河北工程大學(xué)供配電課件第一講

現(xiàn)代建筑供配電與照明技術(shù)河北工程大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院電氣工程系課程安排（64學(xué)時）

建筑供配電及照明技術(shù)是電氣專業(yè)的一門重要專業(yè)課先修課：“電路”、“電子技術(shù)基礎(chǔ)”、“電機與拖動”。理論講授:講述基本原理和設(shè)計方法（56學(xué)時）實驗課:根據(jù)實驗指導(dǎo)書的要求自己完成（4學(xué)時）參考書:黃純?nèi)A編著工廠供電天津大學(xué)出版社工廠配電線路及變電所設(shè)計計算劉思亮編著建筑供配電中國建筑工業(yè)出版社建筑電氣手冊基本內(nèi)容第一章緒論第二章建筑供配電的負(fù)荷計算第三章建筑供配電系統(tǒng)短路電流及其計算第四第五章建筑供配電系統(tǒng)、常用建筑電氣設(shè)備及其選擇第六章建筑供配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)第七章供配電系統(tǒng)二次回路與自動裝置第八章建筑電氣照明第九章建筑防雷及接地

學(xué)習(xí)目的是一門經(jīng)典、實用學(xué)科在各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用：工業(yè)生產(chǎn)、控制系統(tǒng)、商業(yè)、軍事（雷達(dá)站）民用建筑等方面。就業(yè)主要方向電氣工程師考試的主要內(nèi)容通過供電技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握建筑供配電系統(tǒng)和電氣照明運行、維護(hù)和管理，所必需的基本理論和基本知識、基本計算及實際運行等技術(shù)。課程要求

本課程是專業(yè)課，是實踐性較強的課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，要求：掌握供配電系統(tǒng)的設(shè)計方法掌握電氣設(shè)備的安全運行、管理和維護(hù)等技術(shù)掌握繼電保護(hù)方案選擇和繼電保護(hù)整定計算掌握電氣照明平面圖的設(shè)計考核方法本課為考試課成績包括：出勤：7分，曠課一次，扣2分作業(yè)：8分，少交一次或抄作業(yè)扣3分提問：印象分實驗：20分（兩次）考試：65分1概論了解：現(xiàn)代建筑電氣的特點和發(fā)展重點：建筑供配電系統(tǒng)基本概念建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計步驟1.1現(xiàn)代建筑的特點

一、建筑上的特點由于民用建筑向大面積、高層、超高層、多功能、綜合性用途發(fā)展，更由于人民生活水平的提高，科技的發(fā)展，對建筑電氣提出了更高的要求。（一）高度高高層建筑第一類高層建筑：9~16層（最高到50m）第二類高層建筑：17~25層（最高到75m）第三類高層建筑：26~40層（最高到100m）第四類高層建筑：40層以上（高度超過100m）

（二）面積大幾萬~幾十萬m2（三）有地下層二、設(shè)備上的特點低壓設(shè)備，單相設(shè)備，分布廣三、電氣上的特點（一）用電設(shè)備種類多（二）耗電量大（三）供電可靠性大

1.2建筑電氣的發(fā)展現(xiàn)狀一、供電量大、面廣、用途復(fù)雜的供電系統(tǒng)。二、照明在照度、照明質(zhì)量、照明方式、燈具外形、供電要求及控制上都有不同程度的發(fā)展和更高的要求。三、電力運輸系統(tǒng)、水泵系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)和消防防排煙系統(tǒng)等各成系統(tǒng)。就地控制、遠(yuǎn)地集控、BA系統(tǒng)自動控制、火警信號控制及聯(lián)動控制等多種控制。四、線路選型及敷設(shè)五、防雷接地有防直擊雷、側(cè)擊雷、感應(yīng)雷的措施，有接零、接地保護(hù)、等電位聯(lián)接等。六、通信、保安、自動化通信自動化系統(tǒng)(CAS)樓宇自動化系統(tǒng)(BAS)辦公自動化系統(tǒng)(OAS)保安自動化系統(tǒng)(SAS)管理自動化系統(tǒng)(MAS)綜合布線系統(tǒng)(PDS)結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)(SCS)智能建筑1.3建筑供配電要求與電源1.3.1供配電基本要求安全：避免人身觸電及設(shè)備損壞可靠：不間斷供電優(yōu)質(zhì)：（電能質(zhì)量和數(shù)量）滿足用戶需要經(jīng)濟：電能的供應(yīng)、分配和使用中不發(fā)生事故。需要學(xué)習(xí)供電技術(shù)掌握相關(guān)知識、設(shè)計規(guī)范、操作規(guī)程等1.3.1供配電的要求可靠性：

