1,照明設計師課程,照明配電 【學習目標】 理解照明配電系統設計及保護方式,2,第一部分 照明配電,一、照明配電的基本概念 1.供電電源及分級要求 根據供配電系統設計規范GB 50052，對供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經濟上所造成損失或影響程度分為三級、即一級負荷、二級負荷、三級負荷。 符合下屬情況之一即為一級負荷： 1中斷供電將造成人身傷亡； 2中斷供電將在政治、經濟上造成重大損失；,3,3中斷供電將影響有重大政治、經濟意義的用電單位的正常工作 ；# 在一級負荷中，當中斷供電將發生中毒、爆炸和火災等情況的負荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負荷，應視為特別重要的負荷。# 符合下屬情況之一即為二級負荷： 1 中斷供電將在政治、經濟上造成較大損失時。 2 中斷供電將影響有重要用電單位的正常工作。例如：交通樞紐、通信樞紐等用電單位中的重要電力負荷，以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場等較多人員集中的重要的公共場所秩序混亂。 不屬于一級負荷和二級負荷者為三級負荷。,4,舉例 照明一級負荷： 國家及省部級政府辦公建筑主要通道照明用電 大型商場及超市營業廳的備用照明用電 大型銀行營業廳及門廳照明、安全照明用電 四星級及以上旅游飯店的宴會廳、餐廳、廚房、康樂設施、門廳及高級客房、主要通道等場所的照明用電,5,照明二級負荷： 地、市級辦公建筑主要辦公室、會議室、總值班室及主要通道照明用電 甲等劇場的觀眾廳照明、空調機房及鍋爐房電力和照明用電 甲等電影院的照明 中型商場及超市營業廳的備用照明用電 小型銀行營業廳及門廳照明用電 三星級旅游飯店的宴會廳、餐廳、廚房、康樂設施、門廳及高級客房、主要通道等場所的照明用電、 科研院所、高等院校主要通道照明用電,6,2.照明電壓的選擇 正常照明電壓：通常采用中性點直接接地的220/380V三相四線制系統由市電電源供電。交流應急照明由應急電源柴油發電機供電時，其電壓應為220/380V；直流事故照明僅由蓄電池供電時，其電壓宜為220V或110V。 照明光源電壓一般情況下為交流220V，在使用大功率高強氣體放電燈（HID）的情況下為交流380V，移動式燈具電壓不大于36V。潮濕場所不大于24V，水下場所可采用交流12V光源。 檢修及其它場所的照明電壓：供一般檢修用攜帶式作業燈，其電壓應為24V。如采用220V電壓時，應有防止觸電的安全措施，并應敷設燈具外殼專用接地線；,7,3.供給照明器具的電壓質量 電壓偏移 正常情況下，照明器具的端電壓偏差允許值（以額定電壓的百分數表示）宜符合下列要求： 在一般工作場所為5；對視覺要求較高的主控制室、微機監控室等室內照明為97.5%；（視覺要求較高的室內場所） 露天工作場所、遠離變電所的小面積一般工作場所，難于滿足5時，可為5、10； 應急照明、道路照明和警衛照明及電壓為1224V的照明等為5、10。,8,照明器的端電壓不宜過高或過低，電壓過高，會縮短光源壽命，電壓低于額定值，會使光通量下降，照度降低。當氣體放電燈的端電壓低于額定電壓的90時，甚至不能可靠地工作。當電壓偏移在10以內，長時間不能改善時，計算照度應考慮因電壓不足而減少的光通量，光通量降低的百分數見下表. 