1、课程的意义,要求及课程任务教学目标和基本要求教学目标和基本要求: 供配电系统的常用设计计算方法;熟悉设备图形符号;应用规范和高低压电气设备选择应用能力;照明的设计;主 要 内 容 第一章第一章 建筑供配电系统建筑供配电系统 第二章第二章 建筑照明系统建筑照明系统 第三章第三章 建筑防雷系统建筑防雷系统 第四章第四章 电气接地系统电气接地系统 第五章第五章 电源装置电源装置课程的意义,要求及课程任务 国家电力信息网的统计数据 我国1990年发电机总装机容量为13789万kW，总发电量为6213亿kWh，人均发电量543.3kWh人均用电量为458.9kWh； 1995年发电机总装机容量为2172
2、2万kW，总发电量为9942亿kWh，人均发电量为831.4kWh，人均用电量为694.4kWh； 2000年发电机总装机容量为31932万kW，总发电量为13510亿kWh，人均发电量为10811kWh，人均用电量为999.6kWh。 电能的生产量和使用量已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志之一。课程的意义,要求及课程任务 对电力系统运行的基本要求是： (1) (1) 安全安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。 (2) (2) 可靠可靠应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求 (3) (3) 优质优质应满足电能用户对电压质量和频率质量等方面的要求。 (4)
3、(4) 经济经济应使供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地节约电能和有色金属。第一章 建筑供配电系统第一节 供电系统概述一、电力系统的组成 电力系统，是指由发电厂、变电站、电力网以及用电设备所组成的统一整体。电电能的生能的生产产供用供用电环节电环节变压变压输输配配电电使用使用第一节 供电系统概述1.1.1 发电厂发电厂 p 发电厂是生产电能的工厂。发电厂是生产电能的工厂。一次能源的转换p 它把其它形式的能源，如煤炭、石油、天然气、水能、原子它把其它形式的能源，如煤炭、石油、天然气、水能、原子核能、风能、太阳能、地热、潮汐能等等，通过发电设备转核能、风能、太阳能、地热、潮汐能等等，通过发电设备
4、转换为电能。换为电能。p 我国以我国以火电火电发电为主，其次是水电和发电为主，其次是水电和原子能原子能发电。发电。 第一节 供电系统概述 火力火力发电厂发电厂水力水力发电厂发电厂发电厂发电厂火力火力发电厂发电厂是指用煤、油、天然是指用煤、油、天然气气等等为为燃料的燃料的发电厂发电厂。将将燃料燃燃料燃烧烧加加热锅炉热锅炉中的水，利用高中的水，利用高温温高高压压的水蒸的水蒸气气推推动动汽汽轮轮机，机，带动与带动与它联轴它联轴的的发电发电机机发电发电。 水力水力发发电厂电厂是把水是把水的位能和的位能和动动能能转变转变成成电电能的能的发电厂发电厂。主要可分主要可分为为堤堤坝坝式和引式和引水式水力水式水
5、力发发电厂电厂。 原子能发电厂原子能发电厂原子能原子能发电厂发电厂又又称称核核电电站，是利站，是利用核裂用核裂变变能量能量转转化化为热为热能，再按能，再按火力火力发电厂发电厂方式利用方式利用原子核反应原子核反应堆堆发电发电。第一节 供电系统概述张家口发电总厂张家口发电总厂第一节 供电系统概述水力发电厂水力发电厂第一节 供电系统概述秦山核电站秦山核电站第一节 供电系统概述 1.1.2 变配电所变配电所 p变电所变电所起着变换电能电压、接受电能与分配电能起着变换电能电压、接受电能与分配电能的作用，是联系发电厂和用户的中间环节。的作用，是联系发电厂和用户的中间环节。p如果变电所只用以接受电能和分配电
6、能，则称为如果变电所只用以接受电能和分配电能，则称为配电所配电所。p变电所有变电所有升压升压和和降压降压之分之分n升压变电所多建在发电厂内，把电能升高后，再升压变电所多建在发电厂内，把电能升高后，再进行长距离输送。进行长距离输送。n降压变电所多设在用电区域，将高压电适当降低降压变电所多设在用电区域，将高压电适当降低电压后，对某地区或用户供电。电压后，对某地区或用户供电。 降降压变电压变电所所地区降压变电所地区降压变电所 用户变电所用户变电所将枢纽变电将枢纽变电所送所送来来的的电电能做一次降能做一次降压压后后分配分配给电给电能用能用户户 接受接受区区域域变电变电站的站的电电能，能，将将其降其降压
