建筑供配电及防雷接地系统

第7章 建筑供配电及防雷接地系统

【要点提示】同学们：建筑供配电是建筑电气专业最重要的内容。供配电系统的主要任务是为建筑环境提供安全、可靠、优质、灵活、经济的供电电源和配电线路，同时，建筑弱电的电气设备、建筑照明、建筑消防等需要的不同电源，基本上由供配电系统来提供，因此，供配电系统是其他建筑电气内容的基础。

在建筑物中，配电系统由于电气设备绝缘损坏、大自然雷电或其他原因，会对建筑物或电气设备产生破坏作用并威胁人身安全。针对这样的情况，建筑物一般采取防雷措施和安全接地系统，以避免危险事故发生。

7.1供电系统概述

7.1.1供电系统的组成

概括来说，供电系统是一个庞大的电路网，它可以跨越省际、国际、甚至洲 际。按照作用，一般将供电系统分为四个部分，分别为：发电、输电、变配电、用电等。下面分别作以介绍：

1.供电系统的电源是发电厂。将自然界中的一次能源转换成电能的工厂就是发电厂。我国发电厂有水力发电厂、火力发电厂（燃料为媒、石油、天然气）、原子能发电厂、太阳能发电厂、风能发电厂等，目前主要以水力发电厂和火力发电厂为主，将原子能发电作为今后发展的方向。

2.供电线路是输送电能的通道，输电线路的形式主要有架空和电缆两种形式，目前我们国家主要以架空输电为主，只有在遇到繁华市区、河流湖泊等，才采用电缆的形式。为了节省能源，通常采用35KV以上的高压线路输电，而由降压变电所分配给用户的10KV及以下的电力线路称为配电线路。目前，已出现少数的高压直流输电线路，它在性能上比交流输电提高了很多。

3.变电所分为升压变电所和降压变电所。升压变电所是将低电压变成高电压，一般建立在发电厂厂区内；降压变电所是将高电压变成适合用户的低电压，一般建立在靠近用户的中心地点。变电所的作用就是接受电能和分配电能 ，而配电所的作用是分配电能。

4.供电系统的终端是电能用户，即消耗电能的电气设备。用电设备按其用途分为：动力设备（电动机等），工艺用电设备（冶炼、电焊等），电热用电设备（电炉、干燥箱等），照明用电设备等。

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图7-1供电系统示意图

7.1.2供电系统的作用

供电系统是将各种类型的发电厂、变电所、输电线路、配电设备及电能用户等联系起来，组成一个整体 。整个系统内的发电设备可以互为备用，并且有计划地安排轮流检修，不仅提高了系统的供电可靠性，也可实现设备的经济运行，充分体现了供电系统的宏观调控作用。 7.1.3电能质量的参数

衡量电能质量的两个参数分别是电压和频率。

根据我国规定，交流供电系统的额定电压等级有：12V、24V、36V、110V、 220V、330V、3KV、6KV、10KV、35KV、110KV、220KV、330KV、500KV等，目前，我国最高的电压等级是800KV。习惯上把1KV以下的电压称为低压，1KV以上的电压称为高压。衡量电压质量的两个标准是电压偏移和电压波动。在使用中，实际电压都要偏离额定电压，这种情况就是电压偏离。电压偏离主要是由各种电气设备、供配电线路的电能损失引起的，可通过改善线路、提高设备的效率等途径减小。规范上用额定电压损失来限定电压偏离。电压波动主要是由电源波动和电能用户变化引起的。

我们国家交流电力网的额定频率（俗称工频）是50HZ，允许偏差为±0.25HZ。

7.2 电力负荷的简易计算

计算负荷是以原始的设备铭牌数据为依据，从发热角度出发，并且考虑到安全、经济、合理等因素，用科学的方法统计出的假想负荷。 7.2.1电力负荷的分级

根据用电设备对供电可靠性的要求不同，把供电负荷分为三级。 1.一级负荷

中断供电将造成重大的政治、经济损失或人员伤亡的负荷，叫做一级负荷。如重要的铁路枢纽、通讯枢纽、重要的国际活动场所、重要的宾馆、医院的手术

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室、重要的生物实验室等。

一级负荷的供电方式除了采用两个互相独立的电网电源供电之外，还应设置备用电源，一般备用电源采用柴油发电机组或直流蓄电池组。

2.二级负荷

中断供电将造成较大的政治、经济损失或引起公共场所秩序混乱的负荷，叫做二级负荷。如地、市政府办公楼，三星级旅馆，甲级电影院，地、市级主要图书馆、博物馆、文物珍品库等。

二级负荷的供电方式除了采取两条彼此独立的线路之外，根据实际情况，还应设置备用电源。

3.三级负荷

除了一级负荷、二级负荷之外，其他的都属于三级负荷，三级负荷在供电方式上没有特殊的要求，一般都采用单回路供电。

随着我国经济的发展，一级负荷的供电方式已经不能满足一些特别重要场所的需要，如市话局、电信枢纽、卫星地面站、民用机场、银行证券交易中心等，这些负荷属于特别重要的一级负荷，一般叫做特一级负荷。同时由于经济的发展，一级负荷、二级负荷的增多，三级负荷的供电方式会逐渐减少或者取消。 7.2.2负荷计算的方法

所谓电力负荷计算，就是按照一定方法计算用电设备、配电线路、配电装置，以及发电机、变压器中的电流或功率。计算负荷是一个假想的持续性负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷产生的最大热效应相等。负荷计算的方法一般有需用系数法和二项式法，其中需用系数法用的较多，下面对需用系数法作以简单介绍：

1.需要系数法

需用系数是考虑用电设备组不能同时工作，不能同时满载，不能在同一个工作制下工作，不能在同一个工作效率下工作等四个因素，从而得出的一个计算系数，一般用Kn表示，通过查表获得。

有功计算负荷的公式是PC?KnPS （7-1） 式中：PC—有功计算负荷，KW；

Kn—负荷计算需要系数，通过查表获得； PS—设备容量，指的是设备的原始铭牌数据。

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[当设备为连续工作制时： PS?PN（注：PN指设备的额定功率） 当设备为断续工作制时：PS??NPN（注：?N为设备的铭牌额定暂载率，?规?规为统一规定暂载率，其中，电焊机为100%,起重机为25%）

当设备为气体放电光源（荧光灯、高压汞灯等）：PS?1.2PN]

无功计算负荷的公式是QC?PC?tan? （7-2） 式中：QC—无功计算负荷，KVar；

tan?—功率因数角的正切值。

视在计算负荷的公式是SC?PC?QC （7-3） 或者先根据公式SC?2222PC计算出视在计算负荷SC，然后根据公式cos?QC?SC?PC计算出无功计算负荷QC。

式中：SC—视在计算负荷，KVA；

cos?—功率因数。；

计算电流的公式是IC?SC（单相线路） （7-4） UNIC?式中：IC—计算电流，A；

UN—额定电压，V。

SC3UN（三相线路，其中UN所指为线电压） （7-5）

【例7-1】已知某化工厂机修车间采用380v供电，低压干线上接有冷加工机床26台，其中11KW1台，4.5KW8台，2.8KW10台，1.7KW7台，试求该机床组的计算负荷。

【解】该设备组的总设备容量为

PS=11?1?4.5?8?2.8?10?1.7?7?86.7(KW)

at查表获得Kn=0.16~0.2（取0.2），n

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?=1.73，cos?=0.5，则