電力系統(tǒng)和建筑配供電系統(tǒng)的簡(jiǎn)介及基本概念

一、電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介

由各種電壓的電力線路將發(fā)電廠、變電所和電力用戶聯(lián)系起來(lái)的一個(gè)發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體，統(tǒng)稱電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)由電源、電力網(wǎng)、電力用戶組成。

1.電源

電源按其利用能源不同分為:水利發(fā)電、火力發(fā)電、核能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、潮汐發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電。其能量轉(zhuǎn)換過(guò)程基本都是：各原能源一機(jī)械能一電能。電力系統(tǒng)中的電源主要指發(fā)電廠。

2.電力網(wǎng)

⑴標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí):

標(biāo)準(zhǔn)電壓包括：0.4、3、6、10、35、66、110、220、330、500、750kV。

＊就整個(gè)電力網(wǎng)而言，0.4kV作為低壓配電電壓，3、6、10kV作為中壓配電電壓，35、66、110kV作為高壓配電電壓，220、330、500kV作為高壓輸電電壓，750kV及以上作為超高壓輸電電壓。

＊對(duì)于建筑電氣而言，電壓大于1kV都稱高壓，小于1kV稱為低壓。

＊我國(guó)電力網(wǎng)目前一般采用五級(jí)電壓，即0.4、10、35、110、220或330kV。

⑵電網(wǎng)設(shè)施電網(wǎng)設(shè)施包括整個(gè)輸配電環(huán)節(jié)上的各級(jí)變電站所、開(kāi)閉所、電力線等。其中電力線包括架空線路和埋地電纜線路，對(duì)于35kV及以上的架空線路需要考慮高壓電力線走廊的位置和寬度。

⑶接線方式

電力網(wǎng)中線路的接線方式有放射型、環(huán)型、網(wǎng)孔型等。

二、建筑配供電系統(tǒng)基本概念

建筑供配電系統(tǒng)包括從電源進(jìn)戶起到用電設(shè)備的輸入端止的整個(gè)電路，主要功能是完成在建筑內(nèi)接受電能、變換電壓、分配電能、輸送電能的任務(wù)。

1.負(fù)荷分級(jí)及供電電源要求根據(jù)電力負(fù)荷供電可靠性及中斷供電在政治上造成影響或在經(jīng)濟(jì)上造成損失的程度，分為一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷和三級(jí)負(fù)荷。

1）一級(jí)負(fù)荷

①中斷供電將造成人身傷亡者。

②中斷供電將造成重大政治影響者。③中斷供電將造成重大經(jīng)濟(jì)損失者。④中斷供電將造成公共場(chǎng)所秩序嚴(yán)重混亂者。

＊一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)電源供電，特別重要負(fù)荷的供電還必須增設(shè)應(yīng)急電源，并嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。

2）二級(jí)負(fù)荷

①中斷供電將造成較大政治影響者。

②中斷供電將造成較大經(jīng)濟(jì)損失者。③中斷供電將造成公共場(chǎng)所秩序混亂者。

＊一般采用二回路供電，供電變壓器宜選兩臺(tái)，負(fù)荷較小或地區(qū)供電條件困難時(shí)，允許由一回6kV及以上的架空線供電。

3）三級(jí)負(fù)荷不屬于一級(jí)和二級(jí)的負(fù)荷。三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電無(wú)特殊要求。

2.電壓的選擇和電能質(zhì)量

1）電壓等級(jí)

我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電網(wǎng)和用電設(shè)備額定電壓等級(jí)為：低壓配電電壓應(yīng)采用220／380V，高壓供電電壓為6、10、35、 110kV等。

2）電壓選擇

用電設(shè)備容量在250kW以上時(shí)，應(yīng)以高壓10kV供電，用電設(shè)備容量在250kW以下時(shí)，一般應(yīng)以低壓方式供電.低壓配電電壓應(yīng)采用220／380V。當(dāng)線路電流不超過(guò)30A時(shí)，可用220V單相供電。