7、为压为能能满满足用足用电设备电压电设备电压要求的要求的电电能且合理地能且合理地分配分配给给各用各用电设备电设备枢纽降压变电所枢纽降压变电所 负责对负责对整整个个系系统统中的中的电电能能进进行行传输传输分配分配1.1.3 电力网 p 电力系统中各级电压的电力线路及与其连接的变电所，电力系统中各级电压的电力线路及与其连接的变电所，总称为总称为电力网电力网，简称，简称电网电网。p 电力网是电力系统的一部分，是电力网是电力系统的一部分，是输电线路输电线路和和配电线路配电线路的的统称，是输送电能和分配电能的通道。统称，是输送电能和分配电能的通道。p 电网由各种不同电压等级和不同结构类型的线路组成，电网由
8、各种不同电压等级和不同结构类型的线路组成，从电压的高低可将电力网分为从电压的高低可将电力网分为低压网低压网、中压网中压网、高压网高压网等。等。电压在电压在1kV以下的，以下的，220V，380V1kV到到10kV的，的， 6kV，10kV高于高于10kV的，的， 35kV，110kV，220kV，500kv在我国，主要的大型电网有华北电网、东北电网、华东电网、华中电网、南方电网、西北电网等。p 用电设备作用：用电设备是指专门消耗电能的电气设备。据统计用电设备中70%是电动机类设备，20%左右是照明用电设备。结构：与电力系统是极其相似的，所不同的是配电系统的电源是电力系统中的电力网，电力系统的用
9、户实际上就是配电系统。分类：n 高压用电设备：额定电压在1kV以上。 n 低压用电设备：额定电压在1kV以下。电力系统的特点 电能与其他能量的生产与运用有显著的区别：1.电能不能大量存储，传输速度快，输送距离远。电能从发电输电-变配电-消费几乎是同时进行的。2.电力系统中的暂态过程非常短。电力系统发生短路或由一种运行状态切换到另一种运行状态的过渡过程非常短暂，仅有百分之几甚至千分之几秒钟。必须设有一套继电保护装置。3.易实现自动化，分配控制简单，可进行远距离自动控制。可实现对电力系统的计算机监控和管理，大大提高了供配电系统的可靠性，安全性，灵活性。电力系统 思考：电力系统并网运行的原因用电设备
10、使用的电能最终来自发电厂，那么，为什么要构成一个电力网络，而不是由单个发电厂直接向电能用户提供电能呢？ 实现经济运行 一次能源运输困难，就地建厂 充分利用发电厂的季节优势 提高供电可靠性 不会因个别发电机故障或检修而导致对用户停电。 提高设备利用率系统内的设备互为备用北林大工学院电气教研室 211.2.4 建筑供（配）电系统 建筑供电一般从电网取得10kV高压电源，然后用变压器将10kV高压变换为220/380V的三相四线制低压电源，再分配到各个用电负载。 从取得电源到用电负载之间的线路，加上线路中间的各种分支、控制及保护装置，即组成建筑供配电系统，简称建筑供电系统。 从电力系统角度来看，建筑
11、供电系统是其一个用户； 从建筑物内用电设备的角度来看，建筑供电系统则是它们的电源。供供电电配配电电北林大工学院电气教研室 22某建筑物供电系统示意图从电力网引入从电力网引入10kV10kV的三相三线制高压电源，的三相三线制高压电源，经经10kV10kV变电所变换为变电所变换为220/380V220/380V的三相四的三相四线制低压电源，分成线制低压电源，分成3 3条回路，分别给条回路，分别给3 3栋栋楼房供电，在每栋楼房内，又通过配电箱楼房供电，在每栋楼房内，又通过配电箱将电源线路分至每层的用电器。将电源线路分至每层的用电器。p在建筑电气图中，所有线路用在建筑电气图中，所有线路用单线条单线条表
12、示，表示，注明线路种注明线路种类类，从而简化供配电系统图。，从而简化供配电系统图。 二、电力系统电压 1、电力网的额定电压：首末两端电压值不同，取平均值 国内：220v；380v；6kv;10kv;35kv;110kv; 220kv;500kv等 2、电力设备的额定电压：指能使电气设备长期指能使电气设备长期运行的最经济的电压运行的最经济的电压p用电设备用电设备的额定电压和电网的的额定电压和电网的额定电压是一致的。额定电压是一致的。 线路的允许电压线路的允许电压偏差一般是偏差一般是5 53.发电机的额定电压3、发电机的额定电压发电机发电机的额定电压高于所供电网额定电压的额定电压高于所供电网额定电
