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(gè)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(gè)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(gè)環(huán)節(jié)，其運(yùn)行特點(diǎn)、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(diǎn)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(dāng)輸送功率一定時(shí)，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(shí)，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(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(yùn)行數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)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(yuǎn)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(jìn)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(shí)需要時(shí)才采用。（1） 一級負(fù)荷 符合下列條件之一的，為一級負(fù)荷。 中斷供電將造成人身傷亡的負(fù)荷。如醫(yī)院急診室、監(jiān)護(hù)病房、手術(shù)室等處的負(fù)荷。 中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失的負(fù)荷。 中斷供電將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的用電單位的正常工作的負(fù)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(fù)荷。（2） 二級負(fù)荷 符合下列條件之一的，為二級負(fù)荷。 中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失的負(fù)荷。 中斷供電將影響重要用電單位的正常

5、工作的負(fù)荷。（3） 三級負(fù)荷 不屬于一、二級負(fù)荷者為三級負(fù)荷。 在一個(gè)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(fù)荷，因此在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)其負(fù)荷級別分別考慮。（1） 一級負(fù)荷對電源的要求 一級負(fù)荷中有普通一級負(fù)荷和特別重要的一級負(fù)荷之分。 普通一級負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)電源供電，且當(dāng)其中一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞。 特別重要的一級負(fù)荷，除由滿足上述條件的兩個(gè)電源供電外，尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源專門對此類負(fù)荷供電。（2） 二級負(fù)荷對電源的要求 宜由兩回線路供電，當(dāng)電源來自于同一區(qū)域變電站的不同變壓器時(shí)，即可認(rèn)為滿足要求。 在負(fù)荷較小或地區(qū)供電條件困難時(shí)，可由一回6kV及以

6、上專用的架空線路或電纜線路供電。當(dāng)采用架空線時(shí)，可為一回架空線供電；當(dāng)采用電纜線路時(shí)，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(fù)荷。（3） 三級負(fù)荷對電源的要求 三級負(fù)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(diǎn)是指星形聯(lián)結(jié)的變壓器或發(fā)電機(jī)繞組的中間點(diǎn)。 所謂系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式，是指系統(tǒng)中性點(diǎn)與大地的電氣聯(lián)系方式，或簡稱系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式。（1） 中性點(diǎn)接地系統(tǒng) 中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，就是中性點(diǎn)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(shí)，出現(xiàn)了除中性點(diǎn)接地點(diǎn)以外的另一個(gè)接地點(diǎn)，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(shí)，由于系統(tǒng)中性點(diǎn)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(diǎn)不接地系統(tǒng) 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，是指中性點(diǎn)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(shí)，只有比較小的導(dǎo)線對地電容電流通過故障點(diǎn)，因而系統(tǒng)仍可繼續(xù)運(yùn)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(shí)，系統(tǒng)中性點(diǎn)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(diǎn)不穩(wěn)定，產(chǎn)生了間歇性電弧，則過電壓會更嚴(yán)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(diǎn)接地系統(tǒng)；而在中壓系統(tǒng)中，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)產(chǎn)生的過電壓對絕緣的威脅不大，因?yàn)橹袎合到y(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(diǎn)不接地系統(tǒng)。 對于1kV以下的低壓配電系統(tǒng)，中性點(diǎn)運(yùn)行方式與絕緣的關(guān)系已不是主要問題，這時(shí)中性點(diǎn)運(yùn)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(diǎn)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(gè)字母表示電源與地的關(guān)系。T表示電源有一點(diǎn)直接接地；I表示電源端所有帶電部分不接地或有一點(diǎn)通過阻抗接地。 第二個(gè)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(diǎn)在電氣上獨(dú)立于電源端的接地點(diǎn)。（1） TN系統(tǒng) 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 5005295規(guī)定：TN電力系統(tǒng)有一點(diǎn)直接接地，電氣設(shè)施的外露可導(dǎo)電部分用保護(hù)線與該點(diǎn)連接。 按中性線與保護(hù)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(gè)系統(tǒng)的中性線和保護(hù)線是分開的。圖13-2 TN-C系統(tǒng)（見圖13-3） 整個(gè)系統(tǒng)的中性線和保護(hù)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(hù)線是合一的。圖13-4（2） TT系統(tǒng) TT系統(tǒng)有一個(gè)直接接地點(diǎn)，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(diǎn)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(dāng)電力系統(tǒng)的容量在300萬kW及以上時(shí)，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(shí)，頻率偏差允許值為±0.5Hz。2電壓質(zhì)量 國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5005295供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，正常運(yùn)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(jī)為±5。 照明，在一般場所為±5；對于遠(yuǎn)離變電所的小面積一般工作場所，難以滿足以上要求時(shí)，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(dāng)無特殊規(guī)定時(shí)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(yuǎn)，畸變就越嚴(yán)重，波形質(zhì)量就越差。13.2 負(fù)荷計(jì)算 負(fù)荷曲線按縱坐標(biāo)所表示的功率可分為有功負(fù)荷曲線和無功負(fù)荷曲線。 按橫坐標(biāo)所表示的時(shí)間范圍可分為日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線。1日負(fù)荷曲線的繪制 日負(fù)荷曲線是以一晝夜24h為時(shí)間范圍繪制的。日負(fù)荷曲線的繪制方法有： （1） 根據(jù)某一監(jiān)測點(diǎn)24h內(nèi)各個(gè)時(shí)刻的功率表中顯示的數(shù)據(jù)，逐點(diǎn)繪制而成的平滑曲線，如圖13-7所示，這樣得到的負(fù)荷曲線最為準(zhǔn)確。 （2） 工程上，為了表達(dá)和計(jì)算簡單起見，往往將負(fù)荷曲線用等效的階梯形

