《建筑电气》 课件 武校刚 第3-5章 建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿、建筑电气基本配电设备、建筑电气照明系统

建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿

建筑供配电的负荷计算与无功功率补偿□计算负荷□建筑供配电系统无功功率补偿■计算负荷

计算负荷的概念计算负荷：

计算负荷是一个用于描述电力系统或设备所承受的电力负荷的术语。即计算负荷是指电力系统或设备在给定时间内所消耗的电能的总量。单位：kW。

计算负荷的基本参量包括：曲线负荷、年最大负荷、最年大负荷利用小时数、平均负荷、负荷系数、利用系数、需要系数。■计算负荷•负荷曲线：负荷曲线是反映电力负荷随时间变化情况的曲线。它直观地反映了用户用电的特点和规律。•年最大负荷：年最大负荷是负荷曲线上的最高点，指全年中最大工作班内半小时平均功率的最大值，并用符号Pmax、Qmax

和Smax分别表示年有功、无功和视在最大负荷。

•年最大负荷利用小时数：年最大负荷利用小时数Tmax是一个假想时间，是标志工厂负荷是否均匀的一个重要指标。

计算负荷的概念■计算负荷•平均负荷：平均负荷是指电力用户在一段时间内消费功率的平均值，记作Pav、Qav和Sav。•负荷系数：负荷系数也称负荷率，又叫做负荷曲线填充系数。它是表征负荷变化规律的一个参数。在最大工作班内，平均负荷与最大负荷之比称为负荷系数。•需要系数与利用系数

计算负荷的概念■计算负荷•在进行建筑供配电设计时，电气设计人员根据一个假想负荷——计算负荷，按照允许发热条件选择供配电系统的导线截面，确定变压器容量，制订提高功率因数的措施，选择及整定保护设备。

那么这个假想的计算负荷从何而来呢？从电气本专业及电气以外设计人员提供的设备安装条件，电气设计人员可以知道设计图样中所有用电设备的安装额定容量、额定电压和工艺过程等原始设计资料，这些就是负荷计算的依据之一。•负荷计算是供配电系统设计的基础，一般需要计算设备容量、有功功率、无功功率视在功率、计算电流、尖峰电流等。

计算负荷的意义■负荷计算•

设备容量•

计算负荷（功率）•

计算电流

负荷计算的方法■负荷计算•

单位面积（功率）法•

利用系数法•

需要系数法

负荷计算的方法■建筑供配电系统无功功率补偿

无功补偿是指在电力系统中通过安装无功补偿装置来提高系统的功率因数，以达到降低电能损耗、提高电能利用效率的目的。

无功功率补偿的意义●对于电力系统而言，无功补偿可以改善电网的电能质量，提高输电系

统的稳定性和可靠性。由于无功补偿可以减少输电线路的电流，从而

降低了线路的电压降和损耗，使得输电线路的电压波动和损失都得到

有效控制。●对于电力用户而言，无功补偿可以降低用电成本，提高用电效率。无功补偿可以减少电力用户用电设备的无功功率消耗，从而降低了设备的能耗和运行成本。同时，由于无功补偿可以改善用电设备的功率因数，使得设备在运行中产生的谐波和电磁干扰得到有效抑制，提高了设备的运行效率和寿命。

■建筑供配电系统无功功率补偿（1）提高自然功率因数①正确选择变压器容量。②正确选择变压器台数，可以切除季节性负荷用的变压器，③减少供电线路感抗。④有条件时尽量采用同步电动机。

无功功率补偿的方法■建筑供配电系统无功功率补偿（2）采用电力电容器补偿①低压侧集中补偿方式。在变电所低压侧装设移相电容器，对功率因数集中补偿。②设备附近就地补偿。在设备两端并联电容器，就地补偿功率因数。这种补偿的优点是效果好，能最大限度地减少系统的无功输送量，使得整个线路变压器的有功损耗减少，缺点是投资增加、电容器利用率低，且由于设备分散，难以统一管理。③对于连续运行的大容量设备宜采用就地补偿。

无功功率补偿的方法■建筑供配电系统无功功率补偿（3）无功功率补偿容量

电容器的补偿容量为

式中，

无功功率补偿的方法本节结束

第4章建筑电气基本配电设备第4章建筑电气基本配电设备□

配电箱□

配电箱内的基本部件

断路器

电能表

电流互感器

双电源自动切换开关配电箱：接受电能，分配电能的箱柜。箱柜内装的是断路器进线回路出线回路1出线回路2出线回路3出线回路4出线回路5出线回路6■配电箱

照明配电箱(AL)

