建筑电气教学课件

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前言

本课程主要介绍建筑电气专业的建筑强电,建筑弱电系统.侧重于介绍各个系统的组成框图,特点及应用,尤其是与建筑环境与设备工程,给排水工程与建筑电气工程的相互配合关系.

第一章

建筑电气概论

一:建筑分类及高层建筑定义

建筑分为民用建筑和工业建筑，其中民用建筑又分为公共建筑和住宅建筑高层建筑:高度超过24米的公共建筑及其层数超过十层的住宅建筑

二:建筑电气设备的特点

1、用电设备种类多

2、用电量大,且负荷密度高

3、供电可靠性要求高

4、用电系统复杂

5、电气线路多

6、电气用房多

7、自动化程度高

住宅强电平面图

住宅弱电平面图

别墅强电平面图

别墅弱电平面图

弱电系统图

三:建筑电气设计的内容

建筑工程设计分为初步设计和施工图设计两个阶段

高层建筑大型复杂工程的初步设计还分为方案设计和扩大初步设计两个步骤.

在方案设计阶段,电气设计人员除了要对电气的各个子系统进行方案比较,论证技术上的先进性,可靠性和经济上的合理性,最终确定设计方案之外,还要与土建和其他专业进行配合.

建筑电气包括:

1:供电系统设计

2:照明系统设计

3:电力系统设计

4:低压配电设计

5:火灾报警和消防联动控制系统设计

6:电话系统设计

7:音响系统设计

8:有线电视系统设计

9:保安系统设计

10:防雷,接地与安全

11:智能建筑自动化系统设计

四：建筑电气的发展趋势

随着建筑物向着自动化,节能化,信息化,智能化的方向发展,建筑电气设计的要求也越来越高.特别是智能建筑的兴起,已经成为一个国家或地区经济发展和科技进步的一个重要标志之一.

智能建筑集自动化,节能化,信息化,智能化于一体,综合了电工技术,电子技术,电声技术,光技术,自动控制技术,计算机技术,通信技术等等方面的基本理论和最新科技成果,涉及:电力,电子,仪表,建筑材,机械,计算机,及通信等多种行业.

建筑电气技术朝着以微电子技术为主体的,综合应用和反映最新成就的方向发展.

五：电力系统概念及组成

组成电力系统的目的:不受地方负荷限制,可增大单位机组的容量可充分利用地方资源(水,燃料)减少运输工作量,降低电能成本利用电厂工作的特点,合理分配负荷,使系统在最经济的条件下运行在减少备用机组的情况下,能增加对用户供电的可靠性

１：电力系统

由各种类型的发电站(厂),变电所,输配电线路,配电设备和用电设备组成的整体,对电能进行不间断的生产和分配.

变电所:将发电机端电压和线路电压变换成各级电压.可分为升压变压器和降压变压器降压变电所可分为:

一次变电所(地区变电所,区域变电所)

电压等级:220~330KV/35~110KV

二次变电所(地方变电所,总降变电所)

电压等级:35~110KV/6~10KV

降压变电所(终端变电所)

电压等级:6~10KV/0.4KV2：电力系统示意图

3：建筑的电力负荷

通常分为照明(包括电热),空调和一般电力等三大类.

其中:照明,电热和空调负荷属于照明电价负荷,一般电力负荷为非工业电力电价负荷.

空调负荷包括:空调用制冷机组,冷冻水泵,冷却水泵,冷却塔风机,新风机组,空调器等等.

一般电力负荷包括:电梯,生活水泵,消防泵,喷淋泵,锅炉房设备,防排烟风机,正压风机,服务业用的厨房和洗衣设备等等.

４：电网的额定电压

额定电压:用电设备,(电动机,白炽灯等),发电机和变压器正常工作时具有最好经济指标的电压.

对于用电设备来说,其额定电压应与电网的电压一致问题:发电机的额定电压与变压器一次绕组和二次绕组的额定电压根据什么决定的呢?

发电机的额定电压高于电网和用电设备的额定电压值是因为:考虑到线路在输送负荷电流时必然产生电压损失,发电机的额定电压比电网电压高5%是为了补偿电网的电压损失例如:电网的额定电压为10KV,则:发电机的额定电压为10.5KV

供电线路上的电压变化示意图

变压器的二次额定电压比电网和用电设备的电压高10%,是因为变压器的二次额定电压指空载而言,当变压器通过额定负荷电流时,变压器绕组的电压损失约为电网额定电压的5%,和发电机一样,它仍应比用电设备电压高5%左右,以补偿电网上的电压损失.但是:如果变压器接在发电机的引出端(例如升压变压器),其一次绕组的电压应与发电机的额定电压相适应,即比电网额定电压高5%.