13、曲線來代替，與精確的負(fù)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(fù)荷曲線是以0.5h為時(shí)間間隔所繪制的曲線，如圖13-8所示。2日負(fù)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(fù)荷曲線上功率最大的一點(diǎn)的功率值。（3） 平均功率Pav(kW) 表示日負(fù)荷曲線上日電能耗量與時(shí)間（24h）的比值，即 Pav=Wd/24（4） 有功負(fù)荷系數(shù)為 =Pav/Pmax 通常0.70.75。（5） 無功負(fù)荷系數(shù) =Qav/Qmax 通常0.760.82。 計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動負(fù)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(fù)荷作為選擇電氣設(shè)備的依據(jù)，并認(rèn)為只要電氣設(shè)備能承受該負(fù)荷的長期作用即可在正常情況下長期運(yùn)行。一般將這個(gè)最大平均負(fù)荷稱為計(jì)算負(fù)荷。 為什么要以30min作為確定計(jì)算負(fù)荷的依據(jù)呢？當(dāng)通過載流導(dǎo)體的電流過大時(shí)由于發(fā)熱，導(dǎo)體溫度會持續(xù)上升，直至被損壞。當(dāng)正常工作電流通過載流導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體發(fā)熱達(dá)到某一熱平衡狀態(tài)，此時(shí)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(shí)間常數(shù)）即能達(dá)到穩(wěn)定溫度，而導(dǎo)體的一般為1030min，因此達(dá)到穩(wěn)定溫度需30120min。為了保證當(dāng)載流導(dǎo)體上長期通過計(jì)算電流時(shí)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(fù)荷作為計(jì)算負(fù)荷其實(shí)是一種較為保守的取法，它是以發(fā)熱時(shí)間常數(shù)較短的導(dǎo)體達(dá)到熱平衡的時(shí)間為取值依據(jù)。時(shí)間值取得越短，最大的等效負(fù)荷（即計(jì)算負(fù)荷）就越大。1連續(xù)運(yùn)行工作制（長期工作制） 即電氣設(shè)備投入工作的持續(xù)時(shí)間較長，負(fù)荷穩(wěn)定。在工作時(shí)間內(nèi)，電氣設(shè)備載流導(dǎo)體可以達(dá)到穩(wěn)定的工作溫度。 連續(xù)運(yùn)行工作制的負(fù)荷是指其持續(xù)工作時(shí)間tw超過導(dǎo)體達(dá)到熱平衡所需的時(shí)間，即 tw(34) 2短時(shí)運(yùn)行工作制（短時(shí)工作制） 即電氣設(shè)備的工作時(shí)間短而停歇時(shí)間長。在工作時(shí)間內(nèi)，電氣設(shè)備來不及達(dá)到穩(wěn)定溫度就停止運(yùn)行并開始冷卻，其發(fā)熱所產(chǎn)生的溫升可以在停歇時(shí)間內(nèi)冷卻到周圍的介質(zhì)溫度。 短時(shí)運(yùn)行工作制的設(shè)備

