第7章建筑供電與安全用電7.1電力系統概述7.2電力負荷的計算7.310kV變電站7.4低壓配電系統7.5安全用電7.6建筑防雷7.1電力系統概述7.1.1電力系統基本概念下圖是發電廠到用戶的送電過程1電力系統

通過各級電壓的電力線路，將發電廠、變電所和電力用戶連接起來的一個發電、輸電、變電、配電和用電的整體。2電網（電力網）

電力系統中各級電壓的電力線路及其聯系的變電所。主要作用是變換電壓、傳送電能，負責將發電廠生產的電能經過輸電線路，送到用戶。電網往往以電壓等級來區分，如35kV電網。3電力用戶（用電設備）

消耗電能的場所，將電能通過用電設備轉換為滿足用戶需求的其他形式的能量。例如：電動機將電能轉換為機械能、電熱設備將電能轉換為熱能、照明設備將電能轉換為光能等。

電力用戶根據供電電壓分為：

高壓用戶10kV以上低壓用戶380/220V電力系統示意圖7.1.2發電廠基本知識

是生產電能的場所，是將自然界蘊藏的各種天然能源轉換為電能的工廠。根據其所采用的一次能源不同進行分類。1水利發電廠（水電站）水流位能機械能水輪機電能發電機

三峽樞紐工程2火力發電廠燃料化學能熱能鍋爐汽輪機機械能電能發電機

火力發電一般是指利用石油、煤炭和天然氣等燃料燃燒時產生的熱能來加熱水，使水變成高溫、高壓水蒸氣，然后再由水蒸氣推動發電機來發電的方式的總稱。

火力發電根據使用的燃料不同，可分為石油火力發電、煤炭火力發電和LING（液化天然氣）火力發電等種類。3核能發電廠核裂變能熱能核反應堆汽輪機機械能電能發電機秦山核電站全景

秦山核電站是中國自己設計、建設、調試和運營的第一座核電站，1991年12月15日首次并網發電。總裝機容量為300萬千瓦。秦山核電站汽輪機廠房

中國第一個大型風電廠，也是亞洲最大的風力發電站。目前安裝有200臺風車，年發電量為1800萬瓦。4風力發電廠新疆達板城風電廠5其它類型發電廠大型太陽能光伏并網發電站地熱發電廠

日本松川地熱發電站是1966年啟動的日本第一座地熱發電站，是世界上第四座地熱發電站。潮汐能發電廠當潮水流進或流出大壩時，都通過水輪機而發電。建造潮汐電站的費用昂貴，全世界很少。

供電質量指標是評價供電質量優劣的標準參數。1電能質量:電壓、頻率和波形的質量。

2供電可靠性：全年停電次數和停電持續時間。7.1.3供電質量要求1電能質量（1）電壓偏移電壓偏移允許值5%10%（2）電壓波動：由于負荷的急劇變化引起是指電壓在短時間內的快速變動情況。

10kV以下電網不超過2.5%

（3）、頻率偏差

定義：頻率偏差是指供電的實際頻率與電網的標準頻率的差值。 我國電網的標準頻率為50Hz，又叫工頻。 偏差允許值：頻率偏差一般不超過

0.25Hz。 當電網容量大于3000MW時，頻率偏差不超過

0.2Hz。

調整：調整頻率的辦法是增大或減小電力系統發電機有功功率。

抑制高次諧波降低三相不平衡度：低壓配電系統中，各相之間容量之差不宜超過15%

供電可靠性指標是根據用電負荷的等級要求制定的。衡量供電可靠性的指標，用全年平均供電時間占全年時間百分數表示。

例如，全年時間8760小時，用戶全年停電時間為87.6小時，即停電時間占全年的1%，供電可靠性為99%。

2供電可靠性7.1.4電壓等級1100V以下：12V、24V、36V。2100V~1000V：127V、220V、380V。31000V以上：3kV、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV。

輸電電壓的高低取決于輸送距離輸送容量

線路在輸送的功率和距離一定的情況下，電壓愈高則電流愈小，導線截面和線路中的功率損耗愈小。同時，電壓愈高線路的絕緣要求愈高，變壓器和開關設備的價格愈高，選擇電壓等級要權衡經濟效益。

各級電壓電力線路合理的輸送功率和輸送距離

7.2

電力負荷及其計算7.2.1電力負荷的概念負荷：又稱負載，指發電機或變電所供給用戶的電力，其衡量標準是電氣設備中的功率或電流。

滿負荷

滿負荷又叫滿載，指負荷恰好達到電氣設備銘牌所規定的數值。最大負荷

最大負荷有時又稱尖峰負荷，指系統或設備在一段時間內用電最大負荷值。最小負荷

又稱低谷負荷，指系統或設備在一段時間內用電最小負荷值。7.2.2負荷的分類

1．按負荷特征分類

（1）連續工作制負荷。 （2）短時工作制負荷。 （3）重復短時工作制負荷。

2．按供電對象分類

（1）照明負荷。 （2）民用建筑照明。 （3）通訊及數據處理設備負荷。

7.2.3負荷分級 電力負荷應根據供電可靠性及中斷供電在政治、經濟上所造成的損失或影響的程度，分為一級負荷、二級負荷、三級負荷。

1．一級負荷

屬下列情況者均為一級負荷：（1）中斷供電將造成人身傷亡者。（2）中斷供電將造成重大政治影響者。（3）中斷供電將造成重大經濟損失者。

（4）中斷供電將造成公共場所秩序嚴重混亂者。 對于某些特等建筑，如重要的交通樞紐、重要的通訊樞紐、國賓館、國家級及承擔重大國事活動的大量人員集中的公共場所等的一級負荷為特別重要負荷。