用点设备的额定电压虽然规定得与电网的额定电压相一致,但是,电网中由于电压损失的影响,处处电压是不一样的,由于负荷的变化,电压损失也不可能维持在一个恒定的数值,所以要使电网和用电设备的额定电压始终相同,既很困难,也无必要.因此:一些国家规定:

低压用户供电电压变动不超过±5%~6%

高压用户根据负荷大小的不同,一般不超过±5%~7%

５：决定供电质量的主要指标1:电压加于用电设备端的电网实际电压与用电设备的额定电压相差较大时,对用户设备的危害很大以照明用的白炽灯为例:当电压低于其额定电压时,发光效率降低,使得人员的身体健康受影响,也会降低工作效率.当电压高于额定电压时,会使灯泡经常损坏.频率我国的标准电流频率为50HZ

频率的变化对电力系统运行的稳定性影响很大,因此:对频率的要求要比电压的要求严格的多,一般不得超过±0.5%可靠性白炽灯光通量与寿命和端电压的关系

６：负荷级别

建筑电气电力负荷根据供电可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，分为:1:一级负荷

2:二级负荷

3:三级负荷

一级负荷

（1）中断供电将造成人身伤亡者。

（2）中断供电将造成重大政治影响者。

（3）中断供电将造成重大经济损失者。

（4）中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者对于某些特等建筑，如重要的交通枢纽、重要的通信枢纽、国宾馆、国家级及承担重大国事活动的会堂、国家级大型体育中心，以及经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等的一级负荷，为特别重要负荷。中断供电将影响实时处理计算机及计算机网络正常工作或中断供电后将发生爆炸、火灾以及严重中毒的一级负荷亦为特别重要负荷。

二级负荷（1）中断供电将造成较大政治影响者。

（2）中断供电将造成较大经济损失者。

（3）中断供电将造成公共场所秩序混乱者。

三级负荷

不属于一级和二级的电力负荷。

一:负荷级别与负荷分布特点

在建筑中,空调负荷属于大宗用电,大约占总用电负荷容量的一半.

但:不同功能的建筑,照明,空调和一般电力这三种负荷的分布还是不一样的.

例如:旅游宾馆类建筑三种负荷的分布大致为:

照明:20~30%空调:35~45%

一般电力为:35~45%

对于办公,综合楼分布为:

照明:30~40%空调:35~45%

一般电力为:30~35%

对于住宅或公寓建筑:三种负荷的分布大致为:

照明:12~30%

空调:50~60%

一般电力为:15~25%

原因:在全楼不采用中央空调系统的情况下,每家每户安装窗式或柜式空调器,使得空调负荷的比重显著增加

负荷分布特点:1:地下层:

由于空调负荷占总用电负荷的一半左右,而空调负荷中用电量大的设备(如:空调用制冷机组,冷冻水泵,冷却水泵等)大部分集中布置在地下层2:顶层:

在高层建筑中,电梯是作为人和物上下的主要垂直运输通道,由于人员密集,楼层高,所以,电梯台数多,负荷量大.电梯机房在顶层.再者,防排烟风机,正压风机,加压泵等设备也布置在楼层顶部.3:中部位置:

对于高度超过100米的超高层建筑,常设有分区电梯,另外,中间泵站和分区空调设备的设置也使超高层建筑物的中部成为另一用电负荷密集的场所.第２章负荷计算及无功功率补偿

２.１计算负荷的意义和目的１：意义：供配电设计时，设计人员是根据一个假想负荷－－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，制定提高功率因素措施，选择及整定保护设备．设计人员根据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和设备的工作特性，选择适当的计算方法，通过一系列的计算，将设计中的设备安装负荷成为－计算负荷．

负荷曲线反映电力负荷随时间变化情况的曲线．其直观的反映用户用电的特点和规律．同类型的工厂（或车间）的负荷曲线形状大致相同．几个物理量

(1)年最大负荷负荷曲线的最高点,指全年中最大工作班内半小时平均功率的最大值.

分别用Pmax,Qmax,Smax分别表示年有功,无功,视在功率最大值.

（2）最大负荷利用小时数ＴmaxＴmax是一个假想时间，标志负荷是否均匀的一个重要指标．物理意义：如果用户以年最大负荷持续运行Ｔmax小时所消耗的电能恰好等于全年实际的电能，则Ｔmax即为年最大负荷利用小时数Ｗp

Ｔmax＝－－－－－Ｐmax(3)平均负荷Ｐav指电力用户在一段时间内消耗功率的平均值．ＷpＰav＝－－－－

tWp－－０～t内消耗的有功电能（4）负荷系数表征负荷变化规律的一个参数负荷系数愈大，则负荷曲线愈平坦，负荷波动愈小

（5）需要系数Ｋx

PmaxＫx＝－－－－－－

PeＰmax－－用电设备组负荷曲线上最大有功负荷

Pe－－用电设备组的设备功率在供配电系统设计和运行中，常用需要系数,具体见表２－２，３，４，５，６，７

(6)利用系数Ｋ用电设备组在最大负荷班内的平均负荷有功功率Pav=KIXPe无功功率Qav=Pavtan¢Ｐav－－用电设备组在最大负荷工作班内消耗的平均有功负荷