13、压5%电网和用电设备额定电压交流发电机额定线电压变压器额定电压一次电压二次电压0.220.383610-3560110154220330500 0.230.403.156.310.515.75- 0.220.383及3.156及6.310及10.515.753560110154220330500 0.230.403.15及3.36.3及6.610.5及11-38.566121169242363525 如何理解如何理解?4、变压器的额定电压n一次线圈一次线圈 ：（接受电能，相当于用电设备）：（接受电能，相当于用电设备）当变压器直接与发电机相连时，其一次绕组的额定电压与当变压器直接与发电机相连时，
14、其一次绕组的额定电压与发电机的额定电压相同，即高出同级电网额定电压发电机的额定电压相同，即高出同级电网额定电压5%5% 。当变压器直接与电网相连时，其一次绕组的额定电压与电当变压器直接与电网相连时，其一次绕组的额定电压与电网的额定电压相同，即等于同级电网额定电压。网的额定电压相同，即等于同级电网额定电压。n二次线圈二次线圈 ：（发送电能的，相当于发电机）：（发送电能的，相当于发电机）所供线路较长时，所供线路较长时， 高出电网额定电压高出电网额定电压10%10%。所供线路较短时，所供线路较短时， 高出电网额定电压高出电网额定电压5%5%。MT T1 1T T2 2U UN N+5%+5%+10%
15、+10%0%0%+5%+5%G 电力变压器的额定电压电力变压器的额定电压 二、供电质量指标：电压偏移，电压波动，频率，供电可靠性电压波动定义是指电压在短时间内的快速变动情况，通常以电压幅度波动值和波动频率来衡量电压波动的程度。原因？原因？ 系统负荷急剧变化%100%minmaxNUUUU用电设备端电压的最大波动值，KV用电设备端电压的最小波动值，KVp国家规定电压波动的范围在-5%+5%。电压偏移用电设备的实际端电压偏离其额定电压的百分数。%100%NNUUUU实际端电压额定电压GB12325电能质量供电电压允许偏差对用电设备供电电压偏差允许范围的规定： 一般电动机为5。 电梯电动机为7。 照
16、明 在一般工作场所为5； 在视觉要求较高的室内场所为+5、-2.5； 对于远离变电所的小面积一般工作场所，难以满足上述要求时，可以为+5、-10； 应急照明、道路照明和警卫照明为+5、-10。 其他用电设备当无特殊规定时为5。频率偏差p定义 频率偏差是指供电的实际频率与电网的标准频率的差值。 我国电网的标准频率为50Hz，又叫工频。p偏差允许值p频率偏差一般不超过0.25Hz。p当电网容量大于3000MW时，频率偏差不超过0.2Hz。可靠性可靠性p定义定义供电可靠性指标是根据用电负荷的供电可靠性指标是根据用电负荷的等级等级要求制要求制定的。定的。对供电可靠程度的要求，取决于建筑用电负荷对供电可
17、靠程度的要求，取决于建筑用电负荷的等级的等级。p 供电可靠率 衡量供电可靠性的指标，用户用电时间内不中断的概率。供电可靠率（1用电平均停电时间/统计期间时间）100例如，全年时间8760小时，用户全年停电时间为87.6小时，即停电时间占全年的1%，供电可靠率为99%。p 可靠性标准 城市供电可靠率达到99.9%； 大中城市中心市区供电可靠率达到99.99%。电压的选择的一般原则（1）影响配电电压的因素：地区供电电源的电压用电设备的总容量用电设备的特征供电距离供电线路的回路数量用电单位的远景规划当地公共电网现状和它的发展规划经济合理因素（2）供电方式： 用电设备容量在250kW或需要变压器容量在
18、160kVA以上者，应以高压方式供电； 用电设备容量在250kW或需要变压器容量在160kVA以下者，应以低压方式供电，特殊情况下也可以高压方式供电。供配电系统设计的基础知识原则：安全，可靠，经济，节约。一、供配电系统设计程序及要求1、确定方案意见书2、扩大初步设计收集相关图纸及技术要求，并向当地供电部门，气象部门，消防部门等收集相关资料。选择合理的供电电源，电压，采取合理的防雷措施及消防措施，进行负荷计算确定供配电方案及用电量。安装设计深度标准作出有一定深度的规范化图纸。提出主要设备及材料清单，编制概算，编制设计说明书报上级部门审批3、施工图设计校正资料数据，完成施工图设计，编制材料明细表，
19、编制设计说明书，编制工程预算书。供配电系统设计的内容1、供配电线路设计两方面：建筑外部供配电线路设计 建筑内部配电线路设计 2、变配电所设计负荷计算和无功补偿确定变电所位置确定变压器容量，台数，形式确定变电所高，低压系统主接线方案确定自备电源及其设备选择短路电流计算开关，导线，电缆等设备的选择确定二次回路方案及继电保护的选择与整定防雷保护与接地装置设计变电所内电气照明设计绘制图纸3照明设计：室内，室外照明系统设计4防雷接地设计：防雷等级，防雷措施。第二节 负荷计算一、负荷一、负荷 指发电机或变电所供给用户的电力。即为电气设备（发电机、变压器）和电路中通过的功率或电流。设备负荷通常用功率表示线路
