建筑供配電系統(tǒng)教學講義

1、建筑供配電系統(tǒng)教學講義內(nèi)容提要及學習要求:現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)及整個社會生活中電力應用非常廣泛，一般建筑采用低壓供電，高層建筑通常10kV電壓供電。建筑供配電是建筑電氣的重要內(nèi)容，為更好的理解建筑供配電系統(tǒng)，本章著重介紹了電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)、高低壓供電配電系統(tǒng)、電力負荷計算。通過學習要求掌握高低壓供配電系統(tǒng)的主要設備、電力負荷計算、導線和供配電設備的選擇等主要內(nèi)容。1 電力系統(tǒng)及電力負荷電力是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防及民用建筑中的主要動力，在現(xiàn)代社會中得到了廣泛的應用。對于從事建筑工程的技術人員了解如何安全可靠地獲得電力資源，合理、經(jīng)濟地利用國家的電力資源是十分必要的。1.1電力系統(tǒng)概念在電力系統(tǒng)中，如果每個發(fā)電

2、廠孤立地向用戶供電，其可靠性不高。如當某個電廠發(fā)生故障或停機檢修時，該地區(qū)將被迫停電，因此為了提高供電的安全性、可靠性、連續(xù)性、運行的經(jīng)濟性，并提高設備的利用率，減少整個地區(qū)的總備用容量，常將許多的發(fā)電廠、電力網(wǎng)和電力用戶連成一個整體。這里由發(fā)電廠、電力網(wǎng)和電力用戶組成的統(tǒng)一整體稱為電力系統(tǒng)。典型電力系統(tǒng)示意圖如圖1所示。圖1電力系統(tǒng)示意圖1發(fā)電廠發(fā)電廠是將一次能源（如水力、火力、風力、原子能等）轉換成二次能源（電能）的場所。我國目前主要以火力和水力發(fā)電為主，近年來在原子能發(fā)電能力上也有很大提高，相繼建成了廣東大亞灣、浙江秦山等核電站。2電力網(wǎng)電力網(wǎng)是電力系統(tǒng)的有機組成部分，它包括變電所、配電

3、所及各種電壓等級的電力線路。變電所與配電所是為了實現(xiàn)電能的經(jīng)濟輸送和滿足用電設備對供電質量的要求，需要對發(fā)電機的端電壓進行多次變換。變電所是接受電能、變換電壓和分配電能的場所，可分為升壓變電所和降壓變電所兩大類。配電所不具有電壓變換能力。電力線路是輸送電能的通道。由于發(fā)電廠與電能用戶相距較遠，所以要用各種不同電壓等級的電力線路將發(fā)電廠、變電所與電能用戶之間聯(lián)系起來，使電能輸送到用戶。一般將發(fā)電廠生產(chǎn)的電能直接分配給用戶或由降壓變電所分配給用戶的10kV及以下的電力線路稱為配電線路，而把電壓在35kV及以上的高壓電力線路稱為送電線路。3電力用戶電力用戶也稱電力負荷。在電力系統(tǒng)中，一切消費電能的用

4、電設備均稱為電力用戶。電力用戶按其用途可分為：動力用電設備、工藝用電設備、電熱用電設備、照明用電設備等，它們分別將電能轉換為機械能、熱能和光能等不同形式，適應生產(chǎn)和生活的需要。1.2我國電網(wǎng)電壓等級電力網(wǎng)的電壓等級比較多，從輸電的角度來講，電壓越高則輸送的距離就越遠，傳輸?shù)娜萘吭酱?，但電壓越高，要求絕緣水平也相應提高，因而造價也越高。目前，我國根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，技術經(jīng)濟上的合理性及電機電器制造工業(yè)的水平等因素，由國家頒布制定了我國電力網(wǎng)的電壓等級主要有0.22、0.38、3、6、10、35、110、220、330、550kV等10級。其中電網(wǎng)電壓在1kV及以上的稱為高壓，1kV以下的電壓

5、稱為低壓。1.3電力負荷分級及供電要求在電力系統(tǒng)上的用電設備所消耗的功率稱為用電負荷或電力負荷。根據(jù)電力負荷對供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)濟上所造成的損失或影響的程度，分為三級。1一級負荷指中斷供電將造成人身傷亡者，造成重大政治影響和經(jīng)濟損失，或造成公共場所秩序嚴重混亂的電力負荷，屬于一級負荷。如國家級的大會堂、國際候機廳、醫(yī)院手術室、省級以上體育場（館）等建筑的電力負荷。對于某些特等建筑，如重要的交通樞紐、重要的通信樞紐、國賓館、國家級及承擔重大國事活動的會堂、國家級大型體育中心，以及經(jīng)常用于重要國際活動的大量人員集中的公共場所等的一級負荷，為特別重要負荷。一級負荷應由兩個電源供電，

6、一用一備，當一個電源發(fā)生故障時，另一個電源應不致同時受到損壞。一級負荷中的特別重要負荷，除上述兩個電源外，還必須增設應急電源。為保證對特別重要負荷的供電，禁止將其他負荷接入應急供電系統(tǒng)。常用的應急電源可有以下幾種：獨立于正常電源的發(fā)電機組、供電網(wǎng)絡中有效地獨立于正常電源的專門饋電線路、蓄電池。2二級負荷當中斷供電將造成較大政治影響、較大經(jīng)濟損失或將造成公共場所秩序混亂的電力負荷，屬于二級負荷。如省部級的辦公樓、甲等電影院、市級體育場館、高層普通住宅、高層宿舍等建筑的照明負荷。對于二級負荷，要求采用兩個電源供電，一用一備，兩個電源應做到當發(fā)生電力變壓器故障或線路常見故障時不致中斷供電（或中斷供電

7、后能迅速恢復）。在負荷較小或地區(qū)供電條件困難時，二級負荷可由一路6KV及以上的專用架空線供電。3三級負荷不屬于一級和二級負荷的一般電力負荷，均屬于三級負荷。三級負荷對供電電源無要求，一般為一路電源供電即可，但在可能的情況下，也應提高其供電的可靠性。2 10kV變（配）電所及高壓設備變（配）電所是聯(lián)系發(fā)電廠與用戶的中間環(huán)節(jié)，它起著變換與分配電能的作用。本節(jié)僅介紹常見的10k變電所。10k變電所主要由變壓器、高壓開關柜（斷路器）、低壓開關柜（隔離開關、空氣開關、電流互感器、計量儀表）、母線等組成。1變（配）電所位置的選擇原則 一般來講，變（配）電所位置選擇應考慮下列條件來綜合確定：（1）接近負荷中