中斷供電將影響實時處理計算機及計算機網絡正常工作或中斷供電后將發生爆炸、火災以及嚴重中毒的一級負荷亦為特別重要負荷。一級負荷的供電要求（1）應由兩個獨立電源供電，當一個電源發生故障時，另一個電源應不致同時受到損壞。 一級負荷容量較大或有高壓電氣設備時，應采用兩路高壓電源。如一級負荷容量不大時，應優先采用從電力系統或臨近單位取得第二低壓電源，亦可采用應急發電機組，如一級負荷僅為照明或電話站負荷時，宜采用畜電池組作為備用電源。

供給一級負荷的兩個電源應在最末一級配電盤（箱）處切換。

（2）一級負荷中的特別重要負荷，除上述兩個電源外，還必須增設應急電源。為保證特別重要負荷的供電，嚴禁將其他負荷接入應急供電系統。

（3）常用的應急電源有下列幾種：

1）獨立于正常電源的發電機組。

2）供電網絡中有效地獨立于正常電源的專門饋電線路。

3）蓄電池。

（4）根據允許的中斷時間可分別選擇下列應急電源：

1）靜態交流不間斷電源裝置適用于允許中斷供電時間為毫秒級的供電。

2）帶有自動投入裝置的獨立于正常電源的專門饋電線路，適用于允許中斷供電時間為1.5s以上的供電。

3）快速自起動的柴油發電機組，適用于允許中斷供電時間為15s以上的供電。

2．二級負荷

屬下列情況者均為二級負荷：（1）中斷供電將造成較大政治影響者。（2）中斷供電將造成較大經濟損失者。（3）中斷供電將造成公共場所秩序混亂者。

二級負荷的供電要求

應做到當發生電力變壓器故障或線路常見故障時不致中斷供電（或中斷后能迅速恢復）。對二級負荷應采用兩個電源供電，或用兩回路送到適宜的配電點。當配電系統低壓側為單母線分段且母聯斷路器采用自動投入方式時，也可選用線路可靠獨立出線的單回路供電。在負荷較小或地區供電條件困難時，二級負荷可由一回路10（6）kV及以上專用架空線供電。

三級負荷的供電要求

對供電無特殊要求。當以三級負荷為主，但有少量的一級負荷供電時，其第二電源可采用自備應急發電機組或逆變器作為一級負荷的備用電源。3．三級負荷

不屬于一級和二級的電力負荷。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建筑電梯、照明二級旅館建筑高級旅館宴會廳、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、部級辦公樓會議廳、總值班室、電梯、檔案室、主要照明一級銀行主要業務用計算機及外部電源、防盜信號電源一級7.2.4負荷計算中的相關概念1負荷：用電設備所消耗的電功率或線路中通過的電流。2用電設備的額定容量：

是指用電設備在額定電壓下，在規定的使用壽命內能連續輸出或耗用的最大功率。3負荷持續率（暫載率）ε一個工作周期內的工作時間t與工作周期T的百分比4用電設備的負荷系數設備在最大負荷時輸出或耗用的功率P與設備額定容量之比。表征設備容量的利用程度。5計算負荷通過統計計算求出的、用來按發熱條件選擇供配電系統中各元件的負荷值。是供電設計計算的基本依據。7.2.5三相電力負荷的計算1需要系數法

2負荷密度估算法

3住宅建筑的負荷計算

由于電氣設備的額定工作條件不同，就會造成各用電設備不會在同一時間一起工作；一起工作的設備不會都在滿負荷情況下運行；同時設備和線路存在功率損耗；所有這些因素綜合起來，使系統內最大負荷與全系統用電設備總容量之間存在差異，前者要比后者小，兩者的比值為需要系數。1需要系數法（1）定義

