建筑电气的说课建筑建筑电气气第一章第一章 绪论第一第一节 现代建筑的特点代建筑的特点 一、建筑上的特点建筑上的特点 由于民用建筑向大面由于民用建筑向大面积、高、高层、超高、超高层、多功能、多功能、综合性用途合性用途发展，更由于人民生展，更由于人民生活水平的提高，科技的活水平的提高，科技的发展，展，对建筑建筑电气气提出了更高的要求。提出了更高的要求。（一）高度高（一）高度高高高层建筑建筑第一第一类高高层建筑：建筑：916层（最高到（最高到50m）第二第二类高高层建筑：建筑：1725层（最高到（最高到75m）第三第三类高高层建筑：建筑：2640层（最高到（最高到 100m）第四第四类高高层建筑：建筑：40层以上（高度超以上（高度超过 100m）（二）面（二）面积大大 几万几万几十万几十万m2（三）有地下（三）有地下层二、二、电气上的特点气上的特点（一）用（一）用电设备种种类多多（二）耗（二）耗电量大量大（三）供（三）供电可靠性大可靠性大第二第二节 建筑供配建筑供配电系系统一一 电力系力系统的基本概念的基本概念（一）（一）电能能 预计到到2050年，全国年，全国总装机容量可达装机容量可达15 18亿kw,每年每年总发电量可达量可达7 8万万亿kwh。 例例 某一某一办公楼各种能源比例：公楼各种能源比例： 电力力84%（照明插座（照明插座42%，一般，一般动力力21%，空，空调机机14%，冷，冷冻机机7%（二）（二）电力系力系统（发电、输电、变电、配、配电、用、用电） 由由发电厂、厂、变电站、配站、配电站、站、电力网和力网和用用户组成的系成的系统。发电厂：厂： 将各种一次能源将各种一次能源转化化为电能，能，即生即生产电能的工厂。能的工厂。 例例 三峡水三峡水电站站 单机容量机容量70万万kw，32台，台，总容量容量2240万万kw。电力网力网: 输送和分配送和分配电能的渠道。能的渠道。 区域区域电网和地方网和地方电网网变电站：站：变换电压和交和交换电能的能的场所。所。 升升压变电 6、10、15kv 升升110、220、500kv，750kv，1000Kv 降降压变电 110、220、500kv降降6、10kv电能用能用户：电能消耗的能消耗的场所。所。 例例 我国居民用我国居民用电: 1996年年1130亿kwh 2000年年1690亿kwh 2005年年2700亿kwh 2010年年3920亿kwh 发电输电升压一级降压二级降压配电用电三级降压发电厂升压变压器电网地区变电站区域变电站楼宇变电站配电站用户建筑电气研究的范围二二 建筑供配建筑供配电系系统及其及其组成成 由高由高压及低及低压配配电线路、路、变电站（包括站（包括配配电站和用站和用电设备组成。成。（一）分（一）分类大型、特大型建筑供配大型、特大型建筑供配电中型建筑供配中型建筑供配电小型建筑供配小型建筑供配电100kw以下的用以下的用电负荷建筑荷建筑国内外部分工程情况简介国内外部分工程情况简介 （二）（二）电力系力系统的的电压 电力系力系统电能能质量的两个基本参数：量的两个基本参数： 频率、率、电压(偏移、波偏移、波动、波形、波形)1. 额定定频率：率：500.5Hz ，一般称，一般称“工工频频”地区或国名工频(Hz)中国台湾60中国大陆50中国香港50日本60南韩60新加坡50印度50印尼50泰国50马来西亚50越南50亚洲欧洲地区或国名工频(Hz)俄罗斯50英国50法国50德国50爱尔兰50意大利50瑞士50荷兰50丹麦50波兰50美洲地区或国名工频(Hz)美国60加拿大60巴西60哥伦比亚602. 额定定电压：为电气气设备正常运行且正常运行且获得得最佳最佳经济效果的效果的电压。(1)电网（网（电力力线路的路的额定定电压 它是确定各它是确定各类电力力设备额定定电压的基本的基本依据依据。