同济大学建筑电气复习题

建筑电气复习题第一章绪论一•电力系统的概念与组成（发电、输电、变电、配电、用电）1.由发电厂、变电站、配电站、电力网和用户组成的系统。发电厂：将各种一次能源转化为电能，即生产电能的工厂；电力网：输送和分配电能的渠道。（区域电网和地方电网）；变电站：变换电压和交换电能的场所。电能用户：电能消耗的场所。2•建筑供配电系统及其组成由高压（10KV）及低压配电线路、变电站（包括配电站〕和用电设备组成。3•电力系统运行的特点：（1）电能生产的重要性；（2）系统暂态过程的快速性；（3）电能发、输、配、用的同时性。二.电力系统的额定电压1.电力系统电能质量的两个基本参数：频率、电压（偏移、波动、波形）2•额定频率：50±0.5Hz，—般称“工频”3•额定电压：为电气设备正常运行且获得最佳经济效果的电压。用电设备额定电压与电网额定电压相同。发电机的额定电压高于同级电网电压5%.三.建筑供配电的负荷分级及供电要求1.供电质量主要由电能质量和供电可靠性两大指标来循环。2•供电可靠性是指供电企业对用户的供电连续性，一般用供电企业的实际供电小时数与全年时间内小时数的百分比来衡量。（也可用全年的停电次数和停电持续时间来衡量）3•负荷等级“负荷”指用电设备，“负荷大小”指用电设备功率大小；共分三级一级负荷：两个电源供电；对于特备重要的，还需增设应急电源；不共用供电回路。二级负荷：两个回路供电；供电变压器应有两台。三级负荷：无特殊要求。四.电压偏移AUN（U-Un）/Un）*100%1•电压偏移的影响（温升、寿命）2•电压调整措施:科学的确定电力系统中各个电气设备的额定电压；合理选择变压器的电压比和电压分接头；合理减少系统阻抗；合理补偿无功功率；尽量使系统的三相负荷平衡。3.电压波动产生的原因：由于负荷急剧变动的冲击性负荷所引起的。4•电压波动抑制措施：对负荷变化剧烈的大型设备，采用专用线或专用变压器单独供电；设法增大供电容量，减少系统阻抗；在系统出现严重的电压波动时，减少或切除引起电压波动的负荷。5•电压质量为电压的偏差、波动和波形三方面。五.建筑电气设计的一般原则：安全、可靠、优质、经济、合理第二章建筑供配电的负荷计算一•计算负荷的意义和计算目的1•计算负荷：将原始资料（用电负荷的产品铭牌数据），结合考虑因素（所安装设备非同时运行），变成供配电系统设计所需要的假想负荷。意义和目的:求计算负荷,也称需用负荷a.作为按发热条件选择供配电系统各级电压供电网络变压器容量、导体和电气设备的依据。b.在工程上为方便计算，亦可作为能量消耗量及无功功率补偿的计算依据。2•负荷计算的基本概念（1）.负荷曲线：表示一组用电设备的功率随时间变化关系的图形。它直观地反映出用户用电特点，对于同类型的用户，其负荷曲线形状大致相同。按负荷性质分：有功负荷曲线；无功负荷曲线。按持续工作时间分：日负荷曲线（24h）；年负荷曲线（8760h〕（2）•与负荷计算相关的物理量a.年最大负荷：全年中最大工作班内半小时平均功率的最大值。用Pm（有功）、Qm（无功）、Sm（视在）表示。所谓的最大工作班，是指一年中最大负荷月份内最少出现2~3次的最大负荷工作班，而不是偶尔出现的某一个工作班。b•年最大负荷利用小时数：一个假想时间，反映用户以年最大负荷Pm持续运行Tmh所消耗的能量恰好等于全年实际消耗的能量。Tm=Wp/Pmc.平均负荷：电力用户在一段时间内消耗功率的平均值。用Pav、Qav、Sav。年平均负荷：Pv=WP/td.负荷系数：(表征负荷曲线不平坦度的一个物理量)用电负荷的平均负荷与最大负荷之比。e.需要系数：是一个综合系数，与设备组的同期系数、设备组的负荷系数、线路及用电设备效率、以及很多随机因素有关。其定义为：Kx=Pm/Pe=(用电设备组负荷曲线上最大有功负荷KW/用电设备组的设备功率)f•利用系数：K1(3)•负荷计算的主要内容设备容量Pe；计算容量Pe；计算电流Ic；尖峰电流Ijf(4).计算负荷的定义是按发热条件选择导体和电气设备时使用的一个假想负荷，通常规定取30分钟平均最大负荷P30、Q30和S30作为该用户的“计算负荷”。