1）同時工作系數：同時工作系數kt反映在最大負荷時，正在工作運行的用電設備的設備容量與全部用電設備總設備容量的比值；

2）負荷系數：用負荷系數kf反映在最大負荷時，正在工作運行的用電設備的實際需要的功率與正在運行的用電設備總設備容量的比值；（2）需要系數的構成

3）平均效率：各用電設備在工作時都有一定的功率損耗，在計算負荷時要考慮一個用電設備組的平均效率

d；

4）線路效率：給各用電設備組供電的線路，在輸送電能時要產生線路的功率損耗，因此在計算負荷時要考慮一個線路效率

l； 5）工作系數：加工條件和工人的操作水平也將影響用電設備的實際功率，因此，在負荷計算中要考慮一個工作系數。

綜合考慮上述因素后，用需要系數表示

建筑工地常用用電設備組的需要系數及功率因數民用建筑常用用電設備組的需要系數及功率因數

供電系統中具有代表性的各點的電力負荷計算圖

計算時一般按圖中的G、F、E、D、C、B、A的順序逐級確定各點的計算負荷。（3）用需要系數法計算電力負荷的步驟

對單臺設備供電的支線（圖中的G點）的計算

即用電設備的設備容量（）的確定。對不同工作制的用電設備，其設備容量應按下列方法確定：

1）長期工作制電動機的設備容量：等于其銘牌上的額定功率，kW。步驟12）反復短時工作制電動機的設備容量：指統一換算到暫載率

％＝25％時的額定功率（kW），即式中——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；

——電動機的銘牌額定功率，kW。3）電焊機及電焊設備的設備容量：指統一換算到暫載率

％＝100％時的額定功率，即式中——換算到

％＝100％時電焊設備的設備容量，kW；

——銘牌暫載率，以百分值代入公式；

——直流電焊機的銘牌額定功率，kW；

——交流電焊機的銘牌額定視在功率，kVA；

——電焊設備的銘牌額定功率因數。

4）照明設備的設備容量

a）白熾燈、碘鎢燈設備容量等于燈泡上標出的額定功率，kW。

b）帶鎮流器的熒光燈的設備容量為1.2倍的額定功率，kW，電子型起動的熒光燈的設備容量為熒光燈燈管的額定功率。

c）高壓水銀燈、金屬鹵化物燈其設備容量為1.1倍的額定功率，kW。5）不對稱單相負荷的設備容量

a）多臺單相設備應均勻地分配在三相上；

b）在計算范圍內，若單相設備的總容量小于三相用電設備總容量的15％時，可按三相平衡分配負荷考慮；

c）如單相用電設備不對稱容量大于三相用電設備總容量的15％時，則設備容量應按三倍最大相負荷計算。

6）短時工作制設備的設備容量為零。無功計算負荷

式中 ──銘牌給出的對應于cos

的正切值；──有功計算負荷，kW。7）單相負荷的計算 單相負荷應盡可能均勻分配在三相上。當計算范圍內單相用電設備容量之和小于總設備容量的15%時，可按三相平衡負荷計算。

a）單相負荷接在相電壓式中──三相等效計算負荷，kW；──三個相負荷中最大的相負荷，kW。b）單相負荷接在線電壓式中──三相等效計算負荷，kW；──三個線負荷中最大的線負荷，kW。

確定用電設備組（圖中的F點）的有功計算負荷（）、無功計算負荷（）和計算容量（）

在計算設備組單臺的設備容量（）后，可以根據所提供的需要系數，得到設備組的有功計算負荷

式中──需用系數；──單臺電氣設備的設備容量，kW。步驟2

設備組的無功計算負荷式中──正切值tg

；──有功計算負荷，kW。設備組的計算容量

設備組的計算電流式中──系統的額定電壓，kV。設備組的功率因數

低壓干線（圖中E點）的計算負荷

將各用電設備組計算負荷按有功功率和無功功率分別相加，計算公式如下：步驟3

低壓母線（圖中的D點）的計算負荷 在確定低壓母線的計算負荷時，應該考慮各干線最大負荷不可能同時出現的影響，應引入一個同時工作系數，故母線的計算負荷為步驟4

同時工作系數一般在0.7～1.0之間，當母線出線干線數量較多時kP和kQ取較小值，反之取較大值。最大負荷時的同時工作系數kP的值

企業10kV輸電線路、母線及高壓進線（圖中的C、B、A點）計算負荷的確定

這幾點的計算負荷只需要在D點負荷的基礎上考慮相應配電變壓器或降壓變壓器、線路的功率損耗以及同時工作系數后確定。

步驟5某施工工地用電設備清單如下表所列舉例混凝土攪拌機砂漿攪拌機電焊機

先把暫載率換算成100％時的設備容量電焊機是單相用電設備，其中3臺均勻分接在三相中，剩下一臺應進行單相負荷計算

【解】1．確定各用電器的設備容量P起重機：暫載率要求換算到25％時，而本題中已是25％，不必換算。礫石洗滌機照明設備

認為10kW的照明負荷平衡分配于三相線路中。2．確定各組的計算負荷（1）混凝土攪拌機組（2）砂漿攪拌機因只有一臺電動機，，但要考慮設備本身的效率（3）電焊機（4）起重機（5）礫石洗滌機

因只有一臺電動機，但要考慮本身的效率（6）照明設備

認為所有照明設備不同時使用3．確定總計算負荷，取

視在計算負荷是選擇變壓器容量的依據。計算電流是選擇導線截面和開關設備的依據。

負荷計算結果2負荷密度估算法

負荷密度估算法是已知不同類型的負荷在單位面積上的需求量，乘以建筑面積或使用面積得到的負荷量。如某餐廳面積為200m2，負荷密度為120VA/m2，則此餐廳的負荷量是24kVA。香港某公司提供的負載密度（VA/m2）

國內在進行電氣方案設計階段使用單位指標法的優點，主要便于確定供電方案和選擇變壓器的容量和臺數。下表是變壓器裝置指標。變壓器裝置指標表

3住宅建筑的負荷計算普通住宅每戶用電負荷的標準

根據《住宅設計規范》（GB50096-1999）中規定，住宅的電氣負荷計算不是按照燈具、插座等電氣設備的容量進行計算，而是按照住宅的每套的類型可類別進行計算的。國家標準《住宅設計規范》每套住宅的用電負荷標準及電能表的規格7.310kV配電站

變電所擔負著從電力網受電、經過變壓、然后分配電能的任務。變電所是供電系統樞紐，占有特殊重要的地位。變電所的類型很多，工業與民用建筑設施的變電所大都采用10kV進線，將10kV高壓降為400／230V的低壓，供用戶使用。1所址選擇的一般原則1）盡量靠近負荷中心2）進出線方便3）接近電源側4）設備運輸方便5）盡量避開劇烈震動和高溫場所6）不宜設在多塵和有腐蝕性氣體的場所

7.3.1變配電所的型式和組成

7）不應設在廁所、浴室或其他經常積水場所的正下方8）不應設在有爆炸和火災危險環境的正上方和正下方9）應盡量與車間變電所或有大量高壓設備的廠房合建。10）不應妨礙企業和車間發展1所址選擇的一般原則（續）2變配電所的結構