(2) 用用电设备额定定电压 与与电网网额定定电压相同。相同。(3) 发电机的机的额定定电压 高于同高于同级电网网电压5%.(4)电力力变压器的器的额定定电压 一次一次绕组的的额定定电压 与与发电机相机相连： 高于高于电网网额定定电压5%. 不与不与发电机相机相连： 连在在线路上路上时 , 与与电网网额定定电压相相同。同。二次二次绕组的的额定定电压 即指空即指空载电压供供电线路不路不长时： 高于高于电网网额定定电压5%.供供电线路路较长时 ： 高于高于电网网额定定电压10%. 基准电压等级(kv)送电距离(km)送电功率(kw)备注0.40.6以下100以下6.64-15100-1200106-20200-20003520-701000-1000011050-15010-15MW220100-300100-500MW330200-600200-800MW西北500150-8501000-1500MW750500以上2000-2500MW3. 允允许的的电压偏移及偏移及电压调整措施整措施(1) 用用电设备处电压偏移的允偏移的允许值 电动机机 5； 照明灯照明灯 一般工作一般工作场所所 5； 视觉要求高的要求高的场所所 5； 2.5%等等(2) 电压偏移的影响（温升、寿命）偏移的影响（温升、寿命）(3) 电压调整措施整措施科学的确定科学的确定电力系力系统中各个中各个电气气设备的的额定定电压合理合理选择变压器的器的电压比和比和电压分接分接头合理减少系合理减少系统阻抗阻抗合理合理补偿无功功率无功功率尽量使系尽量使系统的三相的三相负荷平衡荷平衡4. 电压波波动及其抑制及其抑制 (1)电网网电压的短的短时快速快速变动或或电压包包络线周期性周期性变动。Umax为用用户公共供公共供电点的相点的相邻最大最大电压方方均根均根(2) 电压波波动产生的原因生的原因 由于由于负荷急荷急剧变动的冲的冲击性性负荷所引起的。荷所引起的。 1）用）用电设备电设备具有冲具有冲击负击负荷或波荷或波动负动负荷，如荷，如电电弧弧炉、炉、炼钢炼钢炉、炉、轧钢轧钢机、机、电焊电焊机、机、轨轨道交通、道交通、电电气气化化铁铁路、以及短路路、以及短路试验负试验负荷等。荷等。 2）系）系统发统发生短路故障，引起生短路故障，引起电电网波网波动动和和闪变闪变。 3）系）系统设备统设备自自动动投切投切时产时产生操作波的影响，如生操作波的影响，如备备用用电电源自源自动动投切、自投切、自动动重合重合闸动闸动作等。作等。 4）系）系统统遭受雷遭受雷击击引起的引起的电电网网电压电压波波动动等。等。(3)抑制措施抑制措施 对负荷荷变化化剧烈的大型烈的大型设备，采用，采用专用用线或或专用用变压器器单独供独供电。设法增大供法增大供电容量，减少系容量，减少系统阻抗。阻抗。在系在系统出出现严重的重的电压波波动时，减少或，减少或切除引起切除引起电压波波动的的负荷。荷。 5.高次高次谐波及其抑制波及其抑制 谐波波: 指指对非正弦周期交流非正弦周期交流进行傅立叶行傅立叶级数的大于基波数的大于基波频率整数倍的各次分量，率整数倍的各次分量，通常称通常称为高次高次谐波。波。 基波：指其基波：指其频率与工率与工频相同的分量相同的分量 谐波源：向公用波源：向公用电网注入网注入谐波波电流或在流或在公用公用电网中网中产生生谐波的波的电气气设备 高次高次谐波的危害：可使波的危害：可使变压器、器、电动机等机等带铁芯的芯的电气气铁损增加，增加，发热严重，使重，使电动机机转子子发生生谐振振现象；象；谐波可使波可使电容器容器发生生过载，甚至，甚至烧毁。注：高次注：高次谐波的干波的干扰成成为当前当前电力系力系统中影中影响响电能能质量的一大量的一大“公害公害”。抑制的措施：抑制的措施：宜采用宜采用Dyn11联结组别的三相配的三相配电变压器。