民用建筑供配电系统简介及负荷计算.ppt
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1、民用建筑供电民用建筑供电6.1 电力系统简介电力系统简介一、组成一、组成 由发电厂、变电站、电力网和用户组成的系统。l发电厂:将各种一次能源转化为电能,即生产电能的工厂。例 水电站 火电站 核电站 风能发电 太阳能发电 l电力网:输送和分配电能的渠道l变电站:变换电压和交换电能的场所 升压变电 6、10、35kv 升110、220、500kv 降压变电 110、220、500kv降6、10、35kvl电能用户:电能消耗的场所 二、建筑供配电系统分类二、建筑供配电系统分类l大型、特大型建筑供配电l中型建筑供配电l小型建筑供配电l100kw以下的用电负荷建筑三、建立电力系统的优越性三、建立电力系统
2、的优越性 l提高供电可靠性 l实现经济运行 l提高设备利用率 四、电力系统的电压和频率四、电力系统的电压和频率电力系统电能质量的两个基本参数:频率、电压1.额定频率:500.5Hz,“工频”2.额定电压:为电气设备正常运行且获得最佳经济效果的电压。电网额定交流电压等级有:110 220 380V;3,6,10,35,110,220,330,500kV (1)电网(电力线路)的额定电压 它是确定各类电力设备额定电压的基本依据。(2)用电设备额定电压 与电网额定电压相同。(3)发电机的额定电压 高于同级电网电压5%.(4)电力变压器的额定电压 一次绕组的额定电压 与发电机相连:高于电网额定电压5%
3、.不与发电机相连:连在线路上时 与电网额定电压相同 二次绕组的额定电压 与高压线路相连:比电网额定电压高10%与低压线路相连:比电网额定电压高5%电力变压器的额定电压电力变压器的额定电压(1)用电设备处电压偏移的允许值 电动机 5;照明灯 一般工作场所 5;视觉要求高的场所 5;2.5%等 允许的电压偏移规范规范GB50052GB500529595第第4.0.44.0.4条条 对用电设备端电压偏差允许值有下列要求:对用电设备端电压偏差允许值有下列要求:l电动机为电动机为5 5;l在一般工作场所的照明为在一般工作场所的照明为5 5,l远离变电所的小面积一般工作场所照明、应急照明、远离变电所的小面
4、积一般工作场所照明、应急照明、道路照明和警卫照明为道路照明和警卫照明为5 5、1010;l其它用电设备当无特殊规定时为其它用电设备当无特殊规定时为5 5。照明用配电电压等级照明用配电电压等级l一般照明光源电压采用220V,1500W及以上高强气体放电灯的光源电压宜采用380Vl移动式和手提式灯具,以及某些特殊场所,应采用安全特低电压(SELV)供电,其工频交流电压值在干燥场所不大于50V,在潮湿场所电梯井道照明要求采用36V电压供电不大于25V.例如:演出场所的化妆台照明要求供电电压为36V或以下游泳池水下照明灯用电为12V工地临时照明用电供电电压为36V6.2 照明供配电系统照明供配电系统一
5、、照明配电方式l放射式l树干式l混合式l链式 1 1、放射式、放射式及特点及特点l特点l优点是线路发生故障时影响范围小,供电可靠性高,控制灵活,易于实现集中控制 l缺点是线路多,有色金属消耗量大。l用于大容量设备,或要求集中控制的设备,或要求供电可靠性高的重要设备。2 2、树干式、树干式及特点及特点l特点l优点是线路较少,有色金属消耗量少,投资少,易于发展。l缺点是干线发生故障时,影响范围大,供电可靠性较差。l适用于明敷设线路,容量较小的设备,或对供电可靠性要求不高的设备。3 3、混合式及特点、混合式及特点l取放射式与树干式的优点4 4、链式、链式及特点及特点l链式配电系统,与树干式相似,不同
6、的是其线路的分支点在用电设备上或分配电箱内,即后面设备的电源引自前面设备的端子 l优点是线路上无分支点,适合穿管敷设或电缆线路,节省有色金属;l缺点是线路或设备检修以及线路发生故障时,相连设备全部停电,供电的可靠性差 l一般链接的设备不宜超过34台,总容量不宜超过10kW。单台容量不宜超过5kW二、照明配电线路二、照明配电线路相关支线配电规范l供电范围不应超过供电范围不应超过2525m ml7.2.77.2.7条条 (GB50034-2004)(GB50034-2004)l每每一一照照明明单单相相分分支支回回路路的的电电流流不不宜宜超超过过1616A,A,所所接接光源数不宜超过光源数不宜超过2