Pe－－用电设备组的设备功率

KI－－用电设备组在最大负荷工作班内的利用系数

tan¢－－用电设备组功率因数的正切值

3：负荷计算的主要内容（１）设备容量（Ｐe）也称为安装容量，是用户安装的所有用电设备的额定功率之和，是配电系统设计和负荷计算的基础资料和依据．（２）计算负荷（Ｐc）标志用户的最大用电功率，是一个假想的持续性负荷．其热效应应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等，是配电设计时选择变压器，确定备用电源容量，无功补偿容量和季节性负荷的依据，也是计算配电系统各回路电流的依据．（３）计算电流（Ｉc）计算负荷在额定电压下的电流，是选择配电变压器，导体，电器，计算电压偏差，功率损耗的依据．（４）尖锋电流（Ｉjf）负荷短时最大负荷电流，是计算电压损失，电压波动，和选择导体，电器及保护元件的依据．

2.2用电设备的主要特征

1:长期连续的工作制用电设备在工作时间内，电器载流导体能达到稳定的温升如：空气压缩机，照明灯等

2:短时工作制用电设备在工作时间内，电器载流导体不能达到稳定的温升，断电后能完全冷却如：步进电动机，升降电动机

3:断续周期工作制用电设备在工作时间内，电器载流导体能达到稳定的温升，停歇时间内也不会完全冷却，在工作循环期间内温升会诼渐升高并最终达到稳定值．如：电焊机，起重机

负荷持续率（暂载率）

tt

Ｅ＝-------------100％=-----------100％

TToT-----工作周期To---工作周期内的工作时间t-----工作周期内的停歇时间

２.３负荷计算的方法２.３.１方法及用途（１）需要系数法（２）利用系数法（３）二项式法（４）单位面积功率法

设备功率的确定进行负荷计算时，需将用电设备按照其性质分为不同的用电设备组，然后确定设备功率．（１）连续工作制Ｐe＝Ｐr（２）短时工作制Ｐe＝Ｐr（３）断续工作制起重机类电动机设备功率为换算到负载持续率Ｅ＝２５%的有功功率Ｐe＝２Ｐr ＥrＰr－－负载持续率为Ｅr时的电动机的额定功率Ｅr－－电动机的额定负载持续率

电焊机类电动机设备功率为换算到负载持续率Ｅ＝１００%的有功功率Ｐe＝ＥrＳr

cos¢Ｓr------负载持续率为Ｅr时的电焊机的额定容量Ｅr------电焊机的额定负载持续率

cos¢------电焊机的功率因数２.３.２需要系数法确定计算负荷

１：用电设备组的计算负荷及计算电流有功功率Ｐc＝ＫxＰe无功功率Ｑc＝Ｐctan¢视在功率Ｓc＝Ｐ²c+Ｑ²cSc计算电流Ｉ＝

3Ur

多组用电设备组的计算负荷及计算电流

n有功功率Ｐc＝Ｋ∑p∑Ｐcii=1n无功功率Ｑc＝Ｋ∑q∑Qcii=1视在功率Ｓc＝Ｐ²c+Ｑ²cSc计算电流Ｉ＝

3Ur

３：单相负荷计算单相负荷应均衡的分配到三相上．当无法满足使三相完全均衡时，且最大相与最小相负荷之差大于三相总负荷的１０％时，应取最大相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：尖峰电流尖峰电流指单台或多台用电设备持续１～２s的短时最大负荷电流．一般出现在电动机启动过程中．１）单台电动机的尖峰电流是电动机的起动电流，笼型异步电动机起动电流一般为额定电流的３～７倍Ｉjf＝ＫＩrm２）多台电动机供电回路尖峰电流是最大一台的起动电流与其余电动机的计算电流之和．Ｉjf＝(ＫＩrm)max+∑Ic３）自起动电动机组的尖峰电流是所有参与自起动电动机的起动电流之和

nＩjf＝∑Ijfii=1

5.进行负荷计算时，应注意以下几点：１)单台设备的功率一般取铭牌上的额定功率

2)连续工作的电动机设备容量即铭牌上的额定功率,是轴输出功率,未计入电动机本身的损耗

3)照明设备容量应为所用光源的额定功率加附属设备的功率

4)卤钨灯容量为灯泡的额定功率加变压器的功率

5)用电设备组的设备容量不包括备用设备,非火灾时使用的消防设备容量应计入总设备容量

6)消防时的最大负荷与非火灾时使用的最大负荷应选择大者计入总容量

7)季节性用电设备应选择大者计入总容量

8)住宅的设备容量采用每户的用电指标之和

6.单位面积功率法和负荷密度法

PeS

Pc=---------------

1000Pe-----单位面积功率（负荷密度）(W/㎡)S--------建筑面积(㎡)注：各类建筑物的用电指标见Ｐ282.5无功功率的补偿

在供电系统中,绝大多数用电设备都具有电感的特性,(例如:感应电动机,电力变压器,电焊机等),这些设备不仅从电力系统中吸收有功功率,还吸收无功功率以产生正常工作所必需的交变磁场.在输送有功功率一定的情况下,无功功率增大,就会降低供电系统的功率因数.