动力配电箱(APL)

电表箱(AW)

双电源自动切换箱(ATS)配电箱：接受电能，分配电能的箱柜。箱柜内装的是断路器■配电箱

照明配电箱(AL)ALAPAL■配电箱

照明配电箱指的是一种单回路进线并专门用于照明与插座回路配电的终端配电箱。APLAPL-KTAPL-DTAPL-SB■配电箱

动力配电箱(APL)

动力配电箱（柜）指的是一种单回路进线且其进线回路直接接自变压器低压出线回路、并为动力终端配电箱提供电源的配电箱（柜）。■配电箱

电表箱(AW)

电表箱是一种单回路进线、专门用于安装电能计量表的配电箱。电表箱表位计量箱尺寸(高×宽×厚(mm))单相2+2800×728×1804+2800×870×1806+2800×1106×1808+2800×1248×18010+21000×1166×18012+21000×1318×180三相2+21000×890×1804+21000×1220×1806+21000×1400×180■配电箱

双电源自动切换箱(ATS)

双电源自动切换箱是一种双回路进线、可实现主用电源回路和备用电源回路自动切换并投入使用的配电箱。

双电源自动切换箱内安装有双电源自动切换开关。■配电箱■配电等级

低压配电系统中，配电级数一般分为三级，且不宜超过三级。也就是说配电等级一般分为三级配电，且不宜超过三级配电。

配电级数可以理解:一个供电回路通过配电装置分配为几个分支配电回路，这样的配电称为一个级数的配电。一个配电装置的进线开关和出线开关合起来可被看作为一级，不因它的进线开关是采用断路器或采用隔离开关（或负荷开关）而改变它的配电级数。■配电等级一级配电：

变电所内10kV变压器低压侧的一路低压母线至各低压出线柜的分支出线回路的配电，可看作是一级配电。■配电等级二级配电：

建筑楼层总配电箱（柜）内把一路引自10kV变电所内低压出线柜分支出线回路的进线回路分配为多个为终端配电箱供电的出线回路的配电，可看作是二级配电。■配电等级三级配电：

建筑楼层终端配电箱内把一路引自总配电箱（柜）出线回路的进线回路分配为多个为终端设备供电的出线回路的配电，可看作是三级配电。终端配电箱

(AL/AP)动力配电箱(APL)电表箱(AW)双电源自动切换箱(ATS)变配电房一级配电二级配电三级配电设备■配电等级可实现过流脱扣、欠压脱扣锁钩主触点手动闭合过流脱扣器衔铁释放连杆装置释放弹簧欠压脱扣器■断路器

断路器工作原理低压断路器框架断路器塑壳断路器微型断路器ACBMCCBMCBACB:400A~6300AMCCB:16A~630AMCB:1A~125A

断路器类型■断路器ABB施耐德

断路器选型■断路器ABBABB-微断微型断路器：SH200S200SH201-C25SH203-C40SH202-C32SH204-C50带漏电保护功能的微型断路器：GSH200GS201MABB-微断GSH202-C16/0.03GSH204-C20/0.03ABB-塑断塑壳式断路器：配电用TMaxT1N160R80/3PT1N160R100/3PABB-塑断塑壳式断路器：配电用TMaxT3N250R160/3PT3N250R200/3PABB-塑断带漏电保护功能的塑壳式断路器：配电用TMaxT1N160R100/4P-RC221T3N250R200/4P-RC221■断路器

断路器的额定电流的选择D86系列电能表型号规格基本电流(额定最大电流)单相DD862-45(20)10(40)15(60)20(80)30(100)三相DT862-45(20)10(40)15(60)20(80)30(100)例如：DD862-410(40)

DT862-410(40)

■电能表■电能表■电能表电表箱系统图电表箱系统图■电能表■电流互感器

电流互感器是利用电磁感应原理，把一次侧绕组（被测线路）的大电流变为二次侧绕组的小电流。

电流表串联在电流互感器的二次侧绕组上，测得二次侧绕组的电流大小。一次侧绕组二次侧绕组电流表AKH-0.66系列型号规格

额定电流比单相AKH-0.66G75/5100/5150/5200/5250/5300/5400/5450/5500/5600/5700/5800/5三相3×AKH-0.66G例如：3×AKH-0.66G200/5A0.2D86系列电能表型号规格基本电流(额定最大电流)