供配電系統(tǒng)不間斷供電的時間概率。用a表示

a大，可靠性越高供配電系統(tǒng)應(yīng)滿足電能用戶對可靠性的要求優(yōu)質(zhì)供配電系統(tǒng)應(yīng)保證供電的質(zhì)量和數(shù)量。數(shù)量----能供應(yīng)的電能大于等于使用電能質(zhì)量衡量質(zhì)量優(yōu)劣的指標(biāo)有（第三節(jié)介紹）電壓波動和偏移頻率波動波形畸變率不對稱度1.3.1供配電的要求1.3.1供配電的要求經(jīng)濟在技術(shù)上合理的前提下，經(jīng)濟投入最少。包括：設(shè)備投資----成本、運輸、安裝、調(diào)試等費用年運行費----電費、維護(hù)費、折舊費、人員工資等投資少年運行費低的為最佳方案。1.3.2電力系統(tǒng)概念由發(fā)電廠、變電站、電力網(wǎng)和用戶組成的系統(tǒng)。發(fā)電機升壓變壓器高壓輸電線路降壓變壓器高壓配電線路降壓變壓器低壓配電線路35~500kV6~10kV220/380VG3.15~500kV發(fā)電廠電力網(wǎng)用戶發(fā)電廠：將各種一次能源轉(zhuǎn)化為電能，即生產(chǎn)電能的工廠。分：火電、水電、核電、風(fēng)電、地?zé)?、潮汐發(fā)電等。例三峽水電站單機容量70萬kw，32臺，總?cè)萘?240萬kw。電力網(wǎng):輸送和分配電能的渠道。

由變壓器和輸配電線路組成。變電站：變換電壓和交換電能的場所。升壓變電6、10、15kv升110、220、500kv

降壓變電110、220、500kv降6、10kv電能用戶：電能消耗的場所0.4、6、10kv。例我國居民用電:1996年1130億kw·h2000年1690億kw·h2005年2700億kw·h2010年3920億kw·h

電力系統(tǒng)GGGGG工廠總降壓變電所車間變電所35~110kV線路35~110kV地方電網(wǎng)水電站地區(qū)變電所6~10Kv電網(wǎng)大型水（核）電站220~500kV超高壓輸電線路熱電廠220~330Kv區(qū)域電網(wǎng)樞紐變電所220/380V6.3~10.5kV地區(qū)變電所GG1.3.3建筑供配電系統(tǒng)及其組成由高壓及低壓配電線路、變電站（包括配電站〕和用電設(shè)備組成。（一）分類大型、特大型建筑供配電——智能高層（35kv/10kv,10kv，設(shè)兩級變電所）中型建筑供配電——小高層（(35kv、10kv)/0.4kv，一級變電所）小型建筑供配電——普通樓房（10kv、0.38kv戶外）100kw以下的用電負(fù)荷建筑0.38kv中型建筑10kv0.38kv小型建筑10kv0.38kv國內(nèi)外部分工程情況簡介國內(nèi)外部分工程情況簡介（二）供配電系統(tǒng)電源市電電源：由電力部門提供電能。根據(jù)建筑分類可有不同的電壓等級。自備電源：備用電源包括應(yīng)急柴油發(fā)電機組或UPS柴油發(fā)電機組優(yōu)點：操作簡便、起動迅速（電網(wǎng)停電時，10~15s可供電）效率高、功率范圍大、體積小。運行可靠、維護(hù)方便公共電網(wǎng)不間斷電源特點：效率高、體積小。無噪聲、振動可靠高、維護(hù)費用低容量相對較小用于電能質(zhì)量要求高的場所正常時：公共電網(wǎng)供電，同時電池充電；電網(wǎng)沒電時：切換到電池供電（三）負(fù)荷分級及要求用電負(fù)荷分為以下三級：一級負(fù)荷：中斷供電將造成人身傷亡；將在政治、經(jīng)濟上造成重大損失。雙電源供電二級負(fù)荷：中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成重大損失。雙電源供電或單電源三級負(fù)荷：不屬于一級和二級負(fù)荷。單電源1.4.1電力系統(tǒng)的電壓電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的兩個基本參數(shù)：頻率、電壓⑴額定頻率：50±0.5Hz，一般稱“工頻”⑵額定電壓：為電氣設(shè)備正常運行且獲得最佳經(jīng)濟效果的電壓。1.4電力系統(tǒng)的電壓已知圖示系統(tǒng)中線路的額定電壓，試求發(fā)電機和變壓器的額定電壓。例題G發(fā)電機2WL110kV2T1WL6KV1T3WL10kV(1)電網(wǎng)（電力線路〕的額定電壓它是確定各類電力設(shè)備額定電壓的基本依據(jù)。(2)用電設(shè)備額定電壓與電網(wǎng)額定電壓相同。(3)發(fā)電機的額定電壓高于同級電網(wǎng)電壓5%.(4)電力變壓器的額定電壓一次繞組的額定電壓與發(fā)電機相連：高于電網(wǎng)額定電壓5%.