8、心，這樣可降低電能損耗，節(jié)約輸電線用量。（2）進出線方便。（3）接近電源側。（4）設備吊裝、運輸方便。（5）不應設在有劇烈振動的場所。（6）不宜設在多塵、水霧（如大型冷卻塔）或有腐蝕性氣體的場所，如無法遠離時，不應設在污染源的下風側。（7）不應設在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方或貼鄰。（8）變（配）電所為獨立建筑物時，不宜設在地勢低洼和可能積水的場所。（9）高層建筑地下層變（配）電所的位置，宜選擇在通風、散熱條件較好的場所。（10）變（配）電所位于高層（或其他地下建筑）的地下室時，不宜設在最底層。當?shù)叵聝H有一層時，應采取適當抬高該所地面等防水措施。并應避免洪水或積水從其他渠道淹漬變（配）

9、電所的可能性。2主結線的方式及特點變（配）電所的主結線（ 一次接線）是指由各種開關電器、電力變壓器、互感器、母線、電力電纜、并聯(lián)電容器等電氣設備按一定次序連接的接受和分配電能的電路。它是電氣設備選擇及確定配電裝置安裝方式的依據(jù)，也是運行人員進行各種倒閘操作和事故處理的重要依據(jù)。用圖形符號表示主要電氣設備在電路中連接的相互關系，稱為電氣主結線圖。電氣主結線圖通常以單線圖形式表示。主結線的基本形式有單母線接線、雙母線接線、橋式接線等多種，本書只介紹建筑電氣中常見的單母線接線。1單母線不分段主結線這種接線的優(yōu)點是線路簡單，使用設備少，造價低；缺點是供電的可靠性和靈活性差，母線故障檢修時將造成所有用戶

10、停電。因此，它適應于容量較小、對供電可靠性要求不高的場合。單母線不分段主結線如圖2所示。圖2 單母線不分段主接線2單母線分段主結線它在每一段接一個或兩個電源，在母線中間用隔離開關或斷路器來分段。引出的各支路分別接到各段母線上。這種接線的優(yōu)點是供電可靠性較高，靈活性增強，可以分段檢修。缺點是線路相對復雜，當母線故障時，該段母線的用戶停電。采用斷路器連接分段的單母線，可適用于一、二級負荷。采用這種供電方式注意保證兩路電源不并聯(lián)運行。單母線分段主結線如圖3所示。圖3 單母線分段主接線3變電所的形式和布置1.變電所的形式變電所的形式有獨立式、附設式、桿上式或高臺式、成套式變電所。附設式又分為內(nèi)附式和外

11、附式。變電所的布置10kV變電所一般由高壓配電室、變壓器室和低壓配電室三部分組成。（1）高壓配電室高壓配電室內(nèi)設置高壓開關柜，柜內(nèi)設置斷路器、隔離開關、電壓互感器、母線等。高壓配電室的面積取決于高壓開關的數(shù)量和柜的尺寸。高壓配電一般設有高壓進線柜、計量柜、電容補償柜、饋線柜等。高壓柜前留有巡檢操作通道，應大于1.8m。柜后及兩端應留有檢修通道，應大于1m。高壓配電室的高度應大于5m。高壓配電室的門應大于設備的寬度，應向外開。（2）變壓器室當采用油浸變壓器時，為使變壓器與高、低壓開關柜等設備隔離應單獨設置變壓器室。變壓器室要求通風良好，進出風口面積應達到0.50.6m2。對于設在地下室內(nèi)的變電所

12、，可采用機械通風。變壓器室的面積取決于變壓器臺數(shù)、體積，還要考慮周圍的維護通道。10kV以下的高壓裸導線距地高度大于5m。而低壓裸導線要求距地高度大于2m。（3）低壓配電室低壓配電室應靠近變壓器室，低壓裸導線（銅母排）架空穿墻引入。低壓配電室有進線柜、儀表柜、配出柜、低壓補償柜（采用高壓電容補償?shù)目刹辉O）等。低壓配出回路多，低壓開關數(shù)量也多。低壓配電室的面積取決于低壓開關柜數(shù)量，柜前應留有巡檢通道（大于1.8m），柜后維修通道（大于0.8m）。低壓開關柜有單列布置和雙列布置（柜數(shù)量較多時采用）等。變電所的建設還應滿足以下條件：變電所應保持室內(nèi)干燥、嚴防雨水進入。變電所應考慮通風良好，使電氣設備

13、正常工作。變電所的高度應大于4m，應設置便于大型設備進出的大門和人員出入的門，且所有的門應向外開。變電所的容量較大時，應單設值班室、設備維修室、設備庫房等。變電所的平面布置如圖4所示。圖4 變電所平面布置圖4常用高壓設備常用的高壓一次電氣設備有：高壓熔斷器、高壓隔離開關、高壓負荷開關、高壓斷路器、高壓開關柜、高壓避雷器和互感器等。1.高壓隔離開關高壓隔離開關的作用主要是隔斷高壓電源，并造成明顯的斷開點，以保證其他電氣設備安全進行檢修。因為高壓隔離開關沒有專門的滅弧裝置，所以不允許帶負荷分閘和合閘。但是激磁電流不超過2A的空載變壓器、電容電流不超過5A的空載線路及電壓互感器和避雷器等，可以用高壓

14、隔離開關切斷。按安裝地點高壓隔離開關分為戶內(nèi)式和戶外式兩大類。GN1910/600型戶內(nèi)高壓隔離開關的外型如圖5所示。它的型號含義如下：G隔離開關；N戶內(nèi)式；19設計序號；10額定電壓（kV）；600額定電流（A）。圖5 GN19-10/600型高壓隔離開關1連接板；2靜觸頭；3接觸條；4夾緊彈簧；5支持瓷瓶；6鍍鋅鋼片；7拉杠絕緣子；8支持瓷瓶；9傳動主軸；10底架高壓斷路器具有相當完善的滅弧結構和足夠的斷流能力。它的作用是接通和切斷高壓負荷電流，并在嚴重的過載和短路時自動跳閘，切斷過載電流和短路電流。按高壓斷路器采用的滅弧介質不同，分為油斷器、氣體斷路器（如SF6）和真空斷路器等。常用的高