结果:1)系统中输送的总电流增大,使得电器元件容量增大,增加费用.2)引起总电流增大,使得供电线路有功功率损耗增加

3)由于电压损失正比于电流,就使得系统电压损失增加

4)供电部门按照功率因数征收电费,增加生产成本人工补偿功率因数1.功率因数要求值高压用户>0.9以上低压用户>0.85以上2.无功补偿措施

1)提高自然功率因数

2)采用电力电容器补偿

ⅰ:一般在变电所低压侧集中补偿

ⅱ:当设备的无功计算负荷>100Kar时,可在设备附近就地补偿

3.补偿的容量１）在供电系统的方案设计时，无功补偿容量按变压器容量的１５％～２５％估算２）施工图设计时，应进行无功功率计算电容器的补偿容量为Ｑc＝Ｐc（tan¢a-tan¢b）Ｑc---补偿容量（kar）Ｐc---计算负荷（kw）

¢a，¢b---补偿前后的功率因数角

tan¢a-tan¢b=△qc为补偿率电容器个数的确定：Ｑc

n＝＿＿＿＿

qc3）采用自动调节补偿方式时，补偿电容器的安装容量宜流有适当余量２.７供配电系统中的能量损耗２.７.１变压器的能量损耗１．有功功率损耗包括空载损耗和短路损耗Ｓc

²∆Ｐt＝△Ｐo+△Ｐk

Ｓr

2．无功功率损耗包括空载无功损耗和额定负载下无功短路损耗Ｓc

²∆Q＝△Qo+△Qk

ＳrＩo%

△Qo＝Ｓr１００

△Uk%

△Qk＝Ｓr１００注意：当变压器负荷率＜８５%时，其功率损耗可粗算为：

△Ｐt=0.01Sc△Qt=0.05Sc2.7.2供电线路的功率损耗三相供电线路的有功功率损耗△Ｐ为：

△Ｐ＝３Ｉc²RoＬ×１０³有功功率损耗△Ｑ为：

△Ｑ＝３Ｉc²ＸoL×１０³L－－线路每相计算长度（ＫＭ）Ro,Ｘo－－线路的交流电阻和电抗第３章变配电所和柴油发电机3.1建筑变配电所的类型和布置

3.1.1变配电所的类型和结构

1)独立变配电所

2)附设变配电所

3)地下变配电所

4)杆式高台式变配电所

5)组合式变配电所

3.1.2变配电所的位置选择及布置

1:位置选择

1)近负荷中心

2)近电源侧

3)进出线方便

4)运输方便

5)避免设置在剧烈震荡的场所

6)不应设置在多尘,水雾,有腐蚀气体的场所

7)不应设置在经常积水场所的下方或相邻

8)避免爆炸场所

9)高层地下变配电所,宜选择在通风,散热条件好的场所

10)高层地下变配电所,不宜设置在最底层,当仅仅有一层时,应适当抬高变配电所地面等防水措施.2:位置布置

3.1.3变配电所的常用布置方案主要由变压器室,高压配电室,低压配电室等组成

1.变压器室的一般要求

2.高压配电室的一般要求

3.低压配电室的一般要求

3.2变压器容量和台数的确定3.2.1变压器容量的选择

PcS=----------------

βcosφPc－－－计算有功功率

cos－－φ补偿后的平均功率因数

β－－变压器的负荷率

β一般选择７５％～８５％

另：国外规定，如果油浸式变压器β＜０.７５，为满足急救要求，可以令其过负荷１４０％，但不连续超过５天，每天最多持续６小时，即ＳavＳavβ

＝----------=------------≤０.７５Ｓmax１.４Ｓn.t

Ｓav≤０.７５×１.４Ｓn.T＝１.０５Ｓn.t

例题：１１０／１０ＫＶ总降压变电所，Ｓ＝２８０００ＫＶＡ，供给一类和二类负荷，选择两台变压器互为备用，要求最大负荷达到９０％，设Ｓ＝２１０００ＫＶＡ，选择变压器容量？解：试选择２×２００００ＫＶＡ变压器校验β，当一台变压器故障时：Ｓav２１０００β

＝------------＝------------------------＝０.７５１.４Ｓn.t１.４×２００００符合要求事故情况下，急救过负荷为（２８０００－２００００）／２００００×１００％＝４０％满足备用当两台变压器正常并联工作时，２８０００／２

