建筑供配电.ppt

常玲 信息系教研室（D228） 电 话：31679869/13940558310,建筑供配电,课时：(72+8)学时 学分：5 考核方式：平时测验+考试 要求：出勤+记笔记+作业 后续内容：实习+课设+毕业设计,课程安排及要求,1.专业课与基础课的区别 2. 课程性质（与控制类课程不同） 3.工厂供电和建筑供配电区别 4.建筑供配电和电力系统,几个区别,绪论(1) 负荷计算(2) 变电所(3) 配电网络(4) 短路电流计算(5) 电气设备选择(6),主要内容,继电保护(7) 自动装置与监控系统(8) 过电压及接地(9) 无功功率补偿(10) 临时用电(11) 照明（自动化）,第一章 绪 论,第一节 建筑供配电系统,认识电能 电能：清洁、便于输送和分配、易于转换为其它的能源、便于控制、管理，易于实现自动化。 电能是目前国民经济各部门和社会生活的主要能源和动力,一、供电发展概况（教材外知识）, 19世纪90年代前：工业生产基本上靠蒸汽机、水力机或风力机作为动力基础； 19世纪90年代 ：电力、电器制造和电力工业开始兴起； 19世纪末 ：生产机械开始改用电力拖动，但电能无法实现远距离输送，电能靠自备小型发电机就地产生和供应；, 20世纪初 ：变压器技术得到突破，电能远距离输送的理论和技术得到解决，大型发电厂建立在燃料或水源丰富的地区； 20世纪30年代：大型电网形成，高压输电、低压配电理论和技术得到推广和应用； 目前：电网规模越来越大，输电电压等级越来越高，供电可靠性、供电质量越来越好，朝着无油化、无触点和远距离控制的方向发展。,由发电厂电能产生；发电厂距离城市和工矿企业可能很远，于是产生电能输送问题；到达城市和工矿企业后，由于用户或车间分布广泛，又有电能分配问题；最后是用户设备的电能使用问题。,二、电力系统的基本概念,1. 电力系统,2. 明确两个概念 变电所（站）：由受电装置、变压器和配电装置组成。(接受电能、变换电压和分配电能） 配电所（开闭所）：只有受电和配电装置，无变压器。（接受电能和分配电能）,220500KV,3.1515.75KV,升压变电站,升压变电站,220500KV,地区降压 变电站,35110KV,大型建筑 变电站,楼宇变电站,3，6，10KV,配电站,水力发电厂,火力发电厂,3. 电力系统示意图,大型、特大型建筑：设总降压站和楼宇小变电站（35110KV进线） 中型建筑：设高压配电站和楼宇小变电站（610KV进线）（我校属于此类） 小型建筑：只设楼宇小变电站（610KV进线） 100KW以下建筑：不设变电站，只设一个低压配电室,三、建筑供配电系统,安全：在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事 故和设备事故。 可靠：应满足用电设备对供电可靠性的要求。 优质：应满足用电设备对电压和频率等供电质量的要求。 经济：供配电应尽量做到投资省，年运行费低，尽可能减少有色金属消耗量和电能损耗，提高电能利用率。,四、对供配电系统的基本要求,第二节 电力系统额定电压,1.电力系统有标准电压等级 电气设备、发电机和用电设备都有各个等级的额定电压。 2.划分依据 国民经济发展需要，经济技术上的合理性，电机、电器制造技术水平，参考国外标准。,3.为什么发电机、变压器一、二次侧额定电压与电网和用电设备的额定电压不一致 ？ 因为线路上会产生电压损失，为了补偿该损失，使用电设备获得额定电压。 （1）发电机额定电压高出电网5%,（2）,20,第三节 建筑供配电的负荷定级及其对供电的要求,1.一级负荷 中断供电将造成人身伤亡者； 中断供电将在政治上、经济上造成重大损失者; 当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，称为特别重要的负荷。 一级负荷应由两个独立电源供电。特别重要的负荷要增设应急电源（发电机、干电池或蓄电池等） （独立电源：来自不同电网的电源，一个因故障停电另一个不受影响）,2.二级负荷（多数工业单位属于此级） 中断供电将在政治上、经济上造成较大损失者； 中断供电系统将影响重要用电单位正常工作的负荷者； 中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要公共场所秩序混乱者。 二级负荷应由两回线路供电，供电变压器亦应有两台。（两回线路尽可能取自不同变压器）,3.三级负荷 不属于一级和二级负荷者。对一些非连续性生产的中小型企业，停电仅影响产量或造成少量产品报废的用电设备，以及一般民用建筑的用电负荷等均属三级负荷。 三级负荷对供电电源没有特殊要求，一般由单回电力线路供电。,24,第四节 建筑供配电设计的内容、程序和要求（自学）,1.