15、壓油斷路器，按用油量分類，又有高壓少油斷路器和高壓多油斷路器兩類。少油斷路器的油量很少，只有幾公斤，它的油只用來滅弧，不是用來絕緣的，所以外殼一般是帶電的；多油斷路器的油量多，它的油除了用來滅弧外，還要用作相對地（外殼）甚至相與相之間的絕緣的，外殼是不帶電的。一般610kV的戶內(nèi)高壓配電裝置中都采用少油斷路器。SN1010型高壓少油斷路器的外形結構圖如圖6所示。SN1010/1000型號含義如下：S少油斷路器；N戶內(nèi)式；10設計序號；10額定電壓（kV）；1000額定電流(A)。圖6 SN10-10型高壓少油斷路器1上帽；2上出線座；3油標；4絕緣筒；5下出線座；6基座；7主軸；8框架；9斷路

16、彈簧3.高壓負荷開關是專門用在高壓裝置中通斷負荷電流，如裝有熱脫扣器時，也可在過負荷情況下自動跳閘切斷過負荷電流。高壓負荷開關只具有簡單的滅弧裝置，只能通過一定的負荷電流和過負荷電流，它的斷流能力不大，不能用它來切斷短路電流。它必須和高壓熔斷器串聯(lián)使用，短路電流靠熔斷器切斷。高壓負荷開關也分為戶內(nèi)式和戶外式兩大類。我國自行設計的FN310RT型戶內(nèi)高壓負荷開關如圖7所示。它同一般戶內(nèi)式高壓隔離開關很相似，斷路時也具有明顯的斷開間隙，因此它也能起隔離電源的作用。但負荷開關與隔離開關有原則區(qū)別，即隔離開關不能帶負荷操作，而負荷開關是能帶負荷操作的。它的型號含義如下：F負荷開關；N戶內(nèi)式；3設計序號

17、；10額定電壓（kV）；R帶熔斷器；T帶熱脫扣器。圖7 FN3-10RT型戶內(nèi)壓氣式高壓負荷開關1主軸；2上絕緣子兼氣缸；3連桿；4下絕緣子；5框架；6高壓熔斷器；7下觸座；8閘刀；9弧動觸頭；10滅弧噴嘴；11主靜觸頭；12上觸座；13斷路彈簧；14絕緣拉桿；15熱脫扣器4.高壓熔斷器高壓熔斷器是電網(wǎng)中廣泛使用的電器，它是在電網(wǎng)中人為地設置的一個最薄弱的通流元件，當流過過電流時，元件本身發(fā)熱而熔斷，借滅弧介質的作用使電路斷開，達到保護電網(wǎng)線路和電氣設備的目的。高壓熔斷一般可分為管式和跌落式兩類。戶內(nèi)廣泛采用管式，戶外采用跌落式。由于管式熔斷器在開斷電路時，無游離氣體排出，因此戶內(nèi)廣泛采用RN

18、1、RN2型管式熔斷器，而在戶外則廣泛采用RW4型跌落式熔斷器。RN2型戶內(nèi)高壓管式熔斷器的外形如圖8所示，二者結構基本相同。在其密封瓷管內(nèi)有并行的幾根低熔點的工作熔體，熔體四周充滿了石英砂。當短路電流或過負荷電流通過熔管時，熔體熔斷，石英砂對熔絲熔斷時的電弧起到冷卻和去游離作用，使電弧很快熄滅，并且指示熔體熔斷的指示器彈出。這種管式熔斷器的滅弧能力強，能在短路電流未達到最大值之前將電弧熄滅，因而可限制短路電流數(shù)值。圖8 RN2型高壓管式熔斷器1瓷熔管；2金屬管帽；3彈性觸座；4熔斷指示器；5接線端子；6瓷絕緣子；7底座RW4型戶外高壓跌落式熔斷器的外形結構如圖9所示。這種熔斷器的熔管由保護管

19、（由酚醛紙制成）和消弧管（由產(chǎn)氣材料制成）組成，里面密封著熔絲。正常運行時該熔斷器串聯(lián)在線路上，利用熔管上的活動關節(jié)拉緊，使熔斷器保持在合閘狀態(tài)。當線路發(fā)生過電流等故障時，過電流使熔絲迅速熔斷，消弧管產(chǎn)生大量氣體將電弧吹滅。熔絲熔斷后，熔管下部觸頭因失去張力而下翻，在熔管自重作用下跌落，形成明顯的斷開間隙。這種熔斷器使用于周圍沒有急劇震動的場所。既可作610kV交流電力線路和電力變壓器的短路保護，又可在一定條件下直接用絕緣鉤棒操作熔管的開合，以斷開或接通小容量的空載變壓器、空載線路和小負荷電流。圖9 RW4-10型戶外跌落式熔斷器1熔管；2熔絲元件；3上觸頭；4絕緣瓷套管；5下觸頭；6端部螺栓

20、；7緊固板。5.高壓開關柜高壓開關柜是一種柜式的成套配電設備，它是按一定的接線方案將有關一、二次設備組成成套的高壓配電裝置，在變電所中作為控制和保護電力變壓器和高壓線路之用，也可作為大型高壓交流電動機的啟動和保護之用。高壓開關柜中安裝有高壓開關設備、保護電器、監(jiān)測儀表和母線、絕緣子等。我國現(xiàn)在大量生產(chǎn)和廣泛使用的固定式高壓開關柜主要有GG-10型。這種開關柜采用新型開關器，柜內(nèi)空間較大，便于檢修而且技術性能成熟。GG-10-07S型高壓開關柜的外形結構圖如圖10所示。其符號含義為：G高壓開關柜；G固定式；10設計序號；07一次線路方案編號；S手動主開關操作機構（D電磁式，I彈簧式）。圖10 G