------------------------

×１００％＝７０％２００００符合经济运行要求

３.２.２变压器型号的选择一般选择Ｓ９，Ｓ１１型号３.２.３变压器连接组的选择一般选择Ｙyn０连接组的变压器但是：有被Ｄyn１１连接组变压器取代的趋势

3.3建筑供电的高低压接线３.１供电方式１：放射式２：树干式３：环行供电式

３.２低压电气主接线建筑配变电所的低压主接线一般采用分段单母线接线方式,互为备用,母联开关手动或自动切换.根据变压器台数和电力负荷的分组情况,有以下几种常见的低压主接线形式1.电力和照明负荷共用变压器供电如下图所示电力和照明负荷共用变压器供电的低压电气主接线电力和照明负荷分别变压器供电的低压电气主接线

空调制冷负荷专用变压器供电的低压电气主接线３.３柴油发电机容量和台数确定符合下列情况之一时，宜设自备柴油发电机组１：保证一级负荷中的特别重要的负荷用电２：有一级负荷，但从市电取得第二电源困难或不经济３：大中型建筑，当市电中断会造成较大经济效益３.４柴油发电机确定１：容量方案阶段：按变压器容量的１０％～２０％估算２：供电范围１）消防电梯，消防水泵，喷淋泵，防排烟风机，应急照明等２）一级负荷３）重要的民用建筑中的一级负荷和部分二级负荷第四章电线电缆和电器的选择４.１电线，电缆及母线的选择１：常用电线和电缆型号的选择在民用建筑电气设计和施工过程，应选择铜芯电缆和导线应注意以下几点：１）电力电缆芯数及导线根数的选择２）尽量选用塑料绝缘电线３）注意选用新材料，新品种电线和电缆４）电线和电缆具体型号选用

ＢＶ－－聚氯乙烯绝缘电线ＶＶ－－聚氯乙烯绝缘，聚氯乙烯绝缘护套电力电缆ＹＪＶ－－交联氯乙烯绝缘，聚氯乙烯绝缘护套电力电缆ＺＲ－ＢＶ－－阻燃聚氯乙烯绝缘电线ＮＨ－ＢＶ－－耐火聚氯乙烯绝缘电线ＴＭＹ－－母线或母排４.１.２常用电线和电缆截面积的选择方法４.１.２.１应满足的主要要求不应因长时间过负荷电流使导线过热有足够的机械强度，避免拉断线路电压损失不应过大电力线路不超过１０％，照明线路不超过５％

４.１.２.２选择导线截面积的步骤１）距离Ｌ≤２００米低压线路，先按照发热条件计算方法选择截面积，再用电压损失条件和机械强度条件校验２）距离Ｌ≥２００米低压线路，先按照电压损失计算方法选择截面积，再用发热条件和机械强度条件校验３）高压线路，一般先按照经济电流密度选择法来选择导线截面积，然后用发热条件和电压损失条件进行校验

４.１.２.３选择导线截面积的具体方法１：按照发热条件选择Ｉz≥ＩcＩz----导线载流量（Ａ）Ｉc----计算负荷的总计算电流（Ａ）Ｉz＝Ｋ×ＩＩ----导线长期允许载流量（Ａ）

θm－θ2Ｋ＝

θm－θ1

θm－－缆芯最高工作温度

θ1－－对应于额定载流量的基准环境温度

θ2－－实际环境温度

２.按照允许电压损失选择导线截面

nn

∑Pci×Li∑Mi

i=1i=1Ｓ＝＝

C∆U%C∆U%因此：电压损失计算公式为

n

∑Pci×Li

i=1

∆U%＝ＣＳ

3.按照机械强度选择导线截面积具体选择见表４--５4.1.3母线的选择母线分为裸母线和母线槽两种，其中，母线槽又分为密集绝缘型和空气绝缘型６３０Ａ以下选用空气绝缘型，６３０Ａ以上优先选用密集绝缘型４.２电器设备选择的原则１：按照正常工作条件选择额定电压和额定电流１）电器设备最高电压Ｕmax应不小于系统最高电压Ｕy

Ｕmax≥Ｕy２）电器设备的额定电流Ｉr不应小于回路的最大持续工作电流Ｉr≥Ｉmax

２.按照短路情况校验设备的动稳定和热稳定动稳定校验公式：

Ｉm≥Ｉsh³im≥ish³

热稳定校验公式：Ｉt²≥Ｉa²×tima

Ｉt≥Ｉatima/t3.按装置地点的三相短路容量来校验开关电器的断流能力Ｉk³≤Ｉn.off

Ｓk³<Ｓn.off

4.3高压开关设备及其选择

1:高压断路器用途:正常运行时,接通或切断负荷电流类型:1)油断路器2)空气断路器3)六氟化硫断路器4)真空断路器技术数据:1)额定电压

2)额定电流

3)额定开断电流

4)额定开断容量

5)热稳定电流

6)动稳定电流

2:高压隔离开关用途:隔离高压电源,形成明显可见的断路间隙.以保证其他电气设备能安全检修.不能直接接通和断开大负荷电流,只能接通和断开较小负荷电流.3:高压负荷开关用途:接通和断开负荷电流,在装设脱扣器时,过负荷情况下能自动跳闸.也有明显可见的断路间隙,具有隔离开关作用.

