電氣負(fù)荷計算[共54頁]

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1、學(xué)習(xí)情境 1 住宅建筑電氣照明系統(tǒng)安裝 1.1 施工技術(shù)準(zhǔn)備 1,識圖 1)設(shè)計說明 (1)設(shè)計依據(jù) ① 圖紙:建筑專業(yè)提供的平面圖,立面圖,剖面圖. ② 規(guī)范:《低壓配電設(shè)計規(guī)范》GB50054-95. 《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ/T16-2008. 《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50052-95. 《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94(2000年版). 《建筑照明設(shè)計規(guī)范》GB50034-2004. (2)設(shè)計范圍 ① 電氣照明設(shè)計 ②弱電設(shè)計(埋管線) 防雷設(shè)計. (3)配電系統(tǒng) ① 負(fù)荷:設(shè)計負(fù)荷每戶 10kW. ② 配線:本工程所有配線均為穿管

2、暗配線,室內(nèi)在板,墻,梁內(nèi)敷設(shè),各部位管型管徑見圖中標(biāo)注和主材表備注欄. ③ 線型線徑:管內(nèi)導(dǎo)線按規(guī)定分色.當(dāng)采用多相供電時,同一建筑物,構(gòu)筑物的電線絕緣層顏色選擇應(yīng)一致,即保護(hù)地線(PE線)應(yīng)是黃綠相間色,零線用淡藍(lán)色;相線用:A相-黃色,B相-綠色,C相-紅色. ④ 電器安裝:配電箱,開關(guān)箱鐵制暗設(shè),底邊距地高度 1.8米. ⑤ 開關(guān):暗設(shè)距地高度 1.3米. ⑥ 插座:暗設(shè),衛(wèi),洗間防濺插座距地高度 1.3米. ⑦ 電視,電話只埋線管,距地高度0.3米. (4)電氣安全:衛(wèi),洗間作局部等電位聯(lián)接,等電位做法見 02D501-2. (5)防雷:凡被利用作防雷用的鋼筋均應(yīng)焊接成

3、電氣通路.焊接應(yīng)采用搭接焊,搭接長度應(yīng)符合下列規(guī)定: ① 扁鋼與扁鋼搭接為扁鋼寬度的2倍,不少于三面施焊; ② 圓鋼與圓鋼搭接為圓鋼直徑的6倍,雙面施焊; ③ 圓鋼與扁鋼搭接為圓鋼直徑的6倍,雙面施焊; ④ 扁鋼與鋼管,扁鋼與角鋼焊接,緊貼角鋼外側(cè)兩面,或緊貼3/4鋼管表面,上下兩側(cè)施焊; ⑤ 除埋設(shè)在混凝土中的焊接接頭外,應(yīng)有防腐措施. (6)其它 ① 圖中未盡事宜由建設(shè)單位,施工單位,設(shè)計單位協(xié)商解決. ② 本工程所用配電箱的生產(chǎn)廠家應(yīng)具有證認(rèn). 2)圖例 3)選用標(biāo)準(zhǔn)圖集 (1)《室內(nèi)管線安裝》03D301-1～3(2004合計本) (2)《常用低壓配電設(shè)備及燈具

4、安裝》D702-1～3(2004年合訂本) (3)《防雷與接地安裝》D501-1～4(2003年合定本) (4)《等電位聯(lián)接安裝》02D501-2 (5)《建筑物防雷設(shè)施安裝》99(03)D501—1 (6)《利用建筑物金屬體做防雷及接地裝置安裝》03D501-3 4)配電箱系統(tǒng)圖 由此配電系統(tǒng)圖可以看出,電源進(jìn)線"BV-(3*10).PC32"為3根10mm2的聚氯乙烯絕緣銅芯線穿直徑為32mm塑料管敷設(shè),進(jìn)線總開關(guān)"63A/4"為63A的4極空氣斷路器. 電源進(jìn)入配電箱后分為10個支路出來.其中N1,N2支路的斷路器"16/1P"為16A的單極開關(guān),出線"BV-(2*2.5)

5、.PC16"為2根2.5mm2的聚氯乙烯絕緣銅芯線穿直徑為16mm的塑料管敷設(shè).N3,N4,N5,N6支路的斷路器"20/2P"為20A的雙極帶漏電功能的開關(guān),出線"BV-(3*4).PC20"為3根4mm2的聚氯乙烯絕緣銅芯線穿直徑為20mm的塑料管敷設(shè).N7,N8,N9,N10支路的斷路器"20/2P"為20A的雙極開關(guān),出線"BV-(3*4).PC20"為3根4mm2的聚氯乙烯絕緣銅芯線穿直徑為20mm的塑料管敷設(shè). 另外,由此圖還可看出,此配電箱分別裝有零排和保護(hù)線端子排,此配電箱為3號配電箱"P3". 5)電氣平面圖 一層電氣平面圖 二層電氣平面圖 由平面圖可以看出,N1,

6、N2為照明支路,其中N1支路為一層照明支路,向6盞燈供電;N2支路為二層照明支路,也是向6盞燈供電.在看照明支路圖時,注意導(dǎo)線上的短斜線表示該導(dǎo)線的根數(shù),如3根短斜線表示該導(dǎo)線的根數(shù)為3,如4根短斜線表示該導(dǎo)線的根數(shù)為4. N3,N4,N5,N6,N7,N8,N9,N10為插座支路,其中N3,N4,N5,N6為普通插座,N7,N8,N9,N10為空調(diào)插座,所有插座線均為3根.N3為4個廚房的插座供電;N4向8個插座供電,一層,二層各4個,注意 表示上引線,即在此有一根豎直向上的管子,導(dǎo)線穿在管中;N5向一層客廳和餐廳的插座供電,共7個;N 6通過上引線向二層的6個插座供電.N7向2個空調(diào)插座

7、供電,一層,二層各1個;N8也是向2個空調(diào)插座供電,一層,二層各1個;N9向一層的空調(diào)插座供電;N10向二層的空調(diào)插座供電. 另外,分別在一層,二層各安裝有一個電話,電視插座. 6)防雷,接地平面圖 由此防雷,接地平面圖可以看出,外圈的虛線表示接地體的敷設(shè),此圖表示用Ф10圓鋼作接地體在外墻基礎(chǔ)墊層外邊緣內(nèi)敷設(shè),具體作法見《建筑物防雷設(shè)施安裝》99(03)D501—1,《利用建筑物金屬體做防雷及接地裝置安裝》03D501-3.其中" "表示引下線,此工程共有7根引下線,是利用建筑物柱內(nèi)主鋼筋兼作的引下線,其上端與屋檐內(nèi)避雷帶鋼筋焊接,下端與基礎(chǔ)墊層內(nèi)接地體和地梁主鋼筋焊接. 內(nèi)圈上有"

8、"符號的線條表示避雷帶,由圖上可以看出,Ф10圓鋼避雷帶在屋脊,屋檐內(nèi)暗敷設(shè),具體作法見《建筑物防雷設(shè)施安裝》99(03)D501—1,《利用建筑物金屬體做防雷及接地裝置安裝》03D501-3.同時要求屋面所有金屬管道均應(yīng)與避雷帶焊接成電氣通路,具體焊接要求見設(shè)計說明. 另外,在離地0.5m處,在兼作引下線的建筑物柱內(nèi)主鋼筋上暗設(shè)測試端子,用于測量接地電阻,具體作法見《防雷與接地安裝》D501-1～4(2003年合定本).此工程共設(shè)2處測試端子. 思考:根據(jù)以上所述的識圖原則,我們大致掌握了建筑電氣施工圖的組成以及圖紙讀識的基本規(guī)律和原則.在掌握建筑電氣相關(guān)專業(yè)知識的基礎(chǔ)上,還應(yīng)該對國家現(xiàn)

9、行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和施工流程有一定的了解.請思考以下題目,并讀識配套的電氣施工圖. 1)該建筑屬于哪種類型 進(jìn)行電氣施工圖設(shè)計時參考并引用了哪些規(guī)范和圖集 2)本建筑電氣設(shè)計的范圍和包含的內(nèi)容有哪些 3)本建筑電源從哪里引來 電力系統(tǒng)的構(gòu)成方式采用哪一種 4)電氣設(shè)計說明中包含了哪些內(nèi)容 5)對照平面圖和主要材料表,該建筑內(nèi)用到了哪些電氣設(shè)備 6)讀識系統(tǒng)圖,每個配電箱中包含有哪些電氣元件,其作用及相互關(guān)系是什么 7)仔細(xì)對照平面圖和系統(tǒng)圖,平面圖上的元件,回路以及配電箱是否跟系統(tǒng)圖一一對應(yīng) 8)從每一個配電箱為開始讀識平面圖,找到其進(jìn)線的位置和出線的數(shù)量;驗證導(dǎo)線的根

