高层建筑供电系统设计1-2

1、高层建筑电气设计高层建筑电气设计第二章第二章 供电系统设计供电系统设计n 负荷的分级与计算负荷的分级与计算n 供电系统概况供电系统概况n 常用变配电设备及其选择常用变配电设备及其选择 n 变配电所主接线的确定变配电所主接线的确定n 变电所的位置和布置变电所的位置和布置n 备用电源备用电源n 功率因素和无功补偿功率因素和无功补偿 n 工程实例分析工程实例分析本章学习内容本章学习内容1 负荷的重要性分级与计算负荷的重要性分级与计算作为按发热条件选择电气设备的依据；作为按发热条件选择电气设备的依据；用来计算电压损失和功率损耗；用来计算电压损失和功率损耗；作为电能消耗量和无功补偿的计算依据；作为电能消

2、耗量和无功补偿的计算依据；一、二级负荷的计算用来确定备用电源或应急电一、二级负荷的计算用来确定备用电源或应急电源的容量；源的容量；季节性负荷的确定用以从经济运行条件出发选择季节性负荷的确定用以从经济运行条件出发选择变压器的台数和容量。变压器的台数和容量。1.1 1.1 负荷计算的作用与意义负荷计算的作用与意义 电气设备中通过的功率或电流，而不是指它们的阻抗。电气设备中通过的功率或电流，而不是指它们的阻抗。 当线路中的电压当线路中的电压U U一定时，线路输送的功率与电流成正比，一定时，线路输送的功率与电流成正比，线路中的负荷线路中的负荷-导线通过的电流值。导线通过的电流值。1.2 1.2 负荷大

3、小的衡量标准负荷大小的衡量标准旅游宾馆：由于配套服务设施比较齐全，一般电力负荷比旅游宾馆：由于配套服务设施比较齐全，一般电力负荷比较大，照明负荷较小；较大，照明负荷较小；办公、综合楼建筑：照明负荷较大，一般电力负荷较小；办公、综合楼建筑：照明负荷较大，一般电力负荷较小；高层住宅建筑：一般电力负荷较小，照明负荷也不大，但高层住宅建筑：一般电力负荷较小，照明负荷也不大，但由于一般不采用中央空调系统，空调负荷比重显著增加。由于一般不采用中央空调系统，空调负荷比重显著增加。1.3 1.3 高层建筑的电力负荷分布特点高层建筑的电力负荷分布特点照明（包括电热）：占照明（包括电热）：占30%左右左右空调：占

4、空调：占40%左右左右一般电力（电梯、生活水泵、消防泵、喷淋泵、锅一般电力（电梯、生活水泵、消防泵、喷淋泵、锅炉房设备。炉房设备。 ）：占）：占30%左右左右1.4 1.4 电力负荷在高层建筑中的分布位置电力负荷在高层建筑中的分布位置用电负荷遍布整个大楼的各层；用电负荷遍布整个大楼的各层；地下层（或大楼底部）是用电负荷集中的地方（空调地下层（或大楼底部）是用电负荷集中的地方（空调设备、生活水泵、消防泵、喷淋泵）设备、生活水泵、消防泵、喷淋泵）顶层（或顶部）也是用电负荷集中区（电梯机房、风顶层（或顶部）也是用电负荷集中区（电梯机房、风机、加压泵）机、加压泵）超高层建筑的中部位置（分区电梯机房、中

5、间泵站、超高层建筑的中部位置（分区电梯机房、中间泵站、分区空调设备的布置多在大楼的中部）。分区空调设备的布置多在大楼的中部）。1.5 负荷的分级负荷的分级 民用建筑电气设计规范民用建筑电气设计规范（JGJ/T 16-92JGJ/T 16-92）的划分标准）的划分标准(1)一级负荷：一级负荷： 中断供电将造成人身伤亡者；中断供电将造成人身伤亡者； 中断供电将造成重大政治影响者；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；中断供电将造成重大经济损失者； 中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。举例举例：特等建筑，重要的交通枢纽、重要的通信枢纽、

6、国宾：特等建筑，重要的交通枢纽、重要的通信枢纽、国宾馆国事活动的大量人员集中的公共场所、实时处理计算机及馆国事活动的大量人员集中的公共场所、实时处理计算机及计算机网络、中断供电后将发生爆炸、以及严重中毒等。计算机网络、中断供电后将发生爆炸、以及严重中毒等。(2)二级负荷：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；中断供电将造成较大经济损失者； 中断供电将造成公共场所秩序混乱者。中断供电将造成公共场所秩序混乱者。(3)三级负荷：不属于一级和二级的电力负荷。三级负荷：不属于一级和二级的电力负荷。序序号号建筑物名称建筑物名称用电负荷名称用

7、电负荷名称负荷等级负荷等级二二级级一一级级特别重特别重要负荷要负荷1 1高层普通住宅、高高层普通住宅、高层宿舍层宿舍客梯、生活泵、主要通道照明客梯、生活泵、主要通道照明2 2部、省级办公楼、部、省级办公楼、全空调涉外办公楼，全空调涉外办公楼，超高层办公楼（综超高层办公楼（综合楼），使馆和大合楼），使馆和大使官邸使官邸主要办公室、会议室、总值班室、档案室及主要主要办公室、会议室、总值班室、档案室及主要通道的照明、客梯通道的照明、客梯（）机要室、电报房、电子计算机系统的电源机要室、电报房、电子计算机系统的电源3 3国宾馆、大会堂、国宾馆、大会堂、国际会议中心国际会议中心地方厅、总值班室及主要通道照