接线方式单相DD862-41.5(6)经电流互感器接入三相DT862-41.5(6)经电流互感器接入■电流互感器■电流互感器三相四线电能表与电流互感器接线用电设备L1L2L3N三相四线电能表■电流互感器

由一个（或几个）转换开关电器和其它必须的电器组成，用于监测电源电路，并将一个或多个负载电路从一个电源自动转换至另一个电源的电器，简称ATSE（AutomaticTransferSwitchingEquipment）■双电源自动切换开关PC级：能够接通、承载，但不分断短路电流。

CB级：能够接通、分断短路电流，配备有过电流脱扣器。■双电源自动切换开关双电源转换开关(PC级)型号电流等级手动式OT_C16A~2500A电动式OTM_C32A~2500A自动式OTM_C_D32A~2500A■双电源自动切换开关

PC级例如：OTM_C_D160E4C10D■双电源自动切换开关

PC级双电源自动转换开关(CB级)型号电流等级DPT系列DPT-630.5A~63ADPT系列DPT-12510A~125ADPT系列DPT-16012.5A~160ADPT系列DPT-25032A~250A■双电源自动切换开关

CB级例如：DPT-125/4P100A

■双电源自动切换开关

CB级本节结束第5章

建筑电气照明系统

照明基本设备5.1

照度计算5.2

建筑照明系统设计5.3本章主要内容

应急照明与疏散指示系统5.4本节主要内容5.1照明基本设备5.1.2照明灯具5.1.1照明光源5.1.3照明开关5.1.1照明光源

照明光源按其发光物质，一般可分为三种类型，它们分别是:▪热辐射光源▪气体放电光源▪固体光源5.1.1照明光源序号种类照明灯1热辐射光源白炽灯2卤钨灯3气体放电光源低压气体放电灯荧光灯（低压汞灯）4低压钠灯5高压气体放电灯高压汞灯6高压钠灯7金属卤化物灯8固体光源场致发光灯

（EL）9半导体发光二极管

（LED）有机半导体发光二极管（OLED）按灯具结构分类按灯具用途分类按灯具安装方式分类按灯具配光比例分类按灯具外壳防护分类灯具——能透光、分配和改变光源光分布的器具。5.1.2照明灯具

按安装方式

分类的灯具悬吊式吸顶式嵌入式壁装式线吊式链吊式管吊式5.1.2照明灯具线吊式链吊式管吊式5.1.2照明灯具

悬吊式灯具5.1.2照明灯具

吸顶式灯具

嵌入式灯具5.1.2照明灯具5.1.2照明灯具

壁装式灯具5.1.2照明灯具

图纸里的灯

（1）单极开关双极开关三极开关四极开关多极开关

（2）防水型开关5.1.3照明开关单极开关(b)开关内部接线示意图5.1.3照明开关

单极开关(a)实物图5.1.3照明开关

双极开关双极开关(b)开关内部接线示意图(a)实物图5.1.3照明开关

三极开关三极开关(b)开关内部接线示意图(a)实物图5.1.3照明开关

四极开关四极开关(b)开关内部接线示意图(a)实物图防水型开关5.1.3照明开关

防水型开关5.1.3照明开关

图纸里的开关本节主要内容5.2照度计算5.2.2照度计算5.2.1照明基本参数

光通量

照度

显色指数5.2.1照明基本参数5.2.1照明基本参数

光源自然光源人工光源单位：流明（lm)5.2.1照明基本参数

光通量单位：勒克斯（lx)5.2.1照明基本参数

照度

显色性和显色指数（Ra）是显色性能的定量指标。

同一颜色的物体在具有不同光谱功率分布的光源照射下，会显出不同的颜色，光源显现被照物体颜色的性能称为显色性。

物体在某光源照射下显现颜色与日光照射下显现颜色相符的程度称为某光源的显色指数。

显色指数越高，则显色性能越好。5.2.1照明基本参数

显色指数Eav:工作面的平均照度(lx)

：每个灯具中光源的总光通量(lm)N：灯具个数U：利用系数A：工作面面积(m2)K：维护系数5.2.2照度计算本节主要内容5.3建筑照明系统设计5.3.2照明灯的控制5.3.1灯具的布置5.3.3照明回路设计5.3.4照明配电箱布置5.3.5照明配电箱系统图5.3.1灯具的布置