设计内容 六个方面，后面详讲 2.设计程序 方案设计、初步设计和施工图设计三个阶段 3.设计要求 后面详讲,25,第一章作业： 1.电力系统的基本组成 2.对供配电系统的基本要求 3.发电机、变压器二次电压与线路额定电压的关系 4.负荷等级划分及各级负荷对供电的要求,26,第二章 负荷计算 第一节 计算负荷的意义和计算目的,1.什么是负荷？ 习惯上（1）线路中的负荷指导线流过的电流值 （2）电气设备的负荷指其输出或输入的功率。 2.负荷计算的目的 负荷确定可为选择变压器容量、电气设备、导线型号等提供依据。,27,第二章 负荷计算 第一节 计算负荷的意义和计算目的,3.为什么不用所有设备额定容量之和作为计算负荷？ （1）设备可能不同时运行 （2）设备可能不会同事满载运行 （3）不同性质的用电设备运行性质不同 4.负荷计算内容 （1）求计算负荷 （2）求尖峰电流 （3）求平均负荷,28,第二章 负荷计算 第二节 用电设备的主要特征,一.用电设备工作制分类： （1）连续工作制 （2）短时工作制 （3）反复短时工作制 暂载率 （Jc） 又叫“负荷持续率”或“相对工作时间 ” 是工作时间与整个工作周期时间之比,29,第二章 负荷计算 第二节 用电设备的主要特征,二.设备容量定义： 经换算到统一工作制下的“额定功率”称设备容量Pe 三.设备容量确定： 1.连续工作制：Pe=PN 2.短时工作制：Pe=0 （1）电动机：2-2 3.反复短时工作制：折算 （2）电焊机：2-3 4.电炉变压器类： 5.照明设备：,30,第三节 负荷曲线及计算负荷,一、负荷曲线 负荷曲线：电力负荷随时间变化的图形。（反映了用户的用电特点和规律）。 1.日负荷曲线：负荷在一昼夜（024h）内变化的变化曲线。 制作：每半小时记录一次电表读数，计算平均功率，做负荷曲线。,31,32,2.年负荷曲线： 根据典型夏日和冬日负荷曲线，按负荷大小依次绘制。,33,1.年最大负荷Pm和年最大负荷小时数Tm （1）年最大负荷Pm 一年里, 最高日负荷曲线中，30分钟内的平均功率最大值，也被称为30分钟最大负荷P30 （2）年最大负荷利用小时Tm 若负荷以年最大负荷Pm持续运行一段时间，所消耗的电能恰好等于该负荷全年实际消耗的电能，这段时间就是年最大负荷利用小时数，表示为Tm 。,二、与负荷计算有关的几个物理量,34,35,2.平均负荷和负荷系数 （1）平均负荷Pav 指电力负荷在一定时间内消耗的功率的平均值。 （2）负荷系数 平均负荷与最大负荷的比值。 3.需用系数Kd（从电网实际取用的功率与设备组设备功率之比） 最大负荷与设备容量总和的比值。 4.利用系数Ku 平均负荷与设备容量总和的比值。,36,三、计算负荷的概念和物理意义 1.定义：是按发热条件选择导体和设备时使用的一个假想负荷，用Pc表示。 2.物理意义：按这个负荷持续运行所产生的热效应与按实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应相同。 3.是按发热条件选择导线和设备的依据。 4.下列关系成立： Pc= P30 = Pm Qc= Q30 =Qm Sc=S30 = Sm,37,三、二项式法,1.同一工作制单组用电设备组的计算负荷,38,例：2-5 一大批冷加工机组，380V三相交流电动机7KW的3台，4.5KW的8台，2.8KW的17台，1.7KW的10台，利用二项式法求计算负荷。,39,2.不同工作制的多组用电设备组的计算负荷 设有不同类型的m个用电设备组,40,需用系数法,1.单台设备的计算负荷(G) 2.用电设备组的负荷计算(F) 3.低压干线(E) 4.低压母线(D) 5.高压输线C、高压母线B和高压进线A,41,需用系数法 例2-3 一大批冷加工机组，380V三相交流电动机7KW的3台，4.5KW的8台，2.8KW的17台，1.7KW的10台，求计算负荷。 例2-4 机修车间380V线路上，接有冷加工机床电动机20台，共50KW（其中较大容量电动机2KW的1台，4.5KW的2台，2.8KW的7台）；通风机2台，共5.6KW，电炉1台2KW。母线装电容器10Kvar，试确定该线路的计算负荷。,42,四、民用建筑负荷计算（自学）（28页34页）,五、单相负荷计算 单相负荷：电炉、电灯等 为使三相电路导线截面和供电设备选择经济合理，单相用电散步设备尽可能均匀地分配在三相电路上。,43,44,负荷计算,45,表22 室内各设备的额定功率及需用系数表,46,插座分四个回路：厨房回路，这个回路设置了四个插座，分别供油烟机（100W）、微波炉（1500W）、电饭煲（1000W）和一般炊具（300W）使用。空调回路，这个回路设置了两个插座，这两个插座选用1000W的功率，分别安置在主卧室和客厅。