20、负荷通过电流值表征发电机、变压器等电气设备负荷指其输出功率，而电动机类负荷指其输入功率n 按照按照民用建筑电气设计规范民用建筑电气设计规范，用电负荷分为如下三个等级：，用电负荷分为如下三个等级： 一级负荷一级负荷 二级负荷二级负荷 三级负荷三级负荷满负荷：满载，负荷恰好达到电气设备铭牌所规定的数值。最大负荷：系统或设备在一段时间内用电可能出现的最大负荷瞬时值最小负荷：系统或设备在一段时间被用电可能的最小负荷瞬时值一级负荷二级负荷三级负荷范围停电将造成重大政治、经济和生命影响停电主要造成较大经济损失不属于一、二级负荷的一般负荷供电要求绝对不允许停电不允许停电可以停电保证措施双电源双回路单回路举例
21、铁路枢纽、通信枢纽，国家级大型体育中心，医院手术室等普通高层住宅客梯、高校教学楼等民用市政负荷分类负荷工作制的划分用电设备按其工作方式可分为三种： 1 连续运行工作制负荷 2 短时运行工作制负荷 3 重复短暂工作制负荷建筑内按用电对象分类1 照明负荷2动力负荷3消防负荷4通信及数据处理设备负荷1 连续运行工作制（长期工作制）连续运行工作制（长期工作制） 在规定的环境温度下连续运行，设备任何部分温升均不超过最高允许值，负荷比较稳定。如电炉、空调、电加热设备、照明灯具，通风机水泵、空气压缩机、皮带输送机、破碎机、球磨机、搅拌机、电机车等机械的拖动电动机等，均属连续运行工作制的用电设备。 2 2 短
22、短时运时运行工作制（短行工作制（短暂暂工作制）工作制） 用电设备的运行时间短而停歇时间长，在工作时间内，用电设备的温升尚未达到该负荷下的稳定值即停歇冷却，在停歇时间内其温度又降低为周围介质的温度，这是短暂工作的特点。如机床上的某些辅助电动机（如横梁升降、刀架快速移动装置的拖动电动机）及水闸用电动机等设备。这类设备的数量不多。3 断续运行工作制（重复短暂工作制）断续运行工作制（重复短暂工作制） 用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间（t）与停歇时间（t0）相互交替。工作时间内设备温度升高，停歇时间温度又下降，若干周期后，达到一个稳定的波动状态。如电焊机和吊车电动机等。断续周期工作制的设备，通
23、常用暂载率表征其工作特征，取一个工作周期内的工作时间与工作周期的百分比值，即为 ，即：%1000tttTt式中 t，t0工作时间与停歇时间，两者之和为工作周期T。负荷曲线的概念图1是一班制工厂的日负荷曲线，其中（a）是依点连成的负荷曲线，图（b）是依点绘成梯形的负荷曲线。表征用电负荷随时间变化的一种图形日有功负荷曲线 a）依点连成的负荷曲线 b）依点绘成梯形的负荷曲线24h内的负荷变动情况 年负荷曲线的另一形式，是按全年每日的最大负荷（通常取每日的最大负荷半小时平均值）绘制的，称为年每日最大负荷曲线，如图所示。 年每日最大负荷曲线P30? 根据纵坐标表示的功率不同有功功率负荷曲线无功功率负荷曲
24、线 根据横坐标表示的时间不同日负荷曲线月负荷曲线年负荷曲线计算负荷的定义：计算负荷的定义： 我们用我们用“计算负荷计算负荷”来表示实际使用的总负荷。来表示实际使用的总负荷。计算计算负荷负荷又称需要负荷或最大负荷。又称需要负荷或最大负荷。 计算负荷是一个假想的持续性负荷，其热效应应与同计算负荷是一个假想的持续性负荷，其热效应应与同一时间内通过实际变动负荷所产生的最大热效应相等。一时间内通过实际变动负荷所产生的最大热效应相等。所所以根据以根据“计算负荷计算负荷”选择导线和电气设备，在实际运行中选择导线和电气设备，在实际运行中的最高温升不会超过允许值。的最高温升不会超过允许值。 通常将以通常将以半小
25、时平均负荷半小时平均负荷为依据所绘制的负荷曲线为依据所绘制的负荷曲线上的上的“最大负荷最大负荷”称为计算负荷，并把它作为按发热条件称为计算负荷，并把它作为按发热条件选择电气设备的依据，用选择电气设备的依据，用P30(Q30、S30、I30)表示。表示。 规定取“半小时平均负荷”的原因： 一般中小截面导体的发热时间常数为10min以上，根据经验表明，中小截面导线达到稳定温升所需时间约为 3=31030（min），如果导线负载为短暂尖峰负荷，显然不可能使导线温升达到最高值，只有持续时间在30min以上的负荷时，才有可能构成导体的最高温升。 在每台用电设备的铭牌上都有“额定功率”PN，但由于各用电设