16、很少，如金屬切削用的輔助機(jī)械（龍門刨橫梁升降電動機(jī)、刀架快速移動裝置）、水閘用電動機(jī)等。3斷續(xù)運(yùn)行工作制（反復(fù)短時(shí)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(shí)間內(nèi)，電氣設(shè)備來不及達(dá)到穩(wěn)定溫升就停止運(yùn)行并開始冷卻，但其發(fā)熱產(chǎn)生的溫升不足以在停歇時(shí)間內(nèi)冷卻到周圍的介質(zhì)溫度。 這種電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)的可承受功率與其工作時(shí)間tw和停歇時(shí)間to的相對長度有關(guān)，一般用負(fù)荷持續(xù)率來表示，即 =tw/(tw+to)×100%1需要系數(shù)Kd的含義 當(dāng)一個(gè)供電范圍內(nèi)的所有電氣設(shè)備正常使用的時(shí)候，由于各種原因，該供電范圍的計(jì)算負(fù)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(jì)算步驟 (1） 設(shè)備功率 每組中只有一臺（套）電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)將設(shè)備實(shí)際向供配電系統(tǒng)吸取的電功率作為計(jì)算負(fù)荷，又常把單臺設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷稱作設(shè)備功率,以PN表示。 連續(xù)工作制負(fù)荷時(shí) PN=Pr 斷續(xù)運(yùn)行工作制電動機(jī)類負(fù)荷時(shí)，應(yīng)將其額定功率換算成負(fù)荷持續(xù)率為25時(shí)的等效功率，即 PN=2Prr 斷續(xù)運(yùn)行工作制電焊機(jī)類負(fù)荷時(shí)，應(yīng)將其額定功率換算成負(fù)荷持續(xù)率為100時(shí)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(gè)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(qiáng)氣體放電燈光源的照明設(shè)備：PN=1.1Pr。（2） 單組設(shè)備計(jì)算負(fù)荷 當(dāng)分組后同一組中設(shè)備臺數(shù)3臺時(shí)，計(jì)算負(fù)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(jì)算負(fù)荷 當(dāng)供電范圍內(nèi)有多個(gè)性質(zhì)不同的電氣設(shè)備組時(shí)，先將每一組都按上述12所述步驟計(jì)算后，再考慮各個(gè)設(shè)備組的一個(gè)同時(shí)系數(shù)，因此其計(jì)算負(fù)荷為【例13-1】某旅游賓館變電站負(fù)荷情況如下列設(shè)備清單所示，用需要系數(shù)法計(jì)算變電站總計(jì)算有功功率、無功功率、視在功率和計(jì)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(bǔ)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(jī)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(jī)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(jì)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(jī)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(jī)(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(jì)算總計(jì)算負(fù)荷 因?yàn)?，對于變電站總?jì)算負(fù)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(fù)荷密度法、單位指標(biāo)法和住宅用電量指標(biāo)法。（1） 負(fù)荷密度法 Pc=S 一些常見的工業(yè)與民用電能用戶的負(fù)荷密度指標(biāo)見附錄。（2） 單位指標(biāo)法 Pc=N（3） 住宅用電量指標(biāo)法 Pc=KN 上述方法中所涉及到的負(fù)荷密度指標(biāo)

