第十二章 建筑供配电系统 第一节 电工基本知识

一、电路的基本概念 1．电路和电路图 电路就是电流所流经的路径。不论电路的结构如何复杂，但就其作用来说，一个完整的电路由电源、负载、开关和保护装置及联接导线等4部分组成。

一、电路的基本概念 2．电路的基本物理量 （1）电流I，单位（A） （2）电压U，单位（V） （3）电功率P，单位（w，kw） 电流在单位时间内电路中产生或者消耗的电能，称为电功率 （4）电阻R，单位（Ω）

基本物理单位 1960年10月十一届国际计量大会确定了国际通用的国际单位制，简称SI制。 SI制：七个基本单位： 长度m，时间s，质量kg，热力学温度（Kelvin温度）K，电流单位A，光强度单位cd（坎德拉），物质量mol

一、电路的基本概念 例9. 1一台29英寸的彩色电视机的功率为183W，平均每天开机2h，则一个月（30天）消耗多少度电？ 解：W=Pt=183×10−3×2×30=10.98千瓦·时=10.98度

一、电路的基本概念 3．电路的工作状态 （1）开路状态 （2）短路状态 （3）额定工作状态 各种电气设备的电压、电流及功率等都有其额定值。额定值是电气产品的使用规定，电路中的各种电气设备在满足额定条件下，电路处于正常工作状态。

二、交流电 1．正弦交流电 实际电力网中用的是按正弦规律变化的交流电。即使电动机车运输、电镀、电信等行业需要直流电，也大多是经过交流电整流获得。

二、交流电 （1）正弦交流电的基本物理量

二、交流电 （2）交流电的有效值 在一个电阻中，分别通以直流电和交流电，如果经过一个交流周期的时间，它们在电阻上产生的热量是相等的，则把直流电的大小作为交流电的有效值 一般交流电表测出的数值都是有效值，灯泡、电器、仪表上所标注的交流电压、电流数值都是有效值。

二、交流电 2．三相交流电 三相交流电是三个大小相等、频率相同、相位彼此相差120°的三个电动势。如图：

目前低压系统中多数采用三相四线制的供电方式，如图所示：

单相负载与三相电源的连接方法

使用任何电气设备，均要求负载所承受的电压等于它的额定电压，所以负载要采用一定的连接方式，以满足负载对电压的要求。 三相负载星形连接 三相负载的三角形连接

家用空调

同悦电动汽车

三、电力变压器 1．电力变压器的用途 电力变压器是改变交流电压而保持交流电频率不变的电气设备。 我国目前远距离交流输电线路电压大都在35kV以上，这样高的电压，不可能直接产生，因此，在输电时要用变压器将电压升高。 电能输送到用电区后，为了保证安全用电和用电设备的电压要求，还必须用电力变压器将电压降低。

电力变压器用符号 表示

三、电力变压器 2．电力变压器的基本结构 电力变压器主要部件是绕组和铁心（器身）构成的电磁部分。还有油箱、冷却装置、绝缘套管、调压和保护装置等部件。 变压器油起两个作用： ① 在变压器绕组与绕组、绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用； ② 变压器油受热后产生对流，对变压器铁心和绕组起散热作用。

3．变压器的基本工作原理 原绕组接入交流电源后就有交流电流通过，于是在铁心中产生交变磁通，所以铁心上的主磁通同时通过一次侧绕组和二次侧绕组。一次侧绕组产生自感电动势的同时，在二次侧绕组中产生互感电动势，就有感应电流流过负载。

四、电动机 1．电动机的用途和分类 电动机是把电能转换成机械能的动力设备。 按电流性质：直流电动机和交流电动机 按电源相数：单相电动机和三相电动机 三相电动机又可分为同步式和异步式两种。异步电动机按转子结构不同有鼠笼型和绕线型两种。

2．异步电动机的基本结构 （1）定子 电动机的定子部分包括机座、定子铁心和定子绕组。 （2）转子 异步电动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴等部分组成。