26、备的额定工作方式不同，不能简单地将铭牌上规定的额定功率直接相加，必须先将其换算为同一工作制下的额定功率，然后才能相加。经过换算至统一规定的工作制下的“额定功率”称为“设备额定容量”，用Pe表示。 用用电设备额电设备额定容量的定容量的计计算算1 长期工作制和短时工作制的设备容量长期工作制和短时工作制的设备容量 Pe=PN2 重复短暂工作制的设备容量重复短暂工作制的设备容量 吊车机组用电动机（包括电葫芦、起重机、行车等 ）的设备容量统一换算到=25%时的额定功率（kW），若其N不等于25%时应进行换算，公式为: 电焊机及电焊变压器的设备容量统一换算到100%时的额定功率（kW）。若其铭牌暂载率N不
27、等于100%时，应进行换算，公式为:nNNNePPP2%25NNNNNeSPPcos4 照明设备的设备容量照明设备的设备容量白炽灯、碘钨灯设备容量就等于灯泡上标注的额定功率（kW）；荧光灯还要考虑镇流器中的功率损失（约为灯管功率的20%），其设备容量应为灯管额定功率的1.2倍（kW）；高压水银荧光灯亦要考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的10%），其设备容量应为灯泡额定功率的1.1倍（kW）；金属卤化物灯：采用镇流器时亦要考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的10%），故其设备容量应为灯泡额定功率的1.1倍（kW）。 3 电炉变压电炉变压器的器的设备设备容量容量 是指在额定功率因数下的额定功
28、率（kW），即：P Pe e=P=PN N=S=SN Ncoscos 5、不对称单相负荷的设备容量、不对称单相负荷的设备容量 当有多台单相用电设备时，应将它们均匀地分接到三相上，力求减少三相负载不对称情况。设计规程规定，在计算范围内，单相用电设备的总容量如不超过三相用电设备总容量的15%时，可按三相对称分配考虑，如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的15%时，则设备容量Pe 应按三倍最大相负荷的原则进行换算。设备接于相电压或线电压时，设备容量Pe的计算如下： 单相设备接于相电压时Pe3Pem式中 Pe等效三相设备容量； Pem最大负荷所接的单相设备容量。 单相设备接于线电压时 式中
29、Pel接于同一线电压的单相设备容量。leePP3 负荷计算的方法n负荷计算的方法有： 需要系数法、二项式法、利用系数法、形状系数法、附加系数法. 需要系数法比较简便因而广泛使用。这里仅介绍需要系数法。n 需要系数需要系数需要系数考虑了以下的主要因素：式中 K同时使用系数，为在最大负荷工作班某组工作着的用电设备容量与接于线路中全部用电设备总额定容量之比； KL负荷系数，用电设备不一定满负荷运行，此系数表示工作着的用电设备实际所需功率与其额定容量之比； wl线路供电效率； 用电设备组在实际运行功率时的平均效率。wlLdKKK实际上，上述系数对于成组用电设备是很难确定的，而且对一个生产企业或车间来说
30、，生产性质,工艺特点，加工条件，技术管理和劳动组织以及工人操作水平等因素，都对Kd有影响。所以Kd只能靠测量统计确定 。上述各种因素可供设计人员在变动的系数范围内选用时参考。 2. 基本公式edPKP30(千瓦)式中 设备总容量(不计备用设备容量)(千瓦)； Kd需要系数。ePtan3030PQ(千乏)23023030QPS或cos3030PS(千伏安)计算电流cos33303030UnPUnSI民用建筑照明负荷需要系数Kd 建筑类别建筑类别KdKd建筑类别建筑类别KdKd一般旅馆、招待所一般旅馆、招待所0.70.70.80.8一般办公楼一般办公楼0.70.70.80.8高级旅馆、招待所高级旅
31、馆、招待所0.60.60.70.7高级办公楼高级办公楼0.60.60.70.7旅游宾馆旅游宾馆0.350.350.450.45科研楼科研楼0.80.80.90.9电影院、文化馆电影院、文化馆0.70.70.80.8发展与交流中心发展与交流中心0.60.60.70.7剧场剧场0.60.60.70.7教学楼教学楼0.80.80.90.9礼堂礼堂0.50.50.70.7图书馆图书馆0.60.60.70.7体育练习馆体育练习馆0.70.70.80.8托儿所、幼儿园托儿所、幼儿园0.80.80.90.9体育馆体育馆0.650.650.750.75小型商业、服务业用房小型商业、服务业用房0.850.850