8、明、厨房地方厅、总值班室及主要通道照明、厨房主会场、接见厅、宴会厅、电梯、电声、录象、主会场、接见厅、宴会厅、电梯、电声、录象、电子计算机系统的电源电子计算机系统的电源4 4四、五星级饭店四、五星级饭店地下污水泵电源；地下污水泵电源；经营管理及设备管理用电子计算机系统电源；宴经营管理及设备管理用电子计算机系统电源；宴会厅电声、新闻摄影、录象电源；会厅电声、新闻摄影、录象电源；宴会厅、餐厅、娱乐厅、高级客房、康乐设施、宴会厅、餐厅、娱乐厅、高级客房、康乐设施、厨房及主要通道的照明；水泵、厨房的部分电力厨房及主要通道的照明；水泵、厨房的部分电力及部分客梯；一般客房照明及其余客梯及部分客梯；一般客房

9、照明及其余客梯民用建筑常用重要电力负荷分级表民用建筑常用重要电力负荷分级表( (部分部分) )5 5科研院科研院所、高所、高等学校等学校重要实验室，如生物制品、培养剂等重要实验室，如生物制品、培养剂等高层教学楼、科研办公楼的电梯、主要通道的照明高层教学楼、科研办公楼的电梯、主要通道的照明1313县（区）县（区）级及以级及以上医院上医院急诊部、监护病房、手术部、分娩室、婴儿室、血液病房急诊部、监护病房、手术部、分娩室、婴儿室、血液病房的净化室、血液透析室、病理切片分析、磁共振、的净化室、血液透析室、病理切片分析、磁共振、CTCT扫描扫描室、区域中心血库、高压氧舱、加速器机房和治疗室、配室、区域中

10、心血库、高压氧舱、加速器机房和治疗室、配血室的电力照明；培养箱恒温箱的电源血室的电力照明；培养箱恒温箱的电源X X光机、电子显微镜电源；客梯电源；高层病房楼、肢体伤光机、电子显微镜电源；客梯电源；高层病房楼、肢体伤残康复病房的照明残康复病房的照明1414银行证银行证券交易券交易中心中心主要业务用电子计算机系统电源；防盗信号电源主要业务用电子计算机系统电源；防盗信号电源较大面积的营业厅应急照明较大面积的营业厅应急照明营业厅、门厅照明高层用客梯营业厅、门厅照明高层用客梯序序号号建筑物建筑物名称名称用电负荷名称用电负荷名称负荷等级负荷等级二二级级一一级级特别重特别重要负荷要负荷1.6 供电要求供电要

11、求(1)一级负荷的供电要求：一级负荷的供电要求：应由应由两个独立电源两个独立电源供电源应供电源应不致同时受到损坏不致同时受到损坏。 负荷容量较大或有高压电气设备时：负荷容量较大或有高压电气设备时：应采用两路高应采用两路高压电源供电；压电源供电； 负荷容量不大时：负荷容量不大时：应优先采用从电力系统或邻近单应优先采用从电力系统或邻近单位取得第二低压电源，亦可采用应急发电机组；位取得第二低压电源，亦可采用应急发电机组； 仅为照明或电话站负荷时：仅为照明或电话站负荷时：宜采用蓄电池组作为备宜采用蓄电池组作为备用电源；用电源； 特别重要负荷：特别重要负荷：除上述两个电源外，还必须增设应除上述两个电源外

12、，还必须增设应急电源。严禁将其他负荷接入应急供电系统。急电源。严禁将其他负荷接入应急供电系统。 应急电源种类：应急电源种类： 发电机组；发电机组； 专门馈电线路；专门馈电线路； 蓄电池、不间断电源装置。蓄电池、不间断电源装置。 应急电源的选择（根据允许的中断时间）：应急电源的选择（根据允许的中断时间）： 不间断电源装置：不间断电源装置：适用于允许中断供电时间为毫秒适用于允许中断供电时间为毫秒级的供电。级的供电。 专门馈电线路（自动投入）：专门馈电线路（自动投入）：适用于允许中断供电适用于允许中断供电时间为时间为1.5s1.5s以上的供电。以上的供电。 柴油发电机组：柴油发电机组：适用于允许中断

13、供电时间为适用于允许中断供电时间为15s15s以上以上的供电。的供电。 (2)二级负荷的供电要求：二级负荷的供电要求： 当电力变压器故障或线路常见故障时：当电力变压器故障或线路常见故障时：不中断供电不中断供电( (或中断后能迅速恢复或中断后能迅速恢复) )两回路供电。两回路供电。 在负荷较小或地区供电条件困难时：在负荷较小或地区供电条件困难时：可由一个回路可由一个回路10(6)kv10(6)kv及以上专用架空线供电。及以上专用架空线供电。(3)三级负荷的供电要求：三级负荷的供电要求：无特殊要求。无特殊要求。1.7 负荷工作制的划分负荷工作制的划分(1) (1) 长期工作制长期工作制连续运行工作

14、制连续运行工作制(2) (2) 短时工作制短时工作制(3) (3) 断续工作制断续工作制重复短时工作制重复短时工作制(1) 长期工作制长期工作制 在规定的环境温度下连续运行，设备任何部分温升均不在规定的环境温度下连续运行，设备任何部分温升均不超过最高允许值，负荷比较稳定。如电炉、空调、电加热设超过最高允许值，负荷比较稳定。如电炉、空调、电加热设备、照明灯具等，均属连续运行工作制的用电设备。备、照明灯具等，均属连续运行工作制的用电设备。(2) 短时工作制短时工作制 用电设备的运行时间短而停歇时间长，在工作时间内，用用电设备的运行时间短而停歇时间长，在工作时间内，用电设备的温升尚未达到该负荷下的稳

15、定值即停歇冷却，在停电设备的温升尚未达到该负荷下的稳定值即停歇冷却，在停歇时间内其温度又降低为周围介质的温度，这是短时工作的歇时间内其温度又降低为周围介质的温度，这是短时工作的特点。高层建筑中，这类设备的数量不多，如启动水闸的电特点。高层建筑中，这类设备的数量不多，如启动水闸的电动机。动机。(3) 断续工作制断续工作制 用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间（用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间（t t）与停歇时间（与停歇时间（t t0 0）相互交替。工作时间内设备温度升高，）相互交替。工作时间内设备温度升高，停歇时间温度又下降，若干周期后，达到一个稳定的波停歇时间温度又下降，若干周