21、G-1A-07S型高壓開關柜（已抽出右面的防護板）1匯流排；2高壓隔離開關；3高壓斷路器；4電流互感器；5高壓隔離開關；6電纜頭；7檢修門；8觀察窗；9操作面板；10高壓斷路器操作機構；11高壓隔離開關操作機構；12儀表、繼電器板（兼檢修門）6避雷器在打雷時，架空線上會臨時產(chǎn)生一個非常高的電壓，時間雖然短，但也足夠把油開關、變壓器等電氣設備的絕緣破壞。避雷器就是用來防止架空線引進的雷電對變配電裝置所起的破壞作用。閥型避雷器是由火花間隙和可變電阻兩部分組成，密封于一個瓷質套筒里面，上面出線與線路連接，下面出線與地連接。當雷電突然出現(xiàn)時，高壓火花間隙被擊穿，避雷器有電流通過，使雷電電流引向大地，避

22、免了變配電裝置受到雷電的破壞?？勺冸娮璧淖饔檬钱旊妷焊?、電流大時電阻值很小，可使雷電的電流很快通過。當放電將近結束時，電壓低、電流小，電阻就增加，逐漸阻止線路上的高壓電流通過，當電壓降到不足以擊穿火花間隙時，避雷器就不再通過電流，恢復原狀。避雷器的外形結構圖如圖11所示。圖11 閥式避雷器1接線端；2瓷套筒；3火花間隙；4閥型電阻片；5安裝卡子7互感器互感器是電工測量和自動保護裝置使用的特殊變壓器。使用互感器的目的一是把測量回路和高壓電網(wǎng)隔離，以利于確保工作人員的安全；二是擴大測量儀表的量程，可以使用小量程電流表測量大電流，用低量程電壓表測量高電壓，或者為高壓電路的控制及保護裝置提供所需的低電

23、壓或小電流?；ジ衅靼从猛究煞譃殡妷夯ジ衅骱碗娏骰ジ衅鲀深?。（1）電壓互感器電壓互感器的結構特點是：一次繞組匝數(shù)多，而二次繞組匝數(shù)少，相當于降壓變壓器。它接入電路的方式是：將一次繞組并聯(lián)在一次電路中；而將二次繞組并聯(lián)儀表、繼電器的電壓線圈，電壓互感器構造原理圖如圖12所示。由于二次儀表、繼電器等的電壓線圈阻抗很大，所以電壓互感器工作時二次回路接近于空載狀態(tài)。二次繞組的額定電壓一般為100V。圖12 電壓互感器構造原理圖圖13 電流互感器構造原理圖電壓互感器在使用中要注意以下幾點：一次、二次側必須加熔斷器保護，二次側不能短路，防止發(fā)生短路燒毀互感器或影響一次電路正常運行；電壓互感器二次側有一端必須

24、接地，防止一次、二次繞組絕緣擊穿時，一次側的高電壓竄入二次側，危及人身和設備的安全；二次側并接的電壓線圈不能太多，避免超過電壓互感器的額定容量，引起互感器繞組發(fā)熱，并降低互感器的準確度。（2）電流互感器電流互感器的結構特點是：一次繞組匝數(shù)少（有的只有一匝，利用一次導體穿過其鐵心），導體相當粗；而二次繞組匝數(shù)很多，導體較細。它接入電路的方式是：將一次繞組串聯(lián)接入一次電路；而將二次繞組與儀表、繼電器等的電流線圈串聯(lián)，形成一個閉合回路，電流互感器構造原理圖如圖13所示。由于二次儀表、繼電器等的電流線圈阻抗很小，所以電流互感器工作時二次回路接近短路狀態(tài)。二次繞組的額定電流一般為5A。電流互感器在使用中

25、要注意以下幾點：電流互感器在工作時其二次不得開路，二次側不允許串接熔斷器和開關；電流互感器二次側有一端必須接地，防止一次、二次繞組絕緣擊穿時，一次側的高電壓竄入二次側，危及人身和設備的安全。3 低壓配電系統(tǒng)及低壓設備3.1低壓配電方式低壓配電系統(tǒng)是由配電裝置和配電線路組成。低壓配電方式是指低壓干線的配電方式。低壓配電方式有放射式、樹干式、鏈式三種形式，低壓配電方式如圖14所示。1.放射式由總配電箱直接供電給分配電箱或負載的配電方式。優(yōu)點是各負荷獨立受電，一旦發(fā)生故障只局限于本身而不影響其他回路，供電可靠性高，控制靈活，易于實現(xiàn)集中控制。缺點是線路多，有色金屬消耗量大，系統(tǒng)靈活性較差。這種配電方

26、式適用于設備容量大、要求集中控制的設備、要求供電可靠性高的重要設備配電回路，以及有腐蝕性介質和爆炸危險等場所不宜將配電及保護起動設備放在現(xiàn)場者。a) 放射式b) 樹干式c) 鏈式圖14 低壓配電方式樹干式是指由總配電箱至各分配電箱之間采用一條干線連接的配電方式。優(yōu)點是投資費用低、施工方便，易于擴展。缺點是干線發(fā)生故障時，影響范圍大，供電可靠性較差。這種配電方式常用于明敷設回路，設備容量較小，對供電可靠性要求不高的設備。3.鏈式也是在一條供電干線上帶多個用電設備或分配電箱，與樹干式不同的是其線路的分支點在用電設備上或分配電箱內(nèi)，即后面設備的電源引自前面設備的端子。優(yōu)點是線路上無分支點，適合穿管敷

27、設或電纜線路，節(jié)省有色金屬。缺點是線路或設備檢修以及線路發(fā)生故障時，相連設備全部停電，供電的可靠性差。這種配電方式適用于暗敷設線路，供電可靠性要求不高的小容量設備，一般串聯(lián)的設備不宜超過34臺，總容量不宜超過10kW。在實際工程中，照明配電系統(tǒng)不是單獨采用某一種形式的低壓配電方式，多數(shù)是綜合形式，如在一般民用住宅所采用的配電形式多數(shù)為放射式與鏈式的結合。一般民用住宅低壓配電形式如圖15所示。總配電箱向每個樓梯間配電為放射式，樓梯間內(nèi)不同樓層間的配電箱為鏈式配電。圖15 一般民用住宅低壓配電形式3.2常用低壓設備特點及用途低壓電氣設備通常是指電壓在1000V以下的電氣設備，在建筑工程常見的低壓電

