内, ,便于人员安全疏散便于人员安全疏散. .对于消防系统使用的风机对于消防系统使用的风机, ,根据建筑的使用性质的不

28、同根据建筑的使用性质的不同, ,分分为一或二级为一或二级, ,而且须与防灾中心联动控制而且须与防灾中心联动控制. .12.5.6. 12.5.6. 弱电设备负荷弱电设备负荷高层智能建筑物的弱电系统相当于智能中枢高层智能建筑物的弱电系统相当于智能中枢神经其功能为神经其功能为: :防灾减灾灭灾防灾减灾灭灾, ,各种通信及对各种通信及对数据信息进行传递、交换、应答数据信息进行传递、交换、应答. .弱电系统的供电电源按建筑物的最高供电负弱电系统的供电电源按建筑物的最高供电负荷等级供电荷等级供电. .用于大型百货商店用于大型百货商店( (商场商场) ) 、大、大型金融中心型金融中心( (银行银行) )经

29、营管理的电子计算机系经营管理的电子计算机系统和防盗报警系统是特别重要负荷统和防盗报警系统是特别重要负荷. .弱电系统用电负荷主要包括弱电系统用电负荷主要包括: 防灾中心、程控数字通信及传真防灾中心、程控数字通信及传真系统、办公自动化系统、卫星电视及系统、办公自动化系统、卫星电视及公用天线电视、保安监察电视系统、公用天线电视、保安监察电视系统、大型国际比赛场馆的计时记分电子计大型国际比赛场馆的计时记分电子计算机系统及监控系统、大型百货商店算机系统及监控系统、大型百货商店( (商场商场) ) 、大型金融中心、大型金融中心( (银行银行) )经营管经营管理的电子计算机系统和防盗报警系统理的电子计算机

30、系统和防盗报警系统等等的用电负荷等等的用电负荷. .12.6. 建筑供配电系统无功功率的补偿(参考).1功率因数的计算功率因数的计算 1)瞬时功率因数 2)最大负荷功率因数 UIP3cos:三相电路jsjsSPcosUIPcos:单相电路 3)平均功率因数 由消耗的电能计算 式中，Wa为某一时间内消耗的有功电（kWh）； Wm为某一时间内消耗的无功电（kWh）。 2222222)(11)()(cosmamaamaaavavavavWWWWWtWtWtWQPP4)4)供电部门对用户功率因数的要求供电部门对用户功率因数的要求: : 高压用户应高压用户应 cos0.9,cos0.

31、9, 低压用户应低压用户应 cos0.85.cos.2. 12.6.2. 功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法功率因数的方法 1) 1) 功率因数对供电系统的影响功率因数对供电系统的影响 电能损耗增加电能损耗增加RIP23 电压损失增大电压损失增大: :因因cos降低降低,则电流则电流cos3rUPI 在同样的有功功率下升高在同样的有功功率下升高,使电压损失增大使电压损失增大; 供电设备利用率降低供电设备利用率降低: :在功率因数降低后，不得不降低输送的有功功在功率因数降低后，不得不降低输送的有功功率率P P来控制电流来控制电流I I

32、的值，这样就降低了供电设备的值，这样就降低了供电设备的供电能力。的供电能力。 人工补偿功率因数方法人工补偿功率因数方法 并联电容器并联电容器 同步电动机补偿同步电动机补偿 调相机调相机( (仅发无功功率的同步发电机仅发无功功率的同步发电机) )补偿补偿 动态无功补偿动态无功补偿2) 提高功率因数的方法提高功率因数的方法12.6.3.并联电容器补偿并联电容器补偿 1)1)并联电容器的型号并联电容器的型号并联电容器的型号由文字和数字两部分组成，并联电容器的型号由文字和数字两部分组成，型号各部分所表示的意义如下：型号各部分所表示的意义如下： 例如：例如：BW0.4-12-1BW0.4-12-1型即为

