第2章 建筑變配電工程圖

2.1 概述

建筑供配電系統(tǒng)就是解決建筑物所需電能的供應(yīng)和分配的系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)的組成部分。建筑用電多數(shù)是從城市電網(wǎng)中獲取。變配電所從電力系統(tǒng)受電，經(jīng)變壓器變壓，然后向負(fù)載配電。變配電所是整個(gè)供電系統(tǒng)的中樞，在電氣工程中占有重要地位。變配電工程圖包括變配電所一次系統(tǒng)圖，變配電所平面圖及剖面圖、變配電所二次接線圖等。

2.1.1 電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介

變配電所屬于電力系統(tǒng)的重要組成部分，因此在學(xué)習(xí)變配電所及其工程圖之前，首先應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)的總體情況有一個(gè)基本的了解。

所謂電力系統(tǒng)就是由各種電壓等級(jí)的電力線路將發(fā)電廠、變電所和電力用戶(hù)聯(lián)系起來(lái)的一個(gè)發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體。發(fā)電廠送變電過(guò)程示意圖如圖2-1所示。

圖2-1 發(fā)電廠送變電過(guò)程示意圖

1.發(fā)電廠

發(fā)電廠是將一次能源轉(zhuǎn)換成二次能源的場(chǎng)所。根據(jù)發(fā)電廠所取用的一次能源的不同，主要有火力發(fā)電、水利發(fā)電、核能發(fā)電等發(fā)電形式，此外還有潮汐發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等。無(wú)論發(fā)電廠采用哪種發(fā)電形式，最終將其他能源轉(zhuǎn)換為電能的設(shè)備是發(fā)電機(jī)。目前，我國(guó)主要以火力發(fā)電和水力發(fā)電為主，近年來(lái)在原子能發(fā)電能力上也有很大提高。

2.變電所

變電所是接受電能、變換電壓和分配電能的場(chǎng)所，主要由電力變壓器與開(kāi)關(guān)設(shè)備組成，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。按照變壓的性質(zhì)和作用不同，變電所又可以分為升壓變電所和降壓變電所兩種。裝有升壓變壓器的變電所稱(chēng)為升壓變電所，裝有降壓變壓器的變電所稱(chēng)為降壓變電所。僅用來(lái)接受和分配電能而不改變電壓的場(chǎng)所稱(chēng)為配電所。

3.電力網(wǎng)

電力系統(tǒng)中各種不同電壓等級(jí)的電力線路及其所聯(lián)系的變電所，稱(chēng)為電力網(wǎng)。其主要作用是將發(fā)電廠生產(chǎn)的電能輸送、變換和分配到電力用戶(hù)。電力網(wǎng)按其功能常分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)兩大類(lèi)。建筑供配電線路的額定電壓等級(jí)多為10kV線路和380V線路，并有架空線路和電纜線路之分。

4.電力用戶(hù)

電力用戶(hù)又稱(chēng)電力負(fù)荷。在電力系統(tǒng)中，所有消耗電能的用電設(shè)備均稱(chēng)為電力用戶(hù)。電力用戶(hù)按其用途可分為動(dòng)力用電設(shè)備、工藝用電設(shè)備、電熱用電設(shè)備、照明用電設(shè)備等，它們分別將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能、熱能和光能等形式，以適應(yīng)生產(chǎn)和生活的需要。電力用戶(hù)按供電電壓不同可分為：高壓用戶(hù)和低壓用戶(hù)，其高壓用戶(hù)的額定電壓在1kV以上；低壓用戶(hù)的額定電壓一般是220/380V。

2.1.2 電力系統(tǒng)的電壓

在電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備都規(guī)定有一定的工作電壓和工作頻率，這樣既可安全有效地工作，又便于批量生產(chǎn)及在使用中互換，所以電力系統(tǒng)中規(guī)定有統(tǒng)一額定電壓等級(jí)和頻率。額定電壓就是指能使各類(lèi)電氣設(shè)備處在設(shè)計(jì)要求（額定或最佳運(yùn)行狀態(tài)）的工作電壓。

我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備額定電壓見(jiàn)表2-1。

表2-1 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備額定電壓 （單位：kV）

1.電網(wǎng)（線路）的額定電壓

電網(wǎng)（線路）的額定電壓只能選用國(guó)家規(guī)定的額定電壓。它是確定各類(lèi)電氣設(shè)備額定電壓的基本依據(jù)。

2.用電設(shè)備的額定電壓

當(dāng)線路輸送電力負(fù)荷時(shí)要產(chǎn)生電壓降，所以線路上各點(diǎn)的電壓都略有不同，如圖2-2中斜線所示。但是成批生產(chǎn)的用電設(shè)備，其額定電壓不可能按使用處的實(shí)際電壓來(lái)制造，而只能按線路首端與末端的平均電壓即電網(wǎng)的額定電壓U_N來(lái)制造，以利于大批量生產(chǎn)。所以用電設(shè)備的額定電壓與其接入電網(wǎng)的額定電壓相同。