器。装装设分流分流滤波器。波器。 总结：电压质量量为电压的偏差、波的偏差、波动和波和波形三方面。形三方面。第四第四节 建筑供配建筑供配电设计的内容的内容程序与要求程序与要求一、建筑一、建筑电气气设计的一般原的一般原则 安全安全 可靠可靠 优质 经济合理合理 二、二、 内容内容供供电设计（变配配电所所设计）电力力设计电气照明气照明设计防雷与接地防雷与接地设计电气信号与自气信号与自动控制控制设计三三 程序与要求程序与要求1.方案方案设计 凡国家及省市重点工程凡国家及省市重点工程项目，目，规模模较大的高大的高层建筑以及有特殊要求的大型建筑以及有特殊要求的大型民用建筑及工民用建筑及工业建筑，必建筑，必须提出方案提出方案设计。一般高。一般高层建筑也都建筑也都应提出方案提出方案设计。 在方案在方案设计阶段，提供段，提供电气气设计和和弱弱电设计文件主要是文件主要是设计说明明书及必要及必要的的简图。2.初步初步设计 初步初步设计文件根据文件根据设计任任务书进行行编制，由制，由设计说明明书(包括包括设计总说明和明和专业的的设计说明明书)、设计图纸、主要、主要设备及材料表和工程概算及材料表和工程概算书等四部分等四部分组成。成。3.施工施工图设计 施工施工图设计应根据已批准的初步根据已批准的初步设计进行行编制，内容以制，内容以图纸为主，主，应包括包括封面、封面、图纸目目录、设计说明明(或首或首页)、图纸、工程概算等等。、工程概算等等。文字文字说明、明、选型型设计图纸说明明第二章第二章 建筑供配建筑供配电的的负荷荷计算算 第一第一节 计算算负荷的意荷的意义和和计算算目的目的 一、一、计算算负荷荷: 将原始将原始资料料,结合考合考虑因素因素,变成供配成供配电系系统设计所需要的假想所需要的假想负荷。荷。二、原始二、原始资料料: 用用电负荷的荷的产品品铭牌数据。牌数据。三、考三、考虑因素因素: 非同非同时运行运行四、意四、意义和目的和目的:求求计算算负荷荷,也称需用也称需用负荷荷 1.作作为按按发热条件条件选择供配供配电系系统各各级电压供供电网网络变压器容量、器容量、导体和体和电气气设备的依据。的依据。 2.在工程上在工程上为方便方便计算，亦可作算，亦可作为能量消能量消耗量及无功功率耗量及无功功率补偿的的计算依据。算依据。第二第二节 用用电设备的主要特征的主要特征一一 分分类：（按工作制分：（按工作制分 连续运行工作制运行工作制 短短时运行工作制运行工作制 断断续周期运行工作制周期运行工作制(负荷持荷持续率率)二二 设备容量容量Pe的确定的确定 1、连续运行工作制和短运行工作制和短时工作制的用工作制的用电设备组 a、连续运行工作制用运行工作制用电设备的的Pe (kw)等于其等于其铭牌牌额定功率定功率 PN (kw) 一般一般Pe= PN，但，但对于采用于采用电感感镇流器流器的的电光源，需要考光源，需要考虑镇流器消耗的功率，此流器消耗的功率，此时Pe=1.2* PN b、短、短时运行工作制用运行工作制用电设备，求，求计算算负荷荷时一般不考一般不考虑。 2、断、断续周期运行工作制用周期运行工作制用电设备,是将是将某一某一 暂载率下的率下的铭牌牌额定功率定功率统一一换算到一个算到一个标准准暂载率的功率。率的功率。第三第三节 负荷荷计算的基本概念算的基本概念一一 负荷曲荷曲线 表示一表示一组用用电设备的功率随的功率随时间变化关化关系的系的图形。形。 可直可直观地反映出用地反映出用户用用电特点，特点，对于于同同类型的用型的用户，其，其负荷曲荷曲线形状大致相形状大致相同。同。1.按按负荷性荷性质分分 有功有功负荷曲荷曲线无功无功负荷曲荷曲线2.