第十二章 建筑供配电系统 第一节 电工基本知识.

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1 第十二章 建筑供配电系统 第一节 电工基本知识

2 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。

3 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）

4 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

5 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

6 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。

7 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。

8 二、交流电 （1）正弦交流电的基本物理量

9 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。

10 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：

11 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：

12 单相负载与三相电源的连接方法

13 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

14 家用空调

15 同悦电动汽车

16 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。

17 电力变压器用符号 表示

18 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。

19 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。

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21 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。

22 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。

23 异步电动机的基本结构

24 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

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26 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。

27 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

28 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。

29 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。

30 一级负荷

31 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

32 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。

33 二级负荷

34 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

35 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。

36 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

37 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

38 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

39 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%。

40 电厂

41 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

42 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。

43 国家电网

44 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

45 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

46 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%

47 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。

48 图9-1 低压配电方式

49 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。

50 （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

51 低压配电方式

52 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。

53 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。

54 （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。

55 （3）高层建筑常用的供电方案

56 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。

57 物业小区变配电系统构成示意图

58 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。

59 低压配电箱

60 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。

61 配电柜

62 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，

63 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。

64 变配电所

65 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。

66 一、刀开关

67 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。

68 三、自动空气开关

69 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。

70 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

71 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 。

72 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。

73 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。

74 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。

75 架空线路

76 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。

77 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。

78 电缆铺设

79 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。

80 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。

81 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

82 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