3.發(fā)電機(jī)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(gè)線路允許有10%的電壓損耗值，因此為了將線路的平均電壓維持在額定值，線路首端（即電源端）的電壓應(yīng)較電網(wǎng)額定電壓高5%，而線路末端則可較電網(wǎng)額定電壓低5%，所以發(fā)電機(jī)額定電壓規(guī)定高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓5%。

圖2-2 用電設(shè)備和發(fā)電機(jī)額定電壓說(shuō)明

4.變壓器的額定電壓

（1）變壓器的一次繞組的額定電壓。當(dāng)變壓器的一次繞組與發(fā)電機(jī)直接連接時(shí)，其一次繞組的額定電壓等于發(fā)電機(jī)額定電壓，即高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓5%。當(dāng)變壓器不與發(fā)電機(jī)相連，而是連接在線路上時(shí)，則可把它看作用電設(shè)備，其一次繞組額定電壓應(yīng)與電網(wǎng)額定電壓相同。變壓器額定電壓說(shuō)明如圖2-3所示。

（2）變壓器的二次繞組的額定電壓。

圖2-3 變壓器額定電壓說(shuō)明

2.1.3 電力負(fù)荷分級(jí)與供電要求

1.負(fù)荷

在電力系統(tǒng)上的用電設(shè)備所消耗的功率稱(chēng)為用電負(fù)荷或電力負(fù)荷。其衡量標(biāo)準(zhǔn)為電氣設(shè)備（發(fā)電機(jī)、變壓器和線路）中通過(guò)的功率或電流，而不是指它們的阻抗。

2.負(fù)荷的分級(jí)

根據(jù)電力負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上所造成的損失或影響的程度，分為一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷、三級(jí)負(fù)荷。

（1）一級(jí)負(fù)荷。是指那些中斷供電將造成人身傷亡，或造成重大設(shè)備損壞，或復(fù)雜的工藝過(guò)程使生產(chǎn)長(zhǎng)期不能恢復(fù)，或造成重大政治影響的電力負(fù)荷。

對(duì)于某些特等建筑，如重要的交通樞紐、重要的通信樞紐、國(guó)賓館、國(guó)家級(jí)及承擔(dān)重大國(guó)事活動(dòng)的大量人員集中的公共場(chǎng)所等的一級(jí)負(fù)荷為特別重要負(fù)荷。

中斷供電將影響實(shí)時(shí)處理計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)正常工作，或中斷供電后將發(fā)生爆炸、火災(zāi)以及嚴(yán)重中毒的一級(jí)負(fù)荷也為特別重要負(fù)荷。

（2）二級(jí)負(fù)荷。是指那些中斷供電后將造成國(guó)民經(jīng)濟(jì)較大損失，損壞生產(chǎn)設(shè)備，產(chǎn)品大量減產(chǎn)，生產(chǎn)較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)，以及影響交通樞紐、通信設(shè)施等正常工作，造成大中城市、重要公共場(chǎng)所（如大型影劇院、大型體育館等）的秩序混亂的電能用戶(hù)。

（3）三級(jí)負(fù)荷。凡不屬于一級(jí)負(fù)荷和二級(jí)負(fù)荷的電力負(fù)荷。

三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電無(wú)特殊要求，一般都為單回線路供電，但在可能情況下也應(yīng)盡量提高供電的可靠性。

建筑用電負(fù)荷的不同等級(jí)范圍及其要求可參考表2-2。

表2-2 建筑用電負(fù)荷的不同等級(jí)范圍及其要求

3.供電要求

為保證供電的可靠性，不同等級(jí)的用電負(fù)荷對(duì)供電電源的要求如下：

（1）一級(jí)負(fù)荷的供電要求。應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源應(yīng)不致同時(shí)受到損壞。為保證對(duì)特別重要負(fù)荷的供電，禁止將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。不同類(lèi)型的應(yīng)急電源如圖2-4～圖2-6所示。

圖2-4 柴油發(fā)電機(jī)組

圖2-5 不同類(lèi)型的UPS電源

圖2-6 不同類(lèi)型的EPS應(yīng)急電源

（2）二級(jí)負(fù)荷的供電要求。要求采用兩個(gè)電源供電，一用一備，當(dāng)發(fā)生電力變壓器故障或線路常見(jiàn)故障時(shí)，不中斷供電（或中斷后能迅速恢復(fù)）。所以，二次負(fù)荷應(yīng)由兩回路供電，在負(fù)荷較小或地區(qū)供電條件困難時(shí)，二級(jí)負(fù)荷可由一回路10kV（或6kV）及以上專(zhuān)用架空線供電。

（3）三級(jí)負(fù)荷的供電要求。不屬于一級(jí)負(fù)荷和二級(jí)負(fù)荷者。三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電系統(tǒng)無(wú)特殊要求。