1、第4章 建筑工程供電 4.1 電力系統概述 4.2 負荷分級、供電要求及電能質量 4.3 負荷計算4.4 變配電所4.5 成套裝置 4.6 預裝式變電站 4.7 低壓配電線路 4.8 低壓供配電線路的導線選擇 本章小結 主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材返回目錄4.1 電力系統概述 建筑用電，差不多都是由電力系統中的發電廠供給的。一般的建筑采用低壓供電，而高層建筑常采用10kV甚至35kV供電。建筑工程供電是建筑電氣的重要內容。為高好建筑工程供電，必須對電力系統有所了解。 4.1.1 電力系統的組成 4.1.2 電力系統的電壓 本節小結主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國

2、家級規劃教材返回目錄4.1.1 電力系統的組成 現代工農業及整個社會生活中所應用的電力,絕大部分是由發電廠發出來的。電力從生產到供給用戶應用，通常都要經過發電、輸電、變電、配電、用電等5個環節。電力從生產到應用的全過程，客觀上就形成了電力系統。嚴格地說，由發電廠的發電部分、輸配電線路、變配電所及各種用電設備所組成的整體稱為電力系統。常簡稱系統，其示意如圖41所示。 主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材下一頁4.1.1 電力系統的組成主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 在電力系統中，各級電壓的電力線路及其所聯系的變電所，稱為電力網，簡稱電網。它是電力系統的一個重

3、要組成部分，承擔了將電力由發電廠發出來之后供給用戶的工作，即擔負著輸電、變電與配電的任務。 電力網按其在電力系統中的作用，分為輸電網和配電網。 輸電網是以輸電為目的，采用高壓或超高壓將發電廠、變電所或變電所之間連接起來的送電網絡，它是電力網中的主網架。 下一頁4.1.1 電力系統的組成主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 直接將電能送到用戶去的網絡稱為配電網或配電系統，它是以配電為目的。配電網的電壓由系統及用戶的需要而定，因此配電網又分：高壓配電網（通常指35kV及以上的電壓，目前最高為110kV）、中壓配電網（通常指10、6kV和3kV）及低壓配電網（通常指220V、380V

4、）。 電力網按其電壓高低和供電范圍大小分為區域電網和地方電網。區域電網的范圍大，電壓一般在220kV及以上。地方電網的范圍小，電壓一般在35110kV。建筑供配電系統屬于地方電網的一種。 下一頁4.1.1 電力系統的組成主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 在電力系統中，電力是由發電廠生產的，它是將自然界蘊藏的各種一次能源轉換為電能（二次能源）的工廠。 發電廠按所使用的能源不同，可分為火力發電廠、水力發電廠、核能發電廠以及風力發電廠、地熱發電廠、太陽能發電廠等。 返回主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材4.1.1 電力系統的組成1火力發電廠 火力發電廠簡稱火電廠

5、，它是利用煤、石油、天然氣等燃料的化學能來生產電能的。我國的火電廠主要是燃煤。煤粉在鍋爐的爐膛內充分燃燒，將鍋爐內的水燒成高溫高壓的蒸汽，推動汽輪機轉動，使與它聯軸的發電機旋轉發電。其能量轉換過程是：鍋爐燃料的化學能熱能汽輪機機械能發電機電能下一頁主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材4.1.1 電力系統的組成 火力發電廠按其作用可分為單純發電的和既發電又兼供熱的兩種類型。前者指一般的火力發電廠，后者指供熱式火力發電廠，或稱熱電廠。一般火力發電廠應盡量建設在燃料基地或礦區附近。將發出的電，用高壓或超高壓線路送往用電負荷中心。通常把這種火力發電廠稱為“坑口電廠”。坑口電廠是當前和今

6、后建設大型火力發電廠的主要發展方向。熱電廠的建設是為了提高熱能的利用效率。由于它要兼供熱，所以必須建設在大城市或工業區的附近。 目前，在世界上的絕大多數國家中，火力發電廠在電力系統中所占的比重都是較大的。 返回4.1.1 電力系統的組成主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材2水力發電廠 水力發電廠簡稱水電廠或水電站。它是利用水流的位能來生產電能的。當控制水流的閘門打開時，水流沿進水管進入水輪機蝸殼室，沖動水輪機，帶動發電機發電。其能量轉換過程是： 水流位能水輪機機械能發電機電能下一頁主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材4.1.1 電力系統的組成 水力發電廠的容量大

7、小決定于上下游的水位差（簡稱水頭）和流量的大小。因此，水力發電廠往往需要修建攔河大壩等水工建筑物以形成集中的水位差，并依靠大壩形成具有一定容積的水庫以調節河水流量。根據地形、地質、水能資源特點的不同，水力發電廠可分為壩式水電站、引水式水電站、混合式水電站。壩式水電站的水頭是由擋水大壩抬高上游水位而形成的。若廠房布置在壩后，稱之為壩后式水電站。若廠房起擋水壩的作用，承受上游水的壓力，稱之為河床式水電站。引水式水電站的水頭由引水道形成。這類水電站的特點是具有較長的引水道。混合式水電站的水頭由壩和引水道共同形成。這類水電站除壩具有一定高度外，其余與引水式水電站相同。 返回主要內容主要內容普通高等教育