其物理意义：计算负荷持续运行产生的热效应与实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应相等。因此：P30=Pm；Q30=Qm；S30=Sm(5).用电设备组：指工艺相同，需求系数、功率因数相同的多台用电设备。二.用电设备组的主要特征1•分类：(按工作制分〕连续运行工作制；短时运行工作制；断续周期运行工作制2.负荷持续率？=t/T*100%=t/(t+t0)*100%=(工作时间)/(工作周期)3.设备容量Pe的确定a.连续运行工作制用电设备的Pe(kw)等于其铭牌额定功率Pr(kw)；一般Pe二》Pr。对于采用电感镇流器的电光源，需要考虑镇流器消耗的功率，此时Pe=1.2*ZPrb•短时运行工作制用电设备，Pe=Pr；求计算负荷时一般不考虑。c•断续周期运行工作制用电设备，是将某一暂载率下的额定功率换算为统一负载持续率下的有功功率。起重机用电动机类设备Pe=W(?/?))*Pr=2Pr“？r25r电焊机类设备Pe=W(?/?))*Pr=W?)*Sr*cos?r100r3负荷计算的方法(需要系数法)(1).用电设备组的计算负荷有功功率Pc=Kx*Pe；无功功率Qc=Pc*tan?；视在功率Sc=P(Pc2+Qc2)；计算电流Ic=Sc/((^3)*Ur)(2).多个用电设备组的计算负荷有功功率Pc=K工ZKdi?Pei；无功功率Qc=KZZtg?i?Pei；视在功率ScZ(Pc2+Qc2)；计算电流Ic=Sc/((^3)*Ur)，i=1i=1mmKZ—-同期系数(3)•单相负荷计算单相负荷应均衡地分配到三相上。当无法使三相完全平衡时，且最大相与最小相负荷只差大于三相总负荷的10%,应取最大负荷的三倍作为等效三相负荷计算。否则按三相对称负荷计算。(4).尖峰电流,是持续1~2s的短时最大负荷电流,一般出现在电动机启动过程中。a.单台用电设备ljf=K*lrm；Irm—用电设备的额定电流；K—用电设备的起动倍数b.多台用电设备ljf=(Klrm)max+Zlc；c•自启动电动机组Ijf二Zljfi(5)计算负荷时，应作如下处理：P284.建筑用电负荷的特征给排水动力负荷；冷冻机组动力负荷；电梯负荷；照明负荷；风机负荷；弱电设备负荷5•建筑供配电系统无功功率补偿(1).有功功率：电能一一其他形式能量(机械能、光能、热能)无功功率：建立和维持旋转磁场(2)•影响，主要表现在：a.降低发电机有功功率的输出；b.降低输、变电设备的供电能力；c•造成线路电压损失增大和电能损耗的增加；d•造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。（3）.无功补偿措施：提高自然功率因素；采用电力电容器补偿补偿方式：高压集中补偿、低压集中补偿、低压就地补偿补偿容量计算n=Qc/qc无功补偿后的计算负荷’’2Q30=Q30?Qc；S30=P30+（Q30Qc）。优点：主变压器容量减少；一降低初投2资、降低电费开支看例2.66•典型建筑工程的负荷计算例2.6P347.供配电系统的能量损耗（1）.供电线路的功率损耗？PI=3Ic2Rx10?3?Ql=3Ic2Xx10?3（kw）（kvar）（2）.变压器的功率损耗a•有功功率损耗：空载损耗（铁损）、短路损耗（铜损）b•无功功率损耗：变压器空载无功损耗和额定负载在的无功损耗。（3）•年电能损耗：最大负荷损耗消耗时间第三章变配电所及柴油发电机1.常用变配电所的任务与类型变配电所是供配电系统的中间枢纽，为建筑内用电设备提供和分配电能；变配电所担负着从电力系统受电、变电、配电的任务，配电所担负着从电力系统受电、配电的任务。2.建筑变配电所的类型及布置根据所处的位置分为：独立变配电所；附设变配电所；地下变配电所；杆上式或高台式变电所；组合式变配电所。组合式变配电所又称箱式变压器，由高压配电装置、电力变压器和低压配电装置组成。3.变配电所位置选择及布置变配电所布置要求：a：紧凑、合理；b：合理安排相对位置；c：变压器室和电容器室朝向西；d：地面比室外高出0.15-0.3m；e：有人值班的要有单独的值班室或控制室。4.