类型:分为户内和户外型选择:根据环境条件和额定值,进行动,热稳定和断流容量校验.

4:高压熔断器用途:一种简单的保护电器,,常用于保护线路,变压器和电压互感器等设备.

类型:分为户内和户外型两种选择:1)额定电压应为线路或设备的额定电压

2)额定电流大于回路的工作电流,小于或等于熔管的额定电流

3)最大开断电流应大于要切断的最大短路电流,最小开断电流应小于短路电流的最小值.5:高压开关柜用途:作为电能接受,分配的通,断和监视保护之用,广泛用于控制和保护变压器,高压线路和高压电动机等.

类型:分为固定式和手车式选择:根据环境综合确定

4.4:低压电气设备

低压电器不仅应用与发电,输电,配电等场所,在民用建筑中应用也很广泛.它对电能的生产,运输,分配与使用起着转换,控制,保护与调节等作用.

低压电器通常是指工作在交流电压为1000V或者直流电压为1500V以下的电路中的电器.

4.4低压电器及其选择1:根据电器在电气线路中的功能,可分为低压开关电器和低压保护电器2:根据电器在电气线路中的用途,可分为控制电器,主令电器,保护电器,配电电器,执行电器3:根据电器的动作方式和动作原理,可分为自动切换电器和非自动切换电器等

主令电器

在控制系统中用于发送控制命令的电器如:控制按纽,主令开关,行程开关等自动切换电器

不需要人工操作,按照电的或非电的信号,即依靠电器本身的参数变化或外来信号,自动完成指令任务的电器如:低压短路器,交直流接触器,继电器等自动切换电器

主要依靠外力操作(如手动)来完成切换动作的电器如:刀开关,切换开关,控制按纽等

隔离开关作用:

隔离电路熔断器用途:保护电器设备和配电线路,使其免遭受过载电流和短路的损害主要通过熔体保护安秒特性:指熔体溶化的电流与溶化时间之间的关系曲线漏电开关分为电子式和电磁式漏电断路器:

过载保护和漏电保护,在断路器加装漏电保护器件构成

断路器主要保护低压交直流电路的线路及电气设备,使其免遭过电流,短路和欠电压等不正常情况的损害主要由触头系统,灭弧系统,脱扣器和操作机构等组成其相当于刀开关,熔断器,热继电器和欠电压继电器的组合

接触器用途:用于频繁的接通和断开交直流主电路的自动电器继电器用途:根据电量或非电量的变化,接通和断开主电路的自动电器,因触头容量小,通常接在控制电路中,能起到控制和保护作用分类:1)热继电器

2)时间继电器

3)电流,电压,中间继电器电能表用途:测量电能分类:单相和三相4.4.2常用低压电器的选择断路器选择:1)照明负荷

Izd≥1.25Ijs2)电动机

ⅰ：单台电动机长延时Izd≥I短延时Izd≥２.０～２.５I

ⅱ：多台电动机长延时Izd≥I短延时Izd≥１.２（２×Ｉmax+Ｉsy）

漏电保护开关选择１：配置场所移动设备施工用电潮湿场所２：动作电流手握式为１５ＭＡ潮湿场所为６～１０ＭＡ医疗设备为６ＭＡ施工用电为１５～３０ＭＡ家庭用电为３０ＭＡ开关柜，配电盘为１００ＭＡ，总体保护为２００～３００ＭＡ防止电气火灾为３００ＭＡ继电器选择热继电器：热元件整定值为电动机额定电流的９５％～１０５％

第六章:照明系统

建筑灯具和装饰照明技术的发展,使得照明系统在民用建筑特别是在高层建筑中的作用变的越来越大.照明不仅要满足功能需要,同时还应考虑装饰要求,从而创造满意的视觉条件.

第一节：基础知识１：光通量Im在单位时间内向周围空间辐射出去的，并能使人眼产生光感的能量．单位为流明２：照度Lx物体被照亮的程度，单位为勒克斯３：显色性，显色指数Ra显色指数越高，显色性越好．规定：日光显色指数定为１００，则：白炽灯，卤钨灯，稀土节能荧光灯，三基色荧光灯Ra≥８０，荧光灯，金属卤化物灯60≤Ra<80,荧光高压汞灯４0≤Ra<６0，高压钠灯Ra<４0．４：发光强度５：亮度６：色温光源发出的光与黑体加热到某一程度所发出光的颜色相同时，该温度为光源的颜色温度７：色表８：光效光源所发出的光通量与该光源所消耗的电功率的比值９：配光曲线１０：统一眩光值度量照明装置发出的光对人眼引起不舒适感的主观反应的心理参数１１：眩光值

第二节：照明方式１：照明装置按照分布特点分为：１）一般照明２）局部照明３）混合照明２：照明种类：１）正常照明２）应急照明（包括：疏散照明，安全照明，备用照明）３）值班照明４）警卫照明５）障碍照明第三节：照明质量１：照度值２：照度均匀性公共建筑和工业建筑内工作区域均匀性一般不小于０.７３：合适的亮度分布４：适宜的光源颜色和显色性

第四节:灯具选择与布置一:光源的选择

1:光源性能指标电光源按发光原理分为热辐射光源与气体放电光源.