不與發(fā)電機相連：連在線路上時,與電網(wǎng)額定電壓相同。二次繞組的額定電壓——即指空載電壓供電線路不長時：高于電網(wǎng)額定電壓5%.

供電線路較長時：高于電網(wǎng)額定電壓10%.

電力變壓器的額定電壓我國電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓平均額定電壓:線路始端的電壓和末端電壓的平均值。低壓中壓高壓超高壓已知圖示系統(tǒng)中線路的額定電壓，試求發(fā)電機和變壓器的額定電壓。解：1T的額定電壓為6.3/121kV2T的額定電壓為110/10.5kV例題G發(fā)電機2WL110kV2T1WL6KV1T3WL10kV課下練習(xí)p17題1、21.4.2電壓偏差與電壓調(diào)整電壓偏差(Voltagedeviation)：加在設(shè)備上實際電壓與額定值的偏差百分?jǐn)?shù)偏差對設(shè)備的影響有較大的沖擊，減少壽命影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量允許電壓偏差（7~10）%電壓調(diào)整的措施選擇合適的線纜截面，以減小電壓損失；采用無功功率補償裝置，提高功率因數(shù)，減小電壓損失；改變系統(tǒng)運行方式，如并聯(lián)運行；若輕載，可切除一臺變壓器等調(diào)整變壓器一次接線，來調(diào)電壓變壓器分抽頭的調(diào)整

如左圖為一帶有分抽頭的變壓器結(jié)構(gòu)圖?？梢钥闯觯殖轭^是位于高壓側(cè)。對于升壓變壓器，分抽頭側(cè)在輸出側(cè)；對降壓變壓器，分抽頭側(cè)在受電側(cè)。一般說的變壓器的一次側(cè)、二次側(cè)額定電壓，是對應(yīng)額定變比的電壓值。當(dāng)改變分抽頭時，變壓器的實際變比發(fā)生變化，則輸入輸出電壓的關(guān)系也發(fā)生變化。變壓器分抽頭的調(diào)整變壓器的分抽頭的標(biāo)識值+5％或-5％，意思即在高壓額定電壓（也即額定變比值）上增加5％或減小5％。對升壓變壓器，分抽頭在+5％，則輸出電壓增加5％。對降壓變壓器分抽頭在+5％，則輸出電壓是增加5％還是降低5％？答案：降低5％思考題P17題3變壓器分抽頭調(diào)整例：一變壓器,35/6.3kV額定變比，抽頭每級差2.5％，共7級。如果變壓器額定變比下輸出電壓為6kV，欲使其輸出6.3kV則應(yīng)選擇分抽頭為：1.輸出電壓需要由6kV增加至6.3kV，則此時變壓器輸出電壓變化為：（6.3?6）/6=0.05即輸出電壓要增加5%2.降壓變壓器要增加輸出電壓，應(yīng)減少變比，則高壓側(cè)應(yīng)相應(yīng)減少5%，所以3.選擇分抽頭為－5％1.4.3電壓波動及其抑制電壓波動電網(wǎng)電壓劇烈變化時最高電壓與最低電壓之差的百分比電壓波動的危害