8、“十一五”國家級規劃教材4.1.1 電力系統的組成3核能發電廠 核能發電廠又稱為原子能發電廠，簡稱為核電廠或核電站。它主要是利用原子核的裂變能來生產電能。它的生產過程與火電廠基本相同，主要區別是以核反應堆（俗稱原子鍋爐）代替了燃煤鍋爐，以少量的核燃料代替了大量的煤炭。其能量轉換過程是： 反應堆核裂變能熱能汽輪機機械能發電機電能下一頁主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材4.1.1 電力系統的組成 核電站具有節省燃料，燃燒時不需要空氣助燃、無污染、緩解交通等一系列優點。所以，目前世界上許多國家都很重視核能發電廠的建設。有16%的電力是核能發電產生的。我國已建成浙江秦山核電站和廣東大

9、亞灣核電站。尚有許多在建以及計劃建設的核電站。 返回主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材4.1.2 電力系統的電壓 內容：額定電壓標準、電壓偏差、電壓波動、諧波、三相電壓不平衡度技術指標等。1額定電壓 所謂額定電壓，就是指能使各類電氣設備處在設計要求的額定或最佳運行狀態的工作電壓。 我國國家標準GB15693標準電壓規定的電力系統和電氣設備的額定電壓標準如表41所示。(1)電網(電力線路)的額定電壓： 電網的額定電壓等級是國家根據國民經濟發展的需要及電力工業的水平，經全面的技術經濟分析研究后確定的。它是確定各類電力設備額定電壓的基本依據。 下一頁主要內容主要內容普通高等教育“十

10、一五”國家級規劃教材4.1.2 電力系統的電壓表41 我國標準規定的三相交流電網和電力設備的額定電壓 分 類電網和用電設備額定電壓（kV）發電機額定電壓（kV）電力變壓器額定電壓（kV）一次繞組二次繞組低壓0.220.380.660.230.400.690.220.380.660.23、0.400.69高 壓3、6、1035、63、110220、330、5003.15、6.310.5、3.8,15.75、18、203及3.15、6及6.3、10及10.513.8,15.75、18、20、35、63、110、220、330、5003.15及3.36.3及6.610.5及11、38.5、69、12

11、1、242、363550返回主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材4.1.2 電力系統的電壓（2）用電設備的額定電壓： 由于用電設備運行時線路上要產生電壓降，所以線路上各點的電壓都略有不同，如圖42中虛線所示。但是成批生產的用電設備，其額定電壓不可能按使用處的實際電壓來制造，而只能按線路首端與未端的平均電壓即電網的額定電壓UN來制造，以利于大批量生產。所以用電設備的額定電壓規定與其接入電網的額定電壓相同。 下一頁主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材4.1.2 電力系統的電壓（3）發電機的額定電壓： 由于同一電壓的線路一般允許的電壓偏差是5%,即整個線路允許有10%

12、的電壓損耗值，因此為了維持線路的平均電壓在額定值，線路首端（即電源端）的電壓應較電網額定電壓高5%，而線路未端則可較電網額定電壓低5%，如圖42所示。所以發電機額定電壓規定高于同級電網額定電壓5%。 下一頁主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材4.1.2 電力系統的電壓（4）變壓器的額定電壓： 當變壓器的一次繞組與發電機直接連接時，其一次繞組的額定電壓等于發電機額定電壓，即高于同級電網額定電壓5%。當變壓器不與發電機相連，而是連接在線路上時，則可把它看作用電設備，其一次繞組額定電壓應與電網額定電壓相同。 變壓器二次繞組的額定電壓也分兩種情況。這里，我們首先來看看變壓器二次繞組的額

13、定電壓是如何定義的。 下一頁4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 變壓器二次繞組的額定電壓，是指變壓器一次繞組加上額定電壓而二次繞組開路的電壓即空載電壓。在滿載時，二次繞組內約有5%的電壓降，因此當變壓器二次側供電線路較長時，變壓器二次繞組的額定電壓應高于同級電網額定電壓10%，一方面補償變壓器滿載時內部5%的電壓降，另一方面要考慮變壓器滿載時輸出的二次電壓還要高于電網額定電壓的5%，以補償線路上的電壓降。當變壓器二次側供電線路不長時，如采用低壓配電或直接供給用電設備，則變壓器二次繞組的額定電壓只需高于電網額定電壓5%，僅考慮補償變壓器內部5%的電壓降

14、。 下一頁4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材2電壓偏差 （1）基本定義與規定：當供配電系統改變運行方式和負荷緩慢地變化時，供配電系統各點的電壓也隨之變化，各點的實際電壓與系統額定電壓之差U稱為電壓偏差。電壓偏差U也常用與系統額定電壓的比值，以百分數表示，即 100NNUUU（41） 式中 U電壓偏差； U用電設備的實際電壓； UN用電設備的額定電壓； 下一頁4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 根據國家標準GB500521995供配電系統設計規范，在正常運行情況下，用電設備端子上電壓偏差允許值如下： 1） 電