按持按持续工作工作时间分分(1)日日负荷曲荷曲线(24h)(2)年年负荷曲荷曲线（8760h二二 与与负荷荷计算相关的物理量算相关的物理量 （一）年最大（一）年最大负荷和最大荷和最大负荷利用小荷利用小时数数年最大年最大负荷荷 全年中最大工作班内半小全年中最大工作班内半小时平均功率的平均功率的最大最大值。用。用 Pm 、 Qm 、 Sm表示。表示。 年最大年最大负荷利用小荷利用小时数数 一个假想一个假想时间，反映用，反映用户以年最大以年最大负荷荷 Pm持持续运行运行 Tm h所消耗的能量恰好等于所消耗的能量恰好等于 全年全年实际消耗的能量消耗的能量。（二）平均（二）平均负荷和荷和负荷系数荷系数 平均平均负荷荷 电力用力用户在一段在一段时间内消耗功率的平内消耗功率的平均均值。用。用 Pav 、 Qav 、 Sav 。年平均年平均负荷：荷：负荷系数：荷系数：表征表征负荷曲荷曲线不平坦度的一个物理量不平坦度的一个物理量 用用电负荷的平均荷的平均负荷与最大荷与最大负荷之荷之比。比。三三 计算算负荷的定荷的定义 是按是按发热条件条件选择导体和体和电气气设备时使用的一个假想使用的一个假想负荷，通常荷，通常规定取定取30分分钟平均最大平均最大负荷荷 P30、 Q30和和 S30作作为该 用用户的的“计算算负荷荷”。 其物理意其物理意义： 计算算负荷持荷持续运行运行产生生的的热效效应与与实际变动负荷荷长期运行所期运行所产生的最大生的最大热效效应相等相等。 因此因此： P30= Pm Q30= Qm S30= Sm四、求四、求计算算负荷的方法荷的方法（一）（一） 需要系数法：需要系数法：计算算简便，最便，最为通用的一种方法。通用的一种方法。需要系数：是一个需要系数：是一个综合系数，与合系数，与设备组的同期系数、的同期系数、设备组的的负荷系数、荷系数、线路及用路及用电设备效率、以及效率、以及很多随机因素有关。其定很多随机因素有关。其定义为：1.用用电设备组的的计算算负荷荷 用用电设备组：指工：指工艺相同，需求系数、功率因相同，需求系数、功率因数相同的多台用数相同的多台用电设备。 例例题:已知某民用建筑内有已知某民用建筑内有带电感感镇流器的流器的荧光灯容量共光灯容量共10kw，普通插座容量用，普通插座容量用10kw，空，空调设备容量共容量共10kw，试求各求各组的的计算算负荷。荷。2.多个用多个用电设备组的的计算算负荷荷 （ 配配电干干线和和变电所低所低压母母线） K 同期系数同期系数注：注：进行行负荷荷计算算时，应先先对用用电设备容量容量进行如下行如下处理：理：照明照明负荷的用荷的用电设备容量容量应根据所用光源根据所用光源的的额定功率加上附属定功率加上附属设备的功率。如气体的功率。如气体放放电灯、金属灯、金属卤化物灯，化物灯，为灯泡的灯泡的额定功定功率加上率加上镇流器的功耗。低流器的功耗。低压卤钨灯灯为灯泡灯泡的的额定功率加上定功率加上变压器的功率。器的功率。用用电设备组的的设备容量不包括容量不包括备用用设备，消防用消防用电设备容量不列入容量不列入总设备容量。容量。季季节性用性用电设备(如制冷如制冷设备和采暖和采暖设备)应择其大者其大者计入入总设备容量。容量。反复短反复短时工作制的用工作制的用电设备功率功率应换算算到到负载持持续率率为25的的设备功率。功率。单相相负荷荷应均衡的分配到三相上。当均衡的分配到三相上。当单相相负荷的荷的总容量小于容量小于计算范算范围内内负荷的荷的总容量的容量的15时，全部按三相，全部按三相对称称负荷荷计算；如算；如单相用相用电设备不不对称容量大于称容量大于三相用三相用电设备总容量的容量的15时，则设备容量容量应按三倍最大相按三倍最大相负荷荷计算。算。 用用电设备组的需要系数及功率因数表的需要系数及功率因数表 （二（二 ）按二）按二项式法式法 当确定的用当确定的用电设备台数台数较少而容量差少而容量差别相当大相当大的低的低压支支线和干和干线的的 计算算负荷荷时，采用。