25、、單位用電量指標(biāo)或住宅用電量指標(biāo)也都是由經(jīng)統(tǒng)計(jì)和處理的經(jīng)驗(yàn)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(fù)荷為計(jì)算依據(jù)，補(bǔ)充其他兩相的單相負(fù)荷，使其大小與最大相相同，變成三相等效的平衡負(fù)荷。 這時(shí)等效的三相負(fù)荷應(yīng)為：（1） 計(jì)算三相等效負(fù)荷的一般方法 先將接于線電壓的單相負(fù)荷等效為接于相電壓的單相負(fù)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(fù)荷的等效方法計(jì)算等效三相負(fù)荷。（2） 計(jì)算三相等效負(fù)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(fù)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(fù)荷電流也能分?jǐn)喽搪冯娏鞯拈_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(gè)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(jī)構(gòu)和操作機(jī)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(gè)有絕緣襯墊的鋼制框架，所有部件均安裝在這個(gè)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(gè)采用聚酯絕緣材料模壓而成的外殼，所有部件都裝在這個(gè)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(jìn)行分合控制和保護(hù)。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?jǐn)嘭?fù)載電流或分?jǐn)鄷r(shí)各極兩觸頭間不會出現(xiàn)明顯電壓差的條件下接通或分?jǐn)嚯娐酚谩?3負(fù)荷開關(guān) 負(fù)荷開關(guān)有HH系列封閉式負(fù)荷開關(guān)和HK系列開啟式負(fù)荷開關(guān)。負(fù)荷開關(guān)具有滅弧裝置，可以通斷正常的負(fù)荷電流。 HH系列封閉式負(fù)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(jī)構(gòu)等組成。 HK系列開啟式負(fù)荷開關(guān)，也稱膠蓋瓷底閘刀開關(guān)。 4剩余電流保護(hù)裝置及開關(guān) 剩余電流保護(hù)裝置又稱為漏電保護(hù)裝置，是對電氣回路的不平衡電流進(jìn)行檢測而發(fā)出信號的裝置。當(dāng)回路中有電流泄漏且達(dá)到

29、一定值時(shí)，剩余電流保護(hù)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(shí)的可靠工作，還應(yīng)保證系統(tǒng)故障時(shí)能承受短時(shí)的故障電流的作用，同時(shí)尚應(yīng)滿足不同的開關(guān)電器對電路分?jǐn)嗄芰Φ囊?，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(biāo)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(jì)算電流，即 IrIc 滿足工作環(huán)

30、境要求選擇電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)考慮其適合運(yùn)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(shí)的動、熱穩(wěn)定條件 （3） 滿足開關(guān)電器分?jǐn)嗄芰Φ囊螅?） 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(hù)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(hù)。其熔體支持部分是一個(gè)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(gè)染有紅漆的熔斷指示器。當(dāng)熔體熔斷時(shí)，熔斷指示器彈

31、出脫落。圖13-16（3） 有填料高分?jǐn)嗳蹟嗥?如圖13-17所示，有填料高分?jǐn)嗳蹟嗥鲝V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(hù)。它具有較高的分?jǐn)嚯娏鳎?20kA）的能力，額定電流也可達(dá)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(shí)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?jǐn)嗄芰?，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(biāo)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(gè)電流進(jìn)行選擇。 用于保護(hù)負(fù)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(jì)算電流確定。即 Ir·FE=KIc 用于保護(hù)有電動機(jī)負(fù)荷的線路，熔斷器熔體額定電流應(yīng)大于電動機(jī)起動時(shí)的電流。即 Ir·FEKr(Ist+Ic) (3) 滿足工作環(huán)境要求。2滿足分?jǐn)嗄芰Φ囊?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(dá)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(shí)才能熄滅電弧，切斷電路。 (1) 限流式熔斷器 因其開斷電路時(shí)短