变压器室的一般要求：a：最小尺寸由变压器的外廓和变压器室墙壁和门的最小允许净距；b：裕量，考虑今后增容c：朝向西d：门向外开e：开关安装接近门口处；f：油量大的变压器安装在单独的变压器室内。5.高压配电室布置的一般要求：a：考虑操作、搬运、检修和试验方便；b：进出线套管至室外地面距离不低于4m,进出线悬挂点对地面的距离一般不低于4.5m；c：带可燃油的高压开关柜宜装在单独的高压配电室；d：长度超过8m的，应设两个出口，在变压器两端。6•低压配电室布置的一般要求：a：低压型式和尺寸；b：安装尺寸；c：电气设备的套管和绝缘子最低绝缘部位距地面小于2.3m，应装设固定围栏。围栏高度不低于1.5m。配电装置距房顶不小于0.8m；d：低压配电室兼做值班室时，配电柜的正面距离不宜小于3m；e：低压配电室高度为4—5m。7•高压开关柜:按一定线路方案将有关一、二次设备（如开关设备、监察测量仪表、保护电器及操作辅助设备）组装而成的一种高压成套配电装置。a.用途：作为电能接受、分配的通断和监视保护之用。b.类型：固定式、手车式c.开关柜按供电装设了防止电气误操作的闭锁装置，即“五防”。防止误分、误合断路器。防止带负荷分、合隔离开关。防止带电挂地线。防止带地线合闸。防止人员误入带电间隔。8•变压器容量的选择a:负荷率一般在75%-85%；b:单台容量一般不宜大于1600kVA；c：环境的修正9•变压器台数的选择（1）、装设两台及以上变压器：a：有大量的一级或二级负荷；b：季节性负荷变化较大时；c：集中负荷较大时（2）、专设变压器：a：动力和照明共用变压器严重影响照明质量和灯泡寿命；b：季节性负荷较大时；c：功能需求10.变压器型号的选择：a：推广使用低耗变压器，S9、S11；b：需要时，选用有载调压变压器；C：环境要求时选用全密闭变压器；d：防火等级高，选用干式变压器11.变压器联结组的选择（dynll）优点：更有利于抑制高次谐波；更有利于单相短路接地故障的切除；承受单相不平衡负荷能力强。12•变压器常用类型:（1）•按绕组导体分铜绕组、铝绕组；（2）按绕组绝缘类型分：油浸式、干式（开启式、封闭式浇注式）第四章建筑供配电系统一•负荷等级及对供电要求二.高压供配电系统1•基本要求：可靠性；灵活性；安全性；经济性2•变电所常见进线主接线：隔离开关引入；跌落式熔断器引入；电力电缆直接引入；隔离开关与接地开关组引入；负荷开关与熔断器引入；隔离开关与断路器引入（目前使用广泛）；增加避雷器引入3.6〜10KV配电所常见主接线a•单电源单母线不分断接线（适用于三级负荷供电，如有备用电源时也可对二级负荷供电）；b•双电源单母线不分断接线（明备用〕（用在负荷较大的二级负荷或负荷较小的一级负荷，若为一级负荷，备用电源应采用自动投入方式。。）c•双电源单母线分断接线（明备用）（系统相对灵活）；d•双电源单母线分断接线（暗备用〕（每路进线应能带全部一级负荷及重要二级负荷，常取总负荷的70%）e•环网接线；（一般采用开口运行，通常采用以负荷开关为主的高压环网柜，小型加工工业等三级负荷或容量较小的二级负荷。）三.低压供配电系统1.低压配电常见主接线：单电源单母线不分断接线；单电源单母线分断接线；双电源单母线不分断接线；双电源单母线分断接线；三电源单母线分断接线，必保母线、重要母线、一般母线2•母线负荷的分配：负荷的分级；正常照明与电力负荷分开；按电价核算区分负荷类别；季节性负荷；投入和切除灵活；管理方便。四.柴油发电机室供电负荷的重要性；电网的不可靠性（延时启动、延时停机）1.柴油发电机组由柴油机、发电机、启动装置、配电装置、燃油系统和冷却系统组成。2•需要设置自发电组：a、为保证一级负荷中特别重要的负荷用电；b、有一级负荷，但从市电取得第二电源有困难或不经济合理时；c、大、中型商业性大厦，当市电中断供电将会造成经济效益有较大的损失时。第五章建筑供电网络一.建筑常用动力设备及对供电要求1•配电分布的要求：给排水动力负荷；冷冻机组动力负荷；电梯负荷；照明负荷；通风机负荷；弱电负荷；电炊负荷；插座设备负荷。2.负荷等级的要求：其级别依建筑等级和负荷类别等划分。一类建筑的消防设备的两个电源或两回路，应在最末一级配电箱处自动切换。二.供电网络结构1.高压线路的接线方式a.放射式线路：可靠性高。