灯具的布置需遵循均匀布置的原则。

房间内灯具均匀布置时，灯具的平面布置一般采用矩形布置方式。矩形布置就是按照n×m行列布置，即按照n行m列进行布置。

灯具布置的原则：5.3.1灯具的布置例题5：现有一个普通办公室（长10m，宽10m），若选用单管荧光灯（单灯具内有1个光源的光通量是2900lm，单个光源的功率为28W，镇流器功率为4W）。现如果考虑灯具的均匀布置，且均匀布置时平面布置采用矩形布置方式，请计算这个普通办公室需要均匀矩形布置多少个单管荧光灯？解：

5.3.1灯具的布置例题5：现有一个普通办公室（长10m，宽10m），若选用单管荧光灯（单灯具内有1个光源的光通量是2900lm，单个光源的功率为28W，镇流器功率为4W）。现如果考虑灯具的均匀布置，且均匀布置时平面布置采用矩形布置方式，请计算这个普通办公室需要均匀矩形布置多少个单管荧光灯？解：

5.3.1灯具的布置例题5：现有一个普通办公室（长10m，宽10m），若选用单管荧光灯（单灯具内有1个光源的光通量是2900lm，单个光源的功率为28W，镇流器功率为4W）。现如果考虑灯具的均匀布置，且均匀布置时平面布置采用矩形布置方式，请计算这个普通办公室需要均匀矩形布置多少个单管荧光灯？解：

5.3.1灯具的布置例题5：现有一个普通办公室（长10m，宽10m），若选用单管荧光灯（单灯具内有1个光源的光通量是2900lm，单个光源的功率为28W，镇流器功率为4W）。现如果考虑灯具的均匀布置，且均匀布置时平面布置采用矩形布置方式，请计算这个普通办公室需要均匀矩形布置多少个单管荧光灯？解：

单管荧光灯5×5行列均匀平面布置示意图5.3.2照明灯的控制1.单极开关控制照明灯单极开关控制一个双管荧光灯图中的K表示单极开关中的一根控制线。L、N、PE分别表示相线、中性线和接地线，而开关与灯之间所标注的数字为导线根数。5.3.2照明灯的控制2.双极开关控制照明灯双极开关控制两个灯或两组灯双极开关控制两组灯（b）双极开关控制四个双管荧光灯（a）双极开关控制三个双管荧光灯

（b）双极开关控制两列双管荧光灯（a）双极开关控制两个双管荧光灯图中的K1、K2分别表示双极开关中的第一根控制线和第二根控制线。5.3.2照明灯的控制3.三极开关控制照明灯三极开关控制三个灯或三组灯（b）

三极开关控制三列双管荧光灯（a）三极开关控制三个双管灯图中的K1、K2、K3分别表示三极开关中的第一根控制线、第二根控制线、第三根控制线。5.3.2照明灯的控制4.四极开关控制照明灯四极开关控制四个灯或四组灯（b）

四极开关控制四列双管荧光灯（a）四极开关控制四个双管荧光灯图中的K1、K2、K3、K4分别表示三极开关中的第一根控制线、第二根控制线、第三根控制线、第四根控制线。5.3.3照明回路设计●照明回路的设计原则：1.所有照明灯的电源都来自照明配电箱(AL箱)，所有照明灯的电源线都最终接自照明配电箱(AL箱)。2.一个普通照明回路最多接25个光源。每个普通照明回路对应一个断路器（断路器安装在AL箱内）。3.一个照明配电箱(AL箱)内最多可有20个以内的出线回路（最多为10个左右为宜），每个出线回路由断路器控制。一个照明配电箱(AL箱)内有且仅有一个进线回路，进线回路由断路器控制。5.3.3照明回路设计照明配电箱内部进/出线回路情况照明配电箱内部进/出线回路情况5.3.4照明配电箱布置●照明配电箱的设置原则：1.每个房间可设置一个AL箱。单个房间独自设置一个AL箱时，这个AL箱要设置在这个房间内。2.多个房间可每个房间各自设置一个配电箱，也可设置一个共用的AL箱。多个房间设置一个AL箱共用时，这个AL箱要设置在这多个房间外面的公共部位。5.3.4照明配电箱布置5.3.4照明配电箱布置5.3.5照明配电箱系统图●照明配电箱系统图设计原则：（1）照明配电箱的进线回路只有一个；（2）照明配电箱的出线回路数量，根据照明平面图中照明配电箱所接的普通照明回路实际数量确定；（3）每个普通照明回路功率由回路上的照明灯数量确定；（4）每个普通照明回路配置的断路器规格、导线截面积规格由回路计算电流确定，回路计算电流根据回路功率计算得出；5.3.5照明配电箱系统图●照明配电箱系统图设计原则：（5）照明配电箱的进线回路功率由各出线回路功率计算确定：

