建筑设备第十一章

1、建筑设备建筑设备主讲：张鸿恺11 供配电系统供配电系统目录目录建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述1用电负荷计算用电负荷计算2低压配电线路低压配电线路3 3低压电器和配电箱（盘）低压电器和配电箱（盘）4变配电室和自备应急电源变配电室和自备应急电源3 5电梯电梯611.1 建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述 电力系统由电力系统由电源电源、电力网电力网、电力用户电力用户组成。电力系统的组成。电力系统的电源一般是发电厂，发电厂多数是建造在燃料或水力资源比电源一般是发电厂，发电厂多数是建造在燃料或水力资源比较丰富的地方，而电能用户是比较分散的，往往又远离发电较丰富的地方，而电能用户是比较分散的，往往

2、又远离发电厂。这样就必须通过输电线路和变电站等中间环节将发电厂厂。这样就必须通过输电线路和变电站等中间环节将发电厂发出的电能输送给用户。由于电能目前尚不能大量储存，其发出的电能输送给用户。由于电能目前尚不能大量储存，其生产、输送、分配和使用的全过程，实际上是在同一瞬间完生产、输送、分配和使用的全过程，实际上是在同一瞬间完成的。这个全过程中的各个环节构成一个紧密相连的整体。成的。这个全过程中的各个环节构成一个紧密相连的整体。 由各种电压的电力线路将发电厂、变电所和电力用户联由各种电压的电力线路将发电厂、变电所和电力用户联11.1.1 电力系统简介电力系统简介系起来的一个发电、输电、变电、配电和用

3、电的整体，统称系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，统称电力系统，如图电力系统，如图11-1所示。所示。 11.1 建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述 根据电压标准根据电压标准(GBl56-93)的规定，标准电压包括以的规定，标准电压包括以下等级：下等级：0.38、3、6、10、35、66、110、220、330、500、750kV。 就整个电力网而言，就整个电力网而言，04kV作为低压配电电压，作为低压配电电压，3、6、10kV作为中压配电电压，作为中压配电电压，35、66、110kV作为高压配电电作为高压配电电压，压，220、330、500kV作为高压输电作为高压输电(送电送电

4、)电压，电压，750kV及及以以上作为超高压输电上作为超高压输电(送电送电)电压。整个电力网的电压等级不宜电压。整个电力网的电压等级不宜过多，多一级电压就会多一级变电站和相应的电力设备以及过多，多一级电压就会多一级变电站和相应的电力设备以及11.1 建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述11.1.2 电力网电压等级电力网电压等级电网网损，造成资源能源的浪费；电压等级也不宜过少，如电网网损，造成资源能源的浪费；电压等级也不宜过少，如果电网电压过少会造成输电容量无法合理分配，并且变电站果电网电压过少会造成输电容量无法合理分配，并且变电站高压侧出线太多给布线带来困难。我国电力网目前一般采用高压侧出线太

5、多给布线带来困难。我国电力网目前一般采用五级电压，即五级电压，即0.41035110220或或330kV。 对于建筑电气而言，电压大于等于对于建筑电气而言，电压大于等于1kV都称为高压，小都称为高压，小于于1kV称为低压。称为低压。11.1 建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述 对于建筑电气而言，电源可泛指城市电网中的任一点，对于建筑电气而言，电源可泛指城市电网中的任一点，如变电所的一路出线、一台变压器、一根电缆的如变电所的一路出线、一台变压器、一根电缆的型接线转型接线转接箱等。建筑供配电系统包括从电源进户起到用电设备的输接箱等。建筑供配电系统包括从电源进户起到用电设备的输入端止的整个电路，主

6、要功能是完成在建筑内接受电能、变入端止的整个电路，主要功能是完成在建筑内接受电能、变换电压、分配电能、输送电能的任务。其设计内容主要包括换电压、分配电能、输送电能的任务。其设计内容主要包括建筑电力负荷级别、供电电源和电压级别、配电方式、电气建筑电力负荷级别、供电电源和电压级别、配电方式、电气设备以及配电线路的选择和确定。设备以及配电线路的选择和确定。11.1 建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述11.1.3 供配电系统基本概念供配电系统基本概念1、一级负荷、一级负荷 符合下列条件之一的，为一级负荷。符合下列条件之一的，为一级负荷。 中断供电将造成人身伤亡的负荷。如医院急诊室、监中断供电将造成人

7、身伤亡的负荷。如医院急诊室、监护病房、手术室等处的负荷。护病房、手术室等处的负荷。 中断供电将在政治、经济上造成重大损失的负荷。中断供电将在政治、经济上造成重大损失的负荷。 中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作的负荷，如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要正常工作的负荷，如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要负荷。公共场所等用电单位中的重要负荷。11.1 建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述11.1.3.1

8、 负荷分级及供电电源要求负荷分级及供电电源要求 一级负荷中有普通一级负荷和特别重要的一级负荷之分。一级负荷中有普通一级负荷和特别重要的一级负荷之分。 普通一级负荷应由两个电源供电，且当其中一个电源发普通一级负荷应由两个电源供电，且当其中一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。 特别重要的一级负荷，除由满足上述条件的两个电源供特别重要的一级负荷，除由满足上述条件的两个电源供电外，尚应增设应急电源专门对此类负荷供电。电外，尚应增设应急电源专门对此类负荷供电。2、 二级负荷二级负荷 符合下列条件之一的，为二级负荷。符合下列条件之一的，为二级负荷。 中断供