電壓在10090額定電壓范圍內每下降1時光通量降低百分數 如采用金屬鹵化物燈照明，端電壓為額定電壓的90，則該金鹵燈實際光通量為原光通量的72（即1102.8）。,9,4.對照明的供電要求 應根據照明負荷中斷供電可能造成的影響(損失)，合理地確定負荷等級，并應正確的選擇供電方案。 當電壓偏差或波動不能保證照明質量或光源壽命時，在技術經濟合理的條件下，可采用有載自動調壓電力變壓器、調壓器或專用變壓器供電。 由公共低壓電網供電的照明負荷，線路電流不超過30A時，可用220V單相供電，否則，應以220/380V三相四線供電。 三相照明線路各相負荷的分配宜保持平衡，最大相負荷電流不宜超過三相負荷平均值的115，最小相負荷電流不宜小于三相負荷平均值的85 特別重要的照明負荷，宜在負荷末級配電盤采用自動切換電源的方式，負荷較大時可采用由兩個專用回路各帶約50的照明燈具的配電方式。 在照明分支回路中不宜采用三相低壓斷路器對三個單相分支回路進行控制和保護。 照明系統中的每一單相分支回路電流不宜超過16A，燈具數量不宜超過25個；大型建筑組合燈具每一單相回路電流不宜超過25A，光源數不宜超過60個（當采用LED光源時除外）。,10,對高強氣體放電燈的照明回路，每一單相分支回路電流不宜超過30A，并應按啟動及再啟動特性，選擇保護電器與檢驗線路的電壓損失值 對氣體放電燈供電的三相四線照明線路，其中性線截面應按最大一相電流選擇 在氣體放電燈的頻閃效應對視覺作業有影響的場所，其同一或不同一燈具的相鄰燈管（光源）宜分別接在不同相位的線路上 不應將線路敷設在高溫燈具的上部。接入高溫燈具的線路應采用耐熱導線配線或采取其他隔熱措施 觀眾廳、比賽場地等的照明燈具，當頂棚內設有人行檢修通道以及室外照明場所，單燈功率為250W及以上時，宜在每盞燈具處設置單獨的保護 廠區道路照明除回路應有保護裝置外，每個燈宜具有單獨保護裝置 事故照明的電源，應區別與正常照明的電源。不同用途的事故照明電源，應采用不同的切換時間和連續供電時間 事故照明作為正常照明的一部分同時使用時，應有單獨的控制開關。事故照明不作為正常照明的一部分同時使用時，當正常照明因停電，事故照明宜自動投入,11,二、 照明負荷計算 負荷計算的方法 供配電系統的負荷計算方法一般有需要系數法、單位指標法、二項式法、綜合系數法、利用系數法等。 用于照明系統的負荷計算方法一般多采用需要系數法、單位指標法等。 1. 需要系數法：用電設備功率乘以需要系數和同時系數，直接求出計算負荷。這種方法比較簡便，應用廣泛，多用于初步設計、施工圖設計。 2. 單位指標法：包括單位面積功率法、單位指標法。多用于民用建筑。 單位面積功率法、單位指標法多用于設計的前期計算，如可行性研究和方案設計階段。,12,1. 用電設備的計算負荷： 有功功率P kW 無功功率Q Q = Ptg kvar 視在功率S S = P+ Q kVA 照明線路負荷按下列公式計算： （1） 照明分支線路負荷計算 （kW） （2） 照明主干線負荷計算 （kW） （3） 照明負荷不均勻分布時負荷計算 （kW） #,13,14,三、照明線路的敷設 1.線路的敷設方式：分為兩種， 明敷電線直接或在管子、線槽等保護體內，明敷設于墻、頂、柱的表面積及桁架、支架等處； 暗敷電線在管子、線槽等保護體內，敷設于墻、頂、柱、樓板的內部。 2.