多數(shù)大中型民用建筑以10kV電壓供電，少數(shù)特大型民用建筑可由35kV電壓供電。

3）電能質(zhì)量

我國(guó)一般交流電力設(shè)備的額定頻率50Hz，稱之為“工頻”

＊電壓質(zhì)量指標(biāo)

⑴電壓偏移 指設(shè)備的端電壓與其額定電壓有偏差。電壓偏差會(huì)明顯縮短電動(dòng)機(jī)、熒光燈、和電機(jī)的壽命。

⑵電壓波動(dòng)電壓波動(dòng)由負(fù)荷急劇變動(dòng)引起的。解決措施為增大供電容量，減小系統(tǒng)阻抗，減小和切除引起波動(dòng)的負(fù)荷。

⑶熒光燈、電動(dòng)機(jī)等非線性元件的使用所產(chǎn)生的高次諧波也是影響電能質(zhì)量的因素之一。

4）供電可靠性

供電可靠率定義為一年內(nèi)電力部門對(duì)某用戶供電時(shí)間減去平均停電時(shí)間，再除以應(yīng)供電時(shí)間得到的百分比。我國(guó)目前供電可靠率的平均水平大約是99.96％。

三、用電負(fù)荷計(jì)算

1.負(fù)荷種類

⑴計(jì)算負(fù)荷，也稱最大負(fù)荷，是指消耗電量最多的30分鐘時(shí)間內(nèi)的平均功率。用來(lái)作為按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的依據(jù)。

⑵尖峰負(fù)荷，指持續(xù)1s到2s時(shí)間內(nèi)的最大平均負(fù)荷，可看作短時(shí)最大負(fù)荷。用來(lái)作為選擇熔斷器和自動(dòng)開(kāi)關(guān)等保護(hù)元件和設(shè)備的依據(jù)。

⑶平均負(fù)荷，指電氣系統(tǒng)和設(shè)備在某段時(shí)間內(nèi)所消耗的電能除以該段時(shí)間所得到的平均功率值。用來(lái)計(jì)算某段時(shí)間內(nèi)用電量并確定補(bǔ)償電容大小。

＊注：平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值稱為負(fù)荷系數(shù)或負(fù)荷率，它可以反映負(fù)荷波動(dòng)程度。

2.有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)

⑴有功功率：在交流電路中，凡是消耗在電阻元件上、功率不可逆轉(zhuǎn)換的那部分功率（如轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?、光能或機(jī)械能）稱為有功功率，簡(jiǎn)稱“有功”，用“P”表示，單位是瓦（W）或千瓦（KW）。

⑵無(wú)功功率：為了反映以下事實(shí)并加以表示，將電感或電容元件與交流電源往復(fù)交換的功率稱之為無(wú)功功率。

⑶視在功率：交流電源所能提供的總功率，稱之為視在功率或表現(xiàn)功率，在數(shù)值上是交流電路中電壓與電流的乘積。視在功率用S表示。單位為伏安（VA）或千伏安（KVA）。它通常用來(lái)表示交流電源設(shè)備（如變壓器）的容量大小。樹(shù)上鳥教育電氣設(shè)計(jì)培訓(xùn)課程

⑷功率因數(shù)：有功功率與視功率的比值。

四、低壓配電線路

1.低壓配電系統(tǒng)的接線方式

低壓配電系統(tǒng)的接線方式有三種，分別是放射式、樹(shù)干式和混合式。

①放射式配電線路特點(diǎn)：發(fā)生故障時(shí)互不影晌，供電可靠性高，但導(dǎo)線消耗量大，開(kāi)關(guān)控制設(shè)備較多，投資高。適用于對(duì)供電可靠住要求高的場(chǎng)合。②樹(shù)干式配電線路特點(diǎn)：開(kāi)關(guān)設(shè)備少，導(dǎo)線的消耗里也較少;系統(tǒng)的靈活性好，但干線上發(fā)生故障時(shí)，影響范圍大，供電可靠性較低;適用于供電容量小而負(fù)載分布較均勻的場(chǎng)合。

2.電線、電纜的選擇和敷設(shè)