33、单相户内型十二烷基型即为单相户内型十二烷基苯浸渍苯浸渍(W)(W)的并联的并联(B)(B)电容器，额定电压为电容器，额定电压为0.4kV0.4kV、容量为容量为12kvar,112kvar,1表示单相。但文字的意义往往各表示单相。但文字的意义往往各制造厂自定义的制造厂自定义的. .应用时要查设计手册或制造厂应用时要查设计手册或制造厂提供的产品说明书提供的产品说明书. .2)2) 补偿容量和电容器台数的确定补偿容量和电容器台数的确定 补偿容量：补偿容量： Q Qcccc=P=Pavav（tgtgav1av1tgtgav2av2） 式中，式中，Q Qcccc为补偿容量；为补偿容量；P Pavav为

34、平均有功负为平均有功负荷，荷，tgtgav1av1为补偿前平均功率因数角的正为补偿前平均功率因数角的正切值；切值；tgtgav2av2为补偿后平均功率因数角的为补偿后平均功率因数角的正切值；正切值；例例12-2 12-2 如某一工厂的计算负荷为如某一工厂的计算负荷为2400kW2400kW，平均功率因数为平均功率因数为0.670.67。要使其平均功率因数。要使其平均功率因数提高到提高到0.90.9（在（在10kV10kV侧固定补偿），问需要装侧固定补偿），问需要装设多大容量的并联电容器？如果采用设多大容量的并联电容器？如果采用BWF-BWF-10.5-40-110.5-40-1型电容器，需装设

35、多少个？型电容器，需装设多少个？解解 tgtgav1av1=tg(arccos0.67)=1.1080=tg(arccos0.67)=1.1080tgtg av2av2=tg(arccos0.9)=0.4843=tg(arccos0.9)=0.4843Q Qcccc= P= Pavav（tgtgav1av1tgtgav2av2） = = P Pc c（tgtgav1av1tgtgav2av2）=0.75=0.7524002400(1.1080-0.4843)(1.1080-0.4843)1122.66kvar1122.66kvar n= Q n= Qcccc /q /qcNcN=1122.66

36、/40=28=1122.66/40=28个个考虑三相均衡分配，应装设考虑三相均衡分配，应装设3030个，每相个，每相1010个，此个，此时并联电容器的实际值为时并联电容器的实际值为303040=1200kvar40=1200kvar，此，此时的实际平均功率因数为时的实际平均功率因数为 91. 01200108. 1240075. 0240075. 0240075. 0cos22212ccavavavavavavavQtgPPPSP满足要求。满足要求。 12.7 12.7 建筑供配电系统的接线方式建筑供配电系统的接线方式.1变电所高压系统常用主接线变电所高压系统常用主接线线路

37、线路变压器组接线；单母线接线；桥式接线。变压器组接线；单母线接线；桥式接线。..线路线路变压器组单元接线变压器组单元接线 结构：当只有一路电源供电线路和一台结构：当只有一路电源供电线路和一台变压器时，可采用线路变压器时，可采用线路变压器组接线。变压器组接线。QS-QS-隔离开关隔离开关,QF-,QF-断路器断路器,FU-,FU-熔断器熔断器,QL-,QL-负荷开关负荷开关,QDK-,QDK-熔断器式开关（如下右图）熔断器式开关（如下右图） 特点：接线简单，所用电气设备特点：接线简单，所用电气设备少，配电装置简单，节约建设投资少，配电装置简单，节约建设投资; ;该

38、单元中任一设备发生故障时，变电该单元中任一设备发生故障时，变电所全部停电，可靠性不高所全部停电，可靠性不高; ; 适用范围：小容量三级负荷、小型适用范围：小容量三级负荷、小型工厂或非生产性用户工厂或非生产性用户. . . 单母线接线（1） 单母线不分段接线 结构： （如右图） 特点：接线简单清晰，使用设备少，经济性比较好，发生误操作的可能性小。 可靠性和灵活性差。当电源线路、母线或母线隔离开关发生故障或进行检修时，全部用户供电中断。 适用范围：可用于对供电连续性要求不高的三级负荷用户，或有备用电源的二级负荷用户。 (2)(2)单母线分段接线单母线分段接线 结构：可采用隔离开关或