16、期后，达到一个稳定的波动状态。如电焊机、电梯等。动状态。如电焊机、电梯等。 断续周期工作制的设备，通常用断续周期工作制的设备，通常用暂载率暂载率JC表征其工作表征其工作特征，取一个工作周期内的工作时间与工作周期的百分特征，取一个工作周期内的工作时间与工作周期的百分比值，即为比值，即为JC ，即：，即：t，t0工作时间与停歇时间，两者之和为工作周期工作时间与停歇时间，两者之和为工作周期T T。0100%ttJCTtt计算方法：计算方法：需要系数法需要系数法 利用系数法利用系数法单位指标法单位指标法 二项式法二项式法形状系数法形状系数法 附加系数附加系数 单位指标法单位指标法与与需要系数法需要系数

17、法因比较简便因而广泛使用。因比较简便因而广泛使用。1.9 1.9 负荷计算负荷计算1000PKNC P KW设设备备组组有有功功功功率率计计算算负负荷荷（）1000SKNC S KVA设设备备组组视视在在功功率率计计算算负负荷荷（）N单位数量（单位数量（ m2 、户、床）、户、床）KP单位负荷密度（单位负荷密度（ W/m2 、W/户、户、W/床）床） KS单位负荷密度（单位负荷密度（ VA/m2 、 VA /户、户、 VA /床床) 常用于规划设计和初步设计常用于规划设计和初步设计住宅楼住宅楼宾馆宾馆写字楼写字楼商业楼商业楼2.54KVA/2.54KVA/户户70100VA/ m70100VA

18、/ m2 290110VA/ m90110VA/ m2 2100130VA/ m100130VA/ m2 2国内外部分旅馆变压器的装机容量和用电指标国内外部分旅馆变压器的装机容量和用电指标(2) (2) 需要系数法需要系数法常用于施工图设计阶段常用于施工图设计阶段n 定义需要系数定义需要系数KC n 需要系数考虑了以下的主要因素：需要系数考虑了以下的主要因素：K ：同时使用系数，为在最大负荷工作班某组工作着的用电：同时使用系数，为在最大负荷工作班某组工作着的用电设备容量与接于线路中全部用电设备总额定容量之比；设备容量与接于线路中全部用电设备总额定容量之比；KL：负荷系数，用电设备不一定满负荷运

19、行，此系数表示工：负荷系数，用电设备不一定满负荷运行，此系数表示工作着的用电设备实际所需功率与其额定容量之比作着的用电设备实际所需功率与其额定容量之比wl：线路供电效率；：线路供电效率；：用电设备组在实际运行功率时的平均效率。：用电设备组在实际运行功率时的平均效率。LCwlK KK 实际上，上述系数对于成组用电设备是很实际上，上述系数对于成组用电设备是很难确定的，如一个生产企业或车间来说，生产难确定的，如一个生产企业或车间来说，生产性质性质,工艺特点，加工条件，技术管理和劳动组工艺特点，加工条件，技术管理和劳动组织以及工人操作水平等因素，都对织以及工人操作水平等因素，都对KC有影响。有影响。所

20、以所以KC只能靠测量统计确定只能靠测量统计确定,见相关手册。见相关手册。 上述各种因素可供设计人员在变动的系数范上述各种因素可供设计人员在变动的系数范围内选用时参考。围内选用时参考。 建筑类别建筑类别KC建筑类别建筑类别KC一般旅馆、招待所一般旅馆、招待所0.70.8一般办公楼一般办公楼0.70.8高级旅馆、招待所高级旅馆、招待所0.60.7高级办公楼高级办公楼0.60.7旅游宾馆旅游宾馆0.350.45科研楼科研楼0.80.9电影院、文化馆电影院、文化馆0.70.8发展与交流中心发展与交流中心0.60.7剧场剧场0.60.7教学楼教学楼0.80.9礼堂礼堂0.50.7图书馆图书馆0.60.7

21、体育练习馆体育练习馆0.70.8托儿所、幼儿园托儿所、幼儿园0.80.9体育馆体育馆0.650.75小型商业、服务业用房小型商业、服务业用房0.850.9展览厅展览厅0.50.7综合商业、服务楼综合商业、服务楼0.750.85门诊楼门诊楼0.60.7食堂、餐厅食堂、餐厅0.80.9一般病房楼一般病房楼0.650.75高级餐厅高级餐厅0.70.8高级病房楼高级病房楼0.50.6火车站火车站0.750.78锅炉房锅炉房0.91博物馆博物馆0.820.92需要系数需要系数-考虑建筑内各用电负荷同时使用概率而确定的负荷计算系数考虑建筑内各用电负荷同时使用概率而确定的负荷计算系数民用建筑照明负荷需要系数

22、民用建筑照明负荷需要系数KC 户数户数需要系数需要系数KC多层住宅多层住宅高层住宅高层住宅全电气化住宅全电气化住宅1100.810.810.93110200.70.80.750.850.930.91211000.540.60.550.630.450.851002000.460.540.450.550.320.382000.420.460.430.450.300.32重庆地区住宅电气设计标准重庆地区住宅电气设计标准 综合用电负荷综合用电负荷(kW)户型户型多层住宅多层住宅高层住宅高层住宅全电气化住宅全电气化住宅二室户二室户343.54.578三、四室户三、四室户454.55.589CCePKP(

