建筑供配電系統(tǒng)

1、第三篇 建筑電氣電工基本知識 13 建筑供配電系統(tǒng)13.1 電力系統(tǒng)概述 電力系統(tǒng)是由生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、分配、輸送和使用電能的發(fā)電廠、變電站、電力線路和用電設(shè)備聯(lián)系在一起組成的統(tǒng)一整體。 圖13-1所示為電力系統(tǒng)示意圖。 在電力系統(tǒng)中除去發(fā)電廠和用電設(shè)備以外的部分稱為電力網(wǎng)絡(luò)，簡稱電網(wǎng)，如圖13-1所示。一個電網(wǎng)由很多變電站和電力線路組成。 供配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，包括電力系統(tǒng)中區(qū)域變電站和用戶變電站，涉及電力系統(tǒng)電能發(fā)、輸、配、用的后兩個環(huán)節(jié)，其運行特點、要求與電力系統(tǒng)基本相同。只是由于供配電系統(tǒng)直接面向用電設(shè)備及其使用者，因此供、用電的安全性尤顯重要。供配電系統(tǒng)示意圖如圖13-1

2、中點劃線框部分。圖13-1 眾所周知，三相交流系統(tǒng)中，三相視在功率S和線電壓U、線電流I之間的關(guān)系為 S=3UI 當輸送功率一定時，電壓越高，電流越小，線路、電氣設(shè)備等的載流部分所需的截面積就越小，有色金屬投資也就越??；同時，由于電流小，傳輸線路上的功率損耗和電壓損失也較小。 另一方面，電壓越高，對絕緣的要求則越高，變壓器、開關(guān)等設(shè)備以及線路的絕緣投資也就越大 我國國家標準標準電壓（GB 1561993）規(guī)定的部分額定電壓如表13-1所示（詳見273）。 在我國，不同地區(qū)電網(wǎng)的額定電壓系列不同，主要有：330kV110kV35kV10kV；500kV220kV110kV35kV10kV；500

3、kV220kV66kV10kV。由于各電網(wǎng)電壓標準的不同，給全國聯(lián)網(wǎng)造成一定的難度。（1） 輸送功率和輸送距離 前已述及，對應(yīng)一定的輸送功率和輸送距離有一相對合理的線路電壓。表13-2（詳見P274）中列出了根據(jù)運行數(shù)據(jù)和經(jīng)驗確定的、與各額定電壓等級相適應(yīng)的輸送功率和輸送距離。（2） 輸電電壓 220750kV電壓一般為輸電電壓，完成電能的遠距離傳輸功能。該電網(wǎng)稱為高壓輸電網(wǎng)。（3） 配電電壓 110kV及以下電壓一般為配電電壓，完成對電能進行降壓處理并按一定方式分配至電能用戶的功能。其中35110kV配電網(wǎng)為高壓配電網(wǎng)，1035kV配電網(wǎng)為中壓配電網(wǎng)，1kV以下配電網(wǎng)稱為低壓配電網(wǎng)。 3kV

4、、6kV是工業(yè)企業(yè)中壓電氣設(shè)備的供電電壓。 20kV電壓等級目前還不常用，一般要經(jīng)論證結(jié)果證明用戶確實需要時才采用。（1） 一級負荷 符合下列條件之一的，為一級負荷。 中斷供電將造成人身傷亡的負荷。如醫(yī)院急診室、監(jiān)護病房、手術(shù)室等處的負荷。 中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成重大損失的負荷。 中斷供電將影響有重大政治、經(jīng)濟意義的用電單位的正常工作的負荷，如：重要交通樞紐、重要通信樞紐、重要賓館、大型體育場館、經(jīng)常用于國際活動的大量人員集中的公共場所等用電單位中的重要負荷。（2） 二級負荷 符合下列條件之一的，為二級負荷。 中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成較大損失的負荷。 中斷供電將影響重要用電單位的正常

5、工作的負荷。（3） 三級負荷 不屬于一、二級負荷者為三級負荷。 在一個工業(yè)企業(yè)或民用建筑中，并不一定所有用電設(shè)備都屬于同一等級的負荷，因此在進行系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)根據(jù)其負荷級別分別考慮。（1） 一級負荷對電源的要求 一級負荷中有普通一級負荷和特別重要的一級負荷之分。 普通一級負荷應(yīng)由兩個電源供電，且當其中一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不應(yīng)同時受到損壞。 特別重要的一級負荷，除由滿足上述條件的兩個電源供電外，尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源專門對此類負荷供電。（2） 二級負荷對電源的要求 宜由兩回線路供電，當電源來自于同一區(qū)域變電站的不同變壓器時，即可認為滿足要求。 在負荷較小或地區(qū)供電條件困難時，可由一回6kV及以

6、上專用的架空線路或電纜線路供電。當采用架空線時，可為一回架空線供電；當采用電纜線路時，應(yīng)采用兩根電纜組成的線路供電，且每根電纜應(yīng)能承受100的二級負荷。（3） 三級負荷對電源的要求 三級負荷對電源無特殊要求，一般以單電源供電即可。 供配電系統(tǒng)的中性點是指星形聯(lián)結(jié)的變壓器或發(fā)電機繞組的中間點。 所謂系統(tǒng)的中性點運行方式，是指系統(tǒng)中性點與大地的電氣聯(lián)系方式，或簡稱系統(tǒng)中性點的接地方式。（1） 中性點接地系統(tǒng) 中性點接地系統(tǒng)，就是中性點直接接地或經(jīng)小電阻接地的系統(tǒng)，也稱大接地電流系統(tǒng)。 這種系統(tǒng)中一相接地時，出現(xiàn)了除中性點接地點以外的另一個接地點，構(gòu)成了短路回路，接地故障相電流很大，為了防止設(shè)備損壞