39、结构：可采用隔离开关或断路器分段，隔离开关分段因断路器分段，隔离开关分段因倒闸操作不便，现已不再采用。倒闸操作不便，现已不再采用。 特点：供电可靠性高，操特点：供电可靠性高，操作灵活。作灵活。除母线故障或除母线故障或检修检修外，可对用户连续供电。外，可对用户连续供电。缺点：母线故障或检修时，仍有缺点：母线故障或检修时，仍有50%50%左右的用户停电。左右的用户停电。适用范围：在具有两路电源进线时，采用单母线分段接适用范围：在具有两路电源进线时，采用单母线分段接线，可对一、二级负荷供电，特别是装设了备用电源自动线，可对一、二级负荷供电，特别是装设了备用电源自动投入装置后，更加提高了单母线用断路器

40、分段接线的供电投入装置后，更加提高了单母线用断路器分段接线的供电可靠性。可靠性。12.7.2 建筑供配电的低压系统接线方式典型的低压主接线有以下几种典型的低压主接线有以下几种:.照明供电系统照明供电系统Wh(a)(b)Wh(c)Wh如右图所示如右图所示,仅适用于按照明电价仅适用于按照明电价计费的三级负荷计费的三级负荷,其中图其中图(a)的电度的电度表为直通式表为直通式(60A及以下及以下),主开关为主开关为负荷开关负荷开关,因而后面要加熔断器因而后面要加熔断器,以以在有短路故障时切断电源在有短路故障时切断电源.图图(b)的的主开关为自动空气开关主开关为自动空气开关,可跳开故可跳

41、开故障电流障电流,因而不用熔断器因而不用熔断器,图图(c)(c)接线用于接线用于60A60A以上电度表经电流互感器接入以上电度表经电流互感器接入, ,主主开关也用自动空气开关开关也用自动空气开关. . 单电源照明及动力供电线路WhWh线路如右图所示线路如右图所示, ,适用于适用于60A60A以下线路以下线路, ,否否则要加电流互感器电度表则要加电流互感器电度表. ..双电源照明供电线路 双电源照明供电方案有双电源照明供电方案有”一用一一用一备备”和和”互为备用互为备用”两种类型两种类型. .不管那不管那种类型种类型, ,供电部门均要求两个电源不能供电部门均要求两

42、个电源不能并联运行并联运行, ,须有可靠的电气及机械互锁须有可靠的电气及机械互锁功能功能. .两个电源的切换方式有两个电源的切换方式有”手动手动”和和”自动自动”两种两种. . 低压放射式结线低压放射式结线 低压放射式结线低压放射式结线 特点：供电可靠性较高，所用开关设备及配电线路也特点：供电可靠性较高，所用开关设备及配电线路也较多。多用于用电设备容量大，或负荷性质重要，或车间较多。多用于用电设备容量大，或负荷性质重要，或车间内负荷排列不整齐，或车间为有爆炸危险的厂房，必须由内负荷排列不整齐，或车间为有爆炸危险的厂房，必须由与车间隔离的房间引出线路等情况。与车

43、间隔离的房间引出线路等情况。 6-10kV380/220V 低压树干式结线低压树干式结线 低压树干式结线低压树干式结线 特点：引出配电特点：引出配电干线较少，采用的开关设备自然较少，但干线较少，采用的开关设备自然较少，但供电可靠性差。在机械加工车间、工具车供电可靠性差。在机械加工车间、工具车间和机修车间应用比较普遍间和机修车间应用比较普遍.6-10kV380/220V12.8 12.8 电线、电缆及电器设备的选择电线、电缆及电器设备的选择 电线、电缆及电气设备的选择是供配电线、电缆及电气设备的选择是供配电系统设计的重要步骤，其选择的恰当与电系统设计的重要步骤，其选择的恰当与否将

44、影响到整个系统能否安全可靠的运行，否将影响到整个系统能否安全可靠的运行，故必须遵循一定的选择原则。本章对常用故必须遵循一定的选择原则。本章对常用的电线、电缆及高、低压电器即高压断路的电线、电缆及高、低压电器即高压断路器、高压隔离开关、母线、绝缘子、高低器、高压隔离开关、母线、绝缘子、高低压熔断器及成套配电装置（高压开关柜）压熔断器及成套配电装置（高压开关柜）等分别介绍了其选择方法，为合理、正确等分别介绍了其选择方法，为合理、正确使用电气设备提供了依据。使用电气设备提供了依据。12.8.1 12.8.1 导线和电缆的选择导线和电缆的选择包括两方面内容：包括两方面内容：选择型号；选择型号；选择选择