15、動機為5%。 2）照明：在一般工作場所為5%；對于遠離變電所的小面積一般工作場所，難以滿足上述要求時，可為+5%、-10%；應急照明、道路照明和警衛照明等為+5%、-10%。 3）其他用電設備，當無特殊規定時為5%。 下一頁4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 （2）危害：如果用電設備的端電壓與其額定電壓有偏差，則用電設備的工作性能和使用壽命將受到影響，總的經濟效果將會下降。電壓偏差對不同用電設備的影響如下。 1）對感應電動機的影響 由于電動機轉矩與其端電壓的平方成正比，因此當電動機的端電壓比其額定電壓低10%時，其實際轉矩將只有額定轉矩的81%，而負

16、荷電流將增大5%10%以上，溫升將提高10%15%以上，絕緣老化程度將比規定增加1倍以上，從而明顯地縮短電機的使用壽命。而且電于轉矩減小，轉速下降，不僅會降低生產效率，減少產量，而且還會影響產品質量，增加廢次品。 下一頁4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材當其端電壓偏高時，負荷電流和溫升一般也要增加，絕緣也要受損，對電機也是不利的，但不像電壓偏低時那么嚴重。 2）對同步電動機的影響 當同步電動機的端電壓偏高或偏低時，轉矩也要按電壓平方成正比變化。因此同步電動機的端電壓偏差，除了還會影響其轉速外，其他如對轉矩、電流和溫升等的影響，是與感應電動機相同的。

17、下一頁4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 3）對照明的影響 電壓偏差對白熾燈的影響最為顯著。當白熾燈的端電壓較其額定電壓降低10%時，燈泡的使用壽命將延長23倍，但其發光效率將下降30%以上，燈光明顯變暗，照度降低，嚴重影響人的視力健康，降低工作效率，還可能增加事故發生率。當其端電壓較其額定電壓升高10%時，發光效率將提高1/3。電壓偏差對熒光燈等氣體放電燈的影響不像對白熾燈那么明顯，但也有一定的影響。當其端電壓偏低時，燈管不易起燃。如果多次反復起燃，則燈管壽命將大受影響。而且電壓降低時，照度下降，影響視力及工作。當其電壓偏高時，燈管壽命又要縮短。

18、下一頁4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材3電壓波動 (1)基本定義與規定：供配電系統的電壓波動主要是由于系統中的沖擊負荷引起的。沖擊負荷引起的電壓對工頻來說是調幅波（即交流電壓波的包絡線）性質的。為了表征電壓波動的大小，用電壓調幅波中相鄰兩個極值（極大和極小）電壓均方根值之差（Umax-Umin）對額定電壓UN的百分數來表示，即 100minmax%NUUUU(42) 下一頁4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 為了區別電壓波動（電壓的快變化）和電壓偏差（電壓的慢變化），國家標準GB1232690電能質量電壓

19、允許波動和閃變中規定，電壓波動的變化速度應不低于每秒0.2%。 電壓閃變反映了電壓波動引起的燈光閃爍對人視覺產生影響的效應。引起照度閃變的電壓波動現象稱為電壓閃變。因燈光照度急劇變化使人眼感到不適的電壓，稱為閃變電壓。下一頁4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 國家標準GB1232690中規定了電力系統公共供電點由沖擊性負荷產生的電壓波動和閃變的允許值，如表42和表43所示。表42 電壓波動允許值 注：衡量點為電網公共連接點，取實測95%概率值。 下一頁電網額定電壓（kV）電壓波動允許值（%）10及以下35110220及以上2.521.64.1.2 電

20、力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材表43 閃變電壓 允許值 10注：衡量點為電網公共連接點，取實測95%概率值。 下一頁應用場合允許值(%)要求較高的照明負荷一般照明負荷0.4(推薦值)0.6(推薦值)4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材（2）電壓波動和閃變的危害： 1）引起照明燈光閃爍，使人的視覺容易疲勞和不適，從而降低工作效率。 2）電視機畫面亮度發生變化，垂直和水平幅度搖動。 3）影響電動機正常啟動，甚至無法啟動；導致電動機轉速不均勻，危及本身的安全運行，同時影響產品質量。例如使造紙、制絲不均勻，降低精加工機床制品的

21、光潔度，嚴重時產生廢品等。 下一頁4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 4）使電子儀器設備（例如示波器、X光機）、計算機、自動控制設備工作不正常。 5）使硅整流器的出力波動，導致換流失敗等。 6）影響對電壓波動較敏感的工藝或試驗結果。例如，使光電比色儀工作不正常，使化驗結果出差錯。 下一頁4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材4諧波 （1）基本定義與規定：國際上公認的諧波含義為： “諧波是一個周期電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整倍數”。由于諧波的頻率是基波頻率的整數倍，也常稱它為高次諧波。 諧波將引起供配