7、525个个 l连连接接建建筑筑组组合合灯灯具具时时,回回路路电电流流不不宜宜超超过过25A,25A,光光源源数不宜超过数不宜超过6060个个 l连连接接高高强强度度气气体体放放电电灯灯的的单单相相分分支支回回路路的的电电流流不不宜超过宜超过30A30Al7.2.87.2.8条条 插座不宜和照明灯接在同一分支电路插座不宜和照明灯接在同一分支电路l插座数量不宜超过插座数量不宜超过 12 12 组组6.3 6.3 电力负荷分级与供电要求电力负荷分级与供电要求 l按照用电负荷对供电可靠性要求的不同,以及中断供电在政治上、经济上所造成的影响和损失的程度,把电力负荷分为三级 (P91)l供电要求:一级负荷
8、 两个独立电源 二级负荷 双回路 三级负荷 无特殊要求 符合下列情况之一的,用电单位宜设置自备电源l需要设置自备电源作为一级负荷中特别重要的需要设置自备电源作为一级负荷中特别重要的应急电源时应急电源时l第二电源不能满足一级负荷的条件时第二电源不能满足一级负荷的条件时l设置自备电源较从电力系统取得第二电源经济设置自备电源较从电力系统取得第二电源经济合理时合理时l所在地区偏僻所在地区偏僻,远离电力系统远离电力系统,设置自备电源经设置自备电源经济合理时济合理时7.2.27.2.2条条 (GB50034-2004GB50034-2004)应急照明的电源,应根据应急照明的类别、场所使用要求应急照明的电源
9、,应根据应急照明的类别、场所使用要求和该建筑电源条件,采用下列方式之一:和该建筑电源条件,采用下列方式之一:l接自电力网有效地独立于正常照明电源的线路接自电力网有效地独立于正常照明电源的线路l蓄电池组、包括灯内自带蓄电池、集中设置或分区集中设置蓄电池组、包括灯内自带蓄电池、集中设置或分区集中设置的蓄电池装置的蓄电池装置l应急发电机组应急发电机组l以上任意两种方式的组合以上任意两种方式的组合 7.2.3 7.2.3条条 (GB50034-2004GB50034-2004)l疏散照明的出口标志灯和指向标志灯宜用蓄电池电源。疏散照明的出口标志灯和指向标志灯宜用蓄电池电源。l安全照明的电源应和该场所的
10、电力线路分别接自不同变压器安全照明的电源应和该场所的电力线路分别接自不同变压器或不同馈线干扰。或不同馈线干扰。l备用照明的电源宜采用接自电力网有效地独立于正常照明电备用照明的电源宜采用接自电力网有效地独立于正常照明电源的线路或应急发电机组源的线路或应急发电机组应急电源可选择应急电源可选择:l蓄电池静止型或机械储能电机型不间断供电装置蓄电池静止型或机械储能电机型不间断供电装置l能在能在15s15s内快速自启动的柴油发电机组内快速自启动的柴油发电机组 独立于正常工作电源的根据允许中断供电的时间可分独立于正常工作电源的根据允许中断供电的时间可分别选择下列应急电源别选择下列应急电源:l允许中断供电时间
11、为允许中断供电时间为15 s15 s以上的以上的,可选用快速自启动的发可选用快速自启动的发电机组电机组l自投装置的动作时间能满足中断供电时间的自投装置的动作时间能满足中断供电时间的,可选用带自可选用带自动投入装置的独立于正常电源的专用馈电线路动投入装置的独立于正常电源的专用馈电线路l允许中断供电时间为毫秒级的允许中断供电时间为毫秒级的,可选用蓄电池静止型不间可选用蓄电池静止型不间断供电装置断供电装置、蓄电池机械储能电机型不间断供电装置或柴蓄电池机械储能电机型不间断供电装置或柴油机不间断供电装置油机不间断供电装置应急照明的连续供电时间要求应急照明的连续供电时间要求l一般建筑一般建筑(小于小于10
12、0m)100m)的连续供电时间为的连续供电时间为20min20minl高度超过高度超过100m100m的建筑连续供电时间不应少于的建筑连续供电时间不应少于30min,30min,尤其对于设置有避难层的超高层建筑尤其对于设置有避难层的超高层建筑,超超过过100m100m的避难层的应急照明连续供电时间的避难层的应急照明连续供电时间,规范规范要求不小于要求不小于1.00h,1.00h,并且照度要求不低于并且照度要求不低于1.00lx1.00lxl(GBJ16-87)(GBJ16-87)第第10.1.210.1.2条条 火火灾事故照明和疏散指示标志可采用蓄电池作备用灾事故照明和疏散指示标志可采用蓄电池