33、路電流尚未達(dá)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(dá)到最大值，所以應(yīng)按沖擊電流來校驗(yàn)，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(biāo)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(zhǔn)確度等級 在對電流互感器一次側(cè)額定電流進(jìn)行選擇時(shí)，考慮到二次儀表的指針指在儀表盤1223時(shí)較易準(zhǔn)確讀數(shù)，因此，一般為： Ir1=(1.251.5)Ic 二次側(cè)負(fù)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(zhǔn)確度越差。

34、某一準(zhǔn)確度等級對應(yīng)了一個(gè)額定的二次負(fù)荷（即允許阻抗值Z2），則二次側(cè)負(fù)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(shí)，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(yàn)。 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(biāo)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(zhǔn)確度等級 與電流互感器一樣，即 S2S2r 因?yàn)榻尤攵蝹?cè)的各

35、儀器、儀表的電壓線圈阻抗都很大，所以二次負(fù)荷中不再考慮二次導(dǎo)線及連接點(diǎn)的阻抗。（1） 按機(jī)械強(qiáng)度條件選擇導(dǎo)線截面 為保證電力線纜在正常生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝和運(yùn)行過程中不受機(jī)械力的作用而損壞，必須滿足機(jī)械強(qiáng)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(fù)載電流。（3） 按電壓損失選擇導(dǎo)線截面 以接有三個(gè)負(fù)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(fù)荷和無功負(fù)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(jìn)行動穩(wěn)定校驗(yàn)。 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(yàn)。絕緣電線、電纜則應(yīng)進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 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(jì)電流密度選擇截面 從線纜選擇的經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，既要考慮一次投資的節(jié)約，也要考慮運(yùn)行費(fèi)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(yùn)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(fèi)用支出最小的截面叫經(jīng)濟(jì)截面Acc。經(jīng)濟(jì)截面可按下式計(jì)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(dāng)用電負(fù)荷大部分為單相負(fù)荷或?yàn)闅怏w放電燈等有三次諧波產(chǎn)生的負(fù)荷時(shí)，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(hù)線應(yīng)能承受故障電流在故障持續(xù)時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱作用，保證熱穩(wěn)定，即保護(hù)線截面不應(yīng)小于A。 先分別按中性線、保護(hù)線選擇，然后取其較大的作為保護(hù)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(fù)荷大小、性質(zhì)、重要程度有關(guān)。 三級負(fù)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(dāng)用電負(fù)荷所需的變壓器容量大于1250 kV·A時(shí)，通常應(yīng)采用兩臺或更多臺變壓器。 當(dāng)季節(jié)性或晝夜性的負(fù)荷較多時(shí)，可將這些負(fù)荷采用單獨(dú)的變壓器供電，以便這些負(fù)荷不投入使用時(shí)切除相應(yīng)的供電變壓器，減少空載損耗。 當(dāng)有較大的沖擊性負(fù)荷時(shí)，為避免對其他負(fù)荷供電質(zhì)量的影響，可單獨(dú)設(shè)變壓器對其供電。 當(dāng)有大量一、二級負(fù)荷時(shí)，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(fù)荷集中且確有需要，可采用1600kV·A