9、电将在政治、经济上造成较大损失的负荷。中断供电将在政治、经济上造成较大损失的负荷。 中断供电将影响重要用电单位的正常工作的负荷。中断供电将影响重要用电单位的正常工作的负荷。 二级负荷宜由两回线路供电，当电源来自于同一区域变二级负荷宜由两回线路供电，当电源来自于同一区域变11.1 建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述电站的不同变压器时，即可认为满足要求。电站的不同变压器时，即可认为满足要求。 在负荷较小或地区供电条件困难时，可由一回在负荷较小或地区供电条件困难时，可由一回6kV及以及以上专用的架空线路或电缆线路供电。当采用架空线时，可为上专用的架空线路或电缆线路供电。当采用架空线时，可为一回架空

10、线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成一回架空线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，且每根电缆应能承受的线路供电，且每根电缆应能承受100的二级负荷。的二级负荷。3、三级负荷、三级负荷 不属于一、二级负荷者为三级负荷。不属于一、二级负荷者为三级负荷。 三级负荷对电源无特殊要求，一般以单电源供电即可。三级负荷对电源无特殊要求，一般以单电源供电即可。 在一个工业企业或民用建筑中，并不一定所有用电设备在一个工业企业或民用建筑中，并不一定所有用电设备都属于同一等级的负荷，因此在进行系统设计时应根据其负都属于同一等级的负荷，因此在进行系统设计时应根据其负荷级别分别考虑。荷级别分别

11、考虑。11.1 建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述 对于高层建筑来说，发生火灾时主要利用建筑物本身的对于高层建筑来说，发生火灾时主要利用建筑物本身的消防设施进行报警、灭火和疏散人员物资，如果没有可靠的消防设施进行报警、灭火和疏散人员物资，如果没有可靠的电源势必会造成重大损失。因此规定：一类高层建筑应按一电源势必会造成重大损失。因此规定：一类高层建筑应按一级负荷要求供电，二类高层建筑应按二级负荷要求供电；高级负荷要求供电，二类高层建筑应按二级负荷要求供电；高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、消防排烟风机层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、消防排烟风机等的供电，应在最末一级配电箱处设置

12、自动切换装置。一类等的供电，应在最末一级配电箱处设置自动切换装置。一类高层建筑的自备发电设备应设有自动启动装置，并能在高层建筑的自备发电设备应设有自动启动装置，并能在30秒秒内供电。内供电。11.1 建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述 供配电系统的中性点供配电系统的中性点是指星形联结的变压器或发电机绕是指星形联结的变压器或发电机绕组的中间点。组的中间点。 所谓系统的中性点运行方式所谓系统的中性点运行方式，是指系统中性点与大地的，是指系统中性点与大地的电气联系方式，或简称系统中性点的接地方式。电气联系方式，或简称系统中性点的接地方式。11.1 建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述11.1.4.

13、1 供配电系统中性点运行方式供配电系统中性点运行方式11.1.4 中性点运行方式及低压配电系统接地的形式中性点运行方式及低压配电系统接地的形式1、中性点接地系统、中性点接地系统 中性点接地系统中性点接地系统，就是中性点直接接地或经小电阻接地，就是中性点直接接地或经小电阻接地的系统，也称大接地电流系统。的系统，也称大接地电流系统。 这种系统中一相接地时，出现了除中性点接地点以外的这种系统中一相接地时，出现了除中性点接地点以外的另一个接地点，构成了短路回路，接地故障相电流很大，为另一个接地点，构成了短路回路，接地故障相电流很大，为了防止设备损坏，必须迅速切断电源，因而供电可靠性低，了防止设备损坏，

14、必须迅速切断电源，因而供电可靠性低，易发生停电事故。易发生停电事故。 但这种系统上发生单相接地故障时，由于系统中性点的但这种系统上发生单相接地故障时，由于系统中性点的钳位作用，使非故障相的对地电压不会有明显的上升，因而钳位作用，使非故障相的对地电压不会有明显的上升，因而对系统绝缘是有利的。对系统绝缘是有利的。 11.1 建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述2、 中性点不接地系统中性点不接地系统 中性点不接地系统中性点不接地系统，是指中性点不接地或经过高阻抗，是指中性点不接地或经过高阻抗（如消弧线圈）接地的系统，也称小接地电流系统。（如消弧线圈）接地的系统，也称小接地电流系统。 这种系统发生单相

15、接地故障时，只有比较小的导线对地这种系统发生单相接地故障时，只有比较小的导线对地电容电流通过故障点，因而系统仍可继续运行，这对提高供电容电流通过故障点，因而系统仍可继续运行，这对提高供电可靠性是有利的。电可靠性是有利的。 但这种系统在发生单相接地故障时，系统中性点对地电但这种系统在发生单相接地故障时，系统中性点对地电压会升高到相电压，非故障相对地电压会升高到线电压；若压会升高到相电压，非故障相对地电压会升高到线电压；若接地点不稳定，产生了间歇性电弧，则过电压会更严重，对接地点不稳定，产生了间歇性电弧，则过电压会更严重，对绝缘不利。绝缘不利。11.1 建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述 对于高

16、压输配电网，由于传输功率大且传输距离长，一对于高压输配电网，由于传输功率大且传输距离长，一般都采用般都采用110kV及以上的电压等级，在这样高的电压等级下及以上的电压等级，在这样高的电压等级下绝缘问题比较突出，因此一般都采用中性点接地系统；而在绝缘问题比较突出，因此一般都采用中性点接地系统；而在中压系统中，中性点不接地系统发生单相接地故障时产生的中压系统中，中性点不接地系统发生单相接地故障时产生的过电压对绝缘的威胁不大，因为中压系统的绝缘水平是根据过电压对绝缘的威胁不大，因为中压系统的绝缘水平是根据更高的雷电过电压制定的，因此为了提高供电可靠性，中压更高的雷电过电压制定的，因此为了提高供电可靠