13、作备用电源电源,但连续供电时间不应少于但连续供电时间不应少于20min;20min;l (GB50045-95)(GB50045-95)l第第6.1.13.86.1.13.8条条 避难层应设有应急广播和应急照明避难层应设有应急广播和应急照明,其供其供电时间不应小于电时间不应小于1.00h,1.00h,照度不应低于照度不应低于1.00lx1.00lx 第第9.2.69.2.6条条 应急照明和疏散指示标志可采用蓄电池作备应急照明和疏散指示标志可采用蓄电池作备用电源用电源,且连续供电时间不应少于且连续供电时间不应少于20min;20min;高度超过高度超过100m100m的的高层建筑连续供电时间不应
14、少于高层建筑连续供电时间不应少于30min.30min.l(DBJ01-611-2002)(DBJ01-611-2002)第第3.3.13.3.1条条 设置电光源型消防安全疏散标志时设置电光源型消防安全疏散标志时,应符合应符合下列要求下列要求:对于一类高层民用建筑对于一类高层民用建筑、候机楼候机楼、公共交通枢公共交通枢纽纽、火车站火车站、地铁车站地铁车站、大中型体育馆和商店及每层建大中型体育馆和商店及每层建筑面积大于筑面积大于300m300m2 2的其他大型公共建筑的其他大型公共建筑,地下建筑人防工程地下建筑人防工程,其应急电源的连续供电时间不应小于其应急电源的连续供电时间不应小于30min;
15、30min;对其他建筑对其他建筑,不应小于不应小于20min;20min;基本概念l日负荷曲线l计算负荷P30l尖峰电流l平均负荷l需要系数Kn日负荷曲线中最大半小时负荷日负荷曲线中最大半小时负荷6.4 电力负荷计算l电力负荷计算目的:合理选择导线、开关、变压器、电表等 设备 l计算方法:需要系数法Knl计算步骤:负载支路干线进户线1 1、各用电设备计算负荷的确定、各用电设备计算负荷的确定l白炽灯、卤钨灯、PC=Pel荧光灯 Pc=1.1Pel民用、公建建筑中的插座 无具体设备连接按每个 100W 计算l一般住宅插座、无具体设备连接按 50W/个若是插座组则100W/组l吊扇:85W/台l空调
16、:10002000W/台l热水器:15003000W/台一、建筑配电线路的计算 2 2、各支路的计算负荷、各支路的计算负荷l支路负荷接近负载末端 取Kn=1;支路负荷为各设备负荷的累加 Pc=Pe l一般民用建筑用电设备均为单相设备,所以,支路电流的大小:各设备的各设备的l白炽灯、电热设备 1 (P104 表6.9)l日光灯 0.6 配电子整流器 0.9 l风扇、单相电机 0.70.95 l插座 0.8为:3 3、干线与进户线负荷的计算、干线与进户线负荷的计算一般干线Kn:取 0.90.95 进户线Kn:根据建筑类型而定(P97)配电方式及计算方法:(1)单相进线 单相出线负荷为各支路负荷累加
17、乘以需要系数Kn 用单相功率的计算公式来计算电流Ic(2)三相进线 单相出线 先对所有负荷进行相序分配,尽量做到三相平衡。单相负荷均匀分配到三相的标准l最小相负荷不宜少于平均值的85%l最大相负荷不宜大于平均值的115%再取最大相负荷的三倍作总负荷 一般线路 Ic30A时要求为三相进线 按三相功率的计算公式来计算电流Ic 即(3)三相进线 三相出线 负荷PC计算方法与单相进线 单相出线的情况相同;电流Ic的计算按三相功率的计算公式来计算(4)三相进线 混合出线 单相部分按最大相负荷的三倍计,再加上三相部分的负荷作为总负荷。电流Ic的计算按三相功率的计算公式来计算 例例1 1:某支路有日光灯某支
18、路有日光灯1212盏,风扇盏,风扇6 6个;个;功率:日光灯功率:日光灯 36W/36W/个个 风扇风扇 85 85W/W/个个试计算该支路的功率及电流。:0.9 0.7 :0.484 1.02解:PC=P1+P2=121.136+685=985.2WlQ1=475.20.484=230 varlQ2=6851.02=520varlQC=230+520=750var=Q/P=750/985.2=0.761 =0.796l例2:某小楼有一配电箱共分5条支线,各支路Kc为1,进户线Kc取0.7各支路负荷如下:N1:白炽灯:60瓦2只、40瓦5只 荧光灯:36瓦18盏N2:白炽灯:100瓦一只、60
19、瓦1只、40瓦1只 荧光灯:36瓦19盏N3:路灯按700W预留N4:插座5个N5:插座11个试计算各支路负荷及进户线负荷,计算电流。解:P1=602+540+1.13618=320+712.8=1032.8W P2=1100+140+160+191.136=952.4W P3=700W P4=5100=500W P5=11100=1100W进户线 P=Kn P =0.7(1032.8+952.4+700+500+1100)=3000 W电流计算:P1=1032.8W Q1=712.80.484=345Var =0.948 Q2=191.1360.484=364.2 Var=0.934进户线:
20、Pc=3000w 为0.85二、二、住宅楼住宅楼的负荷计算的负荷计算 住宅楼的负荷计算采用单位容量法例3:某住宅楼共六层,每层4户,每户按4KW供电标准,试计算进户线上的负荷及计算电流。Kn=0.7 cod=0.8解:Ppmax=244=32KWPC=Kn3Ppmax=0.7332=67.2KW例例4 4:如上所述住宅为七层,供电标准变为如上所述住宅为七层,供电标准变为 6 6KW,KW,则则P PC C及及I IC C又是多少?又是多少?l解:Ppmax =346=72KW Pc=Kn3Ppmax =3720.7=216KW0.7=151.2KW三、施工工地的负荷估算三、施工工地的负荷估算l
21、设备按工作制分连续工作制、短时工作制和断续周期工作制三类。l由于工作制不同,在求计算负荷时不能将额定功率直接相加,而需将不同工作制的设备额定功率换算为统一规定的工作制下的功率,即设备功率Pe。l各种用电设备功率Pe的计算:(1)连续工作制:Pe=PN PN额定容量(2)短时工作制:Pe不考虑(3)断续周期工作制:暂载率 t工作时间 t0待机时间 周期T在10min内a、电机类:容量需换算成=25%时的功率b、电焊设备:容量要换算成=100%时的功率用电设备组 P30=KnPe Q30=P30tg多个设备组 还应计同时系数 K 工地的负荷估算 P30=KP30 (KW)Q30=KQ30 (Kva
22、r)(KVA)在工地负荷计算时,如果照明灯具数量不明确,其P30 30中未包括照明负荷时,可以用动力负荷时的10%来估算照明负荷,此时 2、单相设备接于线电压(1)接于同一线电压 只接于一相 接于两相(2)接于不同线电压时,P1P2P3 且Cos1Cos2Cos3 按等效发热原理单相设备等效三相负荷的计算1 1、单相设备接于相电压、单相设备接于相电压3、单相设备部分接于相电压,又有部分接于线电压(1)先将线间负荷换算成相间负荷(2)将各相负荷分别相加,选出最大相负荷,等效三相负荷为最大相负荷的三倍l例4:某建筑工地的用电设备情况如下,试确定该工地变电所低压母线上的总计算负荷。l混凝土搅拌机 3
23、台 每台10KWl灰浆搅拌机 2台 每台2.8KWl电焊变压器 3台 每台21KVA 单相380V =65%l起重机 2台 每台19.5KW =25%l解:先求各组用电设备的计算负荷l混凝土搅拌机组l 取Kx1=0.7 cos1=0.65 tg1=1.17l Pjs1=Kx1Pe1=0.7310=21KWl Qjs1=Pjs1 tg1=211.17=24.57kvarl灰浆搅拌机组l 取Kx2=0.7 cos2=0.65 tg2=1.17l Pjs2=Kx2Pe2=0.722.8=3.92KWl Qjs2=Pjs2tg2=3.921.17=4.59kvarl电焊变压器组l取Kx3=0.45 c
24、os3=0.45 tg3=1.98l在进行负荷计算时,先把暂载率统一换算到=100%时的功率lPjs3=Kx3Pe3=0.4537.62=10.29KWlQjs3=Pjs3tg3=10.291.98=20.37kvarl起重机组 l取Kx4=0.25 cos4=0.7 tg4=1.02l起重机的设备容量要求换算到暂载率=25%时的功率,本题不用换算l Pjs4=Kx4Pe4=0.25219.5=9.75KWl Qjs4=Pjs4tg4=9.751.02=9.95kvarl再求总的计算负荷:lPjs=Pjs=Pjs1+Pjs2+Pjs3+Pjs4 =21+3.92+10.29+9.75=44.9
25、6KWlQjs=Qjs=Qjs1+Qjs2+Qjs3+Qjs4 =24.57+4.59+20.37+9.95=59.48kvar考虑照明负荷按动力负荷的10%预留,所以 S=1.1Sjs =1.174.56=82KVA该工地便可依据这一总计算负荷来选择施工用电的配电变压器l例5:某新建教学楼建筑工地用电设备清单,见下表。试确定工地变电所的总计算负荷设备编号用电设备名称台数额定容量(kW)效率额定电压相数备注1混凝土搅拌机3100.9538032砂浆搅拌机14.50.938033电焊机422kVA38014起重机2300.9238035砾石洗涤机17.50.938036照明设备(白炽灯)1022
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