23、kW)tanCCQP(kVar)22CCCSPQ或或cosCCPS(kVA)计算电流计算电流n 用电设备的计算负荷用电设备的计算负荷33cosCCCllSPIUUA有功计算负荷有功计算负荷无功计算负荷无功计算负荷视在计算负荷视在计算负荷ePlU：设备额定容量：设备额定容量/kW：用电设备功率因素角：用电设备功率因素角：线电压：线电压/kV(1) (1) 用电设备额定容量的计算用电设备额定容量的计算 在每台用电设备的铭牌上都有在每台用电设备的铭牌上都有“额定功率额定功率”PN，但由于各用，但由于各用电设备的额定工作方式不同，不能简单地将铭牌上规定的额电设备的额定工作方式不同，不能简单地将铭牌上规

24、定的额定功率直接相加，必须先将其定功率直接相加，必须先将其换算为同一工作制下的额定功换算为同一工作制下的额定功率率，然后才能相加。经过换算至统一规定的工作制下的，然后才能相加。经过换算至统一规定的工作制下的“额额定功率定功率”称为称为“设备额定容量设备额定容量”或或“设备负荷设备负荷”，用，用Pe表示。表示。 n 计算计算设备额定容量设备额定容量中的几个注意点中的几个注意点同一设备在不同暂载率时，设备负荷是不同的。为了同一设备在不同暂载率时，设备负荷是不同的。为了用一个统一的标准衡量设备负荷，应将设备的额定功用一个统一的标准衡量设备负荷，应将设备的额定功率由对应的额定暂载率率由对应的额定暂载率

25、JCN N换算到一个统一规定的暂载换算到一个统一规定的暂载率率JCe e下，以此作为设备负荷的基准。折算公式：下，以此作为设备负荷的基准。折算公式：NeNeJCPPJC式中式中JCN 、JCe设备的额定暂载率和规定暂载率设备的额定暂载率和规定暂载率 PN 、 Pe 设备的额定功率和折算后的设备负荷设备的额定功率和折算后的设备负荷民用建筑电气设计规范民用建筑电气设计规范规定：对于不同工作制的规定：对于不同工作制的用电设备的额定功率应换算为统一用电设备的额定功率应换算为统一( (暂载率下暂载率下) )的设备的设备功率。功率。(2) (2) 照明设备的设备容量照明设备的设备容量白炽灯、碘钨灯设备容量

26、就等于灯泡上标注的额定功率白炽灯、碘钨灯设备容量就等于灯泡上标注的额定功率（kWkW）；）；荧光灯还要考虑镇流器中的功率损失（约为灯管功率的荧光灯还要考虑镇流器中的功率损失（约为灯管功率的20%20%），其设备容量应为灯管额定功率的），其设备容量应为灯管额定功率的1.21.2倍（倍（kWkW）；）；高压水银荧光灯亦要考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡高压水银荧光灯亦要考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的功率的10%10%），其设备容量应为灯泡额定功率的），其设备容量应为灯泡额定功率的1.11.1倍倍（kWkW）；）；金属卤化物灯：采用镇流器时亦要考虑镇流器中的功率损金属卤化物灯：采用镇流器时亦

27、要考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的失（约为灯泡功率的10%10%），故其设备容量应为灯泡额定），故其设备容量应为灯泡额定功率的功率的1.11.1倍（倍（kWkW）。）。 (3) (3) 不对称单相负荷的设备容量不对称单相负荷的设备容量 当有多台单相用电设备时，应将它们均匀地分接到当有多台单相用电设备时，应将它们均匀地分接到三相上，力求减少三相负载不对称情况。设计规程规三相上，力求减少三相负载不对称情况。设计规程规定，在计算范围内，定，在计算范围内， 单相负荷的总容量单相负荷的总容量 计算范围内的三相对称负荷总容量计算范围内的三相对称负荷总容量的的15%时，则供配电设备容量时，则供配电设备

28、容量Pe应按三倍最大相负荷应按三倍最大相负荷的原则进行换算。的原则进行换算。 注意区分相负荷与线负荷，并进行换算。注意区分相负荷与线负荷，并进行换算。(4) (4) 备用设备的容量不列入设备总容量备用设备的容量不列入设备总容量 无论是小区或高层建筑，都有相当一部分的备用设备，无论是小区或高层建筑，都有相当一部分的备用设备，如小区的备用通风机、水泵、鼓风机、空压机，高层建筑如小区的备用通风机、水泵、鼓风机、空压机，高层建筑中的备用生活水泵、空调制冷设备等，这些备用设备的容中的备用生活水泵、空调制冷设备等，这些备用设备的容量在计算时不能列在设备总容量之中。量在计算时不能列在设备总容量之中。 消防水

29、泵、专用消防电梯以及在消防状态下才使用的消防水泵、专用消防电梯以及在消防状态下才使用的送风机、排烟机等，及在非正常状态下使用的用电设备都送风机、排烟机等，及在非正常状态下使用的用电设备都不列入总设备容量之内；当夏季有制冷的空调系统，而冬不列入总设备容量之内；当夏季有制冷的空调系统，而冬季则利用锅炉采暖时，由于后者用电设备容量小于前者，季则利用锅炉采暖时，由于后者用电设备容量小于前者，因此锅炉的用电设备容量也不计入总用电设备容量。因此锅炉的用电设备容量也不计入总用电设备容量。 1#电源电源2#电源电源10KV0.4KVn 供配电系统总计算负荷的确定供配电系统总计算负荷的确定配电干线配电干线111

30、1112低压母线上的低压母线上的计算负荷计算负荷1 配电干线上的负荷计算（每回干线带一组用电设备）配电干线上的负荷计算（每回干线带一组用电设备）（1）有功计算负荷：）有功计算负荷：Pca1=KCPe KC用电设备组的需要系数见相关手册；用电设备组的需要系数见相关手册；Pe用电设备组的用电设备组的设备额定容量设备额定容量之和之和（2）无功计算负荷：）无功计算负荷：Qca1=Pca1tan wm tan wm值见相关手册值见相关手册 。（3）视在计算负荷：）视在计算负荷：计算目的：用于选择各配电干线截面积及保护控制该线路的开关计算目的：用于选择各配电干线截面积及保护控制该线路的开关设备。设备。 2