热辐射光源:白炽灯和卤钨灯气体放电光源:荧光灯,金属卤化物灯,高压汞灯,高压钠灯用途:白炽灯和荧光灯被广泛应用于建筑物内部照明,金属卤化物灯,高压汞灯,高压钠灯和卤钨灯用于广场道路,建筑物立面,体育馆照明等照明.

电光源的主要性能指标:

有功率,色温,显色性,光效,启动特性和功率因素等

2:光源的选择应考虑选择的基本原则和具体应用场合

(1)基本原则包括:满足照明质量的要求:光通量,色温,显色性等适应视觉条件和环境条件:视觉紧张程度,放火要求,或防尘要求等考虑使用方式和外界影响:开关频繁程度,电压波动等注意经济合理性:发光效率,电能损耗等

(2)不同场合下光源的选择依据包括:在照明开关频繁,要求无频闪效应,防电磁干扰,光色要求高的场所,宜选择白炽灯和卤钨灯在视觉工作精细,工作时间长的场所,宜选择荧光灯和卤物灯

荧光灯的品种多,显色性和色温可根据环境不同具体选择,被广泛应用在建筑中.

日光色的光源接近自然光,有明亮感,使人精神集中,适用于办公室,会议室教室,设计室,阅览室,和展览橱窗等场所冷白色光源的光效高,光线柔和,使人愉快,舒适,适用于商店,医院,办公室,餐厅等场所暖白色光源较其他红光成分多,给人以温暖,健康感,适用于家庭,宿舍,医院,宾馆等场所

(3)在有光色要求的高大场所(如体育馆),宜用混光照明,如:白炽灯加高压汞灯,高压钠灯加与金属卤化物灯,高压汞灯与高压钠灯等混合

(4)对于特别场所应加强某项性能指标,例如:需要正确辨色或需要用颜色来提高物体与背景颜色对比的场所,宜选用显色性高的三基色荧光灯.(5)光源的选择要与环境装饰相协调,应与建筑融为一体.

二:灯具的选择

1:灯具的作用与特性灯具是光源,灯罩(控制器)和附件的总称,其功能是将光源发出的光通进行再分配,并具有装饰和美化环境的作用.

灯具具有功能性和装饰性双重作用.只是不同灯具侧重不同.

功能性灯具以提高光效,降低眩光影响,保护光源不受损失为目的.

装饰性灯具以美化环境,烘托气氛为主要目的,故将造型,色泽放在首位,适当兼顾效率和限制眩光等要求.

灯具的光学特性有配光,效率及保护角等配光以配光曲线表示,效率是反映灯具的技术经济效果的指标,保护角是反映灯具限制眩光影响的参数.

2:灯具的分类

配光分类法,安装方式分类法和应用环境分类法等配光分类法:对灯具上半球和下半球发射的光通量百分比来区分安装方式分类:分为吸顶灯,壁灯,嵌入式灯,半嵌入式灯,吊灯等应用环境分类:分为民用建筑灯具,工业建筑灯具,专用灯具,防潮灯具,防爆灯具等3:灯具的选择

照明设计选择灯具时,应综合考虑以下几点:1)灯具的光学特性

2)经济性

3)灯具使用的环境条件

4)灯具的外形与建筑物或室内装修是否协调等第五节:灯具的布置灯具的布置是确定灯具在房间内的空间位置,它与光的投射方向,工作面的照度,照度的均匀性,眩光的限制,以及阴影等都有直接的影响.灯具的布置是否合理还关系到照明安装容量和投资费用,以及维护检修方便与安全1:布灯的合理性灯具的距高比要适宜灯具距墙的距离一般为灯具间距的1/2~1/3灯具的悬挂高度要适宜2:均匀布灯应考虑以下问题根据灯具种类合理确定灯具的距高比合理确定布灯的图案考虑房间装饰情况

选择性布灯(非均匀照度布灯)

主要根据工作场所设施布置情况,有选择的布置主要有两种方案

1)中心照明方案用在客厅,宴会厅等处,在厅堂中心装设大型花吊,充分体现出豪华欢快的气氛.2)分区照明方案多用在商场,由于商场面积大,用均匀照明会显的呆板与一般化,不能刺激顾客的购买欲,而分区照明就能吸引顾客,突出商品.