45、截面截面导线和电缆的选择根据其使用环境、工作条件导线和电缆的选择根据其使用环境、工作条件等因素确定。户外架空线路等因素确定。户外架空线路10KV10KV及以上电压等及以上电压等级一般采用裸导线，级一般采用裸导线，380V380V电压等级一般采用绝电压等级一般采用绝缘导线。缘导线。 导线、电缆型号的选择导线、电缆型号的选择.1 裸导线常用的型号：裸导线常用的型号：（1）铝绞线（）铝绞线（LJ） 导电性能较好，导电性能较好，重量轻，对风雨作用的抵抗力较强，但对重量轻，对风雨作用的抵抗力较强，但对化学腐蚀作用的抵抗力较差。化学腐蚀作用的抵抗力较差。 多

46、用于多用于6-10kV的线路。的线路。 （2）钢芯铝绞线（）钢芯铝绞线（LGJ） 在机械强在机械强度要求较高的场合和度要求较高的场合和35kV及以上的架空及以上的架空线路上多被采用。线路上多被采用。 （3 3）铜绞线（）铜绞线（TJTJ）: :导电性能好，机械强度好，导电性能好，机械强度好，对风雨和化学腐蚀作用的抵抗力都较强，但价格对风雨和化学腐蚀作用的抵抗力都较强，但价格较高较高, ,用于重要场合用于重要场合. .（4 4）防腐钢芯铝绞线（）防腐钢芯铝绞线（LGJFLGJF）: :具有钢芯铝绞线具有钢芯铝绞线的特点，同时防腐性好，一般用在沿海地区、咸的特点，同时防腐性好，一般用在沿海地区、咸

47、水湖及化工工业地区等周围有腐蚀性物质的高压水湖及化工工业地区等周围有腐蚀性物质的高压和超高压架空线路上。和超高压架空线路上。 .2. .2.常用电力电缆型号及选择原则常用电力电缆型号及选择原则 （1 1）电力电缆型号的表示和含义）电力电缆型号的表示和含义 33 1 1 依次含义为：依次含义为：类别代号类别代号 ：ZZ油浸纸绝缘电力缆油浸纸绝缘电力缆 V V聚氯乙聚氯乙烯绝缘电力电缆烯绝缘电力电缆 YJYJ交联聚乙烯绝缘电力电交联聚乙烯绝缘电力电缆缆 X X橡胶绝缘电力电缆橡胶绝缘电力电缆; ;导体材质导体材质 ：LL铝导体铝导体,LH,LH铝合金导体铝合金导体,

48、T,T铜铜导体导体,TR,TR软铜导体软铜导体; ;内护套代号：内护套代号：QQ铅包铅包, , LL铝包（现不生产）铝包（现不生产）,V,V聚氯乙烯护套聚氯乙烯护套; ;特征代特征代号号:P:P滴干式滴干式,D,D不滴流式不滴流式,F,F分相铅包式分相铅包式; ;外外护层代号：护层代号：0202聚氯乙烯套聚氯乙烯套, , 0303聚乙烯聚乙烯套套,20,20裸钢带铠装裸钢带铠装,30,30裸细圆钢丝铠装裸细圆钢丝铠装,40,40裸粗圆钢丝铠装裸粗圆钢丝铠装; ;额定电压（额定电压（V V）；相线芯数）；相线芯数 ；相线芯截面（相线芯截面（mmmm2 2）；中性线芯数）；中性线芯数 ；中性线芯截

49、；中性线芯截面（面（mmmm2 2）. . （2 2）常用型号及选择原则）常用型号及选择原则塑料绝缘电力电缆（塑料绝缘电力电缆（BLVBLV、BLVVBLVV、BVRBVR） 结构简单，重量轻、抗酸碱、耐腐蚀，敷结构简单，重量轻、抗酸碱、耐腐蚀，敷设安装方便。设安装方便。 常用的有两种：聚氯乙烯绝缘及护套电缆常用的有两种：聚氯乙烯绝缘及护套电缆和交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆。和交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆。油浸纸滴干绝缘铅包电力电缆油浸纸滴干绝缘铅包电力电缆可用于垂直或高落差处，敷设在室内、可用于垂直或高落差处，敷设在室内、电缆沟、隧道或土壤中，能承受机械压力，电缆沟、隧道或土壤中，能承受