31、1 .21 .1 .cacacaQPS2 2 确定变电所低压母线上的计算负荷确定变电所低压母线上的计算负荷（1）总有功计算负荷：）总有功计算负荷：Pca2pPca1（2）总无功计算负荷：）总无功计算负荷：Qca2qQca1（3）总视在计算负荷：）总视在计算负荷：Pca2、Qca2、Sca2变电所低压母线上的有功、无功及视在计算负荷；变电所低压母线上的有功、无功及视在计算负荷；Pca1、Qca2 各配电干线上的有功、无功计算负荷的总和各配电干线上的有功、无功计算负荷的总和p 、Kq 有功功率、无功功率的同时系数。有功功率、无功功率的同时系数。注意：当变电所的低压母线上装有无功补偿用的静电电容器组

32、，注意：当变电所的低压母线上装有无功补偿用的静电电容器组，其容量为其容量为Qc2,则当计算则当计算Qca2时，要减去无功补偿容量，即时，要减去无功补偿容量，即Qca2 qQca2Qc2 计算目的：用于变电所电力变压器容量的选择。计算目的：用于变电所电力变压器容量的选择。22.2.2.2cacacaSPQn 变电所的变压器容量和台数的确定变电所的变压器容量和台数的确定(1)(1)变压器的总容量必须大于或等于由该变电所供电的用电设备的总计算变压器的总容量必须大于或等于由该变电所供电的用电设备的总计算负荷；负荷；(2)(2)一般变电所只选用一般变电所只选用l l2 2台变压器，因为变压器台数过多，不

33、仅使电气台变压器，因为变压器台数过多，不仅使电气主接线复杂，增加基本建设投资，而且给运行管理带来麻烦；主接线复杂，增加基本建设投资，而且给运行管理带来麻烦；(3)(3)对于一级、二级负荷较多的变电所，应采用两台变压器，当一台变压对于一级、二级负荷较多的变电所，应采用两台变压器，当一台变压器因故障切除时，另一台变压器及时启用，以保持重要负荷不中断供电；器因故障切除时，另一台变压器及时启用，以保持重要负荷不中断供电； 凡是选用两台变压器的变电所，都应考虑到其中任一台变压器的容量凡是选用两台变压器的变电所，都应考虑到其中任一台变压器的容量在其单独运行时能满足该变电所总计算负荷在其单独运行时能满足该变

34、电所总计算负荷6060以上的需要。以上的需要。 (4)(4)变电所选用的变压器的单台容量，一般采用变电所选用的变压器的单台容量，一般采用750kVA750kVA及以下为宜，以便及以下为宜，以便使变压器接近负荷中心，缩短配电线路，减少线路上的电能损耗。使变压器接近负荷中心，缩短配电线路，减少线路上的电能损耗。 对于负荷不大的建筑物对于负荷不大的建筑物( (群群) )，是否需要设置单独，是否需要设置单独的变压器，应视负荷情况及与邻近变压器的距离而定。的变压器，应视负荷情况及与邻近变压器的距离而定。下表列出了下表列出了380V380V配电线路允许送电的最大距离。配电线路允许送电的最大距离。 若变压器

35、为动力和照明供电，一般可共用一台变若变压器为动力和照明供电，一般可共用一台变压器；若动力设备的启、停严重影响照明质量及灯泡压器；若动力设备的启、停严重影响照明质量及灯泡寿命时，应考虑照明与动力分开，单独设专用照明变寿命时，应考虑照明与动力分开，单独设专用照明变压器。压器。 输送负荷输送负荷kVA 180 240 320 320以上以上 最大 送 电 距 离最大 送 电 距 离m 300 230 175 应单独设置变压器应单独设置变压器380V380V配电线路允许送电的最大距离配电线路允许送电的最大距离意义意义： 尖峰电流是持续时间为尖峰电流是持续时间为1-21-2秒的短时最大负荷电流秒的短时最

36、大负荷电流. .为了选择熔断器和自动开关、整定继电保护装置，以及检为了选择熔断器和自动开关、整定继电保护装置，以及检验电动机自启动，必须计算尖峰电流。验电动机自启动，必须计算尖峰电流。1 1、单台用电设备尖峰电流的计算、单台用电设备尖峰电流的计算NIstjfIKIIstK启动电流倍数，设备启动电流与其额定电流的比值启动电流倍数，设备启动电流与其额定电流的比值鼠笼式异步电动机鼠笼式异步电动机绕线式异步电动机绕线式异步电动机交流电焊变压器交流电焊变压器IstKIstKIstK：67：23：3max11,stniiNtjfIIKI 供多台电动机的配电线路上的尖峰电流，一般以启动电供多台电动机的配电线

37、路上的尖峰电流，一般以启动电流与额定电流之差最大的一台电动机的启动电流与其余电动流与额定电流之差最大的一台电动机的启动电流与其余电动机正常运行电流之和，作为该线路的尖峰电流，公式如下：机正常运行电流之和，作为该线路的尖峰电流，公式如下：Istmax：启动电流与额定电流之差最大的那台电动机的启动电流；：启动电流与额定电流之差最大的那台电动机的启动电流； ：其余的：其余的n-1台电动机额定电流之和；台电动机额定电流之和；Kt： n-1台电动机的同时系数，一般取台电动机的同时系数，一般取0.7 1.0。11,niiNI例题例题 1 某高层综合楼某高层综合楼13层商场（空调）每层层商场（空调）每层 1