7、，必須迅速切斷電源，因而供電可靠性低，易發(fā)生停電事故。 但這種系統(tǒng)上發(fā)生單相接地故障時，由于系統(tǒng)中性點的鉗位作用，使非故障相的對地電壓不會有明顯的上升，因而對系統(tǒng)絕緣是有利的。 （2） 中性點不接地系統(tǒng) 中性點不接地系統(tǒng)，是指中性點不接地或經(jīng)過高阻抗（如消弧線圈）接地的系統(tǒng)，也稱小接地電流系統(tǒng)。 這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，只有比較小的導(dǎo)線對地電容電流通過故障點，因而系統(tǒng)仍可繼續(xù)運行，這對提高供電可靠性是有利的。 但這種系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時，系統(tǒng)中性點對地電壓會升高到相電壓，非故障相對地電壓會升高到線電壓；若接地點不穩(wěn)定，產(chǎn)生了間歇性電弧，則過電壓會更嚴重，對絕緣不利。 對于高壓輸配電網(wǎng)，

8、由于傳輸功率大且傳輸距離長，一般都采用110kV及以上的電壓等級，在這樣高的電壓等級下絕緣問題比較突出，因此一般都采用中性點接地系統(tǒng)；而在中壓系統(tǒng)中，中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時產(chǎn)生的過電壓對絕緣的威脅不大，因為中壓系統(tǒng)的絕緣水平是根據(jù)更高的雷電過電壓制定的，因此為了提高供電可靠性，中壓系統(tǒng)較多地采用了中性點不接地系統(tǒng)。 對于1kV以下的低壓配電系統(tǒng)，中性點運行方式與絕緣的關(guān)系已不是主要問題，這時中性點運行方式主要取決于供電可靠性和安全性。因此，1kV以下的低壓配電系統(tǒng)采用中性點接地系統(tǒng)。 低壓配電系統(tǒng)接地的形式根據(jù)電源端與地的關(guān)系、電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分與地的關(guān)系分為TN、TT、IT

9、系統(tǒng)，其中TN系統(tǒng)又分為TN-S、TN-C、TN-C-S系統(tǒng)。 以拉丁文字作代號形式的意義為： 第一個字母表示電源與地的關(guān)系。T表示電源有一點直接接地；I表示電源端所有帶電部分不接地或有一點通過阻抗接地。 第二個字母表示電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分與地的關(guān)系。N表示電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分與電源端有直接電氣連接；T表示電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分直接接地，此接地點在電氣上獨立于電源端的接地點。（1） TN系統(tǒng) 根據(jù)國家標準供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范GB 5005295規(guī)定：TN電力系統(tǒng)有一點直接接地，電氣設(shè)施的外露可導(dǎo)電部分用保護線與該點連接。 按中性線與保護線的組合情況，TN系統(tǒng)有以下三種形式： TN-S系

10、統(tǒng)（見圖13-2） 整個系統(tǒng)的中性線和保護線是分開的。圖13-2 TN-C系統(tǒng)（見圖13-3） 整個系統(tǒng)的中性線和保護線是合一的。圖13-3 TN-C-S系統(tǒng)（見圖13-4） 系統(tǒng)中有一部分中性線和保護線是合一的。圖13-4（2） TT系統(tǒng) TT系統(tǒng)有一個直接接地點，電氣設(shè)施的外露可導(dǎo)電部分接至電氣上與電力系統(tǒng)的接地點無關(guān)的接地極（見圖13-5）。圖13-5（3） IT系統(tǒng) IT系統(tǒng)的帶電部分與大地間不直接連接，而電氣設(shè)施的外露可導(dǎo)電部分則是接地的（見圖13-6）。圖13-61頻率質(zhì)量 電力系統(tǒng)的額定頻率為50Hz。當電力系統(tǒng)的容量在300萬kW及以上時，頻率偏差允許值為±0.2Hz

11、；電力系統(tǒng)的容量在300萬kW以下時，頻率偏差允許值為±0.5Hz。2電壓質(zhì)量 國家標準GB 5005295供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，正常運行情況下，用電設(shè)備端子處電壓偏差的允許值應(yīng)符合下列要求： 電動機為±5。 照明，在一般場所為±5；對于遠離變電所的小面積一般工作場所，難以滿足以上要求時，可為+5、-10；應(yīng)急照明、道路照明和警衛(wèi)照明等為+5、-10。 其他用電設(shè)備，當無特殊規(guī)定時為±5。3波形質(zhì)量 電能的質(zhì)量除了頻率與電壓以外，還包含了供電電壓的波形。電力系統(tǒng)電壓的波形應(yīng)是50Hz的正弦波形，如果波形偏離正弦波形就稱為波形畸變，可以根據(jù)傅立葉級數(shù)從畸