10kV變電所按其變壓器及高低壓開關設備安裝位置，可分為：1）室內型2）半室內型3）室外型4）組合式成套變電所室內型變電所平面布置圖室外性——桿上式或高臺式變電所

此類變電所的變壓器一般位于室外的電線桿塔上，或在專門的變壓器臺墩上，一般用于負荷分散的小城市居民區和工廠生活區以及小型工廠和礦山等。變壓器容量較小，一般在315kVA及以下。組合式成套變電所

組合式變電站，具有結構緊湊、成套性強、運行安全可靠、維護方便、造型美觀、移動方便、占地面積小等特點。

7.3.2變配電系統常用電氣設備變配電所(室)是由高壓配電室、變壓器室和低壓配電室3部分組成，我國建筑中常引用的高壓電多在6~10KV，只有少數特大型民用建筑，才采用35kV供電，當采用6~10KV電壓供電的建筑設置的變配電所(室)被稱為6~10KV變配電所(室)。1.高壓電氣設備變配電所中，承擔傳輸和分配電能到各用電場所的配電線路稱為一次電路（主電路），一次電路中所有電氣設備稱為一次設備。用來測量、控制、信號顯示和保護一次電路及其中設備運行的電路，稱為二次電路（二次回路），二次回路中的所有電氣設備，稱為“二次設備”。常用的高壓一次設備高壓熔斷器高壓隔離開關高壓負荷開關高壓斷路器高壓開關柜高壓斷路器高壓斷路器俗稱高壓開關或高壓遮斷器，它具有相當完善的滅弧結構和足夠的斷流能力。它的作用是接通和切斷高壓負荷電流，并在嚴重過載和短路時自動跳閘，切斷過載電流和短路電流。操作原則：斷開電路時，先斷斷路器，后拉隔離開關；接通電路時，先合隔離開關，后合斷路器。常用：多油斷路器（DW），少油斷路器（SN），真空斷路器（ZN）一般6－10kV的戶內高壓配電裝置中都采用少油斷路器。真空斷路器（ZN27-12）高壓少油斷路器(SN10-10系列)多油斷路器（DW10-10

）高壓隔離開關用來隔離電源，將需要檢修的設備與電源可靠斷開。沒有專門的滅弧裝置。分為戶內和戶外兩大類。高壓熔斷器1、戶內高壓管式熔斷器（RN1、RN2型）2、戶外跌落式熔斷器（RW型）高壓負荷開關高壓負荷開關具有滅弧裝置，專門用在高壓裝置中通斷負荷電流。只能通斷一定的負荷電流，所以它的斷流能力不大，不能用來開斷短路電流，它必須和高壓熔斷器串聯使用。分戶內式和戶外式兩大類。高壓開關柜

高壓開關柜是一種柜式的成套配電設備。它按一定的接線方案將所需的一、二次設備，如開關設備、監測儀表、保護電器及一些操作輔助設備組裝成一個總體。在變配電所中作為控制電力變壓器和電力線路之用。XGN2-12型高壓開關柜

2、低壓電氣設備低壓配電盤：用于變壓器低壓側的首級配電系統，作為動力、照明配電之用。動力配電箱：用于工企、事業、高層建筑，交流380V三相四線制系統，作為動力、照明配電或電動機控制。配電盤是直接向低壓用電設備分配電能的控制、計量盤。按照用電設備的種類分為：照明配電盤和照明動力配電盤。配電盤可明裝在墻外或暗裝鑲嵌在墻體內。箱體材料有木制、塑料制和鋼板制。配電盤有標準定型產品和非標準定型產品。配電盤明裝時，應在墻內適當位置預埋木磚或鐵件，若不加說明，盤底離地面的高度一律為1.2m。配電盤暗裝時，應在墻面適當部位預留洞口，若不加說明，底口距地面高度則為1.4m。配電盤面根據接線方案和所選設備類型、型號和尺寸，結合配電工藝要求確定其尺寸。配電盤應盡量選適合要求的定型標準配電箱。7.4.3變配電所的主結線

（一次接線）指由各種開關電器、電力變壓器、母線、電力電纜、移相電容器等電氣設備，依一定次序相連接的接受電能和分配電能的電路。一般民用建筑變電所接線（1）負荷特點 一般民用建筑多指九層及以下多層住宅、機關、學校等三級負荷。（2）主接線 多幢一般民用建筑一般共用一個變電所，變電所內多設置一臺變壓器，由電網引入單回電源。

一般民用建筑變電所主接線630kVA及以下露天變電所接線；

對于變壓器容量在630kVA及以下的露天變電所，其電源進線一般經過跌落式熔斷器接入變壓器。

對于室內變電所變壓器容量在320kVA及以下，且變壓器不經常進行投切操作時，高壓側可采用隔離開關和戶內式高壓熔斷器320kVA及以下室內變電所接線一般民用建筑變電所主接線

如變壓器經常進行投切操作，或變壓器容量在320kVA以上時，高壓側應采用負荷開關和高壓熔斷器。320kVA以上室內變電所接線一般民用建筑變電所主接線7.5低壓配電系統是供配電系統的重要組成部分，擔負著將變電所380/220V的低壓電能輸送和分配給用電設備的任務。7.5.1低壓配電系統的基本形式