22、電系統正弦波形畸變，為了表示畸變波形偏離正弦波形的程度，最常用的特征量有諧波總含量、總畸變率和h次諧波的含有率。 下一頁4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材1)諧波總含量 所謂諧波總含量，就是各次諧波的平方和開方。諧波電壓總含量為 22hhHUU(4-3) 下一頁4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材2)電壓總諧波畸變率電壓總諧波畸變率THDu按式（4-4）計算為%1001UUTHDHu（4-4） 式中 U1基波電壓均方根值； UH諧波電壓總含量。 下一頁4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十

23、一五”國家級規劃教材3）諧波含有率 第h次諧波電壓含有率HRUh，按式（4-5）計算為 1UUHRUhh（4-5） 式中 U h第h次諧波電壓均方根值。 下一頁公用電網諧波電壓（相電壓）極限見表4-4。 4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材表44公用電網諧波電壓（相電壓）限值 電網額定電壓（kV）電壓總諧波畸變率（%）各次諧波電壓含有率（%）奇 次偶 次0.385.04.02.064.03.21.610353.02.41.2661102.01.60.8返回4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材(2) 諧波產生的原

24、因： 在電能的生產、傳輸、轉換和使用的各個環節中都會產生諧波。 在供配電系統中，諧波產生的主要原因是系統中存在具有非線性特性的電氣設備，主要有： 1）具有鐵磁飽和特性的鐵芯設備，如變壓器、電抗器等。 2）以具有強烈非線性特性的電弧為工作介質的設備，如氣體放電燈、交流弧焊機、煉鋼電弧爐等。 下一頁4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材3）以電力電子元件為基礎的開關電源設備或裝置，如各種電力交流設備（整流器、逆變器、變頻器）、相控調速和調壓裝置、大容量的電力晶閘管可控開關設備等。它們大量的用于化工、電氣鐵道、冶金、礦山等工礦企業以及各式各樣的家用電器中。 下

25、一頁4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 上述非線性電氣設備的顯著特點是從供配電系統中取用非正弦電流，也就是說，即使電源電壓是正弦波形，但由于負荷具有其電流不隨著電壓同步變化的非線性的電壓電流特性，使得流過負荷的電流是非正弦波形，它由基波及其整數倍的諧波組成。產生的諧波使供配電系統電壓嚴重失真。這些向供配電系統注入諧波電流的非線性電氣設備通稱為諧波源。在電力電子裝置普及以前，變壓器是主要諧波源，目前各種電力電子裝置已成為主要諧波源。 下一頁4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材（3）諧波的危害： 目前，國際上公認

26、諧波“污染”是供配電系統的公害，其具體危害有以下幾個方面。 1）諧波會大大增加供配電系統發生諧波的可能，從而造成很高的過電流或過電壓而引發事故的危險性。 2）諧波電壓可使變壓器的磁滯及渦流損耗增加，使絕緣材料承受的電氣應力加大，而諧波電流使變壓器的銅耗增加，從而使鐵芯過熱，加速絕緣老化，縮短變壓器使用壽命。 下一頁4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 3）諧波電流可能使電容器過負荷和出現不允許的溫升，可使線路電能損耗增加，還可能使供配電系統發生電壓諧振，損壞設備絕緣。 4）諧波電流流過供配電線路時，可使其電能損耗增加，導致電纜過熱損壞。 5）諧波電流可

27、使電動機鐵損明顯增加，并使電動機轉子出現振動現象，嚴重影響機械加工的產品質量。 6）諧波可使計費的感應式、電子式電能表的計量不準。 下一頁4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 7）諧波影響設備正常工作，可使繼電保護和自動裝置發生誤動和拒動，可使計算機失控、電子設備誤觸發、電子元件的測試無法進行。 8）諧波可干擾通信系統，降低信號的傳輸質量，破壞信號的正常傳遞，甚至損壞通信設備。 對高次諧波的抑制，科學工作者已采用許多措施，但迄今不能達到人們所期望的目的。 下一頁4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材5三相電壓不平

28、衡度（1）基本定義與規定：電壓不平衡度 ，是衡量多相系統負荷平衡狀態的指標，用電壓負序分量的均方根值U2與電壓正序分量的均方根值U1的百分比來表示，即 U%10012UUU（4-6） 下一頁4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 國家標準GB/T155431995電能質量三相電壓不平衡度規定： 1）電力系統公共連接點，正常時三相電壓不平衡度允許值為2%，短時不超過4%。 2）接于系統公共連接點的每個用戶，三相電壓不平衡度一般不得超過1.3%。 下一頁4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 （2）危害：三相電壓不平衡