12、變的波形中分解出50Hz的基波及一系列的高次諧波。電壓或電流中含有的高次諧波越多，或者高次諧波的幅值（或有效值）越大，其波形離正弦波形就越遠，畸變就越嚴重，波形質(zhì)量就越差。13.2 負荷計算 負荷曲線按縱坐標所表示的功率可分為有功負荷曲線和無功負荷曲線。 按橫坐標所表示的時間范圍可分為日負荷曲線和年負荷曲線。1日負荷曲線的繪制 日負荷曲線是以一晝夜24h為時間范圍繪制的。日負荷曲線的繪制方法有： （1） 根據(jù)某一監(jiān)測點24h內(nèi)各個時刻的功率表中顯示的數(shù)據(jù)，逐點繪制而成的平滑曲線，如圖13-7所示，這樣得到的負荷曲線最為準確。 （2） 工程上，為了表達和計算簡單起見，往往將負荷曲線用等效的階梯形

13、曲線來代替，與精確的負荷曲線之間會有一定的誤差，但這種誤差是可以允許的。最為常見的負荷曲線是以0.5h為時間間隔所繪制的曲線，如圖13-8所示。2日負荷曲線的特征參數(shù)（1） 日電能耗量Wd(kW·h)（2） 最大功率Pmax(kW) 表示負荷曲線上功率最大的一點的功率值。（3） 平均功率Pav(kW) 表示日負荷曲線上日電能耗量與時間（24h）的比值，即 Pav=Wd/24（4） 有功負荷系數(shù)為 =Pav/Pmax 通常0.70.75。（5） 無功負荷系數(shù) =Qav/Qmax 通常0.760.82。 計算負荷是一個假想的持續(xù)負荷，其熱效應(yīng)與同時間內(nèi)實際變動負荷所產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等。在供

14、配電系統(tǒng)中，以最大30min的平均負荷作為選擇電氣設(shè)備的依據(jù)，并認為只要電氣設(shè)備能承受該負荷的長期作用即可在正常情況下長期運行。一般將這個最大平均負荷稱為計算負荷。 為什么要以30min作為確定計算負荷的依據(jù)呢？當通過載流導(dǎo)體的電流過大時由于發(fā)熱，導(dǎo)體溫度會持續(xù)上升，直至被損壞。當正常工作電流通過載流導(dǎo)體時，導(dǎo)體發(fā)熱達到某一熱平衡狀態(tài)，此時導(dǎo)體溫度也相應(yīng)升高到某一可以允許的較高的溫度值。分析表明，載流導(dǎo)體一般經(jīng)過（34）（為發(fā)熱時間常數(shù)）即能達到穩(wěn)定溫度，而導(dǎo)體的一般為1030min，因此達到穩(wěn)定溫度需30120min。為了保證當載流導(dǎo)體上長期通過計算電流時的最高穩(wěn)定溫度不超過其允許溫度，因此

15、取最大30min平均負荷作為計算負荷其實是一種較為保守的取法，它是以發(fā)熱時間常數(shù)較短的導(dǎo)體達到熱平衡的時間為取值依據(jù)。時間值取得越短，最大的等效負荷（即計算負荷）就越大。1連續(xù)運行工作制（長期工作制） 即電氣設(shè)備投入工作的持續(xù)時間較長，負荷穩(wěn)定。在工作時間內(nèi)，電氣設(shè)備載流導(dǎo)體可以達到穩(wěn)定的工作溫度。 連續(xù)運行工作制的負荷是指其持續(xù)工作時間tw超過導(dǎo)體達到熱平衡所需的時間，即 tw(34) 2短時運行工作制（短時工作制） 即電氣設(shè)備的工作時間短而停歇時間長。在工作時間內(nèi)，電氣設(shè)備來不及達到穩(wěn)定溫度就停止運行并開始冷卻，其發(fā)熱所產(chǎn)生的溫升可以在停歇時間內(nèi)冷卻到周圍的介質(zhì)溫度。 短時運行工作制的設(shè)備

16、很少，如金屬切削用的輔助機械（龍門刨橫梁升降電動機、刀架快速移動裝置）、水閘用電動機等。3斷續(xù)運行工作制（反復(fù)短時工作制） 即電氣設(shè)備以斷續(xù)方式反復(fù)工作，其工作和停歇相互交替。在工作時間內(nèi)，電氣設(shè)備來不及達到穩(wěn)定溫升就停止運行并開始冷卻，但其發(fā)熱產(chǎn)生的溫升不足以在停歇時間內(nèi)冷卻到周圍的介質(zhì)溫度。 這種電氣設(shè)備運行時的可承受功率與其工作時間tw和停歇時間to的相對長度有關(guān)，一般用負荷持續(xù)率來表示，即 =tw/(tw+to)×100%1需要系數(shù)Kd的含義 當一個供電范圍內(nèi)的所有電氣設(shè)備正常使用的時候，由于各種原因，該供電范圍的計算負荷Pc總會比電氣設(shè)備的總?cè)萘啃?，它們的比值稱為需要系數(shù)，

17、即2需要系數(shù)法的計算步驟 (1） 設(shè)備功率 每組中只有一臺（套）電氣設(shè)備時，應(yīng)將設(shè)備實際向供配電系統(tǒng)吸取的電功率作為計算負荷，又常把單臺設(shè)備的計算負荷稱作設(shè)備功率,以PN表示。 連續(xù)工作制負荷時 PN=Pr 斷續(xù)運行工作制電動機類負荷時，應(yīng)將其額定功率換算成負荷持續(xù)率為25時的等效功率，即 PN=2Prr 斷續(xù)運行工作制電焊機類負荷時，應(yīng)將其額定功率換算成負荷持續(xù)率為100時的等效功率，即 PN=Prr 成組用電設(shè)備的設(shè)備功率是指除備用設(shè)備以外的所有單個用電設(shè)備額定輸入功率的總和。 照明設(shè)備的設(shè)備功率應(yīng)考慮輔助其正常工作的鎮(zhèn)流器等元件上的功率損耗。 白熾燈光源的照明設(shè)備：PN=Pr; 熒光燈光