17、性，中压系统较多地采用了中性点不接地系统。系统较多地采用了中性点不接地系统。 对于对于1kV以下的低压配电系统，中性点运行方式与绝缘以下的低压配电系统，中性点运行方式与绝缘的关系已不是主要问题，这时中性点运行方式主要取决于供的关系已不是主要问题，这时中性点运行方式主要取决于供电可靠性和安全性。因此，电可靠性和安全性。因此，1kV以下的低压配电系统采用中以下的低压配电系统采用中性点接地系统。性点接地系统。 11.1 建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述 低压配电系统接地的形式根据电源端与地的关系、电气低压配电系统接地的形式根据电源端与地的关系、电气装置的外露可导电部分与地的关系分为装置的外露可导

18、电部分与地的关系分为TN、TT、IT系统，系统，其中其中TN系统又分为系统又分为TN-S、TN-C、TN-C-S系统。系统。 以拉丁文字作代号形式的意义为：以拉丁文字作代号形式的意义为： 第一个字母表示电源与地的关系。第一个字母表示电源与地的关系。T表示电源有一点直表示电源有一点直接接地；接接地；I表示电源端所有带电部分不接地或有一点通过阻表示电源端所有带电部分不接地或有一点通过阻抗接地。抗接地。11.1 建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述11.1.4.2 低压配电系统接地的形式低压配电系统接地的形式 第二个字母表示电气装置的外露可导电部分与地的关第二个字母表示电气装置的外露可导电部分与地的

19、关系。系。N表示电气装置的外露可导电部分与电源端有直接电气表示电气装置的外露可导电部分与电源端有直接电气连接；连接；T表示电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地表示电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点。点在电气上独立于电源端的接地点。1、TN系统系统 根据国家标准根据国家标准供配电系统设计规范供配电系统设计规范GB 50052-95规规定：定：TN电力系统有一点直接接地，电气设施的外露可导电部电力系统有一点直接接地，电气设施的外露可导电部分用保护线与该点连接。分用保护线与该点连接。 11.1 建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述 按中性线与保护线的组合情况，

20、按中性线与保护线的组合情况，TN系统有以下三种形系统有以下三种形式：式： TN-S系统（见图系统（见图11-2） 整个系统的中性线和保护整个系统的中性线和保护线是分开的。线是分开的。 TN-C系统（见图系统（见图11-3） 整个系统的中性线和保护整个系统的中性线和保护线是合一的。线是合一的。 TN-C-S系统（见图系统（见图11-4） 系统中有一部分中性线系统中有一部分中性线和保护线是合一的。和保护线是合一的。11.1 建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述2、TT系统系统 TT系统有一个直接接地点，电气设施的外露可导电部分系统有一个直接接地点，电气设施的外露可导电部分接至电气上与电力系统的接地

21、点无关的接地极（见图接至电气上与电力系统的接地点无关的接地极（见图11-5）。）。3、IT系统系统 IT系统的带电部分与大地间不直接连接，而电气设施的系统的带电部分与大地间不直接连接，而电气设施的外露可导电部分则是接地的（见图外露可导电部分则是接地的（见图11-6）。）。11.1 建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述11.1 建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述图11-2 TN-S系统 Back11.1 建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述图11-3 TN-C系统 Back11.1 建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述图11-4 TN-C-S系统 Back11.1 建筑供配电系统概述建筑供配电

22、系统概述图11-5 TT系统 Back11.1 建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述图11-6 IT系统 Back1、频率质量、频率质量 电力系统的额定频率为电力系统的额定频率为50Hz。当电力系统的容量在。当电力系统的容量在300万万kW及以上时，频率偏差允许值为及以上时，频率偏差允许值为0.2Hz；电力系统的容量；电力系统的容量在在300万万kW以下时，频率偏差允许值为以下时，频率偏差允许值为0.5Hz。2、电压质量、电压质量 国家标准国家标准GB 5005295供配电系统设计规范供配电系统设计规范规定，正规定，正常运行情况下，用电设备端子处电压偏差的允许值应符合下常运行情况下，用电设备端

23、子处电压偏差的允许值应符合下列要求：列要求： 电动机为电动机为5。 照明，在一般场所为照明，在一般场所为5 ；11.1 建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述11.1.5 电能的质量及其标准电能的质量及其标准对于远离变电所的小面积一般工作场所，难以满足以上要求对于远离变电所的小面积一般工作场所，难以满足以上要求时，可为时，可为+5、-10；应急照明、道路照明和警卫照明等；应急照明、道路照明和警卫照明等为为+5、-10。 其他用电设备，当无特殊规定时为其他用电设备，当无特殊规定时为5。3、波形质量、波形质量 电能的质量除了频率与电压以外，还包含了供电电压的电能的质量除了频率与电压以外，还包含了供电

24、电压的波形。电力系统电压的波形应是波形。电力系统电压的波形应是50Hz的正弦波形，如果波形的正弦波形，如果波形偏离正弦波形就称为波形畸变，可以根据傅立叶级数从畸变偏离正弦波形就称为波形畸变，可以根据傅立叶级数从畸变的波形中分解出的波形中分解出50Hz的基波及一系列的高次谐波。电压或电的基波及一系列的高次谐波。电压或电流中含有的高次谐波越多，或者高次谐波的幅值流中含有的高次谐波越多，或者高次谐波的幅值(或有效值或有效值)越大，其波形离正弦波形就越远，畸变就越严重，波形质量越大，其波形离正弦波形就越远，畸变就越严重，波形质量就越差。就越差。11.1 建筑供配电系统概述建筑供配电系统概述 供配电系统