38、500m2 ：P1P3（ KC=0.7，90W/m2)13层商场（照明）每层层商场（照明）每层 1500m2 ：P8（ KC=0.7， 30W/m2)415层住宅层住宅 每层每层8户：户： P4P7（ KC=0.6， 5.5kW/户户)负一层车库及设备用房（照明）负一层车库及设备用房（照明）1100m2 （ KC=1， 10W/m2)楼道照明楼道照明 10KW ：（：（ KC=1)电电 梯梯 2*15KW：P10生活水泵生活水泵 2*22KW （一备一用）（一备一用） ：P11消防中心消防中心 10KW：P12（ KC=1)消火栓泵消火栓泵 2*30KW（一备一用）（一备一用）喷淋水泵喷淋水泵

39、 2*55KW（一备一用）（一备一用）无功补偿后的功率因数：无功补偿后的功率因数：0.95变压器的最佳负荷率：变压器的最佳负荷率：0.7P9电电源源PJ一层一层空调空调P1二层二层空调空调P2三层三层空调空调P34-6层层住宅住宅P47-9层层住宅住宅P510-12住宅住宅P613-15住宅住宅P7车库车库楼道楼道P9电电梯梯P10泵泵房房P11消防消防中心中心P121-3层层照明照明P8电容电容补偿补偿计算负荷计算负荷P1(P2.P3) =1500m2 0.09KW/m2 0.7=94.5KW负荷密度负荷密度 需要系数需要系数面积面积P8 =3 1500m2 0.03KW/m2 0.7=94

40、.5KWP4(P5.P6 .P7)=24户户 5.5KW/户户 0.6=79.2KWP9 =1100m2 0.01KW/m2 +10=21KWP10 =2 15KW=30KW 泵房负荷泵房负荷 P11 =2 22KW 0.5=22KW消防泵房负荷消防泵房负荷 P11 = 55+30=85KW （不计入总负荷）（不计入总负荷）消防控制中心：消防控制中心：P12 =10KWP913层商场（空调）每层层商场（空调）每层 1500m2 ：P1P3（ KC=0.7，90W/m2)13层商场（照明）每层层商场（照明）每层 1500m2 ：P8（ KC=0.7， 30W/m2)415层住宅层住宅 每层每层8

41、户：户： P4P7（ KC=0.6， 5.5kW/户户)负一层车库及设备用房（照明）负一层车库及设备用房（照明）1100m2 （ KC=1， 10W/m2)楼道照明楼道照明 10KW ：（：（ KC=1)电电 梯梯 2*15KW：P10生活水泵生活水泵 2*22KW （一备一用）（一备一用） ：P11消防中心消防中心 10KW：P12（ KC=1)消火栓泵消火栓泵 2*30KW（一备一用）（一备一用）喷淋水泵喷淋水泵 2*55KW（一备一用）（一备一用）解：解：一、负荷分组一、负荷分组二、计算负荷二、计算负荷电电源源PJ一一层层动动力力P1二二层层动动力力P2三三层层动动力力P34-6层层照照

42、明明P47-9层层照照明明P510-12照照明明P613-15照照明明P7车车库库楼楼道道P9电电梯梯P10泵泵房房P11消消防防中中心心P121-3层层照照明明P8电电容容补补偿偿777 94.5 94.5 94.5 79.2 79.2 79.2 79.2 94.5 21 30 22 10三、总计算负荷三、总计算负荷PJ = 0.9 （4 94.5+4 79.2+21+30+22+10） =776.8KW四、变压器容量四、变压器容量S= = =1170(KVA)P C COS 776.80.7 0.95变压器的最变压器的最佳负荷率佳负荷率无功补偿后无功补偿后的功率因数的功率因数2 2 供电系

43、统概况供电系统概况 发电厂：发电厂：是生产电能的场所。主要有火力发电厂、水是生产电能的场所。主要有火力发电厂、水利发电厂、核能发电厂、风力发电、潮汐发电、地热利发电厂、核能发电厂、风力发电、潮汐发电、地热发电、太阳能发电等。发电、太阳能发电等。 电力网：电力网：主要作用是变换电压、传送电能、由升压和主要作用是变换电压、传送电能、由升压和降压变电所和与之对应的电力线路组成。降压变电所和与之对应的电力线路组成。 配电系统配电系统( (电力用户电力用户) )：位于电力系统的末端，主要承位于电力系统的末端，主要承担将电力系统的电能传输给电力用户的作用。电力用担将电力系统的电能传输给电力用户的作用。电力

44、用户主要是消耗电能的场所。户主要是消耗电能的场所。电力用户根据供电电压分为电力用户根据供电电压分为高压用户高压用户（其额定电压在（其额定电压在1kv1kv以上）以上）低压用户低压用户（额定电压是（额定电压是220220380V380V）。）。2.1 2.1 供电系统的组成供电系统的组成区域变电站区域变电站380/220V10kV220kV10.5kV 变配电所变配电所输电网络输电网络输电网络输电网络升压变电站升压变电站升压变电站升压变电站水电厂水电厂火电厂火电厂高层建筑中变配电所的作用：高层建筑中变配电所的作用： 变换电压，汇集和分配电能。将电网送来的电能由变换电压，汇集和分配电能。将电网送来

45、的电能由1010千伏变换千伏变换成成380/220380/220伏，再通过多回低压配电线路将电能送到建筑中的用电伏，再通过多回低压配电线路将电能送到建筑中的用电负荷；负荷； 对配电线路和变配电设备实施继电保护和自动控制的功能；对配电线路和变配电设备实施继电保护和自动控制的功能； 控制和调整电压质量。例如在所中装设电力电容器等无功补偿控制和调整电压质量。例如在所中装设电力电容器等无功补偿设备。设备。 供电电源：供电电源：可以取自电力系统的电力网或企业、用可以取自电力系统的电力网或企业、用户的自备发电。户的自备发电。 配电网：配电网：主要作用是接受电能、变换电压、分配电主要作用是接受电能、变换电压