18、源的照明設(shè)備：PN=1.25Pr; 高強氣體放電燈光源的照明設(shè)備：PN=1.1Pr。（2） 單組設(shè)備計算負荷 當分組后同一組中設(shè)備臺數(shù)3臺時，計算負荷應(yīng)考慮其需要系數(shù)，以第j組為例，即 (3） 多組設(shè)備的計算負荷 當供電范圍內(nèi)有多個性質(zhì)不同的電氣設(shè)備組時，先將每一組都按上述12所述步驟計算后，再考慮各個設(shè)備組的一個同時系數(shù)，因此其計算負荷為【例13-1】某旅游賓館變電站負荷情況如下列設(shè)備清單所示，用需要系數(shù)法計算變電站總計算有功功率、無功功率、視在功率和計算電流。設(shè)備清單：大堂、走道、餐廳、多功能廳等處照明設(shè)備容量：150kW（帶電容補償，cos=0.9）熒光燈；180kW白熾燈客房照明設(shè)備容

19、量：70kW白熾燈冷水機組容量：120kW×4臺冷凍水泵容量：30kW×5臺（其中一臺備用）冷卻水泵容量：22kW×5臺（其中一臺備用）冷卻塔容量：7.5kW×4臺送、排風(fēng)機容量：11kW×5臺；22kW×3臺；17.5kW×5臺電梯容量：30kW×3臺(=40%)廚房設(shè)備容量：15kW×2臺；5kW×5臺；2.2kW×6臺洗衣設(shè)備容量：30kW×2臺；6kW×3臺；4kW×4臺【解】(1） 分組計算 大堂、走道、餐廳、多功能廳等處熒光燈照明設(shè)備(Kd1=

20、0.7,cos1=0.9,tan1=0.48)考慮電感型鎮(zhèn)流器:PN1=1.25Pr1=1.25×150=187.5(kW)Pc1=Kd1PN1=0.7×187.5=131.25(kW)Qc1=tan1Pc1=0.48×131.25=63(kvar) 大堂、走道、餐廳、多功能廳等處白熾燈照明設(shè)備(Kd2=0.7,cos2=1,tan2=0)PN2=Pr2=180(kW)Pc2=Kd2PN2=0.7×180=126(kW)Qc2=tan2Pc2=0×126=0 客房白熾燈照明設(shè)備(Kd3=0.4,cos3=1,tan3=0)PN3=Pr3=70(

21、kW)Pc3=Kd3PN3=0.4×70=28(kW)Qc3=tan3Pc3=0×28=0 冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔設(shè)備(Kd4=0.7,cos4=0.8,tan4=0.75)PN4=Pr4=4×120+4×30+4×22+4×7.5=718(kW)Pc4=Kd4PN4=0.7×718=502.6(kW)Qc4=tan4Pc4=0.75×502.6=376.95(kvar) 送、排風(fēng)機(Kd5=0.65,cos5=0.8,tan5=0.75)PN5=Pr5=5×11+3×22+2&#

22、215;17.5=156(kW)Pc5=Kd5PN5=0.65×156=101.4(kW)Qc5=tan5Pc5=0.75×101.4=76.05(kvar) 電梯(Kd6=1,cos6=0.5,tan6=1.73)PN6=2Prr=2×3×3040%=113.84(kW)Pc6=Kd6PN6=1×113.84=113.84(kW)Qc6=tan6Pc6=1.73×113.84=196.94(kvar) 廚房設(shè)備(Kd7=0.4,cos7=0.75,tan7=0.88)PN7=Pr7=2×15+5×5+6×

23、;2.2=68.2(kW)Pc7=Kd7PN7=0.4×68.2=27.28(kW)Qc7=tan7Pc7=0.88×27.28=24.01(kvar) 洗衣設(shè)備(Kd8=0.35,cos8=0.7,tan8=1.02)PN8=Pr8=2×30+3×6+4×4=94(kW)Pc8=Kd8PN8=0.35×94=32.9(kW)Qc8=tan8Pc8=1.02×32.9=33.56(kvar)(2） 計算總計算負荷 因為，對于變電站總計算負荷，KP取值范圍一般在0.851，KQ取值范圍一般在0.951，所以取KP=0.9，KQ

24、=0.97。則 Pc=0.9×(131.25+126+28+502.6+101.4+113.84+27.28+32.9) =956.943(kW) Qc= 0.97×(63+0+0+376.95+76.05+196.94+24.01+33.56) =747.3947(kvar) Sc1214.22(kV·A) Ic1844.82(A) 常見的方法有負荷密度法、單位指標法和住宅用電量指標法。（1） 負荷密度法 Pc=S 一些常見的工業(yè)與民用電能用戶的負荷密度指標見附錄。（2） 單位指標法 Pc=N（3） 住宅用電量指標法 Pc=KN 上述方法中所涉及到的負荷密度指標