原則：簡單、經濟、安全、操作方便、調度靈活和有利發展，對接線的可靠性、靈活性和方便性要求很高。電源引入建筑物后應在便于維護操作之處,裝設配電開關和保護設備，若裝于配電裝置上時，應盡量接近負荷中心。低壓配電系統的基本形式

1放射式2

樹干式3混合式1放射式優點：各個負荷獨立受電，其特點是配電線路相互獨立，因而具有較高的可靠性，故障范圍一般僅限于本回路，線路發生故障需要檢修時也只切斷本回路而不影響其他回路；同時回路中電動機的起動引起的電壓波動對其他回路的影響也較小。缺點：所需開關和線路較多,因而建設費用較高。放射式配電多用于比較重要的負荷，如空調機組、消防水泵等。2

樹干式

樹干式由配電裝置引出一條線路同時向若干用電設備配電。優點：有色金屬耗量少、造價低。缺點：干線故障時影響范圍大，可靠性較低。一般用于用電設備的布置比較均勻、容量不大、又無特殊要求的場合，如用于一般照明的樓層分配電箱等。3混合式

混合式系統是放射式和樹干式配電的結合形式從低壓電源引入的總配電裝置(第一級配電點)開始，至末端照明支路配電盤為止，配電級數一般不宜多于三級，每一級配電線路的長度不宜大于30m。如從變電所的低壓配電裝置算起，則配電級數一般不多于四級,總配電長度一般不宜超過200m，每路干線的負荷計算電流一般不宜大于200A。混合式配電方式兼顧了放射式和樹干式兩種配電方式的特點是，將兩者進行組合的配電方式，如高層建筑中，當每層照明負荷都較小時，可以從低壓配電屏放射式引出多條干線，將樓層照明配電箱分組接入干線，局部為樹干式。

電氣照明系統常用的接線方式具有備用電源的配電方式

對于建筑物內重要的用電負荷，為保證供電的可靠性，除正常供電電源外，還應設置一應急電源作為備用，應急電源一般采用柴油發電機組，也可以是專門的獨立于常用電源的供電線路。

高層建筑物內的消防水泵、消防電梯，應急照明等用電負荷多采用這種方式供電，并要求常用電源和備用電源在最末一級配電箱處實現自動切換，即常用電源因故斷開時，則自動切換到備用電源上（若備用電源為柴油發電機組，發電機組應能在收到啟動信號后15s內向負荷供電），由備用電源向負荷供電，若常用電源的故障排除后，該系統應能自動恢復為由常用電源供電，這種切換功能通常稱為雙電源的互投自復功能。

7.5.2配電導線

截面的選擇

1線路導線截面的選擇在配電線路中，使用的導線主要有電線和電纜。導線的選擇分類型和截面兩方面的選擇。導線的選擇，直接關系有色金屬的消耗量與線路的投資，以及電力網的安全、可靠、經濟、合理地運行。導線截面的選擇原則

導線截面的選擇應滿足發熱條件、電壓損失、機械強度等要求，以保證安全、可靠、經濟、合理地運行。（1）按發熱條件選擇電線、電纜允許長期工作電流Iys(安全載流量)要大于或等于線路的計算電流，即各種導線在不同敷設方式下的安全載流量可參見電氣設計手冊。某車間總計算負荷為120kW，總功率因數為0.75，其中一條支線的有功功率為3kW，功率因數為0.66。求干線和支線的導線截面積（干線電源三相380V，支線電源單相220V，環境溫度為25℃）。【例】【解】干線計算電流為根據電線的載流量查表，選擇銅芯塑料線穿鋼管保護，其相線截面積為

150mm2，載流量為265A，即BV－（3×150＋l×75）－SC120。其中相線三根150mm2，中性線截面積為75mm2，穿鋼管直徑120mm保護。干線計算電流為（2）按允許電壓損失選擇電流通過導體時,由于線路上有電阻和電抗存在，除產生電能損耗外，還產生電壓損失。當電壓損失超過一定的數值后,將使用電設備端子上的電壓不足，嚴重地影響用電設備的正常運行。根據線路的允許電壓損失選擇導線的截面，當達不到其允許電壓損失條件時，應適當放大電纜或電線的截面。

在進行設計時,通常給出線路的允許電壓損失，通過選擇導線截面來滿足要求。《全國供用電規則》中規定：

35kV及以上供電和電壓質量有特殊要求的用戶，電壓波動的幅度不應超過額定電壓的±5%；

10kV及以下高壓供電和低壓電力的用戶，電壓波動的幅度不應超過額定電壓的±7%；低壓照明用戶，電壓波動幅度不應超過額定電壓的±10%~5%。U1----線路的始端電壓U2----線路的末端電壓UN----線路的額定電壓1）純電阻性負載（照明、電熱設備）的截面選擇M------負荷矩C-------電壓損失計算系數2）對于感性負載（電動機）導線截面的選擇（3）按機械強度要求選擇導線截面的選擇必須滿足機械強度的要求，即導線在正常使用時不能斷線，保證供電線路的安全運行。導線按機械強度要求的最小截面列于表中。按機械強度確定的絕緣導線芯最小面積表在具體選擇導線截面時,必須綜合考慮電壓損耗、發熱條件和機械強度等要求。低壓動力供電線路

因負荷電流較大，所以一般先按載流量(即發熱溫升條件)來選擇導線截面，再校驗電壓損耗和機械強度。

如在建筑電氣工程施工設計實踐中，對于給排水泵站，消防水泵、暖通空調機組、工廠礦山動力設備機組等的動力配電線路，由于用電設備容量大，負荷電流大，可首先按發熱條件計算，選擇電線或電纜截面，在滿足發熱條件的基礎上，再校核電壓損失和機械強度。便可選擇合適的導線截面及規格型號。低壓照明供電線路