第六节立面照明，道路照明与特种照明１）：立面照明１：建筑物轮廓照明２：霓虹灯照明３：投光立面照明２）：道路照明３）：特种照明１：障碍照明２：水下照明

第六节:照明标准与照明计算一:照明标准指照度水平和照明质量的规定,良好的视觉既要有足够的光通量,还要有好的质量.1:照度水平的确定照度值有最低照度和平均照度之分,工业建筑的照度标准是以最低照度值确定的,而民用建筑则采用平均照度值或推荐值.照度值应根据建筑物的性质,规模,等级,标准,功能要求和使用条件等因素确定.

二：照度计算利用系数法：计算一般照明平均照度的最主要的方法．用利用系数法可以在以知房间特性和照明要求的情况下计算所需要的照明器具数量

1:基本公式：

EavAfn＝------------------

ΦsUMFn--------所需照明器数Eav--工作面所需照度Af-----工作面积Φs-----每个照明器具内光源的输出光通量ＭＦ---维护系数(清洁：０.８，一般：０.７５，严重：０.６０)Ｕ------利用系数，指：投射到工作面上的光通量与光源光通量之比２：室空间比RCR5hr(L+b)５

RCR=-------------------＝--------LbＲＩ

hr----室内灯具计算高度（地面至灯具的高度）

L----房间长度

b----房间宽度ＲＩ----室形指数３：灯具单位容量Ｐ＝ＰoＡＥavP

-----室内所需灯具的功率Ｐo

-----单位面积的功率Ａ-----室内被照面积Ｅav-----平均照度

第七节：建筑物内照明设计１）设计步骤：１：了解建设单位的使用要求，明确设计方向．２：收集有关设计资料和技术标准３：确定照度标准４：根据建设单位和工程要求，选择光源设备，设计照明方式，安装方式，灯具部位并确定其安装方法５：照度计算，确定灯具功率，调整平面布局６：评价技术和经济情况，确定最佳方案７：进行配电线路设计，分配三相负载，使其尽量平衡８：绘制照明平面图和系统图，标注型号规格和尺寸９：绘制材料总表，按需要编制工程概算或预算１０：编写设计说明书第七章建筑物防雷与接地系统7.1:过电压指:电气设备上或线路上出现的超过正常工作要求的电压.

在电气系统中,按过电压产生的原因不同,可以分为内部过电压和雷电过电压两种.1):内部过电压是由于电力系统的开关操作,故障和某些不正常工作状态,使电力系统的工作状态突然改变,在其过度过程中,出现因电磁能在系统内部发生振荡而引起的过电压.2):雷电过电压又称为大气过电压或外部过电压,是大气中带电云块之间或带电云层与地面之间所发生的一种强烈的自然放电现象.

3):雷电过电压的基本形式

(1):直接雷过电压雷电直接击中电力装置或建筑物等物体时,雷电流通过物体的阻抗泻入大地,在物体上产生较高的电压降,放电雷电流可达几万甚至几十万安培.(2):感应雷过电压直接雷放电时,由雷电流的变化梯度而产生强大交变磁场,,使得周围金属构件或架空线路上产生很高的感应电动势或自由电荷,容易形成火花放电,在架空线路上,自由电荷以电磁波速度向线路两侧流动,形成感应过电压.其电压可达几十万伏.(3):侵入波过电压架空线路遭受直接雷击或感应雷产生的高电位雷电波,沿架空线路侵入变电所而造成的危害.

在电力系统雷击事故中,雷电波侵入占50%以上.

4):雷电的危害

(1):热效应

(2):电磁效应

(3):机械效应

(4):雷电的网络放电

7.2建筑物的防雷等级分类7.2.1:基础知识:1.雷暴日指每年中有雷电活动的天数,一般由当地气象台统计

2.雷击次数

N=KNgAe

N-------雷击次数

K-------校正系数

Ng-----建筑物所处地区雷击大地的年平均密度

Ae-----与建筑物接收相同雷击次数的等效面积

Ae的确定１）：当建筑物的高度Ｈ小于１００米时，其每边的扩大宽度和等效面积为：Ｄ＝Ｈ（２００－Ｈ）

Ae＝[ＬＷ+２（Ｌ+Ｗ）Ｈ（２００－Ｈ）+Ｈ

―6

（２００－Ｈ）]×１０

D--------建筑物每边的扩大宽度

L,W,H---建筑物的长,宽,高

2）：当建筑物的高度Ｈ等于或大于１００米时，其每边的扩大宽度按照建筑物的高H计算,等效面积为：

―6Ae＝[ＬＷ+２（Ｌ+Ｗ）+Ｈ²]×１０

3）：当建筑物各部位高度不同时,应沿建筑物周边诼点算出最大扩大宽度,其等效面积Ae应按每点最大扩大宽度外端的连接线所包围的面积计算

2.容易遭受雷击的建筑物和相关因素

1):建筑群中的高耸建筑物及尖顶