25、、單位用電量指標或住宅用電量指標也都是由經(jīng)統(tǒng)計和處理的經(jīng)驗數(shù)據(jù)得到的。 設(shè)單相設(shè)備視在功率Smax最大的一相的有功功率為Pmax（其功率因數(shù)為cosmax），即以該相負荷為計算依據(jù)，補充其他兩相的單相負荷，使其大小與最大相相同，變成三相等效的平衡負荷。 這時等效的三相負荷應(yīng)為：（1） 計算三相等效負荷的一般方法 先將接于線電壓的單相負荷等效為接于相電壓的單相負荷（具體等效方法參考相關(guān)資料），再用上述求接于相電壓的單相負荷的等效方法計算等效三相負荷。（2） 計算三相等效負荷的簡化方法 假設(shè)P12P23P31，按發(fā)熱等效原理，如圖13-9所示，可推導(dǎo)出等效三相負荷：圖13-913.3 設(shè)備及線纜的

26、選擇 供配電系統(tǒng)中開關(guān)電器按所在電壓等級可分為高壓開關(guān)、中壓開關(guān)和低壓開關(guān)。1低壓斷路器 低壓斷路器又叫低壓自動空氣開關(guān)，是低壓系統(tǒng)中既能分合負荷電流也能分斷短路電流的開關(guān)電器。低壓斷路器通常是按其結(jié)構(gòu)形式分類的，可分為框架式、塑殼式和小型模塊式。其操作方法有人力操作、電動操作和儲能操作。主觸頭極數(shù)有單極、2極、3極和4極。 圖13-10所示為低壓斷路器的工作原理示意圖。低壓斷路器由三個基本部分組成。圖13-10 主觸頭和滅弧系統(tǒng) 脫扣器 自由脫扣機構(gòu)和操作機構(gòu)（2） 常用低壓斷路器 萬能式斷路器 萬能式斷路器一般具有一個有絕緣襯墊的鋼制框架，所有部件均安裝在這個框架內(nèi)，所以又稱為框架式斷路器

27、。其外形結(jié)構(gòu)如圖13-11所示。圖13-11 塑料外殼式斷路器 塑料外殼式斷路器的主要特征是有一個采用聚酯絕緣材料模壓而成的外殼，所有部件都裝在這個封閉型外殼中。其塑料外殼式斷路器外形結(jié)構(gòu)如圖13-12所示。圖13-12 模數(shù)化小型斷路器 模數(shù)化小型斷路器屬于配電網(wǎng)的終端電器，是組成終端組合電器的主要部件之一。終端電器是指裝于線路末端的電器，對有關(guān)系統(tǒng)和用電設(shè)備進行分合控制和保護。模數(shù)化小型斷路器外形結(jié)構(gòu)如圖13-13所示。圖13-132低壓隔離開關(guān) 在斷開位置能符合規(guī)定的隔離功能要求的開關(guān)電器稱為低壓隔離器。 在斷開位置能滿足隔離器要求的開關(guān)稱為低壓隔離開關(guān)，又稱低壓刀開關(guān)。 低壓隔離開關(guān)是

28、一種結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用十分廣泛的手動電器，主要供無載通斷電路用，即在不分斷負載電流或分斷時各極兩觸頭間不會出現(xiàn)明顯電壓差的條件下接通或分斷電路用。 3負荷開關(guān) 負荷開關(guān)有HH系列封閉式負荷開關(guān)和HK系列開啟式負荷開關(guān)。負荷開關(guān)具有滅弧裝置，可以通斷正常的負荷電流。 HH系列封閉式負荷開關(guān)又稱鐵殼開關(guān)，一般是三極，常用型號有HH3、HH4系列。它是刀開關(guān)和熔斷器的組合產(chǎn)品，由鐵殼、熔斷器、閘刀、夾座和操作機構(gòu)等組成。 HK系列開啟式負荷開關(guān)，也稱膠蓋瓷底閘刀開關(guān)。 4剩余電流保護裝置及開關(guān) 剩余電流保護裝置又稱為漏電保護裝置，是對電氣回路的不平衡電流進行檢測而發(fā)出信號的裝置。當回路中有電流泄漏且達到

29、一定值時，剩余電流保護裝置可向斷路器發(fā)出跳閘信號，切斷電路，以避免觸電事故的發(fā)生或因泄漏電流造成火災(zāi)事故的發(fā)生。其動作原理如圖13-14所示。圖13-145開關(guān)電器的選擇 開關(guān)電器的選擇原則具有共通性，即不僅要保證開關(guān)電器正常時的可靠工作，還應(yīng)保證系統(tǒng)故障時能承受短時的故障電流的作用，同時尚應(yīng)滿足不同的開關(guān)電器對電路分斷能力的要求，因此，開關(guān)電器的選擇應(yīng)符合下列基本條件： （1） 滿足正常工作條件 滿足工作電壓要求開關(guān)電器額定電壓應(yīng)等于系統(tǒng)的標稱電壓，開關(guān)電器最高工作電壓應(yīng)大于或等于裝設(shè)處系統(tǒng)的最高工作電壓。 滿足工作電流要求開關(guān)電器額定電流大于或等于裝設(shè)處的計算電流，即 IrIc 滿足工作環(huán)