异步电动机的基本结构

3．三相异步电动机的调速方法 （1）三相异步电动机变极调速 （2）三相异步电动机变压调速 （3）三相异步电动机变频变压调速系统

第二节 建筑供配电系统概述 一、电力系统和电力网 1．电力系统和电力网 电力系统是由发电、输电和配电系统组成。

第二节 建筑供配电系统概述 2．电力网的电压等级 第二节 建筑供配电系统概述 2．电力网的电压等级 从输电的角度看，电压越高则输送的距离就越远，传输的容量越大，电能的损耗就越小；但电压越高，要求的绝缘水平也越高，因而造价也越高。 3．频率标准 我国电网的频率标准是50Hz，频率变化会对电网的运行质量产生较大影响

三、建筑物用电负荷的分类和类别 1. 将民用建筑用电负荷分为三级： （1）符合下列情况之一时，应为一级负荷： ① 中断供电将造成人身伤亡时； 1. 将民用建筑用电负荷分为三级： （1）符合下列情况之一时，应为一级负荷： ① 中断供电将造成人身伤亡时； ② 中断供电将造成重大政治影响者； ③ 中断供电将造成重大经济损失者； ④ 中断供电将造成公共场所的秩序严重混乱者。

一级负荷保障方式 保障方式： 两路电源独立供电，一用一备；条件允许，可增设应急电源。 一用一备——城市两路供电。 应急电源——应急发电机，蓄电池。

一级负荷

三、建筑物用电负荷的分类和类别 （2）符合下列情况之一时，应为二级负荷： ① 中断供电将造成较大政治影响者； ② 中断供电将造成较大经济损失者； ③ 中断供电将造成公共场所秩序混乱者

二级负荷保障方式 保障方式： 采用安全可靠的供电电源，有条件使用两路供电，一用一备。

二级负荷

三、建筑物用电负荷的分类和类别 （3）不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。 2．建筑物负荷类别 （1）照明和划入照明电价的非工业负荷 （2）非工业负荷 （3）普通工业用电

三级负荷保障方式 可靠性要求不高，只需一路电源供电即可。 尽量使用供电系统简单，配电级数少，易管理维护的设备。

四、用电负荷类别 根据用电的使用用途，分类收取电费。 居民生活用电 非居民照明用电负荷，非营利性用电 营业性照明用电 ——商业，物资，仓储，旅游，娱乐，金融，地矿，信息

4. 非工业用电 ——中小型机械设备 5. 普通工业用电 ——交通运输，公路运输，水上运输，民航，公交，邮电，地质勘探，建筑业 6. 大型工业用电 ——用电力作为初始能源从事工业产品的生产经营活动的企业。运用物理，化学，生物的技术进行加工和维持功能性活动所需要的一切电力需求。 采掘，加工工业，修理厂，电气机车

第三节 电力系统与高、低压供配电系统 一、电力系统 电厂 电网 电力用户

1.电厂 将一次能源（水电，火电，风点，核电，太阳能电）转化为高品质的二次能源——电能。 到2010年底，全国发电装机容量在9.5亿千瓦左右，其中火电7亿千瓦，水电2.1亿千瓦，核电0.1亿千瓦，并网风电0.3亿千瓦，清洁能源发电装机占总装机容量的比重有望达到26%。

电厂

五大发电企业 华能集团 大唐集团 华电集团 国电集团 中电投集团

2.电网 远距离输送电能的设备。 包括变电所，配电所，以及各种电压等级电力线路。变电所是接受电能，变换电压，分配电能的场所，分为升压和降压。 35kv以上为高压输电线路，10kv以下为低压配电线路。 高压电用于远距离输送电力，能减少电线中电阻损耗。低压线安全，方便使用。

国家电网

3.电力用户 电力用户也称电力负荷。指一切消耗电能的用电设备。 主要用途： 动力用电设备 工业用电设备 电热用电设备 照明用电设备

二、我国电力网的电压等级及电压质量 1. 电压等级 从输电角度看：电压越高，（优）输送距离越远，电力损失越小。（缺）绝缘水平要求越高，造价越高。 我国电压等级：220V，380V，3kv，6kv，10kv，35kv，110kv，220kv，330kv，550kv 特高压输电1000kv

2. 电压质量标准 （1）电压偏移 供电电压偏移额定电压的比例，一般规定不超过5% （2）电压波动 指用电设备接线端电压变化。 连续运转的电动机：±5% 室内照明：-2.5% ~ +5% （3）频率 我国电力工业标准50Hz，波动±0.5% （4）三相电压不平衡 要求不超过2%