10、數(shù)是否正確. 9)讀識防雷平面和接地平面圖,判斷其系統(tǒng)構(gòu)成和做法是否與電氣設(shè)計說明中的要求相一致.圖面上的各種標(biāo)注,其含義是什么 通過對以上問題的思考,我們可以初步掌握這套電氣施工圖的一個概況,但只知其然而不知其所以然是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,圖紙上表示的許多數(shù)值和做法,為什么要這樣做呢,數(shù)據(jù)得來的依據(jù)是什么呢 通過以下幾個部分內(nèi)容的學(xué)習(xí),就可以幫助我們解決這些問題. 2,用需要系數(shù)法和單位用電量指標(biāo)法進(jìn)行負(fù)荷計算 1)負(fù)荷計算的目的及相關(guān)物理量 (1)負(fù)荷曲線 負(fù)荷曲線按縱坐標(biāo)所表示的功率可分為有功負(fù)荷曲線和無功負(fù)荷曲線.按橫坐標(biāo)所表示的時間范圍可分為日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線. a) 日負(fù)

11、荷曲線 (a) 日負(fù)荷曲線的繪制 日負(fù)荷曲線是以一晝夜24h為時間范圍繪制的,日負(fù)荷曲線的繪制方法有: ①根據(jù)某一監(jiān)測點24h內(nèi)各個時刻的功率表中顯示的數(shù)據(jù),逐點繪制而成的平滑曲線,如圖1.1-1所示,這樣得到的負(fù)荷曲線最為準(zhǔn)確. ②工程上,為了表達(dá)和計算簡單起見,往往將負(fù)荷曲線用等效的階梯形曲線來代替,與精確的負(fù)荷曲線之間會有一定的誤差,但這種誤差是可以允許的.最為常見的負(fù)荷曲線是以半小時為時間間隔所繪制的曲線,如圖1.1-2所示. 圖1.1-1 有功日負(fù)荷的平滑曲線 圖1.1-2 有功日負(fù)荷的階梯形曲線 (b)日負(fù)荷曲線的特征參數(shù) ①日電能耗量 ②最大功率:表示負(fù)荷曲線上

12、功率最大的一點的功率值. ③平均功率:表示日負(fù)荷曲線上日電能耗量與時間(24h)的比值,即: ④有功負(fù)荷系數(shù)(為: 通常 ( = 0.7～0.75. ⑤無功負(fù)荷系數(shù)(為: 通常 ( = 0.76～0.82. b)年負(fù)荷曲線 (a)年負(fù)荷曲線的繪制 ①運(yùn)行年負(fù)荷曲線,即根據(jù)每天最大負(fù)荷變動情況,按一年12個月365天逐天繪制,繪制方法與日負(fù)荷曲線相同. ②電力負(fù)荷全年持續(xù)曲線,它的繪制方法是不分日月的時間界限,而是以全年8760h為直角坐標(biāo)系的橫軸,以負(fù)荷為縱軸按大小依次排列繪成. 繪制方法如下:選擇典型的夏季日負(fù)荷曲線和冬季日負(fù)荷曲線各一條;一般認(rèn)為在南方地區(qū),冬季為165天,

13、夏季為200天,在北方地區(qū),冬季為200天,夏季為165天;從兩條典型日負(fù)荷曲線的功率最大值開始,依功率的遞減順序依次繪制.如圖1.1-3a),b)所示在北方地區(qū),功率P1在年負(fù)荷曲線上所持續(xù)的時間T1是: 以此類推,繪制出整個年負(fù)荷曲線,如圖1.1-3所示. 圖1.1-3 電力負(fù)荷全年持續(xù)曲線 a)典型冬季日負(fù)荷曲線 b)典型夏季日負(fù)荷曲線 c)電力負(fù)荷全年持續(xù)曲線 (b)年負(fù)荷曲線的特征參數(shù) ①年電能耗量: ②最大負(fù)荷:表示年負(fù)荷曲線上出現(xiàn)的最大的負(fù)荷值.也即典型日負(fù)荷曲線上的最大負(fù)荷. ③年平均負(fù)荷:即全年消耗電能與全年時間8760h的比值: ④年最大負(fù)荷利用小時數(shù):若用

14、戶以年最大負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行小時即可消耗掉全年實際消耗的電能,則稱為年最大負(fù)荷利用小時數(shù). 2)計算負(fù)荷的概念 計算負(fù)荷是一個假想的持續(xù)負(fù)荷,其熱效應(yīng)與同時間內(nèi)實際變動負(fù)荷所產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等.在供配電系統(tǒng)中,以30min的最大計算負(fù)荷作為選擇電氣設(shè)備的依據(jù),并認(rèn)為只要電氣設(shè)備能承受該負(fù)荷的長期作用即可在正常情況下長期運(yùn)行.一般將這個最大計算負(fù)荷簡稱為計算負(fù)荷. 反映在30min階梯形負(fù)荷曲線上,就是最大負(fù)荷.即計算負(fù)荷 為什么要以30min作為確定計算負(fù)荷的依據(jù)呢 當(dāng)通過載流導(dǎo)體的電流過大時由于發(fā)熱,導(dǎo)體溫度會持續(xù)上升,直至被損壞.當(dāng)正常工作電流通過載流導(dǎo)體時,導(dǎo)體發(fā)熱達(dá)到某一熱平衡狀態(tài),此

15、時導(dǎo)體溫度也相應(yīng)升高到某一可以允許的較高的溫度值.分析表明,載流導(dǎo)體一般經(jīng)過(3～4)(為發(fā)熱時間常數(shù)),即能達(dá)到穩(wěn)定溫度,而導(dǎo)體的一般為10～30min左右,因此達(dá)到穩(wěn)定溫度需30～120min時間.為了保證當(dāng)載流導(dǎo)體上長期通過計算電流時的最高穩(wěn)定溫度不超過其允許溫度,因此取負(fù)荷曲線上的30min最大負(fù)荷作為計算負(fù)荷其實是一種較為保守的取法,它是以發(fā)熱時間常數(shù)較短的導(dǎo)體達(dá)到熱平衡的時間為取值依據(jù).在負(fù)荷曲線上,時間值取得越短,最大的等效負(fù)荷(即計算負(fù)荷)就越大. 3)負(fù)荷的工作制 a)連續(xù)運(yùn)行工作制(長期工作制) 即電氣設(shè)備投入工作的持續(xù)時間較長,負(fù)荷穩(wěn)定,在工作時間內(nèi),電氣設(shè)備截流導(dǎo)體

16、可以達(dá)到穩(wěn)定的工作溫度. 連續(xù)運(yùn)行工作制的負(fù)荷是指其持續(xù)工作時間超過導(dǎo)體達(dá)到熱平衡所需的時間,即: 若導(dǎo)體在此時能安全工作,則該導(dǎo)體即可在同等條件下一直安全持續(xù)工作下去.連續(xù)運(yùn)行工作制設(shè)備很多,如:照明設(shè)備,電動扶梯,空調(diào)風(fēng)機(jī),電爐等. b)短時運(yùn)行工作制(短時工作制) 即電氣設(shè)備的工作時間短而停歇時間長.在工作時間內(nèi),電氣設(shè)備來不及達(dá)到穩(wěn)定溫度就停止運(yùn)行并開始冷卻,其發(fā)熱所產(chǎn)生的溫升可以在停歇時間內(nèi)冷卻到周圍的介質(zhì)溫度. 因此,同樣的電氣設(shè)備,在短時運(yùn)行工作制下將比在連續(xù)運(yùn)行工作制下可以承受更大的負(fù)荷. 短時運(yùn)行工作制設(shè)備很少,如:金屬切削用的輔助機(jī)械(龍門刨橫梁升降電動機(jī),刀架