29、度偏高，說明電壓的負序分量偏大。電壓負序分量的存在，將對電力設備的運行產生不良影響。例如，電壓負序分量可使感應電動機出現一個反向轉矩，削弱電動機的輸出轉矩，降低電動機的效率，同時使電動機繞組電流增大，溫度增高，加速絕緣老化，縮短使用壽命。三相電壓不平衡，還會影響多相整流設備觸發脈沖的對稱性，出現更多的高次諧波，進一步影響電能質量。 下一頁4.1.2 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材（3）降低不平衡度的措施：由于造成三相電壓不平衡的主要原因是單相負荷在三相系統中的容量分配和接入位置不合理、不均衡。因此在供配電系統的設計和運行中，應采取如下措施： 下一頁4.1.2

30、 電力系統的電壓主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 1）均衡負荷 對單相負荷應將其均衡地分配在三相系統中，同時要考慮用電設備的功率因數不同，盡量使有功功率和無功功率在三相系統中均衡分配。在低壓供配電系統中，各相之間的容量之差不宜超過15%。 2）正確接入照明負荷 由地區公共低壓供配電系統供電的220V照明負荷，線路電流小于或等于30A時，可采用220V單相供電；大于30A時，宜以220/380V三相四線制供電。 返回目錄主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材4.1.2 電力系統的電壓圖41 電力系統示意圖 返回主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材

31、4.1.2 電力系統的電壓圖42 用電設備和發電機的額定電壓 返回UN 主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材4.1 電力系統概述 4.1 電力系統概述 小結1、電力系統的組成結構 由發電廠的發電部分、輸配電線路、變配電所及各種用電設備所組成的整體稱為電力系統。 發電廠按所使用的能源不同，可分為火力發電廠、水力發電廠、核能發電廠以及風力發電廠、地熱發電廠、太陽能發電廠等。2、電力系統的電壓 額定電壓標準；以及電壓偏差、電壓波動、諧波、三相電壓不平衡度技術指標等。返回目錄4.2 負荷分級、供電要求及電能質量 主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材4.2.1 電力負荷的

32、分級 4.2.2 各級負荷對供電電源的要求 4.2.3 電能質量 返回目錄 本節小結 4.2.1 電力負荷的分級 主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材按照供電負荷的重要性分為： 一級負荷、二級負荷、三級負荷1一級負荷 符合下列情況之一時，應為一級負荷。 （1）中斷供電將造成人身傷亡時。 （2）中斷供電在政治、經濟上造成重大損失時。例如：重大設備破壞、重要產品報廢、用重要原料生產的產品大量報廢、國民經濟中重點企業的連續生產被打亂需要長時間才能恢復等。下一頁4.2.1 電力負荷的分級主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 （3）中斷供電將影響有重大政治、經濟意義的用電

33、單位的正常工作。例如：重要交通樞紐、重要通信樞紐、重要賓館、大型體育館、經常用于國際活動的大量人員集中的公共場所等用電單位中的重要電力負荷。 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，視為特別重要的負荷。 下一頁4.2.1 電力負荷的分級主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材2.二級負荷 符合下列情況之一時，應為二級負荷。 （1）中斷供電將在政治、經濟上造成較大損失時。例如：主要設備損壞、大量產品報廢、連續生產過程被打亂需較長時間才能恢復，重點企業大量減產等。 （2）中斷供電將影響重要用電單位的正常工作。例如：交通樞紐、通

34、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。3.三級負荷 不屬于一級和二級負荷者應為三級負荷。 民用及工業建筑的負荷分級列表分類如表4-5所示。返回4.2.1 電力負荷的分級主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材下面對民用及工業建筑的負荷分級列表分類，如表4-5所示(下表）。 建筑類別建 筑 物 名 稱用電設備及部位負荷級別住宅建筑高層普通住宅電梯、照明二級旅館建筑高級旅館宣傳廳、新聞攝影、高級客房、電梯等一級普通旅館主要照明二級辦公建筑省、市部級辦公樓會議室、總值班室、電梯、檔案室、主要照明一級銀行主要業務用計

35、算機及外部設備電源、防盜信號電源一級教學建筑教學樓教室及其它照明二級重要實驗室 一級科研建筑科研所重要實驗室、計算中心、氣象臺主要用電設備一級電梯二級下一頁4.2.1 電力負荷的分級主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材建筑類別建 筑 物 名 稱用電設備及部位負荷級別文娛建筑大型劇院舞臺、電聲、貴賓室、廣播及電視轉播、化裝照明一級醫療建筑縣級及以上醫院手術室,分娩室,急診室,嬰兒室,理療室,廣場照明一級細菌培養室、電梯等二級商業建筑省轄市及以上百貨大樓營業廳主要照明一級其它附屬照明二級博物建筑省、市、自治區級及以上博物館、展覽館珍貴展品展室的照明、防盜信號電源一級商品展覽用電二級

36、商業倉庫建筑冷庫大形冷庫、有特殊要求的冷庫壓縮機及附屬設備、電梯、庫內照明二級司法建筑監獄警衛信號一級續表（4-5）返回4.2.2 各級負荷對供電電源的要求 主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材1一級負荷 （1）由兩個電源供電：一級負荷應由兩個電源供電，當一個電源發生故障時，另一個電源不應同時受到損壞。 （2）兩個電源與應急電源供電：對一級負荷中特別重要的負荷，除由兩個電源供電外，尚應增設應急電源，并嚴禁將其他負荷接入應急供電系統。 下一頁4.2.2 各級負荷對供電電源的要求主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 應急電源是與電網在電氣上獨立的各式電源。可以作為應