（略，采用。（略（三（三 ） 估算方法估算方法 单位位产品耗量法、品耗量法、负荷密度法等荷密度法等单位指位指标法法。 ScKN1000式中式中: Sc计算的在功率算的在功率(kvA)； K单位指位指标(vAm2)； N建筑面建筑面积(m2)。 民用建筑主要有照明、民用建筑主要有照明、动力及空力及空调负荷。荷。例例 商商业性高性高层建筑的用建筑的用电负荷大致分布：荷大致分布： 空空调设备5060%， 电气照明气照明3035%， 动力用力用电2025%。注：住宅注：住宅负荷的荷的计算算 每套住宅用每套住宅用电负荷，不再按灯具、插座荷，不再按灯具、插座等容量逐一等容量逐一计算，而是按套型算，而是按套型类别进行行确定，根据我国住宅确定，根据我国住宅发展，每套住宅供展，每套住宅供电容量容量标准，一般可在准，一般可在4一一12kw范范围选取。取。 高高级公寓的每公寓的每户建筑面建筑面积在在l00200m2时用用电标准可准可为10一一15kw。计算算负荷小荷小结：（：（总负荷荷计算）算）对用用电设备进行分行分组计算算时，同，同类用用电设备的的总容量容量为算数相加。不同算数相加。不同类用用电设备的的总容量容量应按有功功率和无功功率按有功功率和无功功率负荷分荷分别相加求得。相加求得。 配配电干干线和和变电所的所的计算算负荷荷为各用各用电设备组的的计算算负荷之和再乘以同荷之和再乘以同时系数系数K，一般取一般取为0.80.9。当不同当不同类别的建筑的建筑(如如办公楼和宿舍楼公楼和宿舍楼)共用一台共用一台变压器器时，其同，其同时系数可适当系数可适当减小。减小。第五第五节 尖峰尖峰电流的流的计算算 尖峰尖峰电流是持流是持续12s的短的短时最大最大负荷荷电流，它用来流，它用来计算算电压波波动，选择熔断器和熔断器和低低压断路器，整定断路器，整定继电保保护装置及装置及检验电动机自起机自起动条件等。条件等。一、一、单台用台用电设备 用用电设备的的额定定电流；流； 用用电设备的起的起动电流；流； 用用电设备的起的起动倍数：倍数：笼型型电动机机为 57，绕线型型电动机机为23，直流，直流电动 机机为1.7等。等。二、多台用二、多台用电设备第六节 建筑用电负荷的特征 1、给排水动力负荷 2、冷冻机组动力负荷 3、电梯负荷 4、照明负荷 5、风机负荷 6、弱电设备负荷第七节 无功功率补偿一、什么是无功功率有功功率：电能其他形式能量(机械能、光能、热能)无功功率：建立和维持旋转磁场 无功功率与无用功率无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在： (1)降低发电机有功功率的输出。 (2)降低输、变电设备的供电能力。 (3)造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。 (4)造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。 二、无功功率补偿装置类型及位置 1、类型 并联电容器补偿装置：无功功率变化速度较慢或无功功率需求较恒定的场合。 2、补偿方式 高压集中补偿、低压集中补偿、低压就地补偿三、补偿容量计算 四、无功补偿后的计算负荷 优点：主变压器容量减少；降低初投资、降低电费开支例2.6 第九第九节 供配供配电系系统的功的功率率损耗与耗与电能需要量的能需要量的计算算一一 供供电线路的功率路的功率损耗耗 式中式中 R 线路每相路每相电阻阻 X 线路每相路每相电抗抗 二二变压器的功率器的功率损耗耗 铁损、铜损 在在负荷荷计算中，算中，变压器的有功器的有功损耗和无功耗和无功损耗可按耗可按下式近似下式近似计算算：