30、境要求選擇電氣設(shè)備時，應(yīng)考慮其適合運行環(huán)境條件要求，如溫度、風(fēng)速、濕度、污穢、海拔、地震烈度等。 （2） 滿足短路故障時的動、熱穩(wěn)定條件 （3） 滿足開關(guān)電器分斷能力的要求（1） 瓷插式熔斷器 如圖13-15所示，這種熔斷器一般用于民用交流電50Hz，額定電壓380V或220V，額定電流小于200A的低壓照明線路或分支回路中，作短路或過電流保護用。 圖13-15（2） 螺旋式熔斷器 如圖13-16所示，一般用于電氣設(shè)備的控制系統(tǒng)中作短路和過電流保護。其熔體支持部分是一個瓷管，內(nèi)有石英砂和熔體，熔體兩端焊在瓷管兩端的導(dǎo)電金屬端蓋上，其上端蓋中有一個染有紅漆的熔斷指示器。當熔體熔斷時，熔斷指示器彈

31、出脫落。圖13-16（3） 有填料高分斷熔斷器 如圖13-17所示，有填料高分斷熔斷器廣泛應(yīng)用于各種低壓電氣線路和設(shè)備中作為短路和過電流保護。它具有較高的分斷電流（120kA）的能力，額定電流也可達1250A。其熔體是采用紫銅箔沖制的網(wǎng)狀多根并聯(lián)形式的熔片，中間部位有錫橋，裝配時將熔片圍成籠狀，以充分發(fā)揮填料與熔體接觸的作用，這樣既可均勻分布電弧能量而提高分斷能力，又可使管體受熱比較均勻而不易使其斷裂。圖13-171滿足正常工作條件 (1) 滿足工作電壓 要求熔斷器額定電壓應(yīng)等于系統(tǒng)的標稱電壓，熔斷器最高工作電壓應(yīng)大于或等于裝設(shè)處系統(tǒng)的最高工作電壓。 （2） 滿足工作電流 要求由于熔斷器有熔斷

32、器額定電流和熔體額定電流之分，因此需對兩個電流進行選擇。 用于保護負荷電流比較平穩(wěn)的照明或電熱設(shè)備，以及一般控制電路的熔斷器，其熔體額定電流Ir·FE一般按線路計算電流確定。即 Ir·FE=KIc 用于保護有電動機負荷的線路，熔斷器熔體額定電流應(yīng)大于電動機起動時的電流。即 Ir·FEKr(Ist+Ic) (3) 滿足工作環(huán)境要求。2滿足分斷能力的要求 熔斷器分為限流式熔斷器和不限流式熔斷器。限流式熔斷器能在約0.01s內(nèi)（即短路電流達到最大值之前）熄滅電弧，切斷電路；不限流式熔斷器需在電流第一次過零時才能熄滅電弧，切斷電路。 (1) 限流式熔斷器 因其開斷電路時短

33、路電流尚未達到最大值，即只需滿足 IbrI(3) (2) 非限流式熔斷器 在產(chǎn)生電弧后，電流可以繼續(xù)升高達到最大值，所以應(yīng)按沖擊電流來校驗，即 IbrI(3)sh (1) 滿足工作電壓要求 電流互感器額定電壓應(yīng)等于系統(tǒng)的標稱電壓，最高工作電壓應(yīng)大于或等于裝設(shè)處系統(tǒng)的最高工作電壓。(2) 滿足工作電流要求 一次側(cè)額定電流：Ir1Ic; 二次側(cè)額定電流：Ir2=5A。 (3) 準確度等級 在對電流互感器一次側(cè)額定電流進行選擇時，考慮到二次儀表的指針指在儀表盤1223時較易準確讀數(shù)，因此，一般為： Ir1=(1.251.5)Ic 二次側(cè)負荷與二次側(cè)所接儀表有關(guān)，儀表越多，二次側(cè)阻抗越大，準確度越差。

34、某一準確度等級對應(yīng)了一個額定的二次負荷（即允許阻抗值Z2），則二次側(cè)負荷容量應(yīng)滿足條件為： S2S2r (4) 電流互感器的動、熱穩(wěn)定 因線路短路時，短路電流會流過電流互感器的一次繞組，所以應(yīng)做動、熱穩(wěn)定校驗。 與開關(guān)電器一樣，動穩(wěn)定應(yīng)滿足的條件為： imaxish 熱穩(wěn)定應(yīng)滿足的條件為： I2ttI2tmax (1) 滿足工作電壓要求 一次側(cè)電壓：電壓互感器一次側(cè)額定電壓應(yīng)等于系統(tǒng)的標稱電壓，一次側(cè)最高工作電壓應(yīng)大于或等于裝設(shè)處系統(tǒng)的最高工作電壓。 二次側(cè)電壓：電壓互感器二次側(cè)額定電壓應(yīng)滿足儀表額定電壓100V的要求。 (2) 準確度等級 與電流互感器一樣，即 S2S2r 因為接入二次側(cè)的各

35、儀器、儀表的電壓線圈阻抗都很大，所以二次負荷中不再考慮二次導(dǎo)線及連接點的阻抗。（1） 按機械強度條件選擇導(dǎo)線截面 為保證電力線纜在正常生產(chǎn)、運輸、安裝和運行過程中不受機械力的作用而損壞，必須滿足機械強度的要求。各種導(dǎo)線最小截面見附錄。（2） 按導(dǎo)線載流量條件選擇導(dǎo)線截面 IalIc 導(dǎo)線載流量Ial是指導(dǎo)線或電纜在某一特定的環(huán)境和敷設(shè)條件下，其穩(wěn)定工作溫度不超過其絕緣允許最高持續(xù)工作溫度的最大負載電流。（3） 按電壓損失選擇導(dǎo)線截面 以接有三個負荷的線路為例，如圖13-18所示，P1,Q1;P2,Q2；P3,Q3分別為各線路段l1、l2、l3上的有功負荷和無功負荷。 圖13-18（4） 按短路