對照明線路敷設的要求： 室內照明線路可采用電纜沿電纜橋架、線槽布線、導線穿金屬管、塑料管等布線形式； 照明線路穿管敷設時，導線（包括絕緣層）截面積的總和不應超過管子內截面的40%，或管子內徑不小于導線束直徑的1.41.5倍； 一般情況下，管內敷設多組照明回路的導線時，其總根數不應超過8根；在有爆炸危險的場所，管內敷設的導線根數，不應超過4根； 不同電壓等級和不同照明種類的導線，不共管敷設；,15,建筑物頂棚（吊頂）內宜采用金屬管配線，不能采用直敷配線； 不得將護套絕緣導線直接埋入墻壁、頂棚的抹灰層內； 配線用塑料管（硬塑料管、半硬塑料管、塑料線槽及附件）應采用難燃材料，其氧指數應在27（32）以上； 穿金屬管或金屬線槽的交流線路中，應使同一回路的所有相線和中性線置于同一根管內或同一線槽內； 不同回路的線路不應穿于同一金屬管內，但下列情況可以例外： （1)電壓在50V及以下的回路； （2)同一照明燈具的幾個回路； （3)同類照明的幾個回路，但管內絕緣導線總數不應超過8根；,16,在同一根導管或線槽內有幾個回路時，所有絕緣電線和電纜都應具有與最高標稱電壓回路絕緣相同的絕緣等級； 明敷或暗敷于干燥場所的金屬管配線可采用管壁厚度不小于15mm的電線管，明敷于潮濕場所或埋地敷設的金屬管配線，應采用水煤氣鋼管（厚壁管）； 民用建筑室內照明燈頭線的最小截面為：銅芯軟線0.4mm2，銅線1.0 mm2 照明配電線路一般選用銅芯電纜或導線。對于TN-S系統，三相應選用五芯線纜，單相選用三芯線纜； 照明配電線路絕緣水平選擇：標稱電壓Un為0.22/0.38kV時，線路絕緣水平電纜配線為0.6/1.0kV，導線一般為0.45/0.75kV。,17,四、 導線、電纜截面選擇 1.電線、電纜截面選擇的一般原則 照明線路電線、電纜截面應按線路計算電流進行選擇，按電線、電纜的允許溫升、允許電壓損失、機械強度允許的最小導線截面進行校驗，并應與供電回路保護設備相互配合。 按線路計算電流選擇導線截面 KIcyIjs 式中 Icy導線持續允許載流量（A）； Ijs照明線路計算電流（A）。 K導線在不同環境溫度時的載流量校正系數，,18,19,（1） 單相照明線路計算電流 白熾燈、鹵鎢燈 氣體放電燈 式中 Ijs照明線路計算電流（A）； Pjs線路計算負荷（kW）； Uexg線路額定相電壓（kV）； cos 氣體放電燈的功率因數。 （2） 三相四線照明線路計算電流 白熾燈、鹵鎢燈,20,氣體放電燈 式中 Uex線路額定線電壓（kV）。 對氣體放電燈，取cos=0.5（補償前） 對白熾燈、鹵鎢燈，取cos=1 電線、電纜的允許持續工作電流（允許載流量）應不小于線路的工作電流，電線、電纜持續載流量標準。（查電線、電纜持續載流量手冊）,21,按電線、電纜的允許電壓損失選擇校驗 照明器及用電設備端子電壓實際值偏離額定值時，其性能將受到影響，影響的程度由電壓偏差的大小和持續時間而定。 配電設計中，按電壓損失校驗截面時，應使各種照明用電設備端電壓符合電壓偏差允許值。當然還應考慮到設備運行狀況，例如對于少數遠離變電所的照明用電設備或者使用次數很少的用電設備等，其電壓偏移的允許范圍可適當放寬，以免過多地耗費投資。 對于照明線路，一般按允許電壓損失選擇線、纜截面，并校驗機械強度和允許載流量。可先求得計算電流和功率因數。 線路電壓損失按下式計算 三相平衡負荷線路,22,線電壓的單相負荷線路 相電壓的單相負荷線路 ua三相線路單位電流長度的電壓損失，/（Akm）； up三相線路單位功率長度的電壓損失，/（kWkm）； 注：線路單位長度的電阻、電抗和電壓損失的數據可相關配電手冊。 按機械強度選擇校驗 按機械強度允許的最小界面見表,23,24,2.