卫生间回路，这个回路设置了三个插座，分别供电热水器（2000W）、洗衣机（300W）和排气扇（30W）使用。还有就上一般插座（100W）回路，这个回路大多是一般设备的插座，需要注意的是，设计中在书房安装了电脑插座，在主卧室和客厅安装了电视插座，在餐厅安装了电冰箱插座。,47,厨房回路：Pc=100×0.5+1500×0.7+1000×0.85+300×0.75=2175W Ic=Pc/（Uc* cos）=2175/(220×0.8)=12.4A 空调回路： Pc=2×0.75×1000=1500W Ic=Pc/（Uc* cos）=1500/(220×0.8)=9.1A 卫生间回路： Pc=2000×0.65+300×0.55+30×0.6=1483W Ic=Pc/（Uc* cos）=1483/165=9A,48,一般插座回路：Pc=3×100×0.6+400×0.55+100×0.6+2×100×0.6+200×0.5+200×0.5+ 3×100×0.6+200×0.5+2×100×0.6=1180W Ic= Pc/（Uc* cos）=1180/165=7.2A 照明回路 Pc=346.5W， Ic=2.1A 所以此用户用电的总有功功率Pc=2175+1500+1483+1180+346.5=6648.5W Ic=12.4+9.1+9+7.2+2.1=39.8A 根据计算结果，给用户设置一个8Kw的户配电箱，导线选用BV-500-（3×0.6）-G32-WC型号。,49,50,作业： 1、某工厂的机加车间，设备的额定电压为380V，主要设备为机床电动机，30Kw1台，20Kw 3台，10Kw 4台，5Kw 8台，3Kw 5台，请用需用系数法和二项式法求Pc，Qc，Sc，Ic。（Kd=0.16 b0.14 c0.4 x5 cos0.5）,51,2.已知某车间装有冷加工机床用电动机18台，共70KW（Kd1=0.2， cos10.5，tg11.73）；又装有通风机用电动机4.5KW两台(Kd2=0.8， cos20.8，tg20.75)；还有电阻干燥箱一台,3KW(Kd3=0.7)；各种用电设备的同期系数K=0.8，所有电动机均为长期工作制，设备的额定电压为380V，请用需用系数法求Pc，Qc，Sc，Ic。,52,3.某生产车间冷加工机床组，设备的额定电压为380V，电动机有22Kw2台，16Kw 2台，10Kw 4台，6Kw 8台，3Kw 5台，请用需用系数法和二项式法求Pc，Qc，Sc，Ic。（Kd=0.16 b0.14 c0.4 x5 cos0.5）,53,第六节 功率损耗与电能需要量计算,线损率：供电系统在传输电能过程中，线路和变压器损耗电量占总供电量的百分数称为线损率。 一、供电线路的功率损耗 式2-30和2-32 例2-7 （P40）,54,第六节 功率损耗与电能需要量计算,二、变压器的功率损耗 （一）变压器的有功功率损耗 变压器的有功功率损耗由两部分组成： 1.铁心中的有功功率损耗 简称“铁损”。它在变压器一次绕组的外施电压和频率不变的条件下是固定不变的，与负荷无关。 2.一、二次绕中的功率损耗 俗称“铜损”。它与负荷电流（或功率）的平方成正比。因此，变压器的有功功率损耗为：式2-33,55,第六节 功率损耗与电能需要量计算,（二）变压器的无功功率损耗 变压器的无功功率损耗也由两部分组成： 1.用来产生磁通即空载时励磁电流的一部分无功功率 它只与一次绕组电压有关，与负荷无关。 2.消耗在一、二次绕组电抗上的无功功率 额定负荷下的这部分无功损耗近似的与阻抗电压（即短路电压）成正比。 因此，变压器的无功功率损耗为：式2-34,56,第二章 总结,1.负荷计算的内容包括： 计算负荷、尖峰负荷和平均负荷。 2.用电设备按工作制分类： 连续运行工作制、短时工作制和反复短时工作制。 3.负荷计算的步骤： 从负荷(末)端开始，逐级计算到电源(首)端。 4.需用系数：指的是用电设备组的最大有功负荷与设备容量之比。 5.计算负荷的物理意义：按这个计算负荷持续运行所产生的热效应与按实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应相同。,57,6.年最大负荷利小时数： 指负荷以年最大负荷持续运行一段时间后消耗的电能恰好等于该负荷全年实际消耗的电能，这段时间就是年最大负荷利用小时数。 7.线损率 供电损耗占供电的百分比。供电损耗包括供电线路损耗和变压器损耗。 8.变压器的有功损耗 包括空载损耗（铁耗）和短路损耗（铜耗） 9.负荷系数：最大工作班内平均负荷与最大负荷之比。 10.负荷计算法： 需用系数法 单用电设备组：多用电设备组： 二项式法 单用电设备组,