因照明對電壓水平要求較高，所以一般先按允許電壓損耗來選擇截面，然后校驗其發熱及機械強度。（4）零線截面的選擇在三相四線制供電線路中的零線截面，可根據流過的最大電流值按發熱條件進行選擇；根據運行經驗，也可按小于相線截面的1/2選擇，但必須保證零線截面不得小于按機械強度要求的最小允許值。對于可能發生逐相切斷電源的三相線路中，其零線截面應與相線截面相同。對于單相線的零線截面，應與相線相同。對于兩相帶零線的線路，可以近似認為流過零線的電流等于相線的電流，故零線截面應與相線相同。7.5.3低壓配電系統的短路保護

為了保證用電設備、電線和電纜的可靠工作，還必須采用短路保護措施，以避免因用電設備或線路的短路事故，而燒毀用電設備或電線，發生火災事故等。常用的短路保護裝置有熔斷器、負荷開關、斷路器等。1熔斷器的選擇

熔斷器是一種保護電器，它主要由熔體和安裝熔體用的器具組成。熔斷器的保護作用是靠熔體來完成的,一定截面的熔體只能承受一定值的電流,當通過的電流超過規定值時，熔體將熔斷,從而起到保護作用。

選擇低壓熔斷器時，應首先選定適當的形式，再根據計算電流和回路的尖峰電流選擇熔斷器及熔體的額定電流。由于照明和動力負荷的特點不同，所以選擇熔斷器的計算方法也有所區別。（1）照明負荷

當照明負荷采用熔斷器保護時,一般取熔體的額定電流大于或等于負荷回路的計算電流，即Ier≥Ijs

當用高壓汞燈或高壓鈉燈照明時,應考慮起動的影響，因此取Ier≥（1.1-1.7）Ijs式中：Ier--熔斷器熔體的額定電流（2）電熱負荷

對于大容量的電熱負荷需要單獨裝設短路保護，其熔體的額定電流應大于或等于回路的計算電流即Ier≥Ijs；（3）電動機類用電負荷

對于容量較大的電動機類用電負荷，需要單獨裝設保護裝置時，可選用熔斷器或自動開關進行保護。若采用熔斷器進行保護時，由于電動機的起動電流比它的額定電流大若干倍(鼠籠式異步電動機可取5～7倍，線繞式異步電動機可取2～2.5倍)，所以按計算電流選擇，電動機在起動時，起動電流可能使熔體熔斷。若按起動電流選擇熔斷器,則熔體電流過大，不能有效地起到保護作用。①單臺電動機線路：Ier≥Ist

/α②多臺電動機線路：Ier≥Ijf/α式中:Ist

—單臺電動機的起動電流；

Ijf—線路的尖峰電流；

α—取決于起動狀況和熔斷器特性的系數，其值見表。熔體的電流應按下述兩種情況確定：熔斷器型號熔體材料熔體電流（A）α值電動機輕載起動電動機重載起動RTO銅≤5060-200>2002.53.54233RM10鋅≤6080-200>20033.522.53RM1鋅3502.52RL1銅、銀≤6080-1002.5322.5RC1A鉛、銅10-20032.5系數α值RTO系列有填料封閉管式熔斷器RM10系列無填料封閉管式熔斷器常見熔斷器RL1系列螺旋式熔斷器RC1插入式熔斷器常見熔斷器（4）前后兩級熔斷器

動作選擇性配合要求前一級的熔體電流應比下一級熔體電流達2—3級。因為在低壓配電系統中，在干線、支線等多處安裝熔斷器，進行多級保護。當發生故障時，應使最靠近短路點的熔斷器動作，把故障范圍限制在最小范圍。2斷路器

斷路器又稱為自動空氣開關，是低壓配電系統中的重要保護電器之一。它能夠對電路發生的短路、過載及欠電壓進行保護，能自動分斷電路。（l）斷路器的類型和技術數據

斷路器按結構形式可分為塑殼式（裝置式）、框架式（萬能式）、快速式、限流式等；按電源種類可分為交流和直流兩種斷路器。

塑殼式斷路器的開關等元器件均裝于塑殼內，體積小。重量輕，一般為手動操作，適于對小電流（幾安至數百安）的保護。①塑殼式斷路器。C45N系列DZ系列塑料外殼式斷路器

框架式斷路器的結構為斷開式，它通過各種傳動機構實現手動（直接操作、杠桿連動等）或自動（電磁鐵、電動機或壓縮空氣）操作，適于對大電流（幾百安至數千安）的保護。②框架式斷路器DW系列（2）斷路器的選擇

在低壓配電系統中：保護變壓器及配電干線時，常選用DW等系列；保護照明線路和電動機線路時，常選用DZ等系列。斷路器額定電流等級規定為：

l～63A，100～630A，800～12000A。斷路器的選擇，一般采用長延時和短路瞬時的保護特性。其選擇方法如下：①選擇額定電壓。斷路器的額定電壓必須大于或等于安裝線路電源的額定電壓；②選擇額定電流。斷路器的額定電流應大于或等于安裝線路的計算電流；③選擇脫扣器的額定電流：脫扣器的額定電流應大于或等于安裝線路的計算電流；④選擇瞬時動作過電流脫扣器的整定電流；