37、急電源的電源如下： 1）獨立于正常電源的發電機組。 2）供電網絡中獨立于正常電源的專用的饋電線路。 3）蓄電池。 4）干電池。下一頁4.2.2 各級負荷對供電電源的要求主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 應急電源可根據允許中斷供電的時間進行選擇： 1）允許中斷供電時間為15s以上的供電，可選用快速自啟動的發電機組。 2）自動裝置的動作時間能滿足允許中斷供電時間的，可選用帶有自動投入裝置的獨立于正常電源的專用饋電線路。 3）允許中斷供電時間為毫秒級的供電，可選用蓄電池靜止型不間斷供電裝置、蓄電池機械儲能電機型不間斷供電裝置或柴油機不間斷供電裝置 下一頁4.2.2 各級負荷對供電

38、電源的要求主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 2二級負荷 二級負荷的供配電系統，宜采用兩回線路供電。供電變壓器亦應有兩臺（兩臺變壓器不一定在同一變電所）。在其中一回路或一臺變壓器發生常見故障時，二級負荷應不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復供電。只有當負荷較小或地區供電條件困難時，才允許由一回6kV及以上的專用架空線從電。這主要考慮電纜發生故障后，有時檢查故障點和修復需時較長，而一般架空線路修復方便。當線路自配電所引出采用電纜線路時，必須要采用兩根電纜組成的電纜線路，其每根電纜應能承受的二級負荷100%，且互為熱備用，即同時處于運行狀態。 下一頁4.2.2 各級負荷對供電電源的要

39、求主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 3三級負荷： 三級負荷供電可靠性要求較低，對供電電源無特殊要求。但在條件許可時，應盡量提高供電的可靠性和連續性。 返回4.2.3 電能質量 主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 電能質量也即用電點的供電質量，主要由以下四個方面（安全、可靠、優質、經濟）來決定。 1供電安全 把人身觸電事故和設備損壞事故降低到最低的限度。 2供電可靠 即供電的不間斷性。 3優質供電 主要是指電壓和頻率偏差要在允許的范圍之內。 4供電經濟 是指供電系統的投資要少，運行費用要低，減少金屬材料的消耗等。 返回4.2 負荷分級、供電要求及電能質量 小

40、結1、電力負荷分為三級，各級負荷供電要求有所不同。2、供電質量安全、可靠、優質、經濟。 返回普通高等教育“十一五”國家級規劃教材4.2 負荷分級、供電要求及電能質量 主要內容主要內容4.3 負荷計算 主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材4.3.1 用電設備的工作制 4.3.2 設備容量計算方法 4.3.3 用需要系數法確定計算負荷 返回目錄本節小結 4.3.1 用電設備的工作制主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 現代建筑的用電設備種類繁多,用途各異,工作方式不同,按其工作制可分以下三類（連續、短時、斷續周期）。1長期連續工作制或長期工作制 是指電氣設備在運行工

41、作中能夠達到穩定的溫升，能在規定環境溫度下連續運行，設備任何部分的溫度和溫升均不超過允許值。 例如通風機、水泵、電動發電機、空氣壓縮機、照明燈具、電熱設備等負荷比較穩定，它們在工作中時間較長，溫度穩定。 下一頁4.3.1 用電設備的工作制主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材2短時工作制 短時運行工作制是指運行時間短而停歇時間長，設備在工作時間內的發熱量不足以達到穩定溫升，而在間歇時間內能夠冷卻到環境溫度，例如車床上的進給電動機等。電動機在停車時間內，溫度能降回到環境溫度。 下一頁4.3.1 用電設備的工作制主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材3斷續周期工作制 即

42、斷續運行工作制或稱反復短時工作制，該設備以斷續方式反復進行工作，工作時間與停歇時間相互代替重復，周期性地工作或是經常停，反復運行。一個周期一般不超過10min，例如起重電動機。斷續周期工作制的設備用暫載率（或負荷持續率）來表示其工作特性，計算公式如下下一頁4.3.1 用電設備的工作制主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材%100%100otttTt（4-7） 式中 暫載率； t 工作周期內的工作時間； T工作周期； t0工作周期內的間歇時間。 下一頁4.3.1 用電設備的工作制主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 工作時間加停歇時間稱為工作周期。根據中國的技術標準

43、規定工作周期以10min為計算依據。吊車電動機的標準暫載率分為15%、25%、40%、60%四種；電焊設備的標準暫載率分為50%、65%、75%、100%四種。其中100%為自動電焊機的暫載率。在建筑工程中通常按100%考慮。 返回目錄4.3.2 設備容量計算方法 主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 設備容量是把設備額定功率（用PN表示）換算到統一工作制下的額定功率，用Pe表示，有時也稱為設備的計算容量。對不同工作制的用電設備，其設備容量可按如下方法確定。 電氣設備的容量等于銘牌標明的“額定功率”（kW）。計算設備的容量不打折扣，即設備容量Pe與設備額定功率相等。 1長期工作