25、要能够在正常条件下可靠地运行，系统中的供配电系统要能够在正常条件下可靠地运行，系统中的配电线路，控制和保护设备都必须合理选择，选择的条件一配电线路，控制和保护设备都必须合理选择，选择的条件一般依据工作电压的要求和负荷电流的要求。用电负荷的计算般依据工作电压的要求和负荷电流的要求。用电负荷的计算主要是指满足负荷电流要求的计算，它将为系统中的电气设主要是指满足负荷电流要求的计算，它将为系统中的电气设备、配电线路、控制和保护设备的合理选择提供依据。备、配电线路、控制和保护设备的合理选择提供依据。1、负荷种类、负荷种类 由于用电系统和设备的工作制不尽相同，有的是长期连续由于用电系统和设备的工作制不尽相

26、同，有的是长期连续运行，有的是短时间工作，还有的是反复短时间间歇工作，运行，有的是短时间工作，还有的是反复短时间间歇工作，11.2 用电负荷计算用电负荷计算 11.2.1 基本概念基本概念所以造成用电负荷是随着时间波动变化的。对负荷分类的目所以造成用电负荷是随着时间波动变化的。对负荷分类的目的就是满足不同需要的条件下的计算数值作为选择各电气设的就是满足不同需要的条件下的计算数值作为选择各电气设备的依据。备的依据。(1) 计算负荷计算负荷 计算负荷也称为最大负荷，是指消耗电能最多的计算负荷也称为最大负荷，是指消耗电能最多的30分钟分钟时间内的平均功率。它是一个假想的持续负荷，其热效应时间内的平均

27、功率。它是一个假想的持续负荷，其热效应与同时间内实际变动负荷所产生的热效应相等。各计算与同时间内实际变动负荷所产生的热效应相等。各计算负荷负荷的表示方法和单位分别是：的表示方法和单位分别是： 有功计算负荷有功计算负荷Pjs, 千瓦千瓦(kW) 无功计算负荷无功计算负荷Qjs,千乏千乏(kVar) 视在计算负荷视在计算负荷Sjs, 千伏安千伏安(kVA) 计算电流计算电流Ijs, 安培安培(A)11.2 用电负荷计算用电负荷计算11.2 用电负荷计算用电负荷计算(2) 尖峰负荷尖峰负荷 指连续指连续ls到到2s时间内的最大平均负荷，可看作短时最大时间内的最大平均负荷，可看作短时最大负荷。它用来作

28、为校核电路中的电压波动、从而作选择熔断负荷。它用来作为校核电路中的电压波动、从而作选择熔断器和自动开关等保护元件和设备依据。相应地有器和自动开关等保护元件和设备依据。相应地有Pjf、Qjf、Sjf和和Ijf。(3) 平均负荷平均负荷 指电气系统和设备在某段时间内所消耗的电能除以该段指电气系统和设备在某段时间内所消耗的电能除以该段时间所得到的平均功率值。它用来计算某段时间内的用电量时间所得到的平均功率值。它用来计算某段时间内的用电量并确定补偿电容的大小。相应的有并确定补偿电容的大小。相应的有Pp、Qp、Sp和和Ip。 平均负荷与最大负荷平均负荷与最大负荷（计算负荷）的比值称为负荷系数（计算负荷）

29、的比值称为负荷系数或负荷率，它可以反或负荷率，它可以反映负荷波动的程度。映负荷波动的程度。11.2 用电负荷计算用电负荷计算2、需要系数、需要系数Kx 每个用电设备的安装容量就是其铭牌上标的额定容量每个用电设备的安装容量就是其铭牌上标的额定容量Pe，即该用电设备在额定条件下的最大输出功率。建筑内所有用即该用电设备在额定条件下的最大输出功率。建筑内所有用电设备的总容量为电设备的总容量为Ps，Pjs=Ps=Pe。考虑到在线路中传输的。考虑到在线路中传输的能量损失，能量损失，Pjs=Ps；又考虑到全部电气设备并不是同时运又考虑到全部电气设备并不是同时运行，计入同时运行系数行，计入同时运行系数Kt，

30、Pjs= Kt Ps； 再再考虑到并不是再再考虑到并不是所有的电气设备都是在额定条件下满负荷运行，计入系数所有的电气设备都是在额定条件下满负荷运行，计入系数Kf， Pjs= Kf Kt Ps= KxPs 。由此可见，需要系数由此可见，需要系数Kx的确定的确定十分复杂，实际上它与用电设备组的工作性质、十分复杂，实际上它与用电设备组的工作性质、 设备功率和设备功率和线路损耗等因素有关，也与工人技术熟练程度和生产组织有线路损耗等因素有关，也与工人技术熟练程度和生产组织有11.2 用电负荷计算用电负荷计算关。因此，需要系数关。因此，需要系数Kx一般通过实测来确定，以便尽可能符一般通过实测来确定，以便尽

31、可能符合实际。对不同类型的建筑和不同类型的用电设备，整理出合实际。对不同类型的建筑和不同类型的用电设备，整理出相应的需要系数表，可供设计中查用。相应的需要系数表，可供设计中查用。3、有功功率、无功功率、视在功率和功率因数、有功功率、无功功率、视在功率和功率因数 对于纯电阻负载来说，电压和电流是同相位的，消耗在对于纯电阻负载来说，电压和电流是同相位的，消耗在负载上的功率全部用来做功，即电能全部转换成热能，电阻负载上的功率全部用来做功，即电能全部转换成热能，电阻负载的额定功率就等于有功功率负载的额定功率就等于有功功率P。而交流电路中的纯电感。而交流电路中的纯电感负载，只能将电能转化为磁场能，再反变

32、为电能回馈到电负载，只能将电能转化为磁场能，再反变为电能回馈到电源，在此过程中并不做功，记为无功功率源，在此过程中并不做功，记为无功功率Q。在实际的电气。在实际的电气系统中，由于大量电感性负载的存在系统中，由于大量电感性负载的存在(如交流电机如交流电机)，使得整，使得整11.2 用电负荷计算用电负荷计算个电路中产生无功电流和无功功率，使供电线路造成电压降个电路中产生无功电流和无功功率，使供电线路造成电压降并消耗电能。这种电气设备的额定功率并不是完全做功的，并消耗电能。这种电气设备的额定功率并不是完全做功的，包括有功功率和无功功率两个部分，其数值等于有功功率和包括有功功率和无功功率两个部分，其数