1）導(dǎo)線和電纜線芯截面的選擇應(yīng)滿足要求：

①在額定電流下，導(dǎo)線和電纜的溫升不應(yīng)超過(guò)允許值；

②在額定電流下，導(dǎo)線和電纜上的電壓損失不應(yīng)超過(guò)容許值；③導(dǎo)線的截面不應(yīng)小于最小允許截面，對(duì)于電纜不必校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度；④導(dǎo)線和電纜，還應(yīng)滿足工作電壓的要求。

2）導(dǎo)線的敷設(shè)

導(dǎo)線的敷設(shè)按敷設(shè)位置可分為：

①明敷：導(dǎo)線直接或者在線管、線槽等保護(hù)體內(nèi).敷設(shè)于墻壁、頂棚的表面。

②暗敷：導(dǎo)線在線管、線槽等保護(hù)體內(nèi)，敷設(shè)于墻壁、頂棚、地坪及樓板等內(nèi)部。

3）電纜的敷設(shè)

①埋地敷設(shè)：埋深不應(yīng)小于0.7m，并應(yīng)敷于凍土層之下，上下各鋪100mm厚的軟土或砂層，電纜在溝內(nèi)應(yīng)波狀放置，預(yù)留1.5％的長(zhǎng)度。

②電纜溝敷設(shè)：室外電纜溝的蓋板宜高出地面100mm，以減少地面水流入溝內(nèi)。當(dāng)有礙交通和排水時(shí)，采用有覆蓋層的電纜溝，蓋板頂?shù)陀诘孛?00mm。溝內(nèi)應(yīng)考慮分段排水，每50m設(shè)一集水井，溝底向集水井應(yīng)有不小于0.5％的坡度。

③電纜穿管敷設(shè)：管內(nèi)徑不能小于電纜外徑的1.5倍。管的彎曲半徑為管外徑的10倍.且不應(yīng)小于所穿電纜的最小彎曲半徑。電纜穿管時(shí)，若無(wú)彎頭，長(zhǎng)度不宜超過(guò)50m；有一個(gè)彎頭時(shí)不宜超過(guò)20m；有兩個(gè)彎頭時(shí)，應(yīng)設(shè)電纜井，電纜中間接線盒應(yīng)放在電纜井內(nèi)，接線盒周圍應(yīng)有火災(zāi)延燃設(shè)施。

＊注：電纜在室內(nèi)埋地、穿墻或穿樓板時(shí)，應(yīng)穿管保護(hù)。水平明敷時(shí)距地應(yīng)不小于2.5m。垂直明敷時(shí)，高度1.8m以下部分應(yīng)有防止機(jī)械損傷的措施。

3.電力平面圖

電力平面圖是表示建筑物內(nèi)電力設(shè)備和配電線路平面布置的圖紙。主要表現(xiàn)電力線路的敷設(shè)位置、敷設(shè)方式、導(dǎo)線型號(hào)、截面、根數(shù)、線管的管徑和種類，各種用電設(shè)備照明燈、插座、吊扇及配電設(shè)備配電箱、開(kāi)關(guān)的型號(hào)、數(shù)量、安裝方式和相對(duì)位置。

1）室內(nèi)配電線路表示方法

電力及照明線路在平面圖中一般采用“單線圖”表示手法，為表示導(dǎo)線的根數(shù)，通常在“單線”上打短斜線并標(biāo)注數(shù)字來(lái)表示。其基本格式可表示為：

A一B一C×D一E 一F

A一線路編號(hào)或線路用途

B一導(dǎo)線型號(hào)

C一導(dǎo)線根數(shù)

D一導(dǎo)線截面(mm2)，不同截面時(shí)要分別標(biāo)注。

E一配線方式和穿管管徑。

F一敷設(shè)部位。

＊電力設(shè)備（配電箱）標(biāo)注格式為：

A一設(shè)備編號(hào)

B一設(shè)備型號(hào)

C一設(shè)備功率

D一導(dǎo)線型號(hào)

E一導(dǎo)線根數(shù)

F一導(dǎo)線截面G一導(dǎo)線敷設(shè)方式

五、低壓電器和配電箱

1.常見(jiàn)的低壓電器有：

1）負(fù)荷開(kāi)關(guān)