44、制電動機的設備容量下一頁4.3.2 設備容量計算方法主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 反復短時工作制下設備的工作時間較短。按規定應該把反復短時（或稱斷續周期）工作制下的設備容量統一換算到=25%時的額定功率（kW）。若不等于25%時，如吊車類設備。 NNePpp225（4-8） 式中：Pe 換算到=25%時電動機的設備容量（kW）； 銘牌暫載率，以百分值代入公式； PN電動機銘牌額定功率（kW）。 短時工作制下設備容量的換算也可以采用公式（4-8）2反復短時（或稱斷續周期）工作制電動機的設備容量下一頁4.3.2 設備容量計算方法主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規

45、劃教材例例1 某化工廠有吊車共20kW，銘牌暫載率為40%，求換算到為25%時設備的容量是多少？NNPPPe225解解 kW30.252025. 04 . 0下一頁4.3.2 設備容量計算方法主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 規定要求應統一換算到=100%時的額定功率（kW）。若不等于100%時，應按下式換算到=100%，即（4-9） cos100NNSPPePe換算到100=100%后電焊機的設備容量（kW）；PN銘牌額定功率（直流焊機）（kW）；SN銘牌額定視在功率（交流焊機）（kVA）； 銘牌額定功率因數； 是同SN或PN相對應的銘牌暫載率，用百分值代入公式計算。 c

46、os式中3電焊設備的設備容量（斷續運行）下一頁4.3.2 設備容量計算方法主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材例例2 某建筑工程工地有電焊機，銘牌功率共40kVA， 為0.6。銘牌為40%，自動電焊機按換算到=100%計算，求設備的容量是多少？ cos解解： 6.040%100%40cos/100NePPkW18.156 . 030.25 例題表明把暫載率小的設備換算為長時間運行（=100%）下的容量，則計算容量變小。 下一頁4.3.2 設備容量計算方法主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材總之，在實用中動力設備容量的計算有三種情況： 長期運行的電氣設備暫載率按1

47、00%計算，即長期運行電器設備的銘牌額定功率。多臺電氣設備的容量為多臺電氣設備容量之和,就等于折合后的電氣設備容量Pe。如電動水泵、自動電焊機等。 斷續運行的電氣設備暫載率按100%計算，如起重電氣設備等。銘牌上標注的暫載率不一定是65%。如果小于65%，經過折算后設備容量將小于銘牌上標定的額定功率，如例42所得結果。 短時運行的電氣設備暫載率按25%計算。如吊車、電動門、機床架升降等。若銘牌標定的暫載率大于25%，則折合后的設備容量將大于銘牌功率。下一頁4.3.2 設備容量計算方法主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材4電爐變壓器和安全照明變壓器的容量 因為各種變壓器的容量是用

48、視在功率SN表示的，故應統一換算到額定功率因數時的額定功率（kW），即 NNeSPcos（4-11） 5380V單相電氣設備折算為三相計算負荷 首先將暫載率折合到所需要的情況，平均分配到三相電源，一般為三角形聯結，求出每相的計算負荷，再找出相鄰兩相計算容量平均最大的，而后乘以3即為三相計算容量。下一頁4.3.2 設備容量計算方法主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材6照明設備的容量1) 白熾燈、古碘鎢燈的設備等于燈泡的額定功率（kW）。 NePP （4-12） 2) 熒光燈的設備容量等于燈管額定功率的1.2倍（考慮鎮流器中功率損失約為燈管額定功率的20%）。 NNePPcos2

49、. 1（4-13） 3）高壓汞燈、金屬鹵化物燈的設備容量等于燈泡額定燈率的1.1倍（考慮鎮流器功率損失約為燈泡額定功率的10% NNeSPcos1 . 1（4-14） 下一頁4.3.2 設備容量計算方法主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材7不對稱單相負載的設備容量 對多臺單相設備應盡可能平均地接在三相上，若單相設備不平衡度（即偏離三相平均值的大小）與三相平均值之比小于15%時，按三相平衡分配計算，見式（4-15）。當單相設備不平衡度與三相平均值之比大于15%時，按單相最大功率的三倍計算，見式（4-16）。偶爾在短時工作制小容量設備的設備容量一般按零考慮，如電磁閥等可以忽略不計。

50、 WVUePPPPmax3PPe（416）不平衡度之比大于15%(415)不平衡度之比小于15%下一頁4.3.2 設備容量計算方法主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材例3 新建辦公樓照明設計用白熾燈U相3.6kW，V相4kW，W相5kW，求設備容量 是多少？如果改為U相3.8kW，求設備容量是多少？ 解解 三相平均容量為（3.6+4+5）/3=12.6/3=4.2 kW 三相負載不平衡容量占三相平均容量的百分率(即不平衡度)為 (5-4.2)/4.2=0.8/4.2=0.19=19%,大于15% 所以Pe=3 Pmax=35=15 kW 改善后:( 4.8-4.2)/(4.2)