33、值等于有功功率和无功功率的几何平均值。这时设备的额定功率就是视在功率无功功率的几何平均值。这时设备的额定功率就是视在功率S，即，即PeS。功率因数定义为有功功率。功率因数定义为有功功率P和视在功率和视在功率S的比的比值，用来反映无功功率损耗情况。功率因数有瞬时功率因值，用来反映无功功率损耗情况。功率因数有瞬时功率因数、平均功率因数和最大负荷时功率因数。由于在进行供电数、平均功率因数和最大负荷时功率因数。由于在进行供电设计时的计算负荷均为半小时最大负荷设计时的计算负荷均为半小时最大负荷(即年最大负荷即年最大负荷)，因，因此，在负荷计算中所指的功率因数一般为最大负荷时功率因此，在负荷计算中所指的功

34、率因数一般为最大负荷时功率因数。数。 影响用电负荷的因素很多，实际负荷情况很复杂，而且影响用电负荷的因素很多，实际负荷情况很复杂，而且也不是固定不变的。因而必须选择正确的负荷计算方法，以也不是固定不变的。因而必须选择正确的负荷计算方法，以使计算结果尽量符合实际。负荷计算的方法有需要系数法、使计算结果尽量符合实际。负荷计算的方法有需要系数法、单位建筑面积安装功率法、二项式法和利用系数法等。在民单位建筑面积安装功率法、二项式法和利用系数法等。在民用建筑电气设计中，一般可采用需要系数法和单位建筑面积用建筑电气设计中，一般可采用需要系数法和单位建筑面积安装功率法。安装功率法。1、按需要系数法确定计算负

35、荷、按需要系数法确定计算负荷 11.2 用电负荷计算用电负荷计算 11.2.2 负荷计算的方法负荷计算的方法11.2 用电负荷计算用电负荷计算(1) 用电设备组的需要系数，就是用电设备组在最大负荷时需用电设备组的需要系数，就是用电设备组在最大负荷时需要的有功功率与其设备容量的比值，即：要的有功功率与其设备容量的比值，即：KxPjs / PN。由此。由此可得，确定用电设备组有功计算负荷的基本公式为：可得，确定用电设备组有功计算负荷的基本公式为： PjsKx PN (11-1)式中式中 PN 用电设备组的总设备容量，用电设备组的总设备容量， PN的计算应先根据用的计算应先根据用 电设备的工作性质进

36、行分类，除去备用和不同时电设备的工作性质进行分类，除去备用和不同时 工作的，其余设备的额定功率相加即可得到；工作的，其余设备的额定功率相加即可得到； Kx 该用电设备组的需要系数，它与用电设备组的工该用电设备组的需要系数，它与用电设备组的工 作性质、设备台数、设备功率和线路损耗等因素作性质、设备台数、设备功率和线路损耗等因素 有关，也与工人技术熟练程度和生产组织有关。有关，也与工人技术熟练程度和生产组织有关。11.2 用电负荷计算用电负荷计算 在求出有功计算负荷后，可按下列各式分别求出其余计在求出有功计算负荷后，可按下列各式分别求出其余计算负荷：算负荷： 无功计算负荷：无功计算负荷： QjsP

37、jstan (kVar) (11-2) 视在计算负荷：视在计算负荷： Sjs Pjs / cos (kVA) (11-3) 或或 (kVA) 计算电流：三相负荷时计算电流：三相负荷时 (A) (11-4) 单相负荷时单相负荷时 IjsSjs / UL (A) (11-5) 当单相负荷接入三相电路中时，应尽量做到在三相内均当单相负荷接入三相电路中时，应尽量做到在三相内均匀分配。当单相负荷的总容量超过计算范围内三相对称负荷匀分配。当单相负荷的总容量超过计算范围内三相对称负荷总容量的总容量的15时，应将单相负荷换算为等效三相负荷，其等时，应将单相负荷换算为等效三相负荷，其等效三相负荷应取最大相负荷的

38、效三相负荷应取最大相负荷的3倍。倍。22jsjsjsQPSNjsjsUSI311.2 用电负荷计算用电负荷计算以上各式中以上各式中 cos 用电设备组的功率因数；用电设备组的功率因数； tan 用电设备组的功率因数所对应的正切值；用电设备组的功率因数所对应的正切值； UN 三相用电设备的端电压三相用电设备的端电压(民用建筑中一般为民用建筑中一般为380V)； UL单相用电设备的端电压单相用电设备的端电压(民用建筑中一般为民用建筑中一般为220V)。(2) 多组用电设备组的计算负荷多组用电设备组的计算负荷(配电干线或变电所配电干线或变电所) (11-6) (11-7) (11-8)式中式中 KP

39、 有功功率的同时系数，一般取：有功功率的同时系数，一般取：0.80.9； Kq 无功功率的同时系数，一般取：无功功率的同时系数，一般取：0.930.97。)(NXPjsPKKP)tan(NXqjsPKKQ22jsjsjsQPS11.2 用电负荷计算用电负荷计算(3) 用电设备容量用电设备容量 PN的确定的确定 动力设备容量动力设备容量PN a. 只考虑工作设备，不包括备用设备和不同时工作设备。只考虑工作设备，不包括备用设备和不同时工作设备。 b. 长期工作的动力设备容量，就是其铭牌额定容量。长期工作的动力设备容量，就是其铭牌额定容量。 c. 短期和反复短期工作动力设备的容量，应根据其工作状短期