17、快速移動裝置),水閘用電動機(jī)等. c)斷續(xù)運(yùn)行工作制(反復(fù)短時工作制) 即電氣設(shè)備以斷續(xù)方式反復(fù)工作,其工作和停歇相互交替.在工作時間內(nèi),電氣設(shè)備來不及達(dá)到穩(wěn)定溫升就停止運(yùn)行并開始冷卻,但其發(fā)熱產(chǎn)生的溫升不足以在停歇時間內(nèi)冷卻到周圍的介質(zhì)溫度. 這種電氣設(shè)備運(yùn)行時的可承受功率與其工作時間和停歇時間的相對長度有關(guān),一般用負(fù)荷持續(xù)率(%來表示,即: 斷續(xù)工作制的電氣設(shè)備較多,如起重機(jī),電焊機(jī),電梯等.斷續(xù)工作制電氣設(shè)備的額定容量是與其額定負(fù)荷持續(xù)率相對應(yīng)的,當(dāng)負(fù)荷持續(xù)率不同時, 電氣設(shè)備可承受的功率也將發(fā)生變化.下面推導(dǎo)其換算公式. 設(shè)工作周期內(nèi)為絕熱過程,即發(fā)熱不向四周散失. (a)當(dāng)

18、負(fù)荷持續(xù)率為: 對應(yīng)的電氣設(shè)備功率為: (b)當(dāng)負(fù)荷持續(xù)率為; 對應(yīng)的電氣設(shè)備功率為: 設(shè)上述兩種情況下的工作周期時間T相同,要使電氣設(shè)備在不同負(fù)荷持續(xù)率下,工作溫度不變,需使其工作周期內(nèi)發(fā)熱相等,即: 即: 可得: 上式即為不同負(fù)荷持續(xù)率下,功率的換算公式. 4)負(fù)荷計算的方法 對于一個尚未建立和運(yùn)行的供配電系統(tǒng),其負(fù)荷曲線是未知的,我們無法直接得到計算負(fù)荷,而要根據(jù)已有的同類型的用戶的用電規(guī)律來進(jìn)行計算. 若已知一個供電范圍內(nèi)的所有電氣設(shè)備的容量之和為,當(dāng)這些設(shè)備正常使用的時候,由于各種原因,該供電范圍的負(fù)荷曲線中的計算負(fù)荷總會比電氣設(shè)備的總?cè)萘啃?即: 式中K——是

19、一個小于1的數(shù). 確定這個K值常用的方法有需要系數(shù)法,二項式法和利用系數(shù)法等.這些方法都要大量使用到經(jīng)驗數(shù)據(jù). 若在電氣設(shè)備數(shù)量和容量都不清楚的情況下,要想得到某種使用功能場所的計算負(fù)荷,可采用各種用電指標(biāo)進(jìn)行負(fù)荷計算,其方法有:負(fù)荷密度法,單位指標(biāo)法,住宅用電量指標(biāo)法等. a)需要系數(shù)法 (a)需要系數(shù)的確定 因為 所以,需要系數(shù)為: 影響需要系數(shù)的因素有: ①并非供電范圍內(nèi)的所有用電設(shè)備都會同時投入使用.以同時系數(shù)表示. ②并非投入使用的所有電氣設(shè)備任何時候都會滿載運(yùn)行.以負(fù)荷系數(shù)表示. ③電氣設(shè)備額定功率與輸入功率不一定相等.以電氣設(shè)備的平均效率表示. ④考慮直接向

20、電氣設(shè)備配電的配電線路上的功率損耗后.電氣設(shè)備輸入功率與系統(tǒng)向設(shè)備提供的功率不一定相同.以線路的平均效率表示. 即: 上式中,,,均為小于1的系數(shù). 工程實際中,很難通過求上述四個系數(shù)來得到需要系數(shù),而是根據(jù)已運(yùn)行的實際系統(tǒng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù),得到需要系數(shù)的經(jīng)驗值. 需要系數(shù)是以電氣設(shè)備的性質(zhì)為分類原則分類得到的,因此使用時應(yīng)首先對所要計算的設(shè)備進(jìn)行歸類.給出的需要系數(shù)常常是一個范圍,使用時應(yīng)根據(jù)實際設(shè)備的數(shù)量決定取值的大小,設(shè)備數(shù)量越多,需要系數(shù)取值應(yīng)越小,反之則大. (b)負(fù)荷計算的需要系數(shù)法 在計算某供電范圍內(nèi)的計算負(fù)荷時,先根據(jù)負(fù)荷類別進(jìn)行分組,然后按照下列步驟進(jìn)行計算. ①設(shè)備

21、功率 每組中只有一臺(套)電氣設(shè)備時,應(yīng)將設(shè)備實際向供配電系統(tǒng)吸取的電功率作為計算負(fù)荷,又常把單臺設(shè)備的計算負(fù)荷稱作設(shè)備功率以表示.對于 連續(xù)工作制負(fù)荷: 式中 ——為設(shè)備額定輸入功率,單位為kW. 斷續(xù)運(yùn)行工作制電動機(jī)類負(fù)荷:應(yīng)將其額定功率換算成負(fù)荷持續(xù)率為25%時的等效功率以便于計算.即: 式中 ——為設(shè)備額定輸入功率,單位為kW. ——額定負(fù)荷持續(xù)率. 斷續(xù)運(yùn)行工作制電焊機(jī)類負(fù)荷:應(yīng)將其額定功率換算成負(fù)荷持續(xù)率為100%時的等效功率,以便于計算.即: 成組用電設(shè)備的設(shè)備功率是指除備用設(shè)備以外的所有單個用電設(shè)備額定輸入功率的總和. (e) 照明設(shè)備的設(shè)備功率應(yīng)考慮輔助其正

22、常工作的鎮(zhèn)流器等元件上的功率損耗. 白熾燈光源的照明設(shè)備: 熒光燈光源的照明設(shè)備:(考慮電感型鎮(zhèn)流器) 高強(qiáng)氣體放電燈光源的照明設(shè)備:(考慮電感型鎮(zhèn)流器) ②單組設(shè)備計算負(fù)荷 當(dāng)分組后同一組中設(shè)備臺數(shù)>3臺時,計算負(fù)荷應(yīng)考慮其需要系數(shù),以第j組為例,即 式中 n——第j組設(shè)備數(shù)量; ——第j組設(shè)備總功率,單位為kW; ——第j組需要系數(shù); ——第j組設(shè)備計算有功功率,單位為 kW; —一第j組設(shè)備計算無功功率,單位為kVar; ——第j組設(shè)備計算視在功率,單位為kVA; ——第j組設(shè)備功率因數(shù)角的正切值; ——電氣設(shè)備額定電壓,單位為kV; ——第j組設(shè)備計算電流,單

23、位為A. 當(dāng)每組電氣設(shè)備臺(套)數(shù)≤3臺時,考慮其同時使用率非常高,將需要系數(shù)取為1,其余計算與上述公式相同. ③多組設(shè)備的計算負(fù)荷 當(dāng)供電范圍內(nèi)有多個性質(zhì)不同的電氣設(shè)備組時.先將每一組都按上述l)～2)所述步驟計算后,再考慮各個設(shè)備組的計算負(fù)荷在各自的負(fù)荷曲線上不可能同時出現(xiàn),以一個同時系數(shù)來表達(dá)這種不同時率,因此其計算負(fù)荷為: 式中 m——設(shè)備組數(shù) ——有功功率同時系數(shù).對于配電干線所供范圍的計算負(fù)荷,取值范圍一般在0.8～0.9;對于變電站總計算負(fù)荷,取值范圍一般在0.85～1. ——無功功率同時系數(shù),對于配電干線計算負(fù)荷,取值范圍一般在0.93～0.97;對于變電站總計算負(fù)荷

24、,取值范圍一般在0.95～1. ——總計算有功功率,單位為 kW; —一總計算無功功率,單位為kVar; ——總計算視在功率,單位為kVA; ——總計算電流,單位為A. 例1.1-1 某旅游賓館變電站負(fù)荷情況如下列設(shè)備清單所示,用需要系數(shù)法計算變電站總計算有功功率,無功功率,視在功率和計算電流. 設(shè)備清單: 大堂,走道,餐廳,多功能廳等處照明設(shè)備容量:150kW(帶電容補(bǔ)償,cos(=0.9)熒光燈;180kW白熾燈 客房照明設(shè)備容量:70kW白熾燈 冷水機(jī)組容量:120kW4臺 冷凍水泵容量:30kW5臺(其中一臺備用) 冷卻水泵容量:22kW5臺(其中一臺備用) 冷