46、、分配电能。由企业或用户的总降压变电所能。由企业或用户的总降压变电所( (或高压配电所或高压配电所) )、高压输电线路、车间降压变电所高压输电线路、车间降压变电所( (或配电所或配电所) )、低压、低压配电线路组成。配电线路组成。 用电设备：用电设备：是指专门消耗电能的电气设备。是指专门消耗电能的电气设备。2.2 2.2 配电系统的组成配电系统的组成“供电质量指标供电质量指标”：评价供电质量优劣的标准参数。评价供电质量优劣的标准参数。(1) 电压偏移电压偏移 “电压偏移电压偏移”: :指用电设备的实际端电压偏离其额定电指用电设备的实际端电压偏离其额定电压的百分数。压的百分数。 U UN N用电

47、设备的额定电压用电设备的额定电压(kV)(kV)； UU用电设备的实际端电压用电设备的实际端电压(kV)(kV)。产生电压偏移的产生电压偏移的主要原因主要原因：系统滞后的无功负荷和线：系统滞后的无功负荷和线路损耗所引起的系统电压损失。路损耗所引起的系统电压损失。2.3 2.3 供电的质量供电的质量电压偏移允许值的确定：电压偏移允许值的确定： 一般电动机一般电动机5 5，特殊情况下，特殊情况下-10-101515； 电梯电动机电梯电动机7 7； 照明在一般工作场所为照明在一般工作场所为5 5，在视觉要求较高的屋，在视觉要求较高的屋内场所为内场所为-2.5-2.55 5，对于远离变电所的小面积工，

48、对于远离变电所的小面积工作场所，难以满足要求时，可为作场所，难以满足要求时，可为-5-51010； 应急照明、道路照明和警卫照明为应急照明、道路照明和警卫照明为-10-105 5； 其他用电设备，当无特殊要求时为其他用电设备，当无特殊要求时为5 5； 医用医用x x射线诊断机射线诊断机-10-101010。 （2）电压波动）电压波动 “电压波动电压波动”：指电压在短时间内的快速变动情况，通常指电压在短时间内的快速变动情况，通常以电压幅度波动值和电压波动频率来衡量。以电压幅度波动值和电压波动频率来衡量。电压波动的主要原因：电压波动的主要原因：用户负荷的剧烈变化。例如电焊机、用户负荷的剧烈变化。例

49、如电焊机、碎石用的电动机等。碎石用的电动机等。电压波动后果：电压波动后果：直接影响系统中的其他电气设备的运行。直接影响系统中的其他电气设备的运行。电压波动幅度值：电压波动幅度值： U UMaxMax用电设备端电压的最大波动值用电设备端电压的最大波动值(kV)(kV)；U UMinMin用电设备端电压的最小波动值用电设备端电压的最小波动值(kV)(kV)。（3）频率偏差）频率偏差 “频率偏差频率偏差”：指供电实际频率与电网标准频率的差值。指供电实际频率与电网标准频率的差值。我国的标准频率为我国的标准频率为50Hz50Hz，又叫，又叫“工频工频“。不良影响：不良影响：电网频率降低，用户电动机的转速

50、将降低，电网频率降低，用户电动机的转速将降低，将影响产品的质量。对电力系统运行的稳定性也造成很将影响产品的质量。对电力系统运行的稳定性也造成很大的影响。大的影响。频率偏差要求：频率偏差要求：一般不超过一般不超过0.25Hz0.25Hz，当电网容量大于，当电网容量大于3000MW3000MW时，频率偏差不超过时，频率偏差不超过0.2Hz0.2Hz。调整频率的办法：调整频率的办法：增大或减小发电机的有功功率。增大或减小发电机的有功功率。（4）供电可靠性）供电可靠性 “供电可靠性指标供电可靠性指标”：根据用电负荷的等级要求根据用电负荷的等级要求制定的，衡量供电可靠性的指标，用全年平均制定的，衡量供电

51、可靠性的指标，用全年平均供电时间占全年时间百分数表示。供电时间占全年时间百分数表示。例如，全年时间例如，全年时间87608760小时，用户全年停电时间为小时，用户全年停电时间为87.687.6小时，供电可靠性为小时，供电可靠性为9999。（5 5） 谐波含量谐波含量 “ “总谐波畸变率总谐波畸变率”：周期性交流量中的谐波含量的方均根周期性交流量中的谐波含量的方均根值与其基波分量的方均根值之比值与其基波分量的方均根值之比( (用百分数表示用百分数表示) ) 式中式中 U1基波电压方均根值；基波电压方均根值； UH谐波电压含量的方均根值。谐波电压含量的方均根值。 产生原因：产生原因：由于大容量电力

52、整流、换流设备以及电子设备由于大容量电力整流、换流设备以及电子设备的应用而引起的电压、电流波形畸变。的应用而引起的电压、电流波形畸变。 谐波的危害：谐波的危害：楼宇中的终端电气设备与电子设备及楼宇智楼宇中的终端电气设备与电子设备及楼宇智能化系统用电环境恶化，并给配电系统以外的设备带来危害。能化系统用电环境恶化，并给配电系统以外的设备带来危害。%1001UUTHDHu(1) 选择电压的一般原则选择电压的一般原则 配电电压选择的考虑因素：配电电压选择的考虑因素：地区供电电源的电压、用地区供电电源的电压、用电设备的总容量、用电设备的特征、供电距离、供电设备的总容量、用电设备的特征、供电距离、供电线路

53、的回路数量、用电单位的远景规划、当地公电线路的回路数量、用电单位的远景规划、当地公共电网现状、它的发展规划及经济合理性。共电网现状、它的发展规划及经济合理性。供电方式供电方式: : 高压方式供电高压方式供电-用电设备容量在用电设备容量在250kw250kw或需要变压器或需要变压器容量在容量在160kVA160kVA以上者；以上者； 低压方式供电低压方式供电-用电设备容量在用电设备容量在250kw250kw或需要变压器或需要变压器容量在容量在160kVA160kVA以下者，特殊情况下也可以高压方式以下者，特殊情况下也可以高压方式供电。供电。2.4 2.4 供电电压的确定供电电压的确定(2) 电力