51、=0.6/4.2=0.1429=14.29%,小于15%。kWPPPPWVUe6 .128 . 446 . 3小于15 kW，計算容量減少了，可見設計三相負荷時越接近平衡越好。可見設計三相負荷時越接近平衡越好。 返回目錄4.3.3用需要系數法確定計算負荷主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 1計算負荷的概念 用電設備組的計算負荷是指用電設備組從供電系統中取用的半小時最大負荷，它是作為按發熱條件選擇電氣設備的依據。我們用半小時（30min）最大負荷P30來表示有功計算負荷，其余Q30、S30、I30分別表示無功計算負荷、視在計算負荷和計算電流。 下一頁4.3.3用需要系數法確定計

52、算負荷主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材計算負荷是供電設計計算的基本依據基本依據。 計算負荷確定得是否正確合理，直接影響到電器和導線電纜的選擇是否經濟合理。如計算負荷確定過大，將使電器和導線電纜選得過大，造成投資和有色金屬的浪費。如計算負荷確定過小，又將使電器和導線電纜處于過負荷下運行，增加電能損耗，產生過熱，導致絕緣過早老化甚至燒毀，同樣要造成損失。由此可見，正確確定計算負荷意義重大。 下一頁4.3.3用需要系數法確定計算負荷主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材2需要系數的含義 以一組用電設備來分析需要系數的含義，如圖4-3所示。該組設備有幾臺電動機，其額定

53、容量為Pe。由于該組電動機實際上不一定都同時運行，而且運行的電動機也不可能都滿負荷，同時設備本身及配電線路也有功率損耗，因此該組電動機的有功計算負荷應為eWLeLPKKP30（417） 下一頁4.3.3用需要系數法確定計算負荷主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材式(4-17)中 K設備組的同時系數，即設備組在最大負荷時運行的設備容量與全部設備容量之和的比值。 KL設備組的負荷系數，即設備組在最大負荷時的輸出功率與運行設備容量之比。 WL配電線路的平均效率，即配電線路在最大負荷時的未端功率（設備組的取用功率）和首端功率（計算負荷）之比。 ,/XWLeLKKK令令這里的 KX稱為需

54、要系數。KX = P30 / Pe （418） 式中 Pe經過折算后的設備容量。下一頁4.3.3用需要系數法確定計算負荷主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 用電設備組的需要系數就是用電設備組在最大負荷時需要的有功功率與其設備容量的比值，一般小于1。 由此可得按需要系數確定三相用電設備組的有功功率的基本公式為 P 30 = KX Pe （419） 實際上，需要系數不僅與用電設備組的工作性質、設備臺數、設備效率和線路損耗等因素有關，而且和操作工人的熟練程度和生產組織等多種因素有關，因此應盡量通過實際測量分析測定，以保證接近實際。 從表46中可查出不同用電設備的需要系數。 下一頁4

55、.3.3用需要系數法確定計算負荷主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 表46所列出的需要系數值是按照車間范圍內設備臺數較多的情況下確定的，所以取用的需要系數值都比較低。它適用于比車間配電規模大配電系統的計算負荷。如果用需要系數法計算干線或分支線上的用電設備組，系數可適當取大。當用電設備的總量不多時，可以認為KX =1。 需要系數與用電設備的類別和工作狀態有極大的關系。在計算時首先要正確判斷用電設備的類別和工作狀態，否則將造成錯誤。 下一頁4.3.3用需要系數法確定計算負荷主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 求出有功計算負荷P30后，可以按照下式求出其余的計算負

56、荷，即tgPQ3030cos/3030PSNUSI3/3030無功計算負荷 視在計算負荷 計算電流 （4-20） tgcoscos式中 對應于用電設備組的正切值； 用電設備組的平均功率因數；UN 用電設備組的額定線電壓。 下一頁4.3.3用需要系數法確定計算負荷主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 如果只有一臺三相電動機，其計算電流就取其額定電流，即)cos3/(30NNNUPII（4-21） 負荷計算中常見的單位是：有功功率為kW，無功功率為kvar，視在功率為kVA，電流為A，電壓為kV。 下一頁4.3.3用需要系數法確定計算負荷主要內容主要內容普通高等教育“十一五”國家級規劃教材 例例4 4 已知某建筑工地的臨時用電設備，有電壓為380V的三相電機7.5kW 3臺，4kW 8臺，1.5kW10臺，1kW51臺。求其計算負荷。 解解 此建筑工地各類用電設備的總容量為 Pe=7.5kW3+4kW8+1.5kW10+1 kW51=120.5 kW 取KX=0.2， 73. 1, 5 . 0costg有功計算負荷 無功計算負荷 視在計算負荷 kWPKPeXe1 .245 .1202 . 0var7 .4