40、和反复短期工作动力设备的容量，应根据其工作状态换算至标准状态下。态换算至标准状态下。 照明设备容量照明设备容量PN a. 白炽灯等热辐射光源取其铭牌额定功率。白炽灯等热辐射光源取其铭牌额定功率。 b. 气体放电灯，金属卤化物灯除灯泡的功率外，还应考虑气体放电灯，金属卤化物灯除灯泡的功率外，还应考虑镇流器的功率损耗，如荧光灯应增加镇流器的功率损耗，如荧光灯应增加20，高压水银灯一般，高压水银灯一般应增加应增加8等。等。11.2 用电负荷计算用电负荷计算2、按单位面积功率法确定计算负荷、按单位面积功率法确定计算负荷 (1) 基本公式基本公式 (kw) (11-9)式中式中 Pjs 有功计算负荷有功

41、计算负荷(kW)； A建筑面积建筑面积(m2)； KS用电指标用电指标(W / m2)。 (2) 根据上述公式确定有功计算负荷后，再根据式根据上述公式确定有功计算负荷后，再根据式(11-2) 式式(1l-5)确定其他各项计算负荷。确定其他各项计算负荷。3、无功功率补偿、无功功率补偿 我国我国民用建筑电气设计规范民用建筑电气设计规范(JGJ16-2008)规定，对高规定，对高压供电的用电单位，功率因数应在压供电的用电单位，功率因数应在0.9以上，低压供电的用电以上，低压供电的用电1000AKPsjs11.2 用电负荷计算用电负荷计算单位，功率因数应为单位，功率因数应为0.85以上。当达不到上述要

42、求时，就应以上。当达不到上述要求时，就应进行无功补偿。通过无功补偿，可以有效地降低电力系统的进行无功补偿。通过无功补偿，可以有效地降低电力系统的电能损耗和电压损耗，不仅可以节约电能，提高电压质量，电能损耗和电压损耗，不仅可以节约电能，提高电压质量，还可以选用较小的导线或电缆，节约有色金属。还可以选用较小的导线或电缆，节约有色金属。 进行无功补偿就是要提高功率因数。如图进行无功补偿就是要提高功率因数。如图11-7所示，在所示，在有功功率有功功率Pjs基本不变的情况下，将功率因数基本不变的情况下，将功率因数cos 提高到提高到cos无功功率无功功率Qjs和视在功率和视在功率Sjs将相应减小，从而负

43、荷电流将相应减小，从而负荷电流Ijs也减也减小。小。 无功补偿的办法之一就是装设并联电容器，其补偿容量无功补偿的办法之一就是装设并联电容器，其补偿容量应根据下式来确定应根据下式来确定 (11-10) )tan(tanjsjsjscPQQQ11.2 用电负荷计算用电负荷计算图图11-7 功率因数提高与无功和视在功率变化的关系功率因数提高与无功和视在功率变化的关系Back 低压配电系统的接线方式有三种，分别是放射式、树干低压配电系统的接线方式有三种，分别是放射式、树干式和混合式，如图式和混合式，如图11-8所示。所示。1、放射式、放射式 如图如图11-8(a)所示，从低压母线到用电设备或二级配电箱

44、所示，从低压母线到用电设备或二级配电箱均由独立的线路直接供电，沿线不支接其他负荷。这种接线均由独立的线路直接供电，沿线不支接其他负荷。这种接线方式的优点是线路敷设简单，且当其中的一路发生故障时，方式的优点是线路敷设简单，且当其中的一路发生故障时，不影响其他干线的供电，供电可靠性高。其缺点是低压母线不影响其他干线的供电，供电可靠性高。其缺点是低压母线出线回路较多，耗用的电缆或导线较多。这种方式适用于负出线回路较多，耗用的电缆或导线较多。这种方式适用于负荷比较集中，容量较大的场所或重要的用电设备。荷比较集中，容量较大的场所或重要的用电设备。11.3 低压配电线路低压配电线路 11.3.1 低压配电

45、系统的接线方式低压配电系统的接线方式2、树干式、树干式 如图如图11-8(b)所示，在低压母线所引出的配电干线上可以所示，在低压母线所引出的配电干线上可以直接连接直接连接35个分配电箱或用电设备，每个用电负荷从该干个分配电箱或用电设备，每个用电负荷从该干线上直接接出分支线。这种供电方式的可靠性比放射式差，线上直接接出分支线。这种供电方式的可靠性比放射式差，干线发生故障时影响范围大，但敷设简单，低压母线出线回干线发生故障时影响范围大，但敷设简单，低压母线出线回路少，可以节省导线和控制设备。一般适用于用电设备分布路少，可以节省导线和控制设备。一般适用于用电设备分布较广且布置较均匀，容量不大，对供电

46、无特殊要求的场所。较广且布置较均匀，容量不大，对供电无特殊要求的场所。3、混合式、混合式 如图如图11-8(c)所示，是上述两种接线方式的组合，这种系所示，是上述两种接线方式的组合，这种系统的灵活性好，也最为常用。对建筑物内的重要部分可用放统的灵活性好，也最为常用。对建筑物内的重要部分可用放射式供电，一般负荷采用树干式供电。民用建筑供电中一般射式供电，一般负荷采用树干式供电。民用建筑供电中一般11.3 低压配电线路低压配电线路多采用混合式的接线方式。图多采用混合式的接线方式。图11-9列出了几种常用的低压配列出了几种常用的低压配电干线接线方案图。电干线接线方案图。 图图11-9(a)适用于用电