①进线回路为单相进线时，进线回路功率为各出线回路功率之和；

②进线回路为三相进线时，需要为各出线回路分配相序（L1相、L2相、L3相），L1相或L2相或L3相的功率为相同相序出线回路功率之和，进线回路功率为三相（L1相、L2相、L3相）中功率最大相序（L1相或L2相或L3相）功率的3倍。（6）照明配电箱的进线回路配置的断路器规格由进线回路计算电流确定，进线回路计算电流根据进线回路功率计算得出；5.3.5照明配电箱系统图●照明配电箱系统图设计原则：（7）照明配电箱系统图信息标注：

①进线回路标注信息：进线回路断路器，进线回路的负荷计算；

②出线回路标注信息：出线回路编号，出线回路名称（即普通照明），出线回路相序，出线回路断路器，出线回路导线的类型、根数、敷设方式、敷设部位。

③配电箱编号标注。5.3.5照明配电箱系统图照明配电箱系统图（单相进线）●照明配电箱系统图（单相进线）5.3.5照明配电箱系统图照明配电箱系统图（三相进线）●照明配电箱系统图（三相进线）本节主要内容5.4应急照明与疏散指示系统5.4.2应急照明与疏散指示系统设计5.4.1应急照明与疏散指示系统的基本部件5.4应急照明与疏散指示系统

应急照明和疏散指示系统是一种为人员疏散和发生火灾时仍需工作的场所提供照明和疏散指示的系统。

建筑内的照明可分为正常照明和应急照明。■应急照明包括疏散照明、备用照明和安全照明。▪疏散照明是用于确保疏散通道被有效地辨认和使用的应急照明。▪备用照明是用于确保正常活动继续或暂时继续进行的应急照明。▪安全照明是用于确保潜在危险之中的人员安全的应急照明。■疏散指示主要包括疏散方向指示和疏散安全出口指示。

应急照明与疏散指示系统一般是由应急灯具、应急照明配电箱、应急照明集中电源、应急照明控制器中的两种及以上部分构成。5.4.1应急照明与疏散指示系统的基本部件1.应急灯具

应急灯具是为人员疏散、消防作业提供照明和指示标志的各类灯具。▪按蓄电池电源供电方式分类，应急灯具可分为集中电源型消防应急灯具和自带电源型消防应急灯具。▪按控制方式分类，应急灯具可分为集中控制型消防应急灯具和非集中控制型消防应急灯具。▪按用途分类，应急灯具可分为消防应急照明灯具和消防应急标志灯具。5.4.1应急照明与疏散指示系统的基本部件1.应急灯具（1）消防应急照明灯具

消防应急照明灯具是为人员疏散和发生火灾时仍需工作的场所提供照明的灯具。应急照明灯具5.4.1应急照明与疏散指示系统的基本部件1.应急灯具（2）消防应急标志灯具

消防应急标志灯具是用图形、文字指示疏散方向、疏散安全出口等信息的灯具，包括指示疏散方向的疏散指示标志灯具和指示疏散安全出口的疏散安全出口标志灯具。

疏散安全出口标志灯具疏散指示标志灯具5.4.1应急照明与疏散指示系统的基本部件

应急照明配电箱是一种为自带电源型消防应急灯具供电的供配电装置。

根据其输出电压，应急照明配电箱可分为A型应急照明配电箱和B型应急照明配电箱。▪A型应急照明配电箱指的是额定输出电压不大于DC36V的应急照明配电箱。▪B型应急照明配电箱指的是额定输出电压大于DC36V或AC36V的应急照明配电箱。2.应急照明配电箱5.4.1应急照明与疏散指示系统的基本部件2.应急照明配电箱

A型应急照明配电箱是专门为A型消防应急灯具供电。▪A型消防应急灯具指的是主电源和蓄电池电源额定工作电压均不大于DC36V的消防应急灯具。▪B型应急照明配电箱是专门为B型消防应急灯具供电。B型消防应急灯具指的是主电源和蓄电池电源额定工作电压均大于DC36V或AC36V的消防应急灯具。5.4.1应急照明与疏散指示系统的基本部件3.应急照明集中电源

应急照明集中电源是一种由蓄电池储能，为集中电源型消防应急灯具供电的电源