32、.90.9展览厅展览厅0.50.50.70.7综合商业、服务楼综合商业、服务楼0.750.750.850.85门诊楼门诊楼0.60.60.70.7食堂、餐厅食堂、餐厅0.80.80.90.9一般病房楼一般病房楼0.650.650.750.75高级餐厅高级餐厅0.70.70.80.8高级病房楼高级病房楼0.50.50.60.6火车站火车站0.750.750.780.78锅炉房锅炉房0.90.91 1博物馆博物馆0.820.820.920.92需要系数-考虑建筑内各用电负荷同时使用概率而确定的负荷计算系数例题：已知某民用建筑拥有额定电压380V的三相水泵电动机15KW1台，11KW3台，7.5KW
33、8台、4KW15台，其他更小容量电动机总容量35KW。试用需要系数法确定其计算负荷。P30,Q30,S30,I30例题：某建筑物的380V线路上，接有给排水用电的水泵电动机（15KW以下）30台共205KW、另有通风机25台共45KW、电焊机3台共10.5KW（=65%）。试确定各组的计算负荷和总的计算负荷。1.1.负荷密度法负荷密度法 负荷密度法是将已知的不同类型负荷在单位面积上的需求量乘以建筑面积或使用面积得到的负荷量。P30=KA/1000 用单位估算法用单位估算法计计算算负负荷荷某餐厅面积为200 m2，负荷密度为120 VAm2，求此餐厅的负荷量。2 2单位指标法单位指标法 单位指标
34、法是将已知不同类型负荷在核算单位上的需求量乘以核算单位得到的负荷量。P30=KN/1000 某办公区域计划安装计算机插座45个，每个插座的安装容量为300 W，求此办公区域插座的总安装功率。功率因数的提高功率因数：有功功率功率因数：有功功率视在功率视在功率与电路的负荷性质有关电阻性负荷：功率因数都是1电感性负荷：功率因数都小于1功率因功率因数数低造成的危害低造成的危害增加供增加供电电系系统统的有功的有功损损耗耗降低了供降低了供电设备电设备的供的供电电能力能力负荷性质设备功率为100个单位，也就是说，有100个单位的功率输送到设备中。然而，因大部分电器系统存在固有的无功损耗，只能使用70个单位的
35、功率。虽然仅仅使用70个单位，却要付100个单位的费用。1 均权（平均）功率因数222111cosPQQPPWWWWW 平均功率因数指某一规定时间内，功率因数的平均值。其计算公式为式中： WP-某一时间内消耗的有功电能（kWh）；由有功电度表读出。 WQ-某一时间内消耗的无功电能（kvarh）；由无功电度表读出。 我国电业部门每月向工业用户收取电费，就规定电费要按月平均功率因数来调整。上式用以计算已投入运行的用电单位计算功率因数用 。二、功率因数的计算2 最大功率因数最大功率因数：由最大计算负荷与最大计算功率的比民用及一般工业建筑的功率因数指标：民用及一般工业建筑的功率因数指标：1、高、高压压
36、供供电电的用的用电单电单位，功率因位，功率因数数一般一般规规定定为为0.9以上以上2、其他、其他电电力用力用户户，功率因，功率因数为数为0.85以上以上3、对对新建的工新建的工业业企企业业用用户户，功率因，功率因数标数标准准规规定定为为0.95以上以上4、对农业对农业用用电单电单位，要求功率因位，要求功率因数数在在0.8以上以上三、提高功率因数的方法 采用降低各用电设备所需无功功率的措施，称为提高自然功率因数的方法，主要有：1 正确选用异步电动机2 合理使用电力变压器3 合理安排和调整工艺流程 4 减少线路感抗 （二）功率因数的人工补偿方法 采用供应无功功率设备来补偿用电设备所需无功功率，以提
37、高功率因数的措施，称为功率因数人工补偿法。 用人工补偿无功功率的方法有电容器补偿法、同步电动机补偿法和同步调相机补偿法。在建筑电气供配电系统中，广泛采用电容器补偿法。（一）提高自然功率因数的方法 电网中的电力负荷如电动机、变压器、日光灯及电弧炉等，大多属于电感性负荷，这些电感性的设备在运行过程中不仅需要向电力系统吸收有功功率，还同时吸收无功功率。因此在电网中安装并联电容器无功补偿设备后，将可以提供补偿感性负荷所消耗的无功功率，减少了电网电源侧向感性负荷提供及由线路输送的无功功率。由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低输配电线路中变压器及母线因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿的