28、氣設備有刀開關、熔斷器、自動空氣開關、接觸器、低壓配電柜等。1刀開關刀開關是一種簡單的手動操作電器，用于非頻繁接通和切斷容量不大的低壓供電線路，并兼作電源隔離開關。刀開關的型號一般以H字母打頭，種類規(guī)格繁多，并有多種衍生產(chǎn)品。按工作原理和結構，刀開關可分為低壓刀開關、膠蓋閘刀開關、刀形轉換開關、鐵殼開關、熔斷式刀開關、組合開關等。低壓刀開關的最大特點是有一個刀形動觸頭，基本組成部分是閘刀（動觸頭）、刀座（靜觸頭）和底板，刀開關結構如圖16所示。低壓刀開關按操作方式分有單投和雙投開關；按極數(shù)分有單極、雙極和三極開關；按滅弧結構分，有帶滅弧罩的和不帶滅弧罩的等。低壓刀開關常用于不頻繁地接通和切斷交

29、流和直流電路，刀開關裝有滅弧罩時可以切斷負荷電流。常用型號有HD和HS系列。低壓刀開關的技術參數(shù)如表1所示。圖16 HD11、11B-100400刀開關表1 低壓刀開關的技術參數(shù)額定電壓/VAC380、DC220、440額定電流/A1002004006001000通斷能力/AAC380V、COS=0.720.81002004006001000DCT=0.010.011s220V1002004006001000440V50100200300500機械壽命/次100005000電壽命/次10005001s熱穩(wěn)定電流/kA61020253040動穩(wěn)定電流峰值/kA杠桿操作式203040506080手

30、柄式1520304050操作力/N353535354545低壓刀開關型號含義如下：膠蓋閘刀開關是普通使用的一種刀開關，又稱開啟式負荷開關。閘刀裝在瓷質底板上，每相附有保險絲、接線柱，用膠木罩殼蓋住閘刀，以防止切斷電源時電弧燒傷操作者。膠蓋閘刀開關價格便宜、使用方便，在建筑中廣泛使用。三相膠蓋閘刀開關在小電流配電系統(tǒng)中用來接通和切斷電路，也可用于小容量三相異步電動機的全壓起動操作，單相雙極刀開關用在照明電路或其他單相電路上，其中熔絲提供短路保護。膠蓋閘刀開關外形如圖17所示。常用的有HK1、HK2兩種型號，技術資料見表2。圖17 開啟式負荷開關表2 HK1、HK2型閘刀開關規(guī)格型號額定電壓（V）

31、額定電流（A）可控制的電動機功率（kW）級數(shù)HK12202202203803803801530601530601.53.04.524.05.5222333HK22202202203803803801530601530601.11.53.024.05.5222333鐵殼開關主要由刀開關、熔斷器和鐵制外殼組成，又稱封閉式負荷開關。在刀閘斷開處有滅弧罩，斷開速度比膠蓋閘刀快，滅弧能力強，并具有短路保護。它適用于各種配電設備，供不頻繁手動接通和分斷負荷電路之用，包括用作感應電動機的不頻繁起動和分斷。鐵殼開關的型號主要有HH3、HH4、HH12等系列，鐵殼開關結構如圖18所示，規(guī)格如表3所示。圖18 鐵

32、殼開關結構圖表3 鐵殼開關常用規(guī)格型號額定電壓（V）額定電流（A）級數(shù)HH325044010、15、20、30、60、100、2002、3或3+中性線座HH438015、30、602、3或3+中性線座熔斷式刀開關也稱刀熔開關，熔斷器裝于刀開關的動觸片中間。它的結構緊湊，可代替分列的刀開關和熔斷器，通常裝于開關柜及電力配電箱內(nèi)，主要型號有HR3、HR5、HR6、HR11系列。組合開關是一種多功能開關，可用來接通或分斷電路，切換電源或負載，測量三相電壓，控制小容量電動機正、反轉等，但不能用作頻繁操作的手動開關，主要型號有HZ10系列等。除上述所介紹的各種形式的手動開關外，近幾年來國內(nèi)已有廠家從國外

33、引進技術，生產(chǎn)出較為先進的新型隔離開關，如PK系列可拼裝式隔離開關和PG系列熔斷器多極開關兩種。它的外殼采用陶瓷等材料制成，耐高溫、抗老化、絕緣性能好。該產(chǎn)品體積小、重量輕，可采用導軌進行拼裝，電壽命和機械壽命都較長。它可代替前述的小型刀開關，廣泛用于工礦企業(yè)、民用建筑等場所的低壓配電電路和控制電路中。PG型熔斷器式隔離器是一種帶熔斷器的隔離開關，外形結構大致與PK型相同，也分為單極和多極兩種，可用導軌進行拼裝，主要技術資料見表4所示。表4 新型隔離開關主要技術資料PK系列額定電流（A）1632，63，100額定電壓（V）220380極數(shù)p1，2，3，4PG系列（熔斷器式）額定電流（A）101

34、62032配用熔斷器額定電流（A）2，4，6，706，10，160.5，2，4，6，8，10，12，16，2025，32額定電壓（V）220380額定熔斷短路電流（A）800020000極數(shù)p1，2，3，42低壓斷路器 又稱低壓空氣開關，或自動空氣開關。斷路器具有良好的滅弧性能，它能帶負荷通斷電路，可以用于電路的不頻繁操作，同時它又能提供短路、過負荷和失壓保護，是低壓供配電線路中重要的開關設備。斷路器主要由觸頭系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、脫扣器和操作機構等部分組成。它的操作機構比較復雜，主觸頭的通斷可以手動，也可以電動。斷路器的結構原理如圖19所示。圖19 斷路器原理圖1觸頭；2跳鉤；3鎖扣；4分勵脫扣器

35、；5欠電壓脫扣器；6過電流脫扣器；7雙金屬片；8熱元件；9常閉按鈕；10常開按鈕當手動合閘后，跳鉤2和鎖扣3扣住，開關的觸頭閉合，當電路出現(xiàn)短路故障時，過電流脫扣器6中線圈的電流會增加許多倍，其上部的銜鐵逆時針方向轉動推動鎖扣向上，使其跳鉤2脫鉤，在彈簧彈力的作用下，開關自動打開，斷開線路；當線路過負荷時，熱元件8的發(fā)熱量會增加，使雙金屬片兒向上彎曲程度加大，托起鎖扣3，最終使開關跳閘；當線路電壓不足時，失壓脫扣器5中線圈的電流會下降，鐵心的電磁力下降，不能克服銜鐵上彈簧的彈力，使銜鐵上跳，鎖扣3上跳，與跳鉤2脫離，致使開關打開。按鈕9和10起分勵脫扣作用，當按下按鈕時，開關的動作過程與線路失