50、机械压力，但不能承受大的拉力。但不能承受大的拉力。 .3. .3.常用的绝缘导线型号选择常用的绝缘导线型号选择 塑料绝缘的绝缘性能良好，价格低，可节约塑料绝缘的绝缘性能良好，价格低，可节约橡胶和棉纱，在室内敷设时常用。橡胶和棉纱，在室内敷设时常用。 常用塑料绝缘线型号有：常用塑料绝缘线型号有：BLV(BV), BLV(BV), BLVV(BVV), BVR.BLVV(BVV), BVR. B B表示布导线表示布导线,V,V表示聚氯乙烯表示聚氯乙烯,R,R表示软导表示软导线线,L,L表示铝芯表示铝芯, ,铜芯不表示铜芯不表示, ,例如例如BVBV表示铜芯聚表示铜芯

51、聚氯乙烯绝缘导线氯乙烯绝缘导线, BVV, BVV铜芯聚氯乙烯护套聚氯铜芯聚氯乙烯护套聚氯乙烯绝缘导线乙烯绝缘导线. .导线、电缆截面的选择导线、电缆截面的选择 (1) (1)按允许载流量选择导线和电缆的截面按允许载流量选择导线和电缆的截面; ; (2)(2)按允许电压损失选择导线和截面按允许电压损失选择导线和截面; ; (3) (3)按经济电流密度选择导线和电缆截面按经济电流密度选择导线和电缆截面; ; (4) (4)按机械强度选择导线和电缆截面按机械强度选择导线和电缆截面; ;这是对架空线路而言的这是对架空线路而言的, ,要求所选的截面不小于其最小允要求所选

52、的截面不小于其最小允许截面许截面( (可查有关规范可查有关规范),),对电缆不必校验其机械强度对电缆不必校验其机械强度; ; (5) (5)满足短路稳定度的条件（热稳定和动稳定）满足短路稳定度的条件（热稳定和动稳定）. ..1 .1 原则原则.2 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这是按发热条件这是按发热条件( (允许温升允许温升) )选择导线截面的原选择导线截面的原则则. .允许载流量可查有关标准和手册。允许载流量可查有关标准和手册。.3.3按机械强度选择导线和电缆截面按机械强度选择导线

53、和电缆截面按机械强度允许的最小截面见书上表按机械强度允许的最小截面见书上表12-5.12-.2.4按允许电压损失选择导线和截面按允许电压损失选择导线和截面电压损失一般以百分数表示，即电压损失的有名电压损失一般以百分数表示，即电压损失的有名值与额定电压之比的百分数表示值与额定电压之比的百分数表示 %100%rUUU线路的电压损失不宜超过规定值：高压配电线路线路的电压损失不宜超过规定值：高压配电线路的电压损失，一般不超过线路额定电压的的电压损失，一般不超过线路额定电压的5%5%；从；从变压器低压侧母线到用电设备受电端的低压配电变压器低压侧母线到用电设备受电端的低压配电线路的电压损失

54、，一般不超过线路的电压损失，一般不超过5%5%；对视觉要求较；对视觉要求较高的照明电路，则为高的照明电路，则为2%-3%. 2%-3%. 12.8.2 开关和熔断器的选择..高压断路器选择高压断路器选择按断路器使用场合、环境条件来选择型号，然按断路器使用场合、环境条件来选择型号，然后再选择额定电压、额定电流值，最后校验动后再选择额定电压、额定电流值，最后校验动稳定、热稳定和断流容量。稳定、热稳定和断流容量。 ..1。高压断路器用途。高压断路器用途正常运行时接通或切断负荷电流，故障时切断正常运行时接通或切断负荷电流，故障时切断故障

55、电流故障电流. ...1.2.类型类型: :高压断路器由导电回路、灭弧室、外壳、绝缘支高压断路器由导电回路、灭弧室、外壳、绝缘支体操作和传动机构等部分组成，按灭弧介质和灭体操作和传动机构等部分组成，按灭弧介质和灭弧方式有下列类型：弧方式有下列类型：（1 1）油断路器：有多油和少油断路器两种；）油断路器：有多油和少油断路器两种；（2 2）空气断路器：）空气断路器：灭弧介质为压缩空气，压缩空灭弧介质为压缩空气，压缩空气起三个作用：吹弧，绝缘，分合闸操作动力气起三个作用：吹弧，绝缘，分合闸操作动力. .优点优点: :断流容量大、分闸速度快，但结构复杂、价断流容量大、分