25、卻塔容量:7.5kW4臺 送,排風(fēng)機(jī)容量:11kW5臺;22kW3臺;17.5kW5臺 電梯容量:30kw3臺() 廚房設(shè)備容量:15kW2臺;5kW5臺;2.2kW6臺 洗衣設(shè)備容量:30kW2臺;6kW3臺;4kW4臺 解:1)分組計算 ① 大堂,走道,餐廳,多功能廳等處熒光燈照明設(shè)備() 考慮電感型鎮(zhèn)流器: ② 大堂,走道,餐廳,多功能廳等處白熾燈照明設(shè)備() ③ 客房白熾燈照明設(shè)備() ④ 冷水機(jī)組,冷凍水泵,冷卻水泵,冷卻塔設(shè)備() ⑤ 送,排風(fēng)機(jī)() ⑥ 電梯() ⑦ 廚房設(shè)備() ⑧ 洗衣設(shè)備() 2)計算總計算負(fù)荷 因為,對于變電站總計算負(fù)荷,

26、取值范圍一般在0.85～1;取值范圍一般在0.95～1.所以取,.則: 3,利用各種用電指標(biāo)的負(fù)荷計算方法 當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)及容量尚未確定,但需作初步的負(fù)荷計算時,如:供配電系統(tǒng)處于規(guī)劃階段時,具體設(shè)備尚未明確;處于初步設(shè)計階段時,部分主要的,大容量的用電設(shè)備已經(jīng)清楚,但某些分散的,小容量用電設(shè)備(如:照明設(shè)備等)并未確定.這時,均需借助用電指標(biāo)進(jìn)行負(fù)荷計算.有的電能用戶,如住宅,對其設(shè)計供配申系統(tǒng)時,始終無法得知每個住戶的實際用電設(shè)備臺數(shù)及容量,只能借助用電指標(biāo)進(jìn)行負(fù)荷計算.常見的方法有:負(fù)荷密度法,單位指標(biāo)法和住宅用電量指標(biāo)法. 上述方法中所涉及到的負(fù)荷密度指標(biāo),單位用電量指標(biāo)或住

27、宅用電量指標(biāo)也都是由經(jīng)統(tǒng)計和處理的經(jīng)驗數(shù)據(jù)得到的. 1)負(fù)荷密度法 式中 S——計算范圍的使用面積,單位為 m2; ——負(fù)荷密度指標(biāo),單位為 kW/m2. 表1.1-1中所示數(shù)據(jù)為一些常見的工業(yè)與民用電能用戶的負(fù)荷密度指標(biāo). 常見的工業(yè)與民用電能用戶的負(fù)密度指標(biāo) 表1.1-1 用途 負(fù)荷密度指標(biāo) / (kW/m2) 用途 負(fù)荷密度指標(biāo) / (kW/m2) 鑄鋼車間① 0.06 旅游賓館② 0.07～0.08 焊接車間 0.04 商場② 0.12～0.15 鑄鐵車間 0.06 科研實驗樓② 0.08～0.10 金工車間 0.10 辦公樓② 0

28、.07～0.08 木工車間 0.66 中,小學(xué)(有空調(diào)) 0.07～0.08 煤氣站 0.09～0.13 中,小學(xué)(無空調(diào)) 0.03～0.04 鍋爐房 0.15～0.20 醫(yī)院② 0.08～0.1 壓縮空氣站 0.15～0.20 博展館 0.06～0.07 ① 不含電弧爐, ② 有中央空調(diào). 2)單位指標(biāo)法 式中 ——單位用電指標(biāo),單位為 kW/人,kW/床,kW/產(chǎn)品等; ——單位數(shù)量,單位為人數(shù),床數(shù),產(chǎn)品數(shù)量等. 3)住宅用電量指標(biāo)法 式中 ——住宅用電量指標(biāo),單位為kW/戶; ——供電范圍內(nèi)的住宅戶數(shù); ——住宅用電同時系數(shù). 住宅

29、用電量指標(biāo)相當(dāng)于一戶住宅的計算負(fù)荷,其值的大小與住宅的建筑面積,檔次,所處地區(qū)有很大的關(guān)系,并隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,住宅用電量指標(biāo)增長相當(dāng)迅速;住宅用電同時系數(shù)表示不同住戶的計算負(fù)荷的出現(xiàn)在時間上的不一致性,因此隨著供電范圍的增加(住戶數(shù)量的增加),住宅用電同時系數(shù)應(yīng)呈減小的趨勢. 表1.1-2為中國大陸和香港,美國的住宅用電量標(biāo)準(zhǔn)比較,按照住宅設(shè)計規(guī)范GB50096-1999,我國住宅用電負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)如表1.1-3所示. 中國大陸和香港,美國的住宅用電量標(biāo)準(zhǔn)比較 表1.1-2 中國大陸 香港 美國(基本配置) 美國(標(biāo)準(zhǔn)配置) 住宅用電量指標(biāo)/kW 2.5～4 13.2 18.6

30、 25 住宅用電負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn) 表1.1-3 套 型 居住空間個數(shù)(個) 不包括陽臺的使用面積/㎡ 用電負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)/kW 一類 2 34 2.5 二類 3 45 2.5 三類 3 56 4 四類 4 68 4 按照國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集04DX101-1建筑電氣常用數(shù)據(jù),表1.1-4中為住宅用電同時系數(shù)推薦值. 住宅用電同時系數(shù)推薦值 表1.1-4 按單相配電計算時所連接的基本戶數(shù) 按單相配電計算時所連接的基本戶數(shù) 同時系數(shù) 通用值 推薦值 3 9 1 1 4 12 0.95 0.95 6 18 0.75 0.80

31、8 24 0.66 0.70 10 30 0.58 0.65 12 36 0.50 0.60 14 42 0.48 0.55 16 48 0.47 0.55 18 54 0.45 0.50 21 63 0.43 0.50 24 72 0.41 0.45 25～100 75～300 0.40 0.45 125～200 375～600 0.33 0.35 260～300 780～900 0.26 0.30 在對大型住宅小區(qū)進(jìn)行規(guī)劃時可使用表1.1-5推薦的供電指標(biāo). 規(guī)劃供電指標(biāo)推薦值 表1.1-5 普通

32、住宅 全電氣化住宅 戶均人口 /人 2.9 2.9 近期戶均指標(biāo) /kW 1.3 2.3 遠(yuǎn)期戶均指標(biāo) /kW 1.8 2.8 思考:這一部分我們主要學(xué)習(xí)了負(fù)荷計算的相關(guān)知識.負(fù)荷計算可以說是整個建筑電氣設(shè)計到施工的基礎(chǔ),通過負(fù)荷計算,我們可以很準(zhǔn)確地確定每一條回路上的計算電流的大小,以此為依據(jù),就可以選擇合適的導(dǎo)線和開關(guān)設(shè)備.例如說,我們都知道空調(diào)回路一般要比照明回路的功率大很多,在電壓相等的情況下,功率越大,意味著通過這些設(shè)備的電流就越大,在這種情況下,我們有必要為這些大功率的設(shè)備選擇較大截面的導(dǎo)線和允許通過電流值較大的開關(guān)設(shè)備.上面講到了幾種不同的負(fù)荷計算的方法,我

33、們?nèi)匀灰詧D集中的配電箱為例來計算,驗證配電箱系統(tǒng)圖中所標(biāo)示的計算負(fù)荷是否準(zhǔn)確.在計算之前,有兩個問題需要強(qiáng)調(diào):首先,對于住宅建筑我們一般選用需要系數(shù)法和用電量指標(biāo)法相結(jié)合的方式;其次,由于需要系數(shù)表中給出的需要系數(shù)一般是一個范圍,所以在計算過程中由于需要系數(shù)選取的不同有可能影響最后的計算結(jié)果.思考以下問題并進(jìn)行計算驗證: 1)圖中AW1配電箱中,標(biāo)示的設(shè)備容量為98KW,當(dāng)需要系數(shù)和功率因數(shù)分別取0.7和0.9時,最后計算電流為115.8A. 2)圖中AL1配電箱中,標(biāo)示的設(shè)備容量為8KW,當(dāng)需要系數(shù)和功率因數(shù)分別取1和0.9時,最后計算電流為40A. 通過計算電流選擇導(dǎo)線和電纜以及開關(guān)