36、壓時是相同的；按下按鈕10時，使分勵脫扣器線圈通電，最終使開關打開。低壓空氣斷路器有許多新的種類，結構和動作原理也不完全相同，前面所述的只是其中的一種?？諝鈹嗦菲骶哂袃啥伪Ｗo特性或三段保護特性，兩段保護特性曲線如圖20所示，ab段是過載時開關動作的特性曲線，其特點是反時限，即電流大，動作時間短；電流小，動作時間長；當電流大到一定值時，開關在極短時間內(nèi)動作，即進入曲線的cd段，是瞬時動作特性，在這段中，開關動作時間與電流大小無關，是固定的，叫定時限特性。圖20 保護特性曲線一般低壓空氣斷路器在使用時要垂直安裝，不要傾斜，以避免其內(nèi)部機械部件運動不夠靈活。接線時要上端接電源線，下端接負載線。有些空

37、氣開關自動跳閘后，需將手柄向下扳，然后再向上推才能合閘，若直接向上推則不能合閘。低壓空氣斷路器按照用途可分為：配電用斷路器、電機保護用斷路器、直流保護用斷路器、發(fā)電機勵磁回路用的滅磁斷路器、照明用斷路器、漏電保護斷路器等。按照分斷短路電流的能力可分為：經(jīng)濟型、標準型、高分斷型、限流型、超高分斷型等。低壓空氣斷路器的代號含義如下：萬能式空氣斷路器又稱框架式自動空氣開關，它可以帶多種脫扣器和輔助觸頭，操作方式多樣，裝設地點靈活。目前常用的型號有AE（日本三菱）、DW12、DW15、ME（德國AEG）等系列。塑料外殼式斷路器又稱裝置式自動空氣開關，它的全部元件都封裝在一個塑料外殼內(nèi)，在殼蓋中央露出操

38、作手柄，用于手動操作，在民用低壓配電中用量很大。常見的型號有DZ13、DZ15、 DZ20、 C45、 C65等系列，其種類繁多。漏電斷路器是在斷路器上加裝漏電保護器件，當?shù)蛪壕€路或電氣設備上發(fā)生人身觸電、漏電和單相接地故障時，漏電斷路器便快速自動切斷電源，保護人身和電氣設備的安全，避免事故擴大。按照動作原理，漏電斷路器可分為電壓型、電流型和脈沖型。按照結構，可分為電磁式和電子式。所謂漏電，一般是指電網(wǎng)或電氣設備對地的泄漏電流。對交流電網(wǎng)而言，由于各相輸電線對地都存在著分布電容C和絕緣電阻R。這兩者合起來叫做每相輸電線對地的絕緣阻抗Z。流過這些阻抗的電流叫做電網(wǎng)對地漏電電流，而觸電是指當人體不

39、慎觸及電網(wǎng)或電氣設備的帶電部位，此時流經(jīng)人體的電流稱為觸電電流。現(xiàn)以常用的電流型漏電保護斷路器為例，說明其工作原理。電流型漏電保護斷路器有單相和三相之分。單相電流型漏電保護斷路器原理結構圖如圖21所示。在正常情況下，相線對地漏電電流為零，則流過環(huán)形鐵心中的電流矢量和為零，因此在環(huán)形鐵心中產(chǎn)生的合成磁通也等于零，故在環(huán)形鐵心的次極繞組中無信號輸出，脫扣器的銜鐵被由永久磁鐵產(chǎn)生的磁通所吸引。當被保護的電路上發(fā)生觸電或漏電，或接地故障時，則流過環(huán)形鐵心中的電流矢量和不再為零，因此在環(huán)形鐵心的次極繞組中感應出一交變磁通，并在次極繞組中產(chǎn)生感應電動勢，由于環(huán)形鐵心的次極繞組與去磁線圈串聯(lián)，則二次感應電流

40、流過去磁線圈，在某半周波，交變磁通的方向與永久磁鐵磁通反向時，就很大程度上減弱鐵心的吸力，在反作用彈簧的拉動下，銜鐵釋放，搭扣脫扣，使斷路器跳閘。圖21 電流型漏電保護斷路器原理結構圖1主開關；2環(huán)形鐵心；3繞組；4永久磁鐵；5去磁線圈；6銜鐵；7彈簧；8搭鉤；9按鈕；10電阻。漏電保護型的空氣斷路器在原有代號上再加上字母L，表示是漏電保護型的。如DZ15L-60系列漏電斷路器。漏電保護斷路器的保護方式一般分為低壓電網(wǎng)的總保護和低壓電網(wǎng)的分級保護兩種。3、交流接觸器接觸器的工作原理是利用電磁吸力來使觸頭動作的開關，它可以用于需要頻繁通斷操作的場合。接觸器按電流類型不同可分為直流接觸器和交流接觸

41、器。在建筑工程中常用的是交流接觸器。接觸器的結構原理如圖22所示。當線圈通電后，鐵芯被磁化為電磁鐵，產(chǎn)生吸力，當吸力大于彈簧反彈力時銜鐵吸合，帶動拉桿移動將所有常開觸頭閉合、常閉觸頭打開。線圈失電后，銜鐵隨即釋放并利用彈簧的拉力將拉桿和動觸頭恢復至初始狀態(tài)。接觸器的觸頭分兩類，一類用于通斷主電路的，稱主觸頭，有滅弧罩，可以通過較大電流。另一類用于控制回路中，可以通過小電流，稱輔助觸頭。輔助觸頭主要有常開和常閉兩類。目前常見的交流接觸器型號有CJ12、 CJ20、B、LC1-D 等系列。圖22 接觸器的結構原理4.低壓熔斷器低壓熔斷器是常用的一種簡單的保護電器。與高壓熔斷器一樣，主要作為短路保護