54、线路合理输送功率和输送距离电力线路合理输送功率和输送距离 电压愈高则电流愈小，导线截面和线路中的电压愈高则电流愈小，导线截面和线路中的功率损耗愈小。功率损耗愈小。 电压愈高线路的绝缘要求愈高，变压器和开电压愈高线路的绝缘要求愈高，变压器和开关设备的价格愈高。关设备的价格愈高。选择电压等级要权衡经济效益。选择电压等级要权衡经济效益。 (3) (3) 额定电压额定电压额定电压：额定电压：是用电设备、发电机和变压器正常工作时具是用电设备、发电机和变压器正常工作时具有最好技术经济指标的电压。有最好技术经济指标的电压。额定电压的确定：额定电压的确定： 电网的额定电压：电网的额定电压：线路首末两端电压的平

55、均值应等线路首末两端电压的平均值应等于电网额定电压，作为其它电力设备额定电压的依于电网额定电压，作为其它电力设备额定电压的依据；据； 用电设备的额定电压：用电设备的额定电压：用电设备额定电压等于电网用电设备额定电压等于电网额定电压；额定电压； 发电机的额定电压：发电机的额定电压：发电机的额定电压规定比同级发电机的额定电压规定比同级电网电压高电网电压高5 5。因为电网在传输功率时有电压损失；。因为电网在传输功率时有电压损失； 电力变压器一次绕组的额定电压：电力变压器一次绕组的额定电压：当变压器直接与当变压器直接与发电机相连时，其一次绕组的额定电压与发电机的发电机相连时，其一次绕组的额定电压与发电

56、机的额定电压相同，即高出同级电网额定电压额定电压相同，即高出同级电网额定电压5 5；当变；当变压器直接与电网相连时，其一次绕组的额定电压与压器直接与电网相连时，其一次绕组的额定电压与同级电网的额定电压相同。同级电网的额定电压相同。 电力变压器二次绕组的额定电压：电力变压器二次绕组的额定电压：是二次绕组的空是二次绕组的空载电压。变压器自身电压降和线路中的电压损失，载电压。变压器自身电压降和线路中的电压损失，变压器的二次绕组的额定电压应比同级电网额定电变压器的二次绕组的额定电压应比同级电网额定电压高压高1010；（若变压器靠近用户，线路的电压损失；（若变压器靠近用户，线路的电压损失可以忽略不计，可

57、以是可以忽略不计，可以是5 5) )3 3 常用变配电设备常用变配电设备3.1 变压器选择变压器选择由于高层建筑用电量大，为减少电能损失，供电应深入负荷中心，由于高层建筑用电量大，为减少电能损失，供电应深入负荷中心，因此，其变配电所多设在高层建筑主体内，尤其以设在地下层为多；因此，其变配电所多设在高层建筑主体内，尤其以设在地下层为多；高层建筑防火等级较高，一般选用高层建筑防火等级较高，一般选用环氧树脂浇注干式环氧树脂浇注干式变压器，也可变压器，也可选用选用六氟化硫六氟化硫变压器、变压器、硅油硅油变压器和变压器和空气绝缘干式空气绝缘干式变压器；变压器；台数一般根据台数一般根据负荷特点负荷特点、用

58、电容量用电容量和和运行方式运行方式等条件综合考虑确定，等条件综合考虑确定，一般情况下，都设有一般情况下，都设有两台及以上两台及以上的变压器；的变压器；容量应按容量应按计算负荷计算负荷来选择：来选择：一用一备：每台容量按母线全部计算负荷来确定；一用一备：每台容量按母线全部计算负荷来确定；互为备用：正常时每台负担总负荷的一半；一台故障时，另一互为备用：正常时每台负担总负荷的一半；一台故障时，另一台承当全部负荷中的一二级负荷。台承当全部负荷中的一二级负荷。变压器型号的表示方式变压器型号的表示方式 冷却代号冷却代号F风冷风冷P强迫油循环强迫油循环无自然冷却无自然冷却设计序号设计序号高压绕组电压高压绕组

59、电压(kV)(kV)绕组材料绕组材料L铝铝无铜无铜调压代号调压代号Z有载调压有载调压无无载调压无无载调压相数代号相数代号S三相三相D单相单相额定容量额定容量(kVA)绝缘代号绝缘代号C成型固体成型固体G空气空气无油浸式无油浸式特点：特点： 1 1、防火性能好防火性能好。用为变压器绝缘材料的环氧树脂结合纤维具有难燃易。用为变压器绝缘材料的环氧树脂结合纤维具有难燃易熄的特性，不会因短路产生电弧、防燃、防爆，可深入负荷中心供电。熄的特性，不会因短路产生电弧、防燃、防爆，可深入负荷中心供电。 2 2、安装运行经济安装运行经济。环氧变压器可安装在负荷附近，降低了安装费用，。环氧变压器可安装在负荷附近，降

60、低了安装费用，减少了线路能耗。减少了线路能耗。 3 3、免维护、无污染免维护、无污染。环氧变压器无油，无须维护，不会因渗油对环境。环氧变压器无油，无须维护，不会因渗油对环境造成污染，也省去了大量的维护工作和费用。造成污染，也省去了大量的维护工作和费用。 4 4、防潮性能好防潮性能好。可在。可在100%100%湿度下正常运行，恢复运行无需预干燥。湿度下正常运行，恢复运行无需预干燥。 5 5、绝缘性能好，局部放电量低绝缘性能好，局部放电量低。抗短路，耐雷电冲击能力强。抗短路，耐雷电冲击能力强。 6 6、损耗小，效率高，运行成本低损耗小，效率高，运行成本低。长期运行效益明显。长期运行效益明显。 7