三、低压配电系统 低压配电方式是指低压干线的配线方式。低压配电一般采用380/220V中性点直接接地的系统。 低压配电的结线方式主要有放射式、树干式和混合式三种。

图9-1 低压配电方式

1. 低压配电方式的接线 低压配电系统由配电装置和配电线路组成。低压配电方式指低压干线的接线方式。多采用220v/380v中性点直接接地方式。 接线方式： （1）放射式配电 总配电箱直接分配到用电负荷 优点：各负载独立受电，一旦发生事故，不影响其他回路，可靠性较高。 缺点：线路多，系统灵活性差。 适用：设备容量大，要求集中控制的设备；供电可靠性要求较高的重要设备，有腐蚀性介质，爆炸危险等场所。

（2）树干式配电 由总配电箱引出供电干线，由干线分配给各用电负荷。 优点：投资费用低，施工方便，易于拓展。。 确定：干线发生故障，影响下游所有用电设备正常使用。供电可靠性略差。 （3）混合式配电 放射式与树干式相结合

低压配电方式

2. 低压配电的接线原则 低压配电一般采用220v/380v中性点直接接地系统。不区分照明用电与动力用电。仅当动力用电引起电压波动超过照明要求，则分开照明用电与动力用电。 单相用电设备应均匀分配到三相电路中，不平衡中性电流应小于规定值。 在便于维护操作处装设配电开关和保护装置。

四、高层建筑供电 （1）高层建筑的负荷分级 一级负荷：消防用电设备，应急照明，消防电梯。 二级负荷：客用电梯，供水系统，公用照明。 三级负荷：居民用电等其他用电设备。 （2）高层建筑的供电要求 因为高层建筑存在着一级或二级负荷，所以现代高层建筑均是采用至少两路独立的10kV电源同时供电。

（2）高层建筑常用供电方案 为保证用电安全，采用供电保障措施。 双电源明备用方式 正常使用时，一用一备。正常使用电源发生故障，另一路电源自动投入使用。 双电源暗备用方式 正常使用时，两路电源互为备用，同时工作。发生故障时，正常使用电源向故障的供电。

（3）高层建筑常用的供电方案

第四节 变 配 电 室 物业小区供配电系统是指从高压电网引入电源，到各用户的所有电气设备、配电线路的组合。 第四节 变 配 电 室 物业小区供配电系统是指从高压电网引入电源，到各用户的所有电气设备、配电线路的组合。 变配电所（室）是小区供配电系统的枢纽，它担负着接受电能、变换电压、分配电能的任务。

物业小区变配电系统构成示意图

一、低压配电箱（盘） 配电箱（盘）是直接向低压用电设备分配电能的控制、计量盘，在小区建筑中用量很大。 配电盘的位置应尽量置于用电负荷中心，以缩短配电线路和减少电压损失。 还应注意所选配电盘位置应有利于维修、干燥且通风、采光良好，不影响建筑美观和建筑结构的安全等。

低压配电箱

二、配电柜（屏） 配电柜是用于成套安装供配电系统中受配电设备的定型柜。有高压、低压配电柜两大类。 在安装时，受电配电柜居中，分支配电柜分居两侧；控制、信号部件及空气开关对应装配于配电柜的正面，这样安装便于监视、操作及保养。配电柜背面只有母线，检查及维修也很方便。

配电柜

三、建筑物的变配电所 变配电所由高压配电室、变压器室和低压配电室三部分组成， 1．位置的选择 变配电所的位置在其配电范围内应尽量布置在接近电源侧，并位于或接近于用电负荷中心，保证进出线路顺直、方便、最短，变配电所不应选在有剧烈震动的场所，不宜选在多尘、水雾和有腐蚀性气体的场所，

三、建筑物的变配电所 有人值班的变配电所应单独设值班室，只有低压配电室时，值班室可与低压配电室合并，但应保证值班人员工作的一面或一端，低压配电装置到墙的距离不应小于3m。 变配电所房间内部设备的布置应做到线路顺直、最短、进出方便，有利于操作、巡视、试验和检修。

变配电所

第五节 低压配电系统保护装置 为保证线路的正常运行，线路应具备一定的保护装置，在低压配电线路中的保护包括有短路保护、过负荷保护，接地故障保护和中性线保护。 常用的低压保护电器主要有刀开关、熔断器、自动开关、漏电保护装置等。