42、用，在一定條件下也可能起過負荷保護的作用。熔斷器工作原理同高壓熔斷器一樣，當線路中出現(xiàn)故障時，通過的電流大于規(guī)定值，熔體產(chǎn)生過量的熱而被熔斷，電路由此被分斷。低壓熔斷器常用的有瓷插式（RC1A）、密閉管式(RM10)、螺旋式(RL7)、填充料式(RT20)、等多種類型。常用的低壓熔斷器外形圖如圖23所示 。 瓷插式熔斷器b) 螺旋式熔斷器圖23 低壓熔斷器瓷插式滅弧能力差，只適用于故障電流較小的線路未端使用。其他幾種類型的熔斷器均有滅弧措施，分斷電流能力比較強，密閉管式結構簡單，螺旋式更換熔管時比較安全，填充料式的斷流能力更強。5.插座插座是移動用電設備、家用電器和小功率設備的供電電源，一般插

43、座是長期帶電的，在設計和使用時要注意。插座根據(jù)線路的明敷設和暗敷設的要求，也有明裝式和暗裝式兩種。插座按所接電源相數(shù)分三相和單相兩類。單相插座按孔數(shù)可分二孔、三孔。兩孔插座的左邊是零線、右邊是相線；三孔也一樣，只是中間孔接保護線。6.燈開關照明燈具控制開關用于對單個或多個燈進行控制，工作電壓為250V，額定電流有6A、10A等，有拉線式和蹺板式等多種形式，蹺板式又分明裝和暗裝式，有單極和多極、單控和雙控之分。7.電能表電能表在用電管理中是不可缺少的，凡是計量用電的地方均應設電能表，目前應用較多的是感應式電能表，它是利用固定的交流磁場與由該磁場在可動部分的導體中所感應的電流之間的作用力而工作的，

44、其結構如圖24所示。主要由驅動元件（電壓元件、電流元件）、轉動元件（鋁盤）、制動元件（制動磁鐵）和積算元件等組成。圖24 電能表結構1電壓線圈；2電流線圈；3永久磁鐵；4鋁盤；5蝸輪；6蝸桿；7轉軸。圖25 電能表接線當電能表接入電路時，電壓線圈的兩端加上電源電壓，電流線圈通過負載電流，此時電壓線圈和電流線圈產(chǎn)生的主磁通穿過鋁盤，在鋁盤上便有三個磁通的作用（一個電壓主磁通，兩個大小相等、方向相反的電流主磁通），在鋁盤上共產(chǎn)生三個渦流，這三個渦流與三個主磁通相互作用產(chǎn)生轉矩，驅動鋁盤開始旋轉，并帶動計數(shù)器計算電量。電能表接線圖如圖25所示。鋁盤轉動的速度與通入電流線圈中的電流成正比。電流愈大，鋁

45、盤旋轉愈快。鋁盤的轉速稱為變換系數(shù)，變換系數(shù)的倒數(shù)稱為標稱常數(shù)，即鋁盤轉一圈所需要的電度數(shù)。因此，只要知道鋁盤的轉數(shù)就能知道用電量的大小。8.低壓配電柜低壓配電柜是按一定的接線方案將低壓開關電器組合起來的一種低壓成套配電裝置，用在500V以下的供配電系統(tǒng)中，作動力和照明配電之用。低壓配電柜按維護的方式分有單面維護式和雙面維護式兩種。單面維護式基本上靠墻安裝（實際離墻0.5m左右），維護檢修一般都在前面。雙面維護式是離墻安裝，柜后留有維護通道，可在前后兩面進行維修。國內(nèi)生產(chǎn)的雙面維護的低壓配電屏主要系列型號有GGD、GDL、GHL、JK、MNS、GCS等。GGD型低壓配電柜外形示意如圖26所示圖

46、26 GGD型低壓配電柜外形示意圖3.3低壓配電線路1.架空線路主要由導線、電桿、橫擔、絕緣子和線路金具等組成，如圖27所示。其特點是設備材料簡單，成本低；容易發(fā)現(xiàn)故障，維護方便；缺點是易受外界環(huán)境的影響，供電可靠性較差；影響環(huán)境的整潔美觀等。圖27 架空線路結構1電桿；2橫擔；3導線；4避雷線；絕緣子導線的主要任務是輸送電能。主要分絕緣線和裸線兩類，市區(qū)或居民區(qū)盡量采用絕緣線。絕緣線又分銅芯和鋁芯兩種。電桿主要作用是支撐導線，同時保持導線的相間距離和對地距離。電桿按材質分有木桿、水泥桿和鐵塔三種。電桿按其功能分直線桿、轉角桿、終端桿、跨越桿、耐張桿、分支桿等。橫擔主要用來安裝絕緣子以固定導線

47、。從材料來分，有木橫擔、鐵橫擔和瓷橫擔。低壓架空線常用鍍鋅角鐵橫擔。橫擔固定在電桿的頂部，距頂部一般為300mm。絕緣子主要作用是固定在橫擔上，用來使導線之間、導線與橫擔之間保持絕緣的，同時也承受導線的垂直荷重的水平拉力。低壓架空線路絕緣子主要有針式和蝶式兩種。金具是指架空線路上所使用的各種金屬部件的統(tǒng)稱，其作用是連接導線、組裝絕緣子、安裝橫擔和拉線等，即主要起連接或緊固作用。常用的金具有固定橫擔的抱箍和螺栓，用來連接導線的接線管，固定導線的線夾以及做拉線用的金具等。為了防止金具銹蝕，一般都采用鍍鋅鐵件或鋁制零件。架空線路敷設是注意事項有：（1）路徑選擇應不妨礙交通及起重機的折裝、進出和運行，

48、且力求路徑短直、轉角?。唬?）架空導線與鄰近線路或設施的距離應符合表5要求；表5 架空線路與鄰近線路或設施的距離項目鄰近線路或設施的類別最小凈空距離m過引線、拉下線與鄰線架空線與拉線電桿外緣樹梢擺最大時0.130.650.5最小垂直距離m同桿架設下的廣播線路通信線路最大弧垂與地面最大弧垂與暫設工程頂端與鄰近線路交叉施工現(xiàn)場機動車道鐵路軌道1kV以下110kV1.04.06.07.551.25最小水平距離m電桿至路基邊緣電桿至鐵路軌道邊緣邊線與建筑物突出部分1.0桿高+3.01.0（3）電桿采用水泥桿時，不得露筋、不得有環(huán)向裂紋，其梢徑不得小于130mm。電桿的埋設深度宜為桿長的1/10加上0.