中性線（N）、保護接地線（PE）、保護接地中性線（PEN）的截面選擇 （1）單相兩線制電路中，無論相線截面大小，中性線截面都應與相線截面相同。 （2）三相四線制配電系統中，N線的允許載流量不應小于線路中最大的不平衡負荷電流及諧波電流之和。 # （3）三相平衡系統中，有可能存在諧波電流，影響最顯著的是三次諧波電流。中性線三次諧波電流的數值等于相線諧波電流的3倍。選擇導線截面時，應計入諧波電流的影響。,25,五、道路照明的供電、配線特點 道路照明的供電 道路照明具有供電線路較長，負荷較大的特點。一般來說，道路照明的供電方式主要有中壓供電、低壓供電兩種形式。 # 道路照明配電線路的選擇 道路照明的低壓配電方式一般有單相二線式、二相三線式、三相四線式等。配線線路的損耗P等于線路的有功功率損耗P1和無功損耗Q1之和。 # 采用三相四線式的配電方式，線路的電能損耗最小，僅為單相網絡或單相二線式的1/6，為二相三線式的2/3。 道路照明一般采用氣體放電光源，電源電壓對燈的正常工作影響很大，電壓太高易引起燈的自行熄滅;電壓降低則光通量減少，光色變差。采用三相四線式的配電方式，若配線距離相同，線路損耗小，線路始、末端的電壓變化小，對照明質量影響較小。,26,六、照明線路的保護 照明線路及照明器在電氣故障時，為防止人身電擊、電氣線路損壞和電氣火災，應裝設短路保護、過負載保護及接地故障保護，用以切斷供電電源或發出報警信號，一般采用熔斷器、斷路器和剩余電流保護器進行保護。這些保護應作用于切斷供電電源或發出故障報警信號，以防止因間接接觸帶電體而導致人身電擊或導致電氣火災。 短路保護 一般要求 保護電器應在短路電流對導體和連接件產生的熱效應和機械力造成危害之前分斷短路電流。 短路保護電器應滿足以下兩個條件： 分斷能力不應小于保護電器安裝處的預期短路電流， 應在短路電流使導體達到允許的極限溫度之前分斷該短路電流。,27,過負荷保護 一般要求 保護電器應在過負荷電流引起的導體溫升對導體的絕緣、接頭、或導體的周圍物質造成損害之前分斷該過負荷電流。 過負荷保護電器的動作特性應同時滿足以下兩個條件 或 熔斷體的約定熔斷電流1.45 Iz,28,接地故障保護 一般要求 當發生帶電導體與外露可導電部分、裝置外可導電部分、PE線、PEN線、大地等之間的接地故障時，保護電器必須自動切斷該故障電路，以防止人身間接電擊、電氣火災等事故。接地故障保護電器的選擇應根據配電系統的接地型式、電氣設備使用特點（手握式、移動式、固定式）及導體截面等確定。,29,七、低壓電器及其選擇 低壓電器是用于額定電壓交流1000V或直流1500V以下電路中起隔離、保護、操作、轉換通斷作用的電器。它包括熔斷器、斷路器、剩余電流動作保護器、自動轉換開關電器（ATSE）、隔離開關、熔斷器組合電器、插頭、插座、接觸器、繼電器和半導體電器等。 主要選擇方式 1 按正常工作條件選擇 1）電器的額定電壓應與所在回路的標稱電壓相適應，額定頻率應與所在回路的標稱頻率相適應； 2） 電器的額定電流不應小于所在回路的負荷計算電流。切斷負荷的電器還應校驗其斷開電流的能力； 3）熔斷器、斷路器等保護電器還應按其（時間-電流）保護特性選擇；,30,31,2 按短路工作條件選擇 1）可能通過短路電流的電器（開關、隔離開關、熔斷器組合電器及接觸器、起動器），應滿足在短路條件下短時耐受電流的要求； 2）斷開短路電流的保護電器（如低壓熔斷器、低壓斷路器），應滿足在短路條件下分斷能力的要求。 