⑤選擇長延時動作過電流脫扣器的整定電流。

瞬時動作過電流脫扣器的整定電流的計算：式中，—照明線路的計算電流；

—瞬時動作可靠系數，一般取6；

—過電流脫扣器瞬時動作（或短延時）的整定電流。①照明線路②單臺電動機瞬時動作過電流脫扣器的整定電流的計算：DW系列取1.35；對于DZ系列取1.7～2。

—可靠系數，瞬時動作過電流脫扣器的整定電流的計算：③配電線路：配電線路中的尖峰電流。

K3；：可靠系數，取1.35長延時動作過電流脫扣器的整定電流的計算K4：可靠系數。單臺電動機取1.1，照明線路取1～1.1。（1）熔斷器與被保護導線截面的配合熔體額定電流不大于導線允許載流量的2.5倍。原因是當發生過負荷和短路時，不會引起絕緣導線或電纜過熱受損，而熔斷器不動作的事故。3保護裝置與配電線路的配合（2）用于對電纜及導線的過負荷保護當采用熔斷器或斷路器作過負荷保護時，其熔體的額定電流或斷路器長延時動作過電流脫扣器的整定電流應不大于電纜及導線長期允許通過電流的80％。7.5安全用電

7.5.1安全用電基本知識

7.5.2低壓配電系統的接地7.5.1安全用電基本知識1安全電壓安全用電是指用電過程中的人身安全和電氣設備的安全運行，為了防止觸電事故的發生，有必要根據用電場所的不同環境規定安全電壓。

一般說50～60Hz的交流電：人能感到的觸電電流約為1mA；能夠自行擺脫電源的觸電電流10mA；觸電電流達到50mA以上，將引起心室顫動；

因此，國際電工委員會規定的安全電流（擺脫電流）為30mA·s。我國建筑業規定的安全電壓有3個等級：12V、24、36V。根據工作環境的不同確定具體電壓值。應該注意，安全電壓是一個相對的概念，某一種工作環境中的安全電壓，在另一種工作環境中可能不再是安全的！2防止觸電的措施為防止觸電事故的發生，確保用電安全，除了必須建立完善的安全管理制度，還需要在電氣設計和施工中采取有效的防護措施。這些措施包括：（1）防止直接觸電措施1）據工作環境的不同，采取超低壓供電。

一般要求相間電壓小于或等于50V，如需要在的場所使用的手持式電動工具，采用50V以下的電源供電；在礦井或多粉塵場所使用的行燈，采用36V電源；對使用中有可能偶然接觸裸露帶電體的設備，采用24V電源；用于水下或金屬爐膛內的電動工具及照明設備，則采用12V電源。2）加強電氣隔離與絕緣的措施。（2）保護接地與保護接零系統采取適當的接地或接零保護措施，防止各種故障情況下出現的人身傷亡或設備損壞事故的發生。（3）設置漏電保護裝置選擇適當型號和參數的漏電保護器與低壓配電系統的接地或接零保護配合使用，將使得低壓配電系統更加安全可靠地運行。7.5.2低壓配電系統的接地

在建筑低壓配電系統中，按其接地的目的不同，分為工作接地和保護接地。此外，還有防靜電接地、防雷接地、弱電系統接地。1接地的概念（1）工作接地：

為了保證供電系統和電氣設備的正常工作而進行的接地。如變壓器的中性點接地。我國規定，低壓配電系統的工作接地極接地電阻不大于4Ω。

（2）保護接地：為了保證人身安全、防止觸電事故而進行的接地。如電氣設備的金屬外殼（或金屬構架）接地。我國規定，低壓用電設備的接地電阻不大于4?。（3）接零（保護接零）：為防止觸電，保證安全，將電氣設備正常運行時不帶電的金屬外殼與零線相連。（4）重復接地：在中性點直接接地的低壓系統中，當采用保護接零時，為了確保接零保護系統的安全可靠，除在電源中性點進行工作接地外，還必須在零線的其它地點再進行必要的接地。根據國際電工委員會（IEC）規定，低壓配電系統的接地方式有TN系統TT系統IT系統IT系統、IT系統和TN系統，表示系統型式

符號的含義為：第一個字母表示電源端的接地狀態：

T——表示直接接地；

I——表示不直接接地，即對地絕緣或經

1k?以上的高阻抗接地。第二個字母表示負載端接地狀態：

T——表示電氣設備金屬外殼的接地與電源端接地相互獨立；

N——表示負載側接地與電源端工作接地作直接電氣連續。（1）TN系統TN系統又分為TN－C系統、TN-S系統和TN-C-S系統。C——表示中性線（N）與保護線（PE）合用為一根導線（PEN）；