34、設(shè)備的方法在后面詳述.供配電系統(tǒng)能否正常穩(wěn)定地工作,除了與自身系統(tǒng)構(gòu)成有關(guān)之外,還跟其配套的安全保護(hù)部分息息相關(guān).雷電流是導(dǎo)致建筑供電系統(tǒng)故障的一個原因,通過下面內(nèi)容的介紹,我們應(yīng)該大致了解雷電流的形成特點以及防護(hù)辦法等內(nèi)容. 4,過電壓與防雷 1)概述 電力系統(tǒng)的過電流和過電壓是一對對偶的故障或不正常運(yùn)行狀態(tài).本書第六章主要講述了系統(tǒng)過電流的危害,特征以及預(yù)防和保護(hù)的方法.本章將針對過電壓的危害和防護(hù)問題進(jìn)行討論. (1)過電壓的危害 過電壓的危害主要表現(xiàn)在兩個方面: ①危及系統(tǒng),設(shè)備安全 過電壓使絕緣遭到破壞而導(dǎo)致系統(tǒng)電氣元件,用電設(shè)備損壞.對于供配電系統(tǒng)來說,過電壓除了擊穿絕

35、緣造成短路以外,還可能因工頻電壓升高使照明或電熱設(shè)備發(fā)熱功率增大而燒壞設(shè)備,或使電動機(jī),變壓器等設(shè)備鐵心磁通密度增大,導(dǎo)致鐵損增大而燒壞設(shè)備,也可能因短時脈沖過電壓而使電子元器件及設(shè)備損壞. ②危及人身安全過電壓對設(shè)備或建筑物均可能產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞,并由此帶來電臺,火災(zāi)等十分嚴(yán)重的后果.這種后果危害人身安全,且大量發(fā)生在非電氣專業(yè)場所,事故造成的損失往往遠(yuǎn)大于在專業(yè)場所發(fā)生的同類故障.因此,對于這種狀況更應(yīng)作好防范. (2)過電壓的分類 電動機(jī),變壓器,輸配電線路和開關(guān)設(shè)備等的對地絕緣,在正常工作時只承受相電壓.當(dāng)由于某些原因,電網(wǎng)的電磁能量發(fā)生突變,就會造成設(shè)備對地或匝間電壓的異常升高,

36、產(chǎn)生過電壓.過電壓分為雷電過電壓和內(nèi)部過電壓. a)雷電過電壓由于大氣中雷云與雷云,雷云與地面物體間會出現(xiàn)效電現(xiàn)象,雷云直接對地面某物體(電氣設(shè)備或建筑物)放電或雷電感應(yīng)而引起的過電壓統(tǒng)稱為雷電過電壓或大氣過電壓或外部過電壓. 這種過電壓在供電系統(tǒng)中占的比重極大,它不僅對系統(tǒng)中的電氣設(shè)備,而且對建筑物造成危害.雷電過電壓具有脈沖特性,持續(xù)時間一般只有幾十微秒,其幅值取決于雷電參數(shù)和防雷措施,與系統(tǒng)的額定電壓參數(shù)無直接關(guān)系. 雷電過電壓又分為直未雷過電壓,感應(yīng)雷過電壓,侵入波過電壓和雷擊電磁脈沖. ①直擊雷過電壓是指雷電對電氣設(shè)備或建筑物直接放電而產(chǎn)生的過電壓,放電時雷電流可達(dá)幾萬甚至幾

37、十萬安培. ②感應(yīng)雷過電壓是指當(dāng)雷云出現(xiàn)在架空線路上方時,由于靜電感應(yīng),在架空線路上積聚大量異號電荷,在雷云對其他地方放電后,線路上原來被約束的電荷被釋放形成自由電荷以電磁波速度向線路兩側(cè)流動,形成感應(yīng)過電壓,其電壓可達(dá)幾十萬伏. ③雷電侵入波(行進(jìn)波)過電壓是指由于線路,金屬管道等遭受直接雷擊或感應(yīng)雷而產(chǎn)生的雷電波,沿線路,金屬管道等侵入變電站或建筑物而造成危害.據(jù)統(tǒng)計,這種雷電侵入波占系統(tǒng)雷害事故的50%以上.因此,對其防護(hù)問題,應(yīng)予相當(dāng)重視. ④雷擊電磁脈沖是指雷電直接去在建筑物防雷裝置和建筑物附近所弓l起的效應(yīng).它是一種干擾源,絕大多數(shù)是通過連接導(dǎo)體的干擾,如雷電流或部分雷電流,

38、被雷電擊中的裝置的電位升高以及電磁輻射干擾. 這種干擾脈沖是～種能量脈沖,它既可以以過電壓形式出現(xiàn),也可以以過電流或電磁輻射形式出現(xiàn),因此,雷擊電磁脈沖并不完全是過電壓問題,而是一種能量沖擊,因此又將其稱為"電涌"(surge)或"浪涌",它對供配電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的絕緣威脅不大,但對用電設(shè)備中的信息系統(tǒng)設(shè)備的正常工作影響甚大. b)內(nèi)部過電壓 由于系統(tǒng)的操作,故障和某些不正常運(yùn)行狀態(tài),使供配電系統(tǒng)電磁能量發(fā)生轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的過電壓稱為內(nèi)部過電壓. 內(nèi)部過電壓的持續(xù)時間與過電壓的類別有關(guān),短的如操作過電壓,其持續(xù)時間一般為毫秒級,長的如諧振過電壓可持續(xù)存在. 常見的內(nèi)部過電壓有: (a)操

39、作過電壓是指由于開關(guān)分合閘操作或事故狀態(tài)而引起的過電壓.在開關(guān)操作或事故過程中,系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生改變將引起系統(tǒng)中電容和電感間電磁場能量互相轉(zhuǎn)換的暫態(tài)過程.在阻尼不足的電路中,這種過程常常是振蕩性的.這時,就有可能在某些設(shè)備上,局部或全部電網(wǎng)中出現(xiàn)過電壓. 常見的操作過電壓有: ①切斷小電感電流時的過電壓,例如切除空載變壓器,切除電抗器等. ②切斷電容性負(fù)載時的過電壓,例如切除空載長線,電容器等. ③中性點不接地系統(tǒng)的弧光接地過電壓. (b)諧振過電壓產(chǎn)生于系統(tǒng)中電感與電容組合構(gòu)成的振蕩回路.其固有自振頻率與外加電源頻率相等或接近時,出現(xiàn)的一種周期性或準(zhǔn)周期性的運(yùn)行狀態(tài),叫諧振.由諧

40、振導(dǎo)致的過電壓稱為諧振過電壓. 供配電系統(tǒng)中,諧振過電壓主要有線性諧振過電壓(發(fā)生在由恒定電感,電容和電阻組成的回路中)和非線性(鐵磁)(由于變壓器,電壓互感器等的磁路飽和造成)諧振過電壓. (c)工頻電壓升高,是指因為系統(tǒng)發(fā)生故障,不正常運(yùn)行狀態(tài)或參數(shù)失配造成的異常電壓上升. 常見的工頻電壓升高有長線路電容效應(yīng)造成的末端電壓升高,不對稱接地帶來的健全相對地電壓升高,突然甩負(fù)荷造成的電壓升高,低壓中性點接地系統(tǒng)中性點位移造成的電壓升高,共用接地體的高壓接地電壓竄入低壓系統(tǒng)造成的過電壓等. 內(nèi)部過電壓的幅值與電網(wǎng)的額定電壓呈正相關(guān),一般為額定電壓的2.5～4倍,因此在高壓和超高壓系統(tǒng)中顯

41、得特別嚴(yán)重,在以中壓和低壓為主要電壓等級的供配電系統(tǒng)中,內(nèi)部過電壓對系統(tǒng)自身的運(yùn)行安全危害相對較輕.但其對環(huán)境安全,人身安全或用電設(shè)備安全卻有較大危害. 本書以下分析僅涉及雷電過電壓的防護(hù)問題. (3)雷電過電壓的防護(hù)方法 雷電過電壓的防護(hù)應(yīng)從兩個方面入手,一是盡量減少雷電過電壓發(fā)生的可能;二是一旦產(chǎn)生了雷電過電壓,應(yīng)采取措施盡量限制過電壓的危害程度. 雷電過電壓的防護(hù)措施主要有: ①雷電直擊的防護(hù)采用直未雷防護(hù)裝置來保護(hù)供配電設(shè)施或建筑物免受直接雷擊.這類措施的目的是避免直擊雷過電壓. ②雷電過電壓的防護(hù)采用避雷器,并聯(lián)電容器等來限制和降低由于直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓造成的雷電