3 按使用環境條件和安裝、運行、操作及維護要求選擇 低壓電器產品根據其所處工作環境可分為：戶內、戶外、多塵環境、潮濕環境、化學腐蝕環境、高溫環境、有火災危險環境、有爆炸危險環境等各種類型，并可分為：保護式、防塵式、封閉型、防暴型、火花安全型等多種形式，同時為適應高原地區和熱帶地區等特殊區域的使用要求，低壓電器產品還有高原型和濕熱型之分。 應根據不同的使用環境條件選用不同類型的低壓電器產品；,32,4 保護電器選用 1）熔斷器 熔斷器主要用于線路的短路保護、過負載保護和接地故障保護，由熔斷體和熔斷體支持件組成。,33,（1）熔斷體額定電流的確定 選擇熔斷器應滿足正常工作時不動作，故障時在規定時限內可靠切斷電源，在線路允許溫升內保護線路，上、下級能夠實現選擇性切斷電源。 按正常工作電流選擇： IrIJS 按啟動尖峰電流選擇： IrKmIJS 其中：Ir-熔斷體額定電流, A； IJS線路計算電流, A； Km-熔斷體選擇計算系數，取決于電光源啟動狀況和熔斷體時間電流特 性 為使熔斷器迅速切斷故障電路，其接地故障電流Id與熔斷體額定電流Ir應滿足下式要求，（其中Ki值見表3-46）。當不能滿足下式要求時，應采取其他措施。 Id/IrKi, #,34,2）斷路器 斷路器可用于照明線路的過載、短路和接地故障保護。 低壓斷路器分類 （1）按使用類別分為A、B兩類。其中A類為非選擇型，B類為選擇型。 （2)按斷路器設計型式分為萬能式(ACB）、塑料外殼式(MCCB)和小型斷路器(MCB）三種。 （3) 按是否適合隔離要求分為： 適合隔離要求 ;不適合隔離要求。 （4）按低壓斷路器的不同保護對象分類： 作電動機保護的斷路器； 作配電線路保護的斷路器； 作照明線路保護的斷路器。,35,低壓斷路器選擇的通用原則： （1）額定電壓應與額定標稱電壓相適應； （2）額定電流不應小于所在回路的計算電流，應選擇大于且接近于回路的計算電流； （3）額定頻率應與所在回路的頻率相適應； （4）應與所在場所的環境條件相適應。 斷路器長延時(主要用于過負載保護)和瞬時(主要用于短路保護)過電流脫扣器整定電流分別為： Izd1Kzd1 IJS Izd3Kzd3 IJS Izd1Iz #,36,3）剩余電流保護器 剩余電流動作保護器（以下簡稱RCD）是指在規定條件下，當剩余電流達到或超過給定值時能自動分斷電路，剩余電流動作保護器能迅速斷開接地故障電路，以防發生人身間接電擊傷亡和引起電氣火災事故。 剩余電流保護器的最顯著功能是接地故障保護，其漏電動作電流一般有30mA、100mA、300mA、500mA等，帶有過載和短路保護功能的剩余電流保護器也稱漏電斷路器，是具有漏電保護功能的斷路器。如果剩余電流保護器無短路保護功能，則應另行考慮短路保護，如加裝熔斷器配合使用。,37,RCD應具有的功能及選用要點 剩余電流保護器應能迅速切斷故障電路，在導致人身傷亡及火災之前切斷電路； 剩余電流保護斷路器的分斷能力應能滿足過負荷及短路保護的要求。當不能滿足分斷能力要求時，應另行增設短路保護電器； 分級安裝的剩余電流保護器動作特性，上下級的電流值一般可取31，以保證上下級間的選擇性。,38,八、照明線路與保護裝置的配合 導線和電纜的允許載流量，不應小于回路上熔絲的額定電流或自動空氣開關脫扣器的整定電流。 為了避免照明線路導線、電纜過熱，應在電流超過導線、電纜的長期允許電流值時把電流切斷，所有照明線路均應裝設短路保護。當線路末端發生單相接地短路故障時，其短路電流值不應小于熔斷器熔絲電流的4倍，或不應小于自動空氣