；继电保护整定等易于实现。；开关设备多，投资大；适于供较重要的和容量较大的负荷。b.树干式线路：出线少，开关设备和导线耗用少，投资省；可靠性低；适于负荷容量较小，不重要的用电负荷；干线连接变压器不超过5台，总安装容量不大于3000KVA。2•低压线路接线方式a•放射式线路：主用于容量大，负荷集中，或重要的用电负荷，或者需要连锁起动、停车的用电负荷。b.树干式线路：常采用插接式母线或预分支电缆。c.链式线路：适用于供电距离较远而用电设备容量小而相距较近场所。相连的用电设备一般不宜多于5台，总容量不宜超过10kw.第六章电线、电缆及电器设备的选择一.电线、电缆及母线的选择1.常用电线和电缆型号的选择必须使用铜导线的场合（“节约用铜”）；电力电缆芯数及导线根数的选择；尽量选用塑料绝缘电线；注意选用新材料、新品种的电线和电缆；电线和电缆具体型号选用根据表4-1确定。2.常用电线和电缆截面积的选择方法：a.电线和电缆线的截面积选择应满足的条件：1）、不因长期通过负荷电流使导线过热，以避免损坏绝缘或短路失火等事故；2）、有足够的机械强度，避免因刮风、结冰或施工等原因被拉断；3）、线路上电压损失不能过大，对于电力线路，电压损失一般不能超过额定电压的10%,对于照明电路一般不能超过5%。b.选择导线截面积的步骤：1）、对于距离<200m的低压电力线路，发热条件（选择），电压损失、机械强度（校验）；2）、对于距离>200m较长的供电线路，电压损失（选择），发热条件、机械强度（校验）；3）、高压线路经济电流密度（选择），发热条件、电压损失（校验）3•经济电流密度：原则是年费用支出最小原则，一般使用在35kv及其以上高压电路和电压在35kv以下、距离长、电流大的线路，而10kv及其以下线路通常不按此原则选择。4.选择导线截面积的具体方法：a.按发热条件选择导线截面积,lz>lc；b•按允许电压损失选择导线截面积？U=（U1-U2）/U2*100%.；按机械强度选择导线截面积5•根据设计经验：a.一般来说：1）、高压线路往往先按经济电流密度；2）、低压动力线因其负荷电流较大，一般先按发热条件选择，再校验其电压损失和机械强度。3）、低压照明线,因其电压水平要求高，一般先按电压损失条件选择，再校验其发热条件和机械强度。b•在10kV及以下的线路中，因供电距离较短，很少使用按经济电流密度选择。c•对于较短的高压线路，可不必进行电压损失校验。d•高压电缆其截面往往决定于热稳定要求最小截面，因此必需进行热校验。低压配电线路，一般都是大电流传输，截面较大，支线虽截面小，但短路电流也小，几乎都能满足热稳定。6.母线的选择：裸母线、母线槽（密集绝缘、空气绝缘）二.电器设备选择的原则a•按正常工作条件选择额定电压和额定电流；b.按短路情况来校验电器设备的动稳定和热稳定；c.按装置地点的三相短路容量来校验开关电器的断流能力；d•按装置地点、工作环境、使用要求及供货条件来选择电器设备的适当型式。三.开关设备中的电弧问题1•电弧的主要影响（特点）：延长了电路的开断时间；电弧高温烧坏开关的触头；可能引起弧光短路。2•产生的原因：触头本身及触头周围介质含有大量可被游离的电子。（内因〕；当分断的触头间存在足够大的外施电压的条件下，而且电路电流也达到最小生弧电流，其间的介质就会强烈游离形成电弧。（外因〕3•常用灭弧方法：冷却灭弧法；真空灭弧法；粗弧分细灭弧法；狭沟灭弧法；长弧吹短灭弧法；速拉灭弧法；吹弧灭弧法。4•对电气触头的基本要求：满足正常负荷的发热要求；具有足够的机械强度；具有足够的动稳定和热稳定；具有足够的断流能力。四.高压开关设备及选择1.两个概念：a•变配电所中担负输送和分配电能任务的电路，称一次回路或一次电路，或主电路、主接线。一次电路中的电气设备称为一次设备。其特点是电路电压高、电流大、属于强电电路。b•凡用来控制、指示、测量一次设备运行的电路称二次回路（电路、接线）。二次回路通常接在互感器的二次侧，二次电路的电气设备称二次设备或二次元件。其特点是电路电压低、电流小，属于弱电电路。2•主要包括:高压断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器及高压开发柜3•高压断路器（QF）a.