42、侵入波過電壓的幅值和陡度.這類措施的目的是避免過電壓對被保護(hù)物的危害或減輕其危害程度. (4)雷云放由過程及雷電特性 要對雷電過電壓進(jìn)行防護(hù),首先應(yīng)對導(dǎo)致雷電過電壓的雷電以及雷電的特性參數(shù)有所了解. a)雷云放電過程 雷電放電是由帶電的雷云引起的.雷云中電荷的形成,有各種學(xué)說,目前尚未獲得比較滿意的一致性認(rèn)識.一般認(rèn)為,雷云是在有利的大氣和大地條件下,由強(qiáng)大的潮濕的熱氣流不斷上升進(jìn)入稀薄的大氣層冷凝,形成冰晶;在高空中冰晶和過冷的水滴相混合時,形成冰霧;冰晶帶正電而冰霧帶負(fù)電;冰晶被氣流帶到云頂?shù)纳喜?形成帶正電的雷云,而冰霧則形成帶負(fù)電的雷云.雷云與雷云或雷云與大地之間構(gòu)成一個巨大的

43、電容器,當(dāng)雷云中的電荷聚積到足夠數(shù)量時,雷云對地之間或不同電荷的雷云間就會發(fā)生強(qiáng)烈的放電現(xiàn)象. 在放電初始階段,由于空氣產(chǎn)生強(qiáng)烈的游離,形成指向大地的一段導(dǎo)電通路,叫做雷電先導(dǎo).雷電先導(dǎo)脈沖式地向地面發(fā)展,到達(dá)地面時,與地面異性電荷發(fā)生劇烈地中和,出現(xiàn)極大的電流并有雷鳴和閃電伴隨出現(xiàn),這就是主放電階段.主放電存在的時間極短,約為50～100,其溫度可達(dá)2000,并給周圍空氣急劇加熱,驟然膨脹而發(fā)生雷鳴,主放電電流可達(dá)數(shù)百千安,是全部雷電流中的主要部分.主放電階段結(jié)束后,雷云中的殘余電荷經(jīng)放電通道入地,稱為放電的余輝階段,持續(xù)時間較長約為0.03～0.05s,余輝電流不大于數(shù)百安.雷電流對地面

44、波及物體有極大危害性,它能傷害人畜,擊毀建筑物,造成火災(zāi),并使電氣設(shè)備絕緣受到破壞,影響供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行. b)雷電的特性參數(shù) 雷云放電具有很高的電壓幅值和電流幅值.通常可能測量的是雷電流幅值及其增長變化速度(也稱為雷電流陡度)這兩個參數(shù).掌握了這兩個參數(shù)就能夠計算雷電過電壓并采取相應(yīng)的防雷保護(hù)措施.但雷電活動是大自然的氣象變化形成的,各次雷云的放電條件不同,隨機(jī)性很強(qiáng),其參數(shù)只能通過多次觀測所得的統(tǒng)計數(shù)字來表示.描述雷電的特性參數(shù)主要有雷電流幅值,雷電流波形,雷暴日,地面落雷密度等. (a)雷電流幅值 雷電流的波形呈脈沖形式,雷電流幅值是指該脈沖電流所達(dá)到的最高值. 雷電流幅值與氣

45、象,自然條件等有關(guān),是一個隨機(jī)變量,其變化范圍很大.在相同的雷電情況下,被擊物的接地電阻值不同,其雷電流也各異.為了便于互相比較,將接地電阻小于30的物體,遭到直擊雷作用時產(chǎn)生的電流最大值,叫雷電流幅值.我國雷電流幅值概率曲線如圖1.1-4所示.這是根據(jù)大量實測數(shù)據(jù)得出的. 圖中橫坐標(biāo)上的P表示雷電流幅值超過縱坐標(biāo)上所示值的概率.該曲線也可用下式表示: 式中 I——雷電流幅值,單位為kA. P——雷電流超過I的概率. 從曲線中可知,幅值超過20kA的雷電流出現(xiàn)的概率為65%,而超過120kA的概率只有7%. (b)雷電流波形 根據(jù)測量,雷電流波黨是一種非周期性脈沖波,其幅值和陡度隨各

46、次放電條件而異.通常幅值大時陡度也大,幅值和最大陡度都出現(xiàn)在波頭部分,如圖1.1-5所示. ①據(jù)統(tǒng)計,雷電流的波頭長度在 l～5的范圍內(nèi),雷電流的波長在20～50的范圍內(nèi),在防雷保護(hù)中,建議采用的雷電流波形為26/50us(波頭長度/波長). ②雷電流陡度是指雷電流幅值與雷電流波頭長度的比值.由于雷電流的波頭長度變化不大,所以雷電流的陡度和福值必然密切相關(guān).當(dāng)采用 2.6波頭時,雷電流的.平均陡度a與幅值I線性相關(guān),即: 式中a——雷電流陡度,單位為kA/. (c)雷暴日 雷暴日是指每年中有雷電放電的天數(shù),在一天內(nèi)只要聽到雷聲就算一個雷暴日. 因各地區(qū)氣候特征不同,雷電活動在不同

47、地區(qū)的頻繁程度也不同.對雷電的活動狀況可用雷暴日來表示.雷暴日一般取其統(tǒng)計的平均值,即平均雷暴日.我國某些城市的年平均雷暴日如表8-1所示. 在我國把平均年雷暴日小于15的叫少雷區(qū),大于40的叫多雷區(qū),大于90的叫強(qiáng)雷區(qū).在防雷設(shè)計上要根據(jù)雷暴日的多少因地制宜地采取防雷措施. 某些城市年平均雷暴日 表1.1-6 (d)年地面落雷密度 地面落雷密度是指每年,每平方公里的地面遭受雷擊的次數(shù). 雷暴日的統(tǒng)計,并沒有區(qū)分雷云之間的放電和雷云與地的放電.實際上雷云間放電幾率更大.對防雷保護(hù)的設(shè)計研究更有實際意義的,還是雷云對單位面積地面的年平均放電次數(shù). 關(guān)于地面落雷密度與雷暴日數(shù)的關(guān)系,目前

48、學(xué)術(shù)界尚有爭議,一般可用下式計算: 式中 ——每年每平方公里地面落雷數(shù),單位為次/ ——年平均雷暴日; ——地面落雷密度,即每雷暴日每平方公里地面落雷數(shù),單位為次/ (e)建筑物年預(yù)計雷擊次數(shù) 在進(jìn)行建筑防雷設(shè)計時通常采用年預(yù)計雷擊次數(shù)這一參數(shù). ①建筑物年預(yù)計雷擊次數(shù)按下式確定: 式中 N—一建筑物預(yù)計雷擊次數(shù),單位為次/a; k——校正系數(shù),在一般情況下取1;在下列情況下取相應(yīng)數(shù)值:位于曠野孤立的建筑物取2;金屬屋面的磚木結(jié)構(gòu)建筑物取1.7;位于河邊,湖邊,山坡下或山地中 土壤電阻率較小處,地下水路頭處,土山頂部,山谷風(fēng)口等處的建筑物以及特別潮濕的建筑物取1.5;

49、 ——建筑物所處地區(qū)雷擊大地的平均密度,單位為次/a; ——與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積,單位為km^2. ②建筑物等面積向外擴(kuò)大后的面積.如圖1.1-6所示. a)當(dāng)建筑物的高 H 小于 100m時,其每邊的擴(kuò)大寬度和等效面積應(yīng)按下式計算: 式中 D——建筑物每邊的擴(kuò)大寬度,單位為m; L,M,H——分別為建筑物的長,寬,高,單位為m. b)當(dāng)建筑物的高H等于或大于100m時,其每邊的擴(kuò)大寬度應(yīng)按等于建筑物的高 H,由下式計算: 3)當(dāng)建筑物各部位的高不同時,應(yīng)沿建筑物周邊逐點算出最大擴(kuò)大寬度,其等效面積應(yīng)按每點最大擴(kuò)大寬度外墻的連接線所包圍的面積計算. (5)接地

50、和接地裝置 a)接地的概念 電氣設(shè)備的任何部分與土壤間作良好的電氣連接,稱為接地.直接與土壤接觸的金屬導(dǎo)體稱為接地體或接地極.連接于電氣設(shè)備接地部分與接地體間的金屬導(dǎo)線稱為接地線.接地體可分為人工接地體和自然接地體,人工接地體是指專門為接地而裝設(shè)的接地體,自然接地體是指兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構(gòu)件,金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)等.接地體和接地線組成的總體稱為接地裝置. b)接地裝置的散流場 當(dāng)由于某種原因有電流流入接地體時,電流就通過接地體向大地作半球形散開,這一電流稱為接地電流,接地電流流散的范圍稱為散流場.接地裝置的對地電壓與接地電流之比為接地電阻.實驗表明,離接地體