36、條件選擇導(dǎo)線截面 線纜的動穩(wěn)定除硬母線外，其余導(dǎo)線、電纜等均為可繞的，力效應(yīng)不明顯，一般不進行動穩(wěn)定校驗。 線纜的熱穩(wěn)定架空導(dǎo)線因散熱性很好，可不作熱穩(wěn)定校驗。絕緣電線、電纜則應(yīng)進行熱穩(wěn)定校驗。 滿足熱穩(wěn)定要求的導(dǎo)線或電纜的最小截面Amin應(yīng)為： AminI/Ctmin（5） 按經(jīng)濟電流密度選擇截面 從線纜選擇的經(jīng)濟性角度出發(fā)，既要考慮一次投資的節(jié)約，也要考慮運行費用的低廉，即線路損耗小。顧及兩方面因素，線纜截面在滿足基本運行要求的情況下，截面選擇過大不利于一次投資的節(jié)約，過小又不利于線路損耗的降低。使線路的平均年費用支出最小的截面叫經(jīng)濟截面Acc。經(jīng)濟截面可按下式計算： Acc=Ic/Jcc

37、 在單相回路中，由于流過中性線上的電流與相線相同，因此中性線截面應(yīng)與相線截面相同。 在三相四線或二相三線系統(tǒng)中，當用電負荷大部分為單相負荷或為氣體放電燈等有三次諧波產(chǎn)生的負荷時，中性線截面也不應(yīng)小于相線截面。 對于采用可控硅調(diào)光的三相四線或二相三線系統(tǒng)，由于諧波分量較重，其中性線截面不應(yīng)小于相線截面的2倍。 保護線應(yīng)能承受故障電流在故障持續(xù)時間內(nèi)的發(fā)熱作用，保證熱穩(wěn)定，即保護線截面不應(yīng)小于A。 先分別按中性線、保護線選擇，然后取其較大的作為保護中性線的截面。（1） 變壓器臺數(shù)的確定 在供配電系統(tǒng)中，變壓器臺數(shù)與供電范圍內(nèi)用電負荷大小、性質(zhì)、重要程度有關(guān)。 三級負荷一般設(shè)一臺變壓器，但考慮現(xiàn)有開

38、關(guān)設(shè)備開斷容量的限制，所選單臺變壓器的額定容量一般不大于1250kV·A；當用電負荷所需的變壓器容量大于1250 kV·A時，通常應(yīng)采用兩臺或更多臺變壓器。 當季節(jié)性或晝夜性的負荷較多時，可將這些負荷采用單獨的變壓器供電，以便這些負荷不投入使用時切除相應(yīng)的供電變壓器，減少空載損耗。 當有較大的沖擊性負荷時，為避免對其他負荷供電質(zhì)量的影響，可單獨設(shè)變壓器對其供電。 當有大量一、二級負荷時，為保證供電可靠性，應(yīng)設(shè)兩臺或多臺變壓器，以起到備用的作用。（2） 變壓器容量的確定 單臺變壓器容量一般不大于1250kV·A。若負荷集中且確有需要，可采用1600kV·A

39、或更大的變壓器。 最大負荷率一般取為=Sc/SrT=75%85%，其中Sc為正常運行時的計算負荷。這是綜合考慮變壓器的經(jīng)濟運行和變壓器一次投資得到的負荷率。 兩臺變壓器互為備用時，當一臺變壓器出現(xiàn)故障或檢修時，另一臺變壓器容量應(yīng)能保證向所有一、二級負荷供電。 變壓器容量應(yīng)能保證電動機起動要求，否則應(yīng)對電動機采取降壓起動措施或提高變壓器容量。一般來講，直接起動的籠型電動機最大容量不應(yīng)超過變壓器容量的30。（1） 柴油發(fā)電機起動方式選擇 柴油發(fā)電機組通常是為重要負荷而設(shè)，它的首要任務(wù)是必須在應(yīng)急情況下，能夠可靠起動并投入正常運行，因此應(yīng)具有快速自起動功能。通常使用配有整流充電設(shè)備的電壓為24V的蓄

40、電池組作起動電源，其容量應(yīng)保證柴油發(fā)電機連續(xù)起動6次。 同時，為了避免柴油發(fā)電機組與電網(wǎng)故障的相互影響，柴油發(fā)電機組應(yīng)與電網(wǎng)之間有互 鎖關(guān)系，不得并聯(lián)運行。當電網(wǎng)恢復(fù)供電后，柴油發(fā)電機組應(yīng)能自動退出工作并延時停機。（2） 柴油發(fā)電機中性點運行方式選擇 為降低系統(tǒng)內(nèi)部過電壓以及同時兼顧三相和單相設(shè)備的供電，柴油發(fā)電機采用中性點直接接地的中性點運行方式。（3） 柴油發(fā)電機臺數(shù)的選擇 柴油發(fā)電機總臺數(shù)一般不超過2臺。多臺機組應(yīng)選擇型號、規(guī)格和特性相同的成套設(shè)備，所用燃油性質(zhì)應(yīng)一致。（4） 柴油發(fā)電機容量的選擇 柴油發(fā)電機容量應(yīng)根據(jù)應(yīng)急負荷大小以及單臺電動機最大的起動容量、起動時母線電壓降等因素綜合考