49、6m，但在松軟土地上應當加大埋設深度或采用卡盤固定。（4）檔距、線距、橫擔長度及間距要求：檔距是指兩桿之間的水平距離，施工現(xiàn)場架空線檔距不得大于35m。線距是指同一電桿各線間的水平距離，一般不得小于0.3m。橫擔長度應為：兩線時取0.7m，三線或四線取1.5m，五線取1.8m。橫擔間的最小垂直距離不得小于表6要求。表6 橫擔間的最小垂直距離排列方式直線桿分支或轉角桿高壓與低壓1.21.0低壓與低壓0.60.3（5）導線的形式選擇及敷設要求：施工現(xiàn)場必須采用絕緣線，架空線必須設在專用桿上，嚴禁架設在樹木及腳手架上。為提高供電可靠性，在一個檔距內(nèi)每一層架空線的接頭數(shù)不得超過該層線條數(shù)的50%，且一

50、根導線只允許有一個接頭。（6）絕緣子及拉線的選擇及要求：架空線的絕緣子直線桿采用針式絕緣子，耐張桿采用蝶式絕緣子。拉線應選用鍍鋅鐵線，其截面不小于3×4mm，拉線與電桿夾的角應在4590°之間，拉線埋設深度不得小于1m，水泥桿上的拉線應在高于地面5m處裝設拉線絕緣子。電纜線路電纜線路的優(yōu)點是不受外界環(huán)境影響，供電可靠性高，不占用土地，有利于環(huán)境美觀；缺點是材料和安裝成本高。在低壓配電線路中廣泛采用電纜線路。電纜主要由線芯、絕緣層、外護套三部分組成。根據(jù)電纜的用途不同，可分為電力電纜、控制電纜、通信電纜等，按電壓不同可分為低壓電纜、高壓電纜兩種。電纜的型號中包含其用途類別、絕

51、緣材料、導體材料、保護層等信息。目前在低壓配電系統(tǒng)中常用的電力電纜有YJV交聯(lián)聚乙烯絕緣、聚氯乙烯護套電力電纜和VV聚氯乙烯絕緣、聚氯乙烯護套電力電纜兩種，一般優(yōu)選YJV電力電纜。電纜敷設有直埋、電纜溝、排管、架空等方式，直埋電纜必需采用有鎧裝保護的電纜、埋設深度不小于0.7m；電纜敷設應選擇路徑最短、轉彎最少、少受外界因素影響的路線。地面上在電纜拐彎處或進建筑物處要埋設標示樁，以備日后施工維護時參考。4 低壓線路及控制保護設備選擇4.1負荷計算負荷計算的目的是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、電氣設備、導線截面和儀表量程的依據(jù)，也是合理地進行無功功率補償?shù)闹匾罁?jù)。計算負荷確定得是否正確合理，直

52、接影響到電氣設備和導線電纜的選擇是否經(jīng)濟合理。如計算負荷確定過大，將使電器和導線電纜選得過大，造成投資和有色金屬的浪費。如計算負荷確定過小，又將使電氣設備和導線電纜處于過負荷下運行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導致絕緣過早老化甚至燒毀，同樣要造成損失。由此可見，正確確定計算負荷意義重大。在進行負荷計算時，要考慮環(huán)境及社會因素的影響，并應為將來的發(fā)展留有適當余量。目前負荷計算常用的方法有需要系數(shù)法、二項式法和利用系數(shù)法等。在建筑供配電系統(tǒng)的負荷計算中常用的是需要系數(shù)法。1用電設備的工作制建筑用電設備種類繁多，用途各異，工作方式不同，按其工作制可分為以下三類。長期工作制（連續(xù)運行工作制）：是指電氣設備

53、在運行工作中能夠達到穩(wěn)定的溫升，能在規(guī)定環(huán)境溫度下連續(xù)運行，設備任何部分的溫度和溫升均不超過允許值。例如通風機、水泵、電動發(fā)電機、空氣壓縮機、照明燈具、電熱設備等負荷比較穩(wěn)定，它們在工作中時間較長，溫度穩(wěn)定。短時工作制（短時運行工作制）：是指運行時間短而停歇時間長，設備在工作時間內(nèi)的發(fā)熱量不足以達到穩(wěn)定溫升，而在間歇時間內(nèi)能夠冷卻到環(huán)境溫度，例如車床上的進給電動機等。電動機在停車時間內(nèi)，溫度能降回到環(huán)境溫度。反復短時工作制（繼續(xù)運行工作制）：該設備以斷續(xù)方式反復進行工作，工作時間與停歇時間相互代替，周期性地工作或是經(jīng)常停歇、反復運行。一個同期一般不超過10min，例如起重電動機。反復短時工作制

54、的設備用暫載率（或負荷持續(xù)率）來表示其工作特性，計算公式如下：=t/T*100%=t/(t+t0)*100% （1）式中 暫載率； t工作周期內(nèi)的工作時間； T工作周期； t0工作周期內(nèi)的間歇時間。工作時間加停歇時間稱為工作周期。根據(jù)我國的技術標準規(guī)定工作周期以10min為計算依據(jù)。起重機電動機的標準暫載率分為15%、25%、40%、60%四種；電焊機設備的標準暫載率分別50%、65%、75%、100%四種。2設備容量的確定在進行電力負荷計算時，應首先確定用電設備的設備容量Pe。設備容量在計算時不包括備用設備在內(nèi)，設備容量是指用電設備組的設備容量Pe。所謂用電設備組是指將同類型的用電設備歸為一組，即用電設備組。用電設備銘牌上標示的容量為額定容量PN。在進行負荷計算前，應對各種負荷做如下處理：（）對不同工作制用電設備的額定功率PN或額定容量SN進行換算。用電設備組的總容量并不一定是這些設備的額定容量直接相加，而是必須先把它們換算為同工作制下的額定容量，才進行相加。對不同工作制的用電設備，其設備容量可按如下方法確定。1）長期工作制的設備容量設備容量等于銘牌標明的“額定容量”。計算的設備容量不打折扣，即設備容量Pe與設備額定容量PN相等。對于照明：白熾燈的設備容量是指燈泡上標出的額定容量；熒光燈及高壓汞燈必須考慮其鎮(zhèn)流器的損耗，一般熒光燈的設備容量為燈管額定