51、越遠(yuǎn),土壤導(dǎo)電面積越大,電阻就越小.在距25m長的單根接地體20m處,導(dǎo)電半球形面積可達(dá)2500m^2,土壤散流電阻已小到可以忽略,也就是這里的電位已趨近于零,可以認(rèn)為遠(yuǎn)離接地體20m以外的地方電位為零,稱為電氣上的"地"或"大地",如圖1.1-7所示. ①電氣也備的絕緣股外時,在身體可同時觸及的兩部分之間出現(xiàn)的電位差稱為接觸電壓 ②人在散侃場中分走肘,同腳間出現(xiàn)的電位差稱為跨步電壓隊; c)接地的分類 接地按其作用可作如下分類: ①功能性接地,是指為了保證系 統(tǒng)或設(shè)備的正常運(yùn)行,或為了實現(xiàn)電氣裝置的固有功能,提高縣則靠性向進(jìn)行的接地.如:變壓器中性點接地. ②保護(hù)性接地,是指為了保

52、證人身安全而進(jìn)行的接地.如:電氣裝置外露導(dǎo)電部分和裝置外導(dǎo)電部分的接地;為防止雷電過電壓對設(shè)備或人身安全的危害而進(jìn)行的防雷接地;為消除靜電對電氣裝置和人身安全危害而進(jìn)行的接地. ③功能性和保護(hù)性合一的接地,是將功能性和保護(hù)性接地結(jié)合在一起的接地.如:屏蔽接地. d)接地電阻 指構(gòu)成接地裝置的各部分的電阻之和. ①工頻(50HZ)接地電流流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)出來的接地電阻稱為工頻接地電阻. ②沖擊電流(如雷電流)流經(jīng)接地裝置所呈現(xiàn)出來的接地電阻稱為沖擊接地電阻. 2)直擊雷的防護(hù) (1)直擊雷防護(hù)裝置的組成 對直擊雷的防護(hù)措施是讓雷電在人為設(shè)置的直走雷防護(hù)裝置上放電,使雷電流沿防護(hù)裝

53、置瀉入地中,以免被保護(hù)的設(shè)備或建筑物受到損壞. 如圖1.1-8所示,直擊雷防護(hù)裝置由三個主要的部分組成. ①接閃器 直接截受雷擊的避雷針,避雷蒂(線),避雷網(wǎng),以及作接閃的金屬屋面和金屬構(gòu)件等.避雷針,避雷帶(線),避雷網(wǎng)一般以鋼管,鋼筋或扁鋼等制成. ②引下線 連接接閃器和接地裝置的金屬導(dǎo)體.一般以鋼筋或扁鋼等制成,也可以利用建筑物結(jié)構(gòu)柱內(nèi)的鋼筋兼作. ③接地裝置 接地體與接地線的總和.可以以鋼筋,扁鋼和各種型鋼制成,也可以利用建筑物基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋兼作. 其防護(hù)原理是:在雷電先導(dǎo)的初始階段因先導(dǎo)高地面較高,故先導(dǎo)發(fā)展的方向不受地面物體的影響,但當(dāng)其向下至某一高度時,地面上的接閃器將會

54、影響先導(dǎo)的發(fā)展方向,使先導(dǎo)向接閃器定向發(fā)展,這是由于接閃器較高并具有良好的接地,在其上因靜電感應(yīng)而積聚了與先導(dǎo)相反極性的電荷使其附近的電場強(qiáng)度顯著增強(qiáng)的緣故,此時先導(dǎo)放電電場即開始被接閃器所歪曲,將先導(dǎo)放電的途徑引向接閃器本身,從而達(dá)到保護(hù)被保護(hù)物的目的. (2)接閃器的保護(hù)范圍 接閃器的保護(hù)范圍目前尚無精確的理論計算方法,都是用根據(jù)模擬試驗和運(yùn)行經(jīng)驗數(shù)據(jù)總結(jié)的經(jīng)驗算法,由于雷擊路徑的偶然性,因此要保證被保護(hù)物絕對不受直接雷擊是不現(xiàn)實的,一般,保護(hù)范圍是指具有0.L%左右雷擊概率的空間范圍. 接閃器保護(hù)范圍的求取方法常用的有兩種,即折線法和滾球法.其中折線法中,只有避雷針(線)保護(hù)范圍的

55、計算方法. 通常,在對建筑物的保護(hù)范圍計算時使用滾球法;而在對供配電設(shè)施的保護(hù)范圍計算時使用折線法. a)滾球法 滾球法是以人為半徑的球體,沿需要防直擊雷的部位滾動,當(dāng)球體只觸及接閃器(包括被利用作為接問器的金屬物),或只觸及接閃器和地面(包括與大地接觸并能承受雷擊的金屬物),而不觸及需要保護(hù)的部位時,則該部分就得到接閃器的保護(hù). 滾球法中所用的滾球半徑與被保護(hù)物的重要性和危險性有關(guān),即與孩保護(hù)物的防雹等級有關(guān).對于建筑物來說,一,二,三類防雷建筑所需的滾球半徑分別為30m,45m,60m.建筑物的重要性或危險性越大,滾球半徑要求越小,即越趨于保守. (a)避雷針的保護(hù)范圍可以采用獨

56、立的單支避雷針保護(hù),也可以采用多支避雷針進(jìn)行聯(lián)合保護(hù). (1)單支避雷什的保護(hù)范圍如圖1.1-9所示,單支避雷針的保護(hù)范圍應(yīng)按下列方式確定 1)當(dāng)避雷針高度h小于或等于此時: ①距地面處作一平行于地面的平行線. ②以針尖為圓心,為半徑,作弧線交于平行線的A, B兩點. ③以A,B為圓心,為半徑作弧線,該弧線與針尖相交并與地面相切.此弧線起到地面止就是保護(hù)范圍.保范圍是一個對稱的錐體. ④避雷針在高度的x和在地面上的保護(hù)半徑,按下列計算式確定: 式中 ——避雷針在太高度的 x平面上的保護(hù)半徑,單位為 m; ——滾球半徑,單位為m; —一被保護(hù)物的高度,單位為m; ——避雷針在

57、地面上的保護(hù)半徑,單位為m. 2)當(dāng)避雷外高度h大于時,在避雷針上取高度的一點代替單支避雷針針尖作為圓心,其余做法與上面完全相同. (2)雙支等高避雷針的保護(hù)范圍如圖8-7所示,在避雷針高度h小于或等于的情況下,當(dāng)兩支避雷針的距離D大于或等于2時,應(yīng)各按單支避雷針的方法確定;當(dāng)D小于2時,按下述方法確定: 1)AEBC外側(cè)的保護(hù)范圍,按照單支避雷針的方法確定. 2) C, E點位于兩針間的垂直平分線上.在地面每側(cè)的最小保護(hù)寬度按下式計算: 在AOB軸線上,距中心線任一距離X處,其在保護(hù)范圍上邊線上的保護(hù)高度按下式確定: 該保護(hù)范圍上邊線是以中心線距地面的一點O為圓心,以為半徑所

58、作的圓弧AB. 3)兩針間AEBC內(nèi)的保護(hù)范圍, ACO部分的保護(hù)范圍按以下方法確定:在任一保護(hù)高度和C點所處的垂直平面上,以作為假想避雷針,按單支避雷針的方法逐點計算確定,見圖8-7中l(wèi)-1剖面.確定BCO,AEO,BEO部分的保護(hù)范圍的方法與ACO部分的相同. 4)確定x平面上保護(hù)范圍截面的方法.以單支避雷針的保護(hù)半徑為半徑,以 A,B為圓心作弧線與四邊形AEBC相交;以單支避雷針的為半徑,以E,C為圓心作弧線與上述弧線相交,見圖1.1-10中粗虛線. (3)雙支不等高避雷針的保護(hù)范圍如圖1.1-11上所示,在h1小于或等于和小于或等于的情況下,當(dāng)D大于或等于時,應(yīng)按各單支避雷針?biāo)?guī)