47、负荷较小的高层建筑，干线采用电适用于用电负荷较小的高层建筑，干线采用电缆或导线穿管敷设，工程造价较低，供电可靠性较差。图缆或导线穿管敷设，工程造价较低，供电可靠性较差。图11-9(b)适用于用电负荷较大的建筑，配电干线可采用硬母线或适用于用电负荷较大的建筑，配电干线可采用硬母线或预分支电缆方式配线。图预分支电缆方式配线。图11-9(c)采用公用备用电源干线作为采用公用备用电源干线作为重要部位的电力负荷的备用电源，比上述两个方案提高了用重要部位的电力负荷的备用电源，比上述两个方案提高了用电的可靠性。电的可靠性。11.3 低压配电线路低压配电线路 在建筑电气系统中，导线在建筑物内用量最大，分布最在

48、建筑电气系统中，导线在建筑物内用量最大，分布最广。合理的选择导线，不但可以节省有色金属，而且可以有广。合理的选择导线，不但可以节省有色金属，而且可以有效地保证供电质量和安全。选择导线主要是确定导线型号和效地保证供电质量和安全。选择导线主要是确定导线型号和导线截面。导线截面。1、电线、电缆型号的选择、电线、电缆型号的选择 电线、电缆的型号用来反映导线的导体材料和绝缘方电线、电缆的型号用来反映导线的导体材料和绝缘方式，型号选择就是导体材料和绝缘方式的选择。导体材料有式，型号选择就是导体材料和绝缘方式的选择。导体材料有铝芯和铜；占两种，铜的导电性略好于铝，但价格较贵。绝铝芯和铜；占两种，铜的导电性略

49、好于铝，但价格较贵。绝11.3 低压配电线路低压配电线路11.3.2 电线、电缆的选择和敷设电线、电缆的选择和敷设缘材料有橡皮和塑料两种。橡皮的缺点是不耐油，不耐酸缘材料有橡皮和塑料两种。橡皮的缺点是不耐油，不耐酸碱，比较适合作为户外线路绝缘材料；塑料价格低廉，但低碱，比较适合作为户外线路绝缘材料；塑料价格低廉，但低温时容易变硬变脆，高温时又容易软化。温时容易变硬变脆，高温时又容易软化。2、导线和电缆截面的选择、导线和电缆截面的选择 导线和电缆线芯截面的选择应满足下列几个要求：导线和电缆线芯截面的选择应满足下列几个要求： 在额定电流下，导线和电缆的温升不应超过允许值；在额定电流下，导线和电缆的

50、温升不应超过允许值； 在额定电流下，导线和电缆上的电压损失不应超过容许在额定电流下，导线和电缆上的电压损失不应超过容许值；值； 导线的截面不应小于最小允许截面，对于电缆不必校验导线的截面不应小于最小允许截面，对于电缆不必校验机械强度；机械强度； 导线和电缆，还应满足工作电压的要求。导线和电缆，还应满足工作电压的要求。 11.3 低压配电线路低压配电线路 (1) 按导线和电缆截面必须满足的发热条件选择；按导线和电缆截面必须满足的发热条件选择； (2) 按线路允许的电压损失选择；按线路允许的电压损失选择； (3) 按机械强度选择。按机械强度选择。 通常导线的选择应同时满足上述三个条件的要求，所以通

51、常导线的选择应同时满足上述三个条件的要求，所以应按三种条件计算所得的最大截面，作为选择导线的依据。应按三种条件计算所得的最大截面，作为选择导线的依据。这样选定的导线，才能同时满足温升、电压损失和机械强度这样选定的导线，才能同时满足温升、电压损失和机械强度的要求。根据设计经验，低压动力线路因其负荷电流较大，的要求。根据设计经验，低压动力线路因其负荷电流较大，所以一般先按发热条件来选择截面，再校验其电压损耗和机所以一般先按发热条件来选择截面，再校验其电压损耗和机械强度。对于照明负荷线路，当负荷较集中、线路较短时一械强度。对于照明负荷线路，当负荷较集中、线路较短时一般先按发热条件来选择；当负荷分布较

52、广、线路较长时，先般先按发热条件来选择；当负荷分布较广、线路较长时，先按电压损失条件来选择，然后校验其发热条件和机械强度。按电压损失条件来选择，然后校验其发热条件和机械强度。按以上经验选择，通常容易满足要求，较少返工。按以上经验选择，通常容易满足要求，较少返工。11.3 低压配电线路低压配电线路3、导线和电缆的敷设、导线和电缆的敷设 导线和电缆的敷设方式应根据建筑物的性质、要求、用导线和电缆的敷设方式应根据建筑物的性质、要求、用电设备的分布及环境特征等因素确定。应避免因外部热源、电设备的分布及环境特征等因素确定。应避免因外部热源、灰尘聚集及腐蚀或污染物的存在而带来的对布线系统影响，灰尘聚集及腐

53、蚀或污染物的存在而带来的对布线系统影响，并应防止在敷设及使用过程中因受冲击、振动和建筑物的伸并应防止在敷设及使用过程中因受冲击、振动和建筑物的伸缩、沉降等各种外界应力作用而带来的损害。缩、沉降等各种外界应力作用而带来的损害。 (1)导线的敷设导线的敷设 导线的敷设按敷设位置可分为：导线的敷设按敷设位置可分为： 明敷明敷导线直接或者在线管线槽等保护体内，敷设于墙导线直接或者在线管线槽等保护体内，敷设于墙壁、顶棚的表面。壁、顶棚的表面。11.3 低压配电线路低压配电线路 暗敷暗敷导线在线管、线槽等保护体内，敷设于墙壁、顶导线在线管、线槽等保护体内，敷设于墙壁、顶棚、地坪及楼板等内部。棚、地坪及楼板

