電力系統(tǒng)和建筑配供電系統(tǒng)的簡介及基本概念

一、電力系統(tǒng)簡介

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、太陽能發(fā)電。其能量轉(zhuǎn)換過程基本都是：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:

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。

＊我國電力網(wǎng)目前一般采用五級電壓，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)上的各級變電站所、開閉所、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，分為一級負(fù)荷、二級負(fù)荷和三級負(fù)荷。

1）一級負(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所秩序嚴(yán)重混亂者。

＊一級負(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所秩序混亂者。

＊一般采用二回路供電，供電變壓器宜選兩臺，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）三級負(fù)荷不屬于一級和二級的負(fù)荷。三級負(fù)荷對供電無特殊要求。

2.電壓的選擇和電能質(zhì)量

1）電壓等級

我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電網(wǎng)和用電設(shè)備額定電壓等級為：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。電壓偏差會明顯縮短電動機(jī)、熒光燈、和電機(jī)的壽命。

⑵電壓波動電壓波動由負(fù)荷急劇變動引起的。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的負(fù)荷。

⑶熒光燈、電動機(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。用來作為選擇熔斷器和自動開關(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)荷波動程度。

2.有功功率、無功功率、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，簡稱“有功”，用“P”表示，單位是瓦（W）或千瓦（KW）。

⑵無功功率：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）。它通常用來表示交流電源設(shè)備（如變壓器）的容量大小。樹上鳥教育電氣設(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，開關(guān)控制設(shè)備較多，投資高。適用于對供電可靠住要求高的場合。②樹干式配電線路特點(diǎn)：開關(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)超過容許值；③導(dǎo)線的截面不應(yīng)小于最小允許截面，對于電纜不必校驗(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)，若無彎頭，長度不宜超過50m；有一個(gè)彎頭時(shí)不宜超過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、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、開關(guān)的型號、數(shù)量、安裝方式和相對位置。

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一線路編號或線路用途

B一導(dǎo)線型號

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

B一設(shè)備型號

C一設(shè)備功率

D一導(dǎo)線型號

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.常見的低壓電器有：

1）負(fù)荷開關(guān)

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

2）低壓斷路器（自動空氣開關(guān)）

低壓斷路器是一種只要電路中電流超過額定電流就會自動斷開的開關(guān)。

3）隔離開關(guān)

隔離開關(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)重過載時(shí)，自動熔斷，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.開關(guān)及插座

1）照明開關(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)等兒童活動場所安裝高度不低于1.8m。

六、變配電室和自備應(yīng)急電源

變配電室是用來安裝和布置高壓開關(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)置在劇烈振動的場所。

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

⑺不宜設(shè)置在地勢低洼，易于積水的場所。

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.高壓開關(guān)室設(shè)計(jì)要求：

⑴門應(yīng)為向外開的防火門，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、雪和小動物進(jìn)入窗臺距室外地坪宜不小于1.8m；

⑶需要設(shè)置可開啟的采光窗時(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。