59、定的方法確定,當(dāng)D小于時,應(yīng)按下列方法確定. L) AEBC外側(cè)的保護(hù)范圍,按照單支避雷針的方法確定. 2)CE線或線的位置接下式計算: 3)在地面上每側(cè)的最小保護(hù)寬度b.按下式計算: 在AOB軸線上,A,B間保護(hù)范圍上邊線按下式確定: 式中 x——距CE線或線的距離. 該保護(hù)范圍上邊線是以線上距地面的一點為圓心,以為半徑所作的圓弧AB. 4)兩針間AEBC內(nèi)的保護(hù)范圍,ACO與AEO是對稱的,BCO與BEO是對稱的,ACO部分的保護(hù)范圍按以下方法確定:在和C點所處的垂直平面上,以作為假想避雷針,按單支避雷針的方法確定,見圖1.1-11中l(wèi)-l剖面.確定BCO,AEO,B

60、EO部分的保護(hù)范圍的方法與ACO部分的相同. 5)確定平面上保護(hù)范圍截面的方法與雙支等高避雷針相同. (4)矩形布置的四支等高避雷針的保護(hù)范圍.如圖8-9所示,在h小于或等于的情況下,當(dāng)大于或等于2時,應(yīng)各按雙支等高避雷針的方法確定;當(dāng)小于2時,應(yīng)按下列方法確定: 1)四支避雷針的外側(cè)各按雙支避雷針的方法確定. 2) B,E避雷針連線上的保護(hù)范圍見圖1.1-12的1-1剖面,外側(cè)部分按單支避雷針的方法確定.兩針間的保護(hù)范圍按以下方法確定:以B,E兩針針尖為圓心,為半徑作弧相交于O點,以O(shè)點為圓心,為半徑作圓弧,與針尖相連的這段圓弧即為針間保護(hù)范圍.保護(hù)范圍最低點的高度h.按下式計算:

61、 3)圖1.1-12中剖面2-2的保護(hù)范圍,以P點的垂直線上的O點為圓心,為半徑作圓弧與B,C和A,E雙支避雷針?biāo)鞒鲈谠撈拭娴耐鈧?cè)保護(hù)范圍延長圓弧相交于F,H點.F(H)點的位置及高度按下式計算確定: 4)確定圖1.1-12中剖面3-3的保護(hù)范圍的方法同雙支不等高避雷針的方法. 5)確定四支等高避雷針中間在至h之間于高度的平面上保護(hù)范圍截面的方法:以P點為圓心,為半徑作圓或圓弧,與各雙支避雷針在外側(cè)所作的保護(hù)范圍截面組成該保護(hù)范圍截面,如圖1.1-12中虛線所示. 2.避雷線的保護(hù)范圍 單根和多根避雷線的保護(hù)范圍的具體計算方法參見相關(guān)的資料. 思考:通過上面內(nèi)容,我們可以結(jié)合

62、圖紙了解防雷接地系統(tǒng)的作用及做法,讀識圖集并思考以下問題: 該建筑所處地理位置屬于多雷區(qū)還是少雷區(qū) 該建筑的防雷分級如何 圖中采用哪種接閃器 該建筑中引下線有什么要求 其間距應(yīng)滿足什么要求 根據(jù)規(guī)范要求驗證圖集中的防雷裝置能否保護(hù)本建筑. 1.2 主要材料準(zhǔn)備 1,列主要材料表 2,常見開關(guān)電器及其選擇 開關(guān)電器是構(gòu)成供配電系統(tǒng)的重要元件.供配電系統(tǒng)中開關(guān)電器按所在電壓等級可分為高壓開關(guān)和低壓開關(guān). 1)高壓斷路器 斷路器不僅可以分合負(fù)荷電流,還能分?jǐn)喽搪冯娏?即斷路器應(yīng)具有很好的滅弧能力,因此需要專用的滅弧裝置.觸頭置于滅弧裝置的外殼即滅弧室中,不能直接看到觸頭的開

63、閉狀態(tài).另外由于觸頭要求分,合力大,動作速度快,因此,高壓斷路器一般應(yīng)具備一套操作系統(tǒng)和與之配套的操作電源才能實現(xiàn)分,合操作. a)高壓斷路器的分類 高壓斷路器可以按安裝地點分為戶內(nèi)式和戶外式,但高壓斷路器一般都安裝在成套配電裝置內(nèi),所以大多做成戶內(nèi)式.高壓斷路器通常按滅弧室中的滅弧介質(zhì)進(jìn)行分類,主要有少油式斷路器,真空斷路器和六氟化硫斷路器.下面簡單介紹這三種常用高壓斷路器的結(jié)構(gòu)和性能. (a)少油式斷路器 少油式斷路器是相對于以前常用的多油式斷路器而言,多油式斷路器的油量很大,既作滅弧介質(zhì),也作絕緣介質(zhì).這種斷路器目前較少使用,而少油式斷路器油量較少,僅幾公斤,只作滅弧介質(zhì). 少油

64、斷路器的優(yōu)點是價格便宜,在供配電高壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用.但由于其滅弧介質(zhì)為油,因此不能用于有較高防火,防爆要求的場合,如高層建筑內(nèi)的配電系統(tǒng)中就不能使用少油斷路器;另外油滅弧介質(zhì)多次在電弧作用下受熱分解后,其介質(zhì)強(qiáng)度會受到影響,因此不能用于頻繁操作的場合. (b)真空斷路器 真空斷路器是以真空作為滅弧介質(zhì)的斷路器.真空斷路器由真空滅弧室,絕緣體傳動件和機(jī)架組成. 這里所指真空,是氣體壓力在0.0133Pa以下的空間,真空間隙的氣體稀薄,分子的自由行程大,發(fā)生碰撞的幾率小,因此,碰撞游離已不是真空間隙擊穿產(chǎn)生電弧的主要因素.真空中電弧是在觸頭電極蒸發(fā)出的金屬蒸汽中形成的. 真空斷路器的特點

65、是: ① 觸頭開距短.10kV級真空斷路器的觸頭開距只有10mm左右.因為開距短,可使真空滅弧室做得小巧,所需操作機(jī)構(gòu)做功小,動作快. ② 燃弧時間短,觸頭間隙介質(zhì)恢復(fù)速度快,且與分?jǐn)嚯娏鞔笮o關(guān),一般只有半個周波.但由于其滅弧不一定是在電流過零時自然熄弧,可能引起回路中的過電壓,因此用真空斷路器分?jǐn)嚯娐窌r可能會給系統(tǒng)造成不利影響. ③ 由于觸頭在開斷電流時燒損量很少,所以觸頭壽命長,能較頻繁操作. ④ 體積小,重量輕,防火防爆性能好. (c)SF6斷路器 六氟化硫(SF6)斷路器是利用SF6氣體做滅弧介質(zhì)的一種斷路器,SF6是一種化學(xué)性能非常穩(wěn)定的惰性氣體,具有優(yōu)良的電絕緣性能,絕

66、緣強(qiáng)度高,電弧熄滅后,恢復(fù)絕緣快.但在電弧的高溫作用下SF6會分解出F2,有較強(qiáng)的腐蝕性和毒性. SF6斷路器的特點是:斷流能力強(qiáng),滅弧速度快,不易燃,電壽命長,可頻繁操作,機(jī)械可靠性高以及不維修周期長.但要求加工精度高,密封性能要求非常嚴(yán)格,價格較高. b)高壓斷路器的操作機(jī)構(gòu) 斷路器進(jìn)行分閘,合閘操作以及保持合閘狀態(tài),這些任務(wù)全由操作機(jī)構(gòu)來完成. 操作機(jī)構(gòu)的操作過程,實際上就是使操作元件(如合閘元件或分閘元件)獲得動能,再通過拐臂和連桿機(jī)構(gòu)將動能傳到觸頭去實現(xiàn)合閘或分閘的過程. 當(dāng)斷路器合閘時,操作機(jī)構(gòu)必須克服斷路器分閘的阻力和斷路器運(yùn)動部分的重量以及摩擦阻力等,所以合閘操作所需做功很大,而分閘時,只需使保持?jǐn)嗦菲骱祥l位置的操作機(jī)構(gòu)閉鎖裝置脫扣即可,因此,分閘時所需做功較小. 根據(jù)產(chǎn)生合閘操作所需能量的方式,操作機(jī)構(gòu)主要可分為下列幾種類型. (a)手動操作機(jī)構(gòu) 靠人力直接作為合閘動力的機(jī)構(gòu)稱為手動機(jī)構(gòu),這種機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較簡單,缺點是操作作功受人力限制,合閘時間長,且隨操作人員的體力不同而不同,此種機(jī)構(gòu)只能用在小容量斷路器上. (