一、刀开关

二、熔断器 熔断器是一种保护电器。是人为地在电网中设置一个最薄弱的发热元件，当过载或短路电流流过该元件时，利用元件（即熔体）本身产生的热量将自己熔断，从而使电路断开，达到保护电网和电气设备的目的。主要由熔体和安装熔体用的绝缘器组成。

三、自动空气开关

四、漏电保护器 漏电保护器又称触电保安器，它是一种自动电器，装有检漏元件联动执行元件自动分断发生故障的线路。漏电保护器能迅速断开发生人身触电、漏电和单相接地故障的低压线路。

TA0—零序电流互感器；S—试验按钮；Y—漏电脱扣器 图9.2 单相电子式漏电开关工作原理图

漏电保护器的选择 漏电保护装置动作电流值的整定原则是：在躲开电网泄漏电流的前提下尽量小。 总保护的动作电流值大多是可调的，调节范围一般在15～100mA之间，最大可达200mA以上。其动作时间一般不超过0.1s。 家庭中安装的漏电开关，主要作用是防止人身触电，漏电开关的动作电流值，一般不大于30mA 。

第六节 线路敷设 一、线路的敷设 电缆、电线的敷设应根据建筑的功能、室内装饰的要求和使用环境等因素，经技术、经济比较后确定， 1．架空线路 2．电缆线路 3．绝缘导线的敷设 绝缘导线的敷设方式可分为明敷和暗敷。

导线穿管敷设时应注意以下几点： ① 钢管弯曲半径不得小于该管径的6倍，钢管弯曲角度不得小于90°。 ② 管内所穿导线的总面积不能超过管内截面的40％，管内导线的数目不能超过8根。 ③ 管内导线不允许出现接头和扭拧现象，所有导线的接头和分支都应在接线盒内进行。 ④ 不同回路和不同电压的导线除特殊情况外不应穿在同一根管内。 ⑤ 塑料管布线一般适用于室内和有酸碱腐蚀性介质的场所，但在宜受机械损伤的场所不宜明敷。

1.架空线路 主要由导线，电杆，金具，绝缘子，拉线盘，卡盘，底盘等组成。 优点：设备材料简单，成本低，容易发生故障，维修方便 缺点：受环境影响大，供电可靠性差 北方积雪荷载，南方风荷载。但出现了冻雨等极端天气，会压垮电线。

架空线路

2.电缆线路敷设 由线芯，绝缘层，外护套三个部分组成。 线芯——由金属材料构成，主要作用是导电。 绝缘层——主要由橡胶，塑料材料组成，作用是防止漏电。 外护层——由橡胶，塑料等材料组成，保护电线。 优点：不受外界环境影响，供电可靠性高，不占用土地，电缆入地，美观环境。 缺点：安装成本高。 在低压配电线路中广泛使用。

2.电缆线路敷设 （1）室外电缆敷设 一般采用直埋敷设，可在排灌，电缆沟，电缆隧道内敷设 （2）室内电缆敷设 通常采用金属托架，金属托盘明设。

电缆铺设

3.绝缘导线的敷设（略） 绝缘导线是在导线外围，均匀而密封的包裹一层不导电材料，如树脂，塑料，硅橡胶，PVC等，形成绝缘层，防止导电体与外界接触造成漏电，短路，触电等事故的电线。

第七节 建筑供配电系统的维护与管理 建筑供配电系统管理的目的在于： ① 安全。在电能使用中不发生设备和人身伤亡事故。 第七节 建筑供配电系统的维护与管理 建筑供配电系统管理的目的在于： ① 安全。在电能使用中不发生设备和人身伤亡事故。 ② 可靠。满足用户对电能可靠性的要求，不随意断电。 ③ 优质。满足用户对电压和频率的要求。 ④ 经济。使用费用要低。

一、建筑供配电系统的管理 1．配备专业的管理人员 2．建立供电设备档案 3．明确供电系统的产权分界 4．供电系统管理 5．供电设备运行中的巡视管理 6．发电机房管理 7．配电房管理 8．配电室交接班管理

二、建筑供配电系统的维护 1．供电系统的维护 对供电设备的维护可分为日常巡视维护和定期检查保养两个方面。 2．供电设备设施的养护 3．配电线路的维护 （1）架空线路维护 （2）电缆线路维护 4．柴油发电机保养