功能：通断正常负荷电流；接通和承受一定的短路电流；在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。b.类型：油断路器；少油断路器；空气断路器；六氟化硫断路器；真空断路器；c.铭牌所列的技术数据：额定电压；额定电流；额定开断电流；额定断流容量；热稳定电流；动稳定电流。d•选择条件：首先考虑工作条件，确定断路器的额定值；结合环境条件选用断路器的型号；根据短路电流进行断流容量，动、热稳定校验；尽量维修方便，价格便宜，运行费用少等。4•高压隔离开关（QS）（没有灭弧装置，不能接通和切断负荷电流。）a•功能：隔离高压电源：断开后有明显的断开间隙,并且断开间隙的绝缘足够可靠，能充分保证人身和设备的安全；接通和断开较小电流：通断电流不超过2A的空载变压器、电压互感器及避雷器电路b.类型：户内型（GN〕三相刀闸同一底座；户外型（GW〕单柱式、双柱式、三柱式c•选择：首先按安装地点选择户内型或户外型；结合工作条件确定额定值，校验动、稳定值；35kv及以上宜选用带接地刀闸；考虑开关接线端的机械负荷。5•高压负荷开关（QL）具有简单的灭弧装置。a.、功能：能通断一定的负荷电流和过负荷电流，不能切断短路电流故障。（与断路器的区别）；必须与高压熔断器串联，借助于熔断器切除短路电流；与隔离开关一样，具有明显的断开间隙，也具有隔离电源，保证安全检修的功能。b.户内型（FN）户外型（FW）（压缩空气式，六氟化硫,油浸式，真空式）6•高压熔断器a•功能：主要对电流和电路中的设备进行短路保护；有时也有过负荷保护b.类型：户内型（RN〕固定式；户外型（RW〕跌落式c•选择：其额定电压应符合线路或设备的额定电压；.熔断器额定电流IN.FU和熔体的额定电流IN.FE的确定：IN.FE%1.4~2.5）IC；IN.FE=（0.3~1.0）IN.FU7.高压开关柜a.用途：作为电能接受、分配的通断和监视保护之用。b.类型：固定式、手车式c.开关柜按供电装设了防止电气误操作的闭锁装置，即“五防”：防止误分、误合断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止带电挂地线；防止带地线合闸；防止人员误入带电间隔。五•低压开关设备及选择1•低压熔断器a•常用的类型及特性：RM10型低压无填料密闭管式熔断器，灭弧断流能力较差，属非限流式熔断器。结构简单，价廉及更换熔体方便；RT0型低压有填料封闭管式熔断器，灭弧断流能力很强，具有限流作用。能实现短路保护和过负荷保护；RS3型有填料封闭管式快速熔断器，短路或过负荷保护，灭弧断流能力很强，具有限流作用。b.选择：保护电力线路的熔断器熔体电流的选择IN.FE>IC，IN.FESKoLIaL；对保护照明线路的熔断器，同时满足：KoLIaL>IN.FE>IC，IN.FE>K'CIC；对于保护电力变压器的熔断器IN.FE=（1.4~2.0）IN.T,上下级熔断器的相互配合。2.低压隔离开关刀开关（作隔离电源之用）；低压刀熔开关（由刀开关与熔断器组合而成）；自动空气开关（低压断路器、低压空气开关〕能带负荷通断，又能在短路、过负荷和失压等时自动跳闸。3.低压配电柜（固定式，抽屉式）六.电力变压器1•电力变压器类别：按绕组导体分：铜绕组、铝绕组；按绕组绝缘类型分：油浸式、干式（开启式，封闭式，浇注式）、充气式。2.D,yn11较Y,ynO优点：更有利于抑制高次谐波；更有利于单相短路接地故障的切除；承受单相不平衡负荷能力强。3•变电所主变压器选择，选型的原则：应选用节能型的油浸及干式变压器；独立式变电所，可选用油浸式变压器，安装在一层；在一二类高低层主体建筑内变压器应选用干式变压器，若与低压配电盘并列安装时，应选用箱型干式变压器；非一类建筑，当变压器附设在外墙时，可安装油浸式变压器，但容量不能超过400KVA。第七章供配电网络的敷设方式随便看看，有点印象第八章建筑电气照明一.照明的基础知识1•照明分自然照明和人工照明两大类。2•照明的目的就是给周围各对象以适宜的光分布，使人们的明视觉功能（生理）发挥效力，同时还造成舒适，高兴