38、效益。 无功补偿的主要目的就是提升补偿系统的功率因数。因为供电局发出来的电是以KVA来计算的，但是收费却是以KW，也就是实际所做的有用功来收费，两者之间有一个无效功率的差值，一般而言就是以KVAR为单位的无功功率。大部分的无效功都是电感性，也就是一般所谓的电动机、变压器、日光灯，几乎所有的无效功都是电感性，电容性的非常少见，例如：变频器就是容性的，在变频器电源端加入电抗器可提高功率因数。 功率因数的提高原理图补偿电容的容量的计算补偿电容的容量的计算P30 -总计算负荷（KW）Pmax -运行时最常出现的最大有功功率（KW）QC=P30(tg 1 tg ） （Kvar) （设计用） QC=Pma
39、x(tg 1 tg ）（Kvar)（运行用）或电容器的补偿方式电容器的补偿方式1、个别补偿：电容器直接安装在用电设备附近。特点：补偿效果好，能减少配电线路上的电能损耗。但这种补偿方式总的投资较大，电容器组利用率较低。 3、分组（分散）补偿：电容器组分散安装在各配电干线或动力配电箱旁。特点：在1和2之间。 2、集中补偿：电容器组集中安装在变配电所的高压或低压侧。特点：初投资较少，便于集中管理，满足用电单位总功率因数的要求。但无法减少配电线路上的电能损耗。 变压器容量的选择1.变压器数量的确定变压器数量的确定（1）符合下列条件之一时，宜装设两台及两台以上变压器a:有大量一级负荷及虽为二级负荷但从保
40、安角度考虑需设置时（如消防等）b:季节性负荷变化较大c:集中负荷较大。（2）一般情况下，动力和照明宜共用变压器下列情况可设专用变压器：a：当照明负荷较大或动力和照明采用共用变压器会严重影响照明质量及灯泡寿命时，可设照明专用变压器；b:单台单相负荷较大时，宜设单相变压器；c：冲击性负荷较大，严重影响电能质量时，可设冲击负荷专用变压器；d:在电源系统不接地或经电阻抗接地（IT系统）的低压电网中，照明负荷应专用变压器2、变压器容量的确定、变压器容量的确定(1)满足设计规范的要求：a:装有两台及两台以上变压器的变电所，其中任意一台变压器断开时，其余变压器的容量应满足一级负荷及二级负荷的用电要求。b：变
41、电所中单台变压器（低压为0.4KV）的容量不宜于大于1000KVA。当用电设备容量较大，负荷集中且运行合理时，可选用较大容量的变压器。c：设置在二层以上的三相变压器，应考虑垂直与水平运输对通道及楼板载荷的影响，如采用干式变压器时，其容量不宜于大于630KVA。d:居住小区变电所内单台变压器容量不宜于大于630KVAe：车间变压器一般尽量选择一台变压器，其容量不大于1000KVA，最大不允许超过1800KVA。（2）满足负荷计算的要求）满足负荷计算的要求以计算负荷为基础：以计算负荷为基础：SN S30.根据变压器数量不同变压器运行方式分为两种：根据变压器数量不同变压器运行方式分为两种：A：明备用
42、：明备用 两台变压器，一工作，一备用。备用投入，要两台变压器，一工作，一备用。备用投入，要求全部带负荷。求全部带负荷。 每台容量按每台容量按100%的计算负荷确定，的计算负荷确定， SN=100% S30B: 暗备用暗备用 正常运行时，两台变压器同时工作，每台变压器正常运行时，两台变压器同时工作，每台变压器各承担一半的负荷量，每台变压器的负荷率小于各承担一半的负荷量，每台变压器的负荷率小于80% 当变压器检修时，容易出现过负荷现象。当变压器检修时，容易出现过负荷现象。 暗备用运行方式变压器的每台容量按暗备用运行方式变压器的每台容量按70%的总计算负荷选的总计算负荷选择：择：SN=70%S30
43、第三节 变配电所一、变配电所的类型与组成1、类型根据变压器功能降压变电所升压变电所根据在系统所处地位中间变电所枢纽变电所终端变电所根据在系统所处地位区域变电所地方变电所户内室、户外式、组合式露天变电所独立变电所附设式变电所车间变电所变电所的一面或数面墙与车间的墙共用，且变压器室的门和通风窗向车间外开变压器位于露天地面上变电所为一独立建筑物位于车间内部的变电所，且变压器室的门向车间内开2、变电所的所址 1) 尽量靠近负荷中心，以便减少电压损耗、电能损耗和有色金属消耗量。2) 进出线方便，特别是采用架空进出线时应着重考虑进出线条件。3) 尽量靠近电源侧，以尽量避免倒送功率，对总降压变电所和配电所要
44、特别考虑这一点。4) 尽量不设在多尘和有腐蚀性气体的场所，若无法远离时则应设在污染源的上风侧。5) 不应设在有剧烈震动的场所。6)不应设在洗手间、浴室或其他可能经常积水场所的正下方或贴邻。 7)交通运输方便，以便于运送变压器、开关柜等较重、较大的设备。8)不宜设在易燃易爆场所或与之保持规定的安全距离。9)高压配电所应尽量与车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建10)高层建筑地下层配变电所的位置，宜选择在通风、散热条件较好的场所。11)不应妨碍工业与民用建筑今后的发展，并适当考虑今后扩建的可能。3、变配电所的总体布置(1)便于运行维护有人值班的变配电所，一般应设置值班室。(2)保证运行的安全值