S——表示中性線（N）與保護線（PE）分開設置，為不同的導線。2低壓配電系統的接地型式1）TN－C系統由于中性線與保護線合為PEN線，因而具有簡單、經濟的優點，但PEN線上除了有正常的負荷電流通過外，有時還有高次諧波電流通過，正常運行情況下，PEN線上也將呈現出一定的電壓。其大小取決于PEN線上不平衡電流和線路阻抗。因此，TN－C系統主要適用于三相負荷基本平衡的工業企業建筑，在一般住宅和其他民用建筑內，不應采用TN－C系統。由于三相負荷不平衡（或有單相負荷）時，PEN線中流有中性線電流，就存在有線壓降，而且距離供電點越遠壓降越大。該線路的壓降呈現在接零線的電氣設備的金屬外殼（或金屬構架）上。這對敏感的電子設備的配電系統是不利的。現僅在三相負荷平衡的工業企業中采用。2）TN－S系統TN－S系統中，電源中性點直接接地，中性線與保護線分別設置，用電設備的金屬外殼與保護線PE相連接。TN—S系統也稱為三相五線系統。TN—S系統中，將中性線和保護線嚴格分開設置，系統正常工作時，工作零線N上有不平衡電流通過，而保護線PE上沒有電流通過，因而，保護線和用電設備金屬外殼對地沒有電壓。可較安全地用于一般民用建筑以及施工現場的供電。在TN—S系統中，應注意：（1）保護線應連接可靠，不能斷開，否則用電設備將失去保護；（2）保護線不得進入漏電保護器，否則漏電保護器將不起作用。3）TN－C—S系統TN－C—S系統中，電源中性點直接接地，中性線與保護線部分合用，部分分開，系統中的一部分為TN－C系統，另一部分為TN－C—S系統。TN－C－S系統是民用建筑中廣泛采用的一種接地方式。電源在建筑物的進戶點處做重復接地，并分出工作零線N和保護線PE，或在室內總低壓配電箱內分出工作零線N和保護線PE。TN－C－S系統中的PEN線上仍有一定的不平衡電流引起的壓降，但在建筑物內部，經重復接地后，設有專用的保護線，因而該系統比TN—C系統安全。在TN－C—S系統中，應注意：（1）工作零線N與專用保護線PE一旦分開，就不允許再次合并，否則它又成為TN－C系統；（2）工作零線N與專用保護線PE在系統中的作用是非常明確的，決不允許互換使用，施工中，為防止兩者混淆接錯，IEC標準中規定，PE線和PEN線應有黃、綠相間的色標；（3）保護線和中性線上嚴禁接入開關或熔斷器；（4）保護線不得進入漏電保護器。（2）TT系統TT系統的電源端中性點直接接地，用電設備的金屬外殼的接地與電源端的接地相互獨立。1）在TT系統中，當用電設備某一相絕緣損壞而碰殼時，若系統的工作接地電阻和用電設備接地電阻均按4Ω計算，不計線路阻抗則短路故障電流一般情況下，27.5A的電流不足以使電路中的熔斷器FU內的熔體熔斷，用電設備外殼上的電壓為27.5×4＝110V，這一電壓將長時間存在，對人身安全構成威脅。1、盡量減小用電設備的接地電阻，當其它條件不變，用電設備保護接地電阻降低到l?時，在理論上用電設備外殼上的故障電壓將降低到44V。通常，用電設備的保護接地單獨設置時，往往很難達到l?以下的接地電阻，但如果采用建筑物鋼筋混凝土基礎內的主筋作為自然接地體，在全國多數地區都能使接地電阻降到l?以下。其次，采用漏電保護器，將便TT系統變得更加安全。漏電保護器RCD的動作電流一般很小（通常幾十毫安），即很小的故障短路電流就可使RCD動作，切斷電源，從而確保安全。注意，安裝RCD后，用電設備的保護接地不可省略，否則，RCD不能及時動作。解決這一問題可從兩方面著手：2）TT系統中，不允許部分設備采用接地保護，同時部分設備采用接零保護。用電設備1采用接零保護，用電設備2采用接地保護。當設備2發生相線碰殼故障時，由以上分析，零錢N上帶有110V的危險電壓，將使用電設備1上也帶上100V的電壓，此時即使用電設備1安裝有漏電保護器，該漏電保護器也不會動作。因此，這種錯誤接線方式，將使故障設備上的危險電壓“傳遞”到正常工作的用電設備1上，從而將事故隱患加以擴大。所以，在TT系統中應杜絕此類接線方式。3）在TT系統中，能夠被人體同時觸及的不同用電設備，其金屬外殼應采用同一個接地裝置進行接地保護，以保證各用電設備外殼上的等電位。（3）IT系統IT系統中，電源端不接地或通過阻抗接地，電氣設備的金屬外殼直接接地。

IT系統適用于用電環境較差的場所（如井下、化工廠、紡織廠等）和對不間斷供電要求較高的電氣設備的供電。IT系統中一般不設置中性線。3等電位連接

為了提高接地故障保護的效果和供配電系統的安全性，將建筑物內可導電部分進行相互連接的措施，稱為等電位連接。等電位連接包括：總等電位連接和輔助等電位連接。總等電位連接中包括：（1）保護線干線；（2）從用電設備接地極引來的接地干線；（3）建筑物內的金屬給排水管道、煤氣管、采暖和空調管等；（4）建筑物內的金屬構件等導電部分。總電位連接干線的截面應不小于電氣裝置最大保護線截面的一半，且不小于6mm2，采用銅導線時，其截面可不超過25mm2，若采用非銅質金屬導體，其截面應能承受相應的載流量。

當電氣設備或設備的某一部分接地故障保護的條件不能滿足要求時，應在局部范圍內做輔助等電位連接。輔助等電位連接中應包括局部范圍內所有人體能同時觸及的用電設備的外露可導電部分，條件許可時，還應包括鋼筋混凝土結構柱、梁或板內的主鋼筋。等電位連接是接地故障保護的一項重要安全措施，實施等電位連接可以大大降低在接地故障情況下電氣設備金屬外殼上預期的接觸電壓，在保證人身安全和防止電氣火災方面的重要意義，已經逐步為廣大工程技術人員所認識和接受，并在工程實踐中得到了廣泛的推廣應用。4接地裝置接地裝置由配電系統中的接地端子、接地線和埋入地下的接地所組成。7.6建筑防雷7.6.1雷電及其危害雷雨