負(fù)荷開(kāi)關(guān)是介于斷路器和隔離開(kāi)關(guān)之間的一種開(kāi)關(guān)電器，具有簡(jiǎn)單的滅弧裝置，能切斷額定負(fù)荷電流和一定的過(guò)載電流，但不能切斷短路電流。

2）低壓斷路器（自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)）

低壓斷路器是一種只要電路中電流超過(guò)額定電流就會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)。

3）隔離開(kāi)關(guān)

隔離開(kāi)關(guān)的主要作用是隔離電源電壓，并造成一個(gè)明顯的斷開(kāi)點(diǎn)，保證檢修人員在檢修電氣設(shè)備時(shí)的安全。

4）熔斷器

俗稱保險(xiǎn)絲，當(dāng)發(fā)生短路或嚴(yán)重過(guò)載時(shí)，自動(dòng)熔斷，從而切斷電路。熔斷器按結(jié)構(gòu)可分為插入式、旋塞式和管式三種。

5）電表主要指電能計(jì)量的電鍍表。

2.開(kāi)關(guān)及插座

1）照明開(kāi)關(guān)分類

①按使用方式：拉線式和翹板式。

②按安裝方式分：明裝和安裝。

2）插座

室內(nèi)插座一般安裝高度0.3m，空通插座距地2m以上，潮濕場(chǎng)所采用密封型并帶保護(hù)地線觸頭插座，安裝高度不低于1.5m。托兒所、幼兒園及小學(xué)等兒童活動(dòng)場(chǎng)所安裝高度不低于1.8m。

六、變配電室和自備應(yīng)急電源

變配電室是用來(lái)安裝和布置高壓開(kāi)關(guān)柜，變壓器和低壓配電柜的專用房間。

1.變配電室的位置選擇依據(jù)

⑴接近負(fù)荷中心

⑵進(jìn)出線方便

⑶接近電源側(cè)

⑷設(shè)備吊裝、運(yùn)輸方便

⑸不宜設(shè)置在劇烈振動(dòng)的場(chǎng)所。

⑹不宜設(shè)在，多塵、多霧或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所，無(wú)法遠(yuǎn)離時(shí)，不應(yīng)設(shè)置在下風(fēng)側(cè)。

⑺不宜設(shè)置在地勢(shì)低洼，易于積水的場(chǎng)所。

⑻不宜設(shè)置在地下室最下面一層，若只有一層，應(yīng)適當(dāng)抬高所在地面。

2.變配電所的形式

⑴建筑物內(nèi)變電所

⑵建筑物外附式變電所

⑶獨(dú)立式變電所

⑷箱式變電所

3.高壓開(kāi)關(guān)室設(shè)計(jì)要求：

⑴門應(yīng)為向外開(kāi)的防火門，應(yīng)能滿足設(shè)備搬運(yùn)和人員出入條件。

⑵具備時(shí)宜設(shè)固定的自然采光窗，窗外應(yīng)加鋼絲網(wǎng)或采用夾絲玻璃防止雨、雪和小動(dòng)物進(jìn)入窗臺(tái)距室外地坪宜不小于1.8m；

⑶需要設(shè)置可開(kāi)啟的采光窗時(shí)，應(yīng)采用百葉窗內(nèi)加鋼絲網(wǎng)10mm×10mm，防止雨、雪和小動(dòng)物進(jìn)入；

4.變壓器室設(shè)計(jì)要求⑴變壓器室的大門一般按變壓器外形尺寸加0.5m。當(dāng)一扇門的寬度為 1.5m及以上時(shí)，應(yīng)在大門上開(kāi)一小門，小門寬0.8m，高1.8m。

⑵屋面應(yīng)有隔熱層及良好的防水、排水設(shè)施，一般不設(shè)女兒墻，一般不設(shè)采光窗。

⑶進(jìn)風(fēng)窗和出風(fēng)窗一般采用百葉窗，須采取措施防雨、雪和小動(dòng)物進(jìn)人室內(nèi)。

⑷干式變壓器的金屬網(wǎng)狀遮擋高度不低于1.7m。