54、等内部。 导线的敷设按保护方式可分为：导线的敷设按保护方式可分为： 直敷布线直敷布线一般适用于正常环境室内场所和挑檐下室外一般适用于正常环境室内场所和挑檐下室外场所。直敷布线一般应采用护套绝缘电线。场所。直敷布线一般应采用护套绝缘电线。 金属管布线金属管布线一般适用于室内、外场所，但对金属管有一般适用于室内、外场所，但对金属管有严重腐蚀的场所不宜使用。严重腐蚀的场所不宜使用。 硬质塑料管布线硬质塑料管布线一般适用于室内场所和有酸碱腐蚀性一般适用于室内场所和有酸碱腐蚀性介质的场所，但在易受机械损伤的场所，不宜采用明敷设。介质的场所，但在易受机械损伤的场所，不宜采用明敷设。 金属线槽布线金属线槽布

55、线一般适用于正常环境的室内场所明敷，一般适用于正常环境的室内场所明敷，但对金属线槽有严重腐蚀的场所不应采用。但对金属线槽有严重腐蚀的场所不应采用。11.3 低压配电线路低压配电线路 塑料线槽布线塑料线槽布线一般适用于正常环境的室内场所，在高一般适用于正常环境的室内场所，在高温和易受机械损伤的场所不宜采用。温和易受机械损伤的场所不宜采用。(2) 电缆的敷设电缆的敷设 埋地敷设：施工简单、投资省、散热条件好，应优先埋地敷设：施工简单、投资省、散热条件好，应优先考虑采用。埋深不应小于考虑采用。埋深不应小于0.7m，并应敷于冻土层之下，上下，并应敷于冻土层之下，上下各铺各铺100mm厚的软土或砂层，上

56、盖保护板，不得在其他管道厚的软土或砂层，上盖保护板，不得在其他管道上面或下面平行敷设。电缆在沟内应波状放置，预留上面或下面平行敷设。电缆在沟内应波状放置，预留1.5的的长度，以免冷缩受拉。无铠装电缆引出地面时，高度长度，以免冷缩受拉。无铠装电缆引出地面时，高度1.8m以以下部分应穿钢管或加罩保护，以免机械损伤下部分应穿钢管或加罩保护，以免机械损伤(电气专用房间除电气专用房间除外外)。电缆应与其他管道设施保持规定的距离。在含有腐蚀性电缆应与其他管道设施保持规定的距离。在含有腐蚀性11.3 低压配电线路低压配电线路外外)。电缆应与其他管道设施保持规定的距离。在含有腐蚀性。电缆应与其他管道设施保持规

57、定的距离。在含有腐蚀性物质的土壤中或有地电流的地方，电缆不宜直接埋地。如必物质的土壤中或有地电流的地方，电缆不宜直接埋地。如必须埋地时，宜选用塑料护套电缆或防腐电缆。须埋地时，宜选用塑料护套电缆或防腐电缆。 电缆沟敷设：室内电缆沟的盖板应与室内地面齐平。电缆沟敷设：室内电缆沟的盖板应与室内地面齐平。在易积水、灰处宜用水泥砂浆或沥青将盖板缝隙抹死。经常在易积水、灰处宜用水泥砂浆或沥青将盖板缝隙抹死。经常开启的电缆沟盖板宜采用钢盖板。开启的电缆沟盖板宜采用钢盖板。 电缆穿管敷设：管内径不能小于电缆外径的电缆穿管敷设：管内径不能小于电缆外径的1.5倍。管倍。管的弯曲半径为管外径的的弯曲半径为管外径的

58、10倍，且不应小于所穿电缆的最小弯倍，且不应小于所穿电缆的最小弯曲半径。电缆穿管时，若无弯头，长度不宜超过曲半径。电缆穿管时，若无弯头，长度不宜超过50m；有一；有一个弯头时不宜超过个弯头时不宜超过20m；有两个弯头时，应设电缆井，电缆；有两个弯头时，应设电缆井，电缆11.3 低压配电线路低压配电线路中间接线盒应放在电缆井内，接线盒周围应有火灾延燃设施。中间接线盒应放在电缆井内，接线盒周围应有火灾延燃设施。 电缆在室内埋地、穿墙或穿楼板时，应穿管保护。水平电缆在室内埋地、穿墙或穿楼板时，应穿管保护。水平明敷时距地应不小于明敷时距地应不小于2.5m。垂直明敷时，高度。垂直明敷时，高度1.8m以下

59、部分以下部分应有防止机械损伤的措施。应有防止机械损伤的措施。11.3 低压配电线路低压配电线路 电力平面图是表示建筑物内电力设备和配电线路平面布电力平面图是表示建筑物内电力设备和配电线路平面布置的图纸，主要表现电力线路的敷设位置、敷设方式，导线置的图纸，主要表现电力线路的敷设位置、敷设方式，导线型号、截面、根数，线管的管径和种类，各种用电设备型号、截面、根数，线管的管径和种类，各种用电设备(照明照明灯、插座、吊扇灯、插座、吊扇)及配电设备及配电设备(配电箱、开关配电箱、开关)的型号、数量、的型号、数量、安装方式和相对位置。安装方式和相对位置。1、室内配电线路表示方法、室内配电线路表示方法 电力

60、线路在平面图中采用线条与文字标注相结合的方法电力线路在平面图中采用线条与文字标注相结合的方法向；用途、编号，导线的型号、根数、规格。向；用途、编号，导线的型号、根数、规格。11.3 低压配电线路低压配电线路11.3.3 电力平面图电力平面图 (1) 室内线路配线方式代号如表室内线路配线方式代号如表11-15所示。所示。11.3 低压配电线路低压配电线路 (2) 线路敷设部位代号如表线路敷设部位代号如表11-16所示。所示。 (3) 线路敷设表示方法线路敷设表示方法 电力及照明线路在乎面图中一般采用电力及照明线路在乎面图中一般采用“单线图单线图”表示手表示手法，法，数，通常在数，通常在“单线单线