45、班室内不得有高压设备，高压电容器组一般应装设在单独的房间内。(3)便于进出线高压架空进线时，高压配电室宜位于进线侧，低压配电室宜靠近变压器室。(4)节约土地与建筑费用高压配电所应尽量与车间变电所合建。(5)适当考虑发展高低压配电室内均应留有适当数量开关柜的备用位置，并可予留好电缆沟。4、组成（1）高压配电室 高压供电系统图确定后，根据高压开关柜的类型、台数、外形尺寸及维护操作通道宽度等决定。（2）低压配电室 低压供电系统图确定后，根据低压配电柜的类型、台数、外形尺寸及维护操作通道宽度等决定低压配电室的布置形式和尺寸。（3）变压器室（4）电容器室（5）值班室手车式 可靠性高，维修方便， 体积大，
46、价格高（一）高压配电室（一）高压配电室固定式 结构简单、造价低 体积大，维修不便一、室内变配电所一、室内变配电所高压配电屏的“五防”功能1、防误分、合闸 2、防带负载分、合隔离开关 3、防止带电挂地线 4、防止带地线合闸 5、防误入带电间隔高压室设备布置高压室设备布置（1 1）高压配电室长度超过）高压配电室长度超过8m8m时应开两个门，并宜布置时应开两个门，并宜布置在两端。在两端。（2 2）固定式开关柜操作通道的推荐尺寸，从盘面算起）固定式开关柜操作通道的推荐尺寸，从盘面算起，单列布置为，单列布置为2m2m，双列布置为，双列布置为2.5m2.5m。当开关柜的数。当开关柜的数量很多时，其通道宽度
47、可适当加大。量很多时，其通道宽度可适当加大。（3 3）在高压配电室内，一般只装设高压开关柜，当柜）在高压配电室内，一般只装设高压开关柜，当柜的数量较少时（如四台及以下）也可和低压配电屏的数量较少时（如四台及以下）也可和低压配电屏布置在同一房间内，但不宜面对面布置，单列布置布置在同一房间内，但不宜面对面布置，单列布置时与低压配电屏之间净距不应小于时与低压配电屏之间净距不应小于2m2m。高压室设备布置高压室设备布置 配电装置的长度大于6m时，其柜（屏）后通道应设两个出口，低压配电装置两个出口间的距离超过15m时，尚应增加出口。 高压配电室内各种通道最小宽度，应符合表4.2.7的规定。表表4.2.7
48、高压配电室内各种通道最小宽度（高压配电室内各种通道最小宽度（mm） 开关柜布置方式柜后维护通道柜前操作通道固定式手车式单排布置8001500单车长度+1200双排面对面布置8002000双车长度+900双排背对背布置10001500单车长度+1200注：1、固定式开关柜为靠墙布置时，柜后与墙净距应大于50mm，侧面与墙净距应大于200mm；2、通道宽度在建筑物的墙面遇有柱类局部凸出时，凸出部位的通道宽度可减少200mm。（二）低压配电室（二）低压配电室固定式结构简单、造价低可靠性较低，维修不便母线排在上部抽屉式可靠性较高，安全性好，维修方便结构复杂、造价高母线排在后面低压配电屏内的电气设备 刀
49、开关、熔断器、自动开关（低压断路器）、交流接触器、电流互感器、电压互感器等一、室内变配电所：一、室内变配电所：低压室设备布置低压室设备布置第4.2.9条 低压配电室内成排布置的配电屏，其屏前、屏后的通道最小宽度，应符合表4.2.9的规定。表4.2.9配电屏前、后通道最小宽度（mm）型式布置方式屏前通道屏后通道固定式单排布置15001000双排面对面布置20001000双排背对背布置15001500抽屉式单排布置18001000双排面对面布置23001000双排背对背布置18001000注：当建筑物墙面遇有柱类局部凸出时，凸出部位的通道宽度可减少200mm。 低压室设备布置低压室设备布置（1）低
50、压配电屏一般不靠墙安装，屏后离墙约1m，屏的两端有通道时应有防护板。当屏的数量在三台及以下时，也可采用单面维护式靠墙安装。屏前操作通道推荐尺寸，从盘面算起，单列布置1.8m；双列布置2.5m。 在屏后墙上装设开关时，屏后离墙距离，应视操作机构的安装位置及操作方向适当加大。（2）低压配电室兼作值班室时，配电装置的正面距墙不宜小于3m。（3）当配电室长度为8m以上时，应设两个门，并尽量布置在两端；当低压配电室只设一个门时，此门不应通向高压配电室。低压室设备布置低压室设备布置（4）低压配电装置长度大于6m时，其屏后应设两个通向本室或其他房间的出口。如两个出口间的距离超过15m时尚应增加出口。（5）由