39、或更大的變壓器。 最大負(fù)荷率一般取為=Sc/SrT=75%85%，其中Sc為正常運(yùn)行時(shí)的計(jì)算負(fù)荷。這是綜合考慮變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和變壓器一次投資得到的負(fù)荷率。 兩臺變壓器互為備用時(shí)，當(dāng)一臺變壓器出現(xiàn)故障或檢修時(shí)，另一臺變壓器容量應(yīng)能保證向所有一、二級負(fù)荷供電。 變壓器容量應(yīng)能保證電動機(jī)起動要求，否則應(yīng)對電動機(jī)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(jī)最大容量不應(yīng)超過變壓器容量的30。（1） 柴油發(fā)電機(jī)起動方式選擇 柴油發(fā)電機(jī)組通常是為重要負(fù)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(yùn)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(jī)連續(xù)起動6次。 同時(shí)，為了避免柴油發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)故障的相互影響，柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)與電網(wǎng)之間有互 鎖關(guān)系，不得并聯(lián)運(yùn)行。當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)供電后，柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)能自動退出工作并延時(shí)停機(jī)。（2） 柴油發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)運(yùn)行方式選擇 為降低系統(tǒng)內(nèi)部過電壓以及同時(shí)兼顧三相和單相設(shè)備的供電，柴油發(fā)電機(jī)采用中性點(diǎn)直接接地的中性點(diǎn)運(yùn)行方式。（3） 柴油發(fā)電機(jī)臺數(shù)的選擇 柴油發(fā)電機(jī)總臺數(shù)一般不超過2臺。多臺機(jī)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(jī)容量的選擇 柴油發(fā)電機(jī)容量應(yīng)根據(jù)應(yīng)急負(fù)荷大小以及單臺電動機(jī)最大的起動容量、起動時(shí)母線電壓降等因素綜合考

41、慮確定。 按應(yīng)急負(fù)荷計(jì)算發(fā)電機(jī)容量 按最大單臺電動機(jī)或成組電動機(jī)起動的需要，計(jì)算發(fā)電機(jī)容量 按起動電動機(jī)時(shí)母線允許電壓偏差計(jì)算發(fā)電機(jī)容量 13.4 建筑施工現(xiàn)場臨時(shí)用電組織設(shè)計(jì) 按照施工現(xiàn)場臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范（JGJ 462005）的規(guī)定，施工現(xiàn)場臨時(shí)用電組織設(shè)計(jì)應(yīng)包括： 現(xiàn)場勘測； 確定電源進(jìn)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(jìn)行負(fù)荷計(jì)算； 選擇變壓器； 設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)（設(shè)計(jì)配電線路，選擇導(dǎo)線或電纜；設(shè)計(jì)配電裝置，選擇電器；設(shè)計(jì)接地裝置；繪制臨時(shí)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(jì)圖）； 設(shè)計(jì)防雷裝置； 確定防護(hù)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(jìn)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(shí)用電工程專用的電源中性點(diǎn)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(hù)系統(tǒng)；采用二級漏電保護(hù)系統(tǒng)。 關(guān)于負(fù)荷計(jì)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(shí)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(jì)圖。 (1) 在施工現(xiàn)場專用變壓器供電的TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)中，電氣設(shè)備的金屬外殼必須與保護(hù)零線連接。保護(hù)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(hù)器電源側(cè)零線處引出（圖13-19）。圖13-19 (2) 當(dāng)施工現(xiàn)場與外電線路共用同一供電系統(tǒng)時(shí)，電氣設(shè)備的接地、接零保護(hù)應(yīng)與原系統(tǒng)保持一致，不得一部分設(shè)備做保護(hù)接零，另一部分設(shè)備做保護(hù)接地。 采用TN系統(tǒng)做保護(hù)接零時(shí)，工作零線（N線）必須通過總漏電保護(hù)器，保護(hù)零線（PE線）必須由電源進(jìn)線零線重復(fù)接地處或總漏電保護(hù)器電源側(cè)

44、零線處引出形成局部TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)（圖13-20）。圖13-20 (3) PE線上嚴(yán)禁裝設(shè)開關(guān)或熔斷器，嚴(yán)禁通過工作電流，且嚴(yán)禁斷線。 (4) TN系統(tǒng)中的保護(hù)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(jìn)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(jī)、井字架、龍門架等機(jī)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(dāng)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(hù)范圍以外時(shí)，應(yīng)按表13-7的規(guī)定安裝防雷裝置。 (3) 機(jī)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(jī)械設(shè)備上的避雷針（接閃器）長度應(yīng)為12m。塔式起重機(jī)可不另設(shè)避雷針（接閃器）。 (5) 安裝避雷針（接閃器）的機(jī)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(jī)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(jī)械上的電氣設(shè)備，所連接的PE線必須同時(shí)做重復(fù)接地，同一臺機(jī)械電氣設(shè)備的重