41、慮確定。 按應(yīng)急負荷計算發(fā)電機容量 按最大單臺電動機或成組電動機起動的需要，計算發(fā)電機容量 按起動電動機時母線允許電壓偏差計算發(fā)電機容量 13.4 建筑施工現(xiàn)場臨時用電組織設(shè)計 按照施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范（JGJ 462005）的規(guī)定，施工現(xiàn)場臨時用電組織設(shè)計應(yīng)包括： 現(xiàn)場勘測； 確定電源進線、變電所或配電室、配電裝置、用電設(shè)備位置及線路走向； 進行負荷計算； 選擇變壓器； 設(shè)計配電系統(tǒng)（設(shè)計配電線路，選擇導(dǎo)線或電纜；設(shè)計配電裝置，選擇電器；設(shè)計接地裝置；繪制臨時用電工程圖紙，主要包括用電工程總平面圖、配電裝置布置圖、配電系統(tǒng)接線圖、接地裝置設(shè)計圖）； 設(shè)計防雷裝置； 確定防護措施； 制

42、定安全用電措施和電氣防火措施等內(nèi)容。 現(xiàn)場勘測的內(nèi)容主要包括該施工現(xiàn)場周圍有無外電架空線路與外電埋地電纜，外電架空線路、埋地電纜與該施工現(xiàn)場的位置關(guān)系，提供給該施工現(xiàn)場的電源及位置，施工現(xiàn)場的平面布置以及連接該施工現(xiàn)場的道路、周邊的建筑物等情況。 根據(jù)現(xiàn)場勘測的情況及施工現(xiàn)場的平面布置確定電源進線、變電所或配電室、配電裝置、用電設(shè)備位置及線路走向。 建筑施工現(xiàn)場臨時用電工程專用的電源中性點直接接地的220V380V三相四線制低壓電力系統(tǒng)必須符合下列規(guī)定：采用三級配電系統(tǒng)；采用TN-S接零保護系統(tǒng)；采用二級漏電保護系統(tǒng)。 關(guān)于負荷計算、開關(guān)電器的選擇、變壓器的選擇、導(dǎo)線或電纜的選擇，可參閱第2、

43、3節(jié)的內(nèi)容。最后，繪制臨時用電工程圖紙，主要包括用電工程總平面圖、配電裝置布置圖、配電系統(tǒng)接線圖、接地裝置設(shè)計圖。 (1) 在施工現(xiàn)場專用變壓器供電的TN-S接零保護系統(tǒng)中，電氣設(shè)備的金屬外殼必須與保護零線連接。保護零線應(yīng)由工作接地線、配電室（總配電箱）電源側(cè)零線或總漏電保護器電源側(cè)零線處引出（圖13-19）。圖13-19 (2) 當施工現(xiàn)場與外電線路共用同一供電系統(tǒng)時，電氣設(shè)備的接地、接零保護應(yīng)與原系統(tǒng)保持一致，不得一部分設(shè)備做保護接零，另一部分設(shè)備做保護接地。 采用TN系統(tǒng)做保護接零時，工作零線（N線）必須通過總漏電保護器，保護零線（PE線）必須由電源進線零線重復(fù)接地處或總漏電保護器電源側(cè)

44、零線處引出形成局部TN-S接零保護系統(tǒng)（圖13-20）。圖13-20 (3) PE線上嚴禁裝設(shè)開關(guān)或熔斷器，嚴禁通過工作電流，且嚴禁斷線。 (4) TN系統(tǒng)中的保護零線除必須在配電室或總配電箱處做重復(fù)接地外，還必須在配電系統(tǒng)的中間處和末端處做重復(fù)接地。 (1) 在土壤電阻率低于200·m區(qū)域的電桿可不另設(shè)防雷接地裝置，但在配電室的架空進線或出線處應(yīng)將絕緣子鐵腳與配電室的接地裝置相連接。 (2) 施工現(xiàn)場內(nèi)的起重機、井字架、龍門架等機械設(shè)備，以及鋼腳手架和正在施工的在建工程等的金屬結(jié)構(gòu)，當在相鄰建筑物、構(gòu)筑物等設(shè)施的防雷裝置接閃器的保護范圍以外時，應(yīng)按表13-7的規(guī)定安裝防雷裝置。 (3) 機械設(shè)備或設(shè)施的防雷引下線可利用該設(shè)備或設(shè)施的金屬結(jié)構(gòu)體，但應(yīng)保證電氣連接。 (4) 機械設(shè)備上的避雷針（接閃器）長度應(yīng)為12m。塔式起重機可不另設(shè)避雷針（接閃器）。 (5) 安裝避雷針（接閃器）的機械設(shè)備，所有固定的動力、控制、照明、信號及通信線路宜采用鋼管敷設(shè)，鋼管與該機械設(shè)備的金屬結(jié)構(gòu)體應(yīng)做電氣連接。 (6) 施工現(xiàn)場內(nèi)所有防雷裝置的沖擊接地電阻值不得大于30。 (7) 做防雷接地機械上的電氣設(shè)備，所連接的PE線必須同時做重復(fù)接地，同一臺機械電氣設(shè)備的重