影響電機起動上下波動會造成轉(zhuǎn)子振動，照明燈光的閃爍。原因：沖擊性負(fù)荷的頻繁接入電壓波動抑制措施對沖擊性負(fù)荷用專用的變壓器、專線供電；增大供電系統(tǒng)容量，減少系統(tǒng)阻抗，減少負(fù)載對電壓的影響；加靜止型的無功補償裝置能減小無功沖擊。1.4.4電網(wǎng)諧波的抑制原因：大型變流設(shè)備的使用，還有電弧爐、氣體放電燈等沖擊型設(shè)備，使電網(wǎng)上存在諧波。影響：諧波使變壓器、電機、互感器等損耗增大，發(fā)熱增加，壽命縮短。造成繼電器誤動和互感器計量不準(zhǔn)。措施：變壓器采用Yd，Dy聯(lián)接，可消除3次及3的倍數(shù)次波增加整流器相數(shù)，使整流波形脈波數(shù)越多，諧波量減少。裝分流濾波器，吸收高次諧波。1.4.5三相不平衡及其改善電壓不平衡度：原因：單相負(fù)荷在三相電網(wǎng)分配不均影響：增加變壓器、電機損耗，發(fā)熱增加，壽命縮短措施：單相設(shè)備盡量均衡分配，各相負(fù)荷差不超過15%使不平衡負(fù)荷分散連接加可調(diào)的平衡化設(shè)備負(fù)序電壓方均根值與正序電壓方均根值百分比1.4.6供配電電壓的選擇供電電壓依據(jù)用電設(shè)備的電壓、容量、供電距離等。見下表電力線路合理的輸送功率和輸送距離配電電壓用電設(shè)備的電壓與各額定電壓等級相適應(yīng)的輸送功率和輸送距離額定電壓/kv輸送功率/kw輸送距離/km0.22<50(<100)

0.15(0.2)0.38

100(175)0.25(0.35)3100~10001~36100~1200(3000)4~15(<3)10200~2000(4000)6~20(<6)352000~1500020~5011010000~3000050~150220100000~500000200~300330200000~800000200~6005001000000~1500000150~850注：括號內(nèi)為電纜線路例如：某建筑大樓用電負(fù)荷8000KW，距離電源10km，電源電壓多少合適?若采用架空線，由上表采用35kv,而不能用10kv。設(shè)計要點一：電源、變壓器電壓確定依據(jù)電能輸送距離、輸送功率查表1-2，確定電網(wǎng)的額定電壓由電網(wǎng)電壓確定變壓器的一、二次額定電壓練習(xí)p171、21.5電力系統(tǒng)的中性點運行方式（一）類型三相交流電力系統(tǒng)中，供電電源的發(fā)電機和變壓器的中性點運行方式：

1.小電流接地電源中性點不接地電源中性點經(jīng)消弧圈接地2.大電流接地電源中性點直接接地1.5.1電源中性點不接地電力系統(tǒng)電網(wǎng)對地存在分布電容C，若三相對稱電網(wǎng)正常時流入分布電容的電流對稱中性點與地電位相同，地中無電流流過C相單相接地時三相負(fù)載不對稱電流見圖

C相電位為零非故障相電壓升高中性點與地之間存在電位差線電壓不變設(shè)備可繼續(xù)運行接地電流為單相接地后特點：故障相電位為零非故障相相電壓升高為線電壓—電網(wǎng)按線電壓設(shè)計中性點與地之間存在電位差----零序電壓線電壓不變設(shè)備可繼續(xù)運行2小時(2小時之內(nèi)電壓互感器不會飽和，否則飽和會損壞)接地電流為3倍零序電流，較小，電流保護(hù)不動作我國6~35kV中壓采用10kV單相接地電流應(yīng)小于30A35kV單相接地電流應(yīng)小于10A1.5.2電源中性點經(jīng)消弧圈接地的電力系統(tǒng)當(dāng)10kV單相接地電流應(yīng)大于30A，35kV單相接地電流應(yīng)大于10A，發(fā)生單相接地時會產(chǎn)生間歇電弧，造成過電壓，因此要采用中性點經(jīng)消弧線圈接地。用電感電流補償電容電流，可減少接地電流補償方式欠補償完全補償過補償易諧振，不采用產(chǎn)生諧振過電壓，不用采用1.5.3電源中性點直接接地的電力系統(tǒng)特點接地電流很大，可使保護(hù)動作非故障相相電壓不變，可按相電壓設(shè)計，電網(wǎng)造價低人觸電很危險110kV以上電網(wǎng)和低壓電網(wǎng)采用（五）建筑供配電系統(tǒng)分為TN、TT、IT系統(tǒng)對于低壓系統(tǒng)（TN）：三相相線三相三線制中性線（N）三相四線制保護(hù)線（PE）三相五線制

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