56、闸速度快，但结构复杂、价格贵和维护要求高，一般用于国家电网及以上的格贵和维护要求高，一般用于国家电网及以上的大型电站和变电所。大型电站和变电所。（3 3）六氟化硫断路器：采用气体）六氟化硫断路器：采用气体SFSF6 6作为作为灭弧灭弧介质，它在电弧作用下分解为低介质，它在电弧作用下分解为低氟化物，可大氟化物，可大量吸收电弧热量，使电弧迅速冷却而熄灭量吸收电弧热量，使电弧迅速冷却而熄灭. .这这种断路器动作快、断流容量大、寿命长、无火种断路器动作快、断流容量大、寿命长、无火灾和爆炸危险、可频繁通断、体积小等优点，灾和爆炸危险、可频繁通断、体积小等优点，虽价格偏高、维护要求严格，但仍受欢迎，用虽价

57、格偏高、维护要求严格，但仍受欢迎，用于全封闭的组合电器中于全封闭的组合电器中. .（4 4）真空断路器：利用空气稀薄的高绝缘强）真空断路器：利用空气稀薄的高绝缘强度来度来灭弧，灭弧，这种断路器开距小、动作快、燃这种断路器开距小、动作快、燃弧时间短、断流能力强、结构简单、重量轻、弧时间短、断流能力强、结构简单、重量轻、体积小、无噪声、寿命长、容易维修、无爆体积小、无噪声、寿命长、容易维修、无爆炸危险等优点，在炸危险等优点，在10kV10kV及以下系统应用广泛，及以下系统应用广泛，但分断感性负载会因操作过电压而击毁系统但分断感性负载会因操作过电压而击毁系统中的设备，必须配置专用的中的设备，必须配置

58、专用的R-CR-C吸收装置或金吸收装置或金属氧化物避雷器属氧化物避雷器. . 高压隔离开关选择高压隔离开关选择隔离开关只需要选择额定电压和额定电流，隔离开关只需要选择额定电压和额定电流，校验动稳定度和热稳定度。型式有户外型校验动稳定度和热稳定度。型式有户外型(GW)(GW)和户内型和户内型(GN). (GN). 隔离开关用于隔离电源隔离开关用于隔离电源, ,以保证安全检修其以保证安全检修其它电气设备它电气设备. .隔离开关没有隔离开关没有灭弧能力灭弧能力, ,不能不能拉电流拉电流. ..高压负荷开关选择高压负荷开关选择用于接通和断开负荷电流用于

59、接通和断开负荷电流, ,为了切断短路为了切断短路电流电流, ,须与须与高压熔断器使用高压熔断器使用. .型式有型式有FNFN型户内式和型户内式和FWFW型户外式型户外式. .选择选择: :除环境条件和额定值外除环境条件和额定值外, ,要进行动、热要进行动、热稳定和断流容量校验。稳定和断流容量校验。 高压熔断器的选择型式也分为型式也分为RNRN型户内式和型户内式和RWRW型户外式型户外式, ,用用来保护线路、变压器及电压互感器等设备。来保护线路、变压器及电压互感器等设备。 自动空气开关选择自动空气开关选择: :自动空气开关是一种低压开关自动空气开

60、关是一种低压开关, ,其作用与高压其作用与高压断路器类似断路器类似. .针对不同的负荷如照明负荷、电针对不同的负荷如照明负荷、电动机类负荷、配电线路等对象来选择，参见动机类负荷、配电线路等对象来选择，参见有关手册有关手册. .12.9 12.9 变配电所变配电所12.9.1. 12.9.1. 建筑变配电所的类型建筑变配电所的类型 电压等级电压等级: : 建筑变配电所的电建筑变配电所的电压等级大多为压等级大多为6 610kV, 10kV, 将将10kV10kV高压降高压降为为0.38kV/0.22kV0.38kV/0.22kV低压低压, ,对低压设备供电对低压设