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，然后向負載配電。變配電所是整個供電系統(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)簡介

變配電所屬于電力系統(tǒng)的重要組成部分，因此在學習變配電所及其工程圖之前，首先應對電力系統(tǒng)的總體情況有一個基本的了解。

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

圖2-1 發(fā)電廠送變電過程示意圖

1.發(fā)電廠

發(fā)電廠是將一次能源轉換成二次能源的場所。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、地熱發(fā)電、太陽能發(fā)電、風力發(fā)電等。無論發(fā)電廠采用哪種發(fā)電形式，最終將其他能源轉換為電能的設備是發(fā)電機。目前，我國主要以火力發(fā)電和水力發(fā)電為主，近年來在原子能發(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所，主要由電力變壓器與開關設備組成，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。按照變壓的性質和作用不同，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為升壓變電所，裝有降壓變壓器的變電所稱為降壓變電所。僅用來接受和分配電能而不改變電壓的場所稱為配電所。

3.電力網(wǎng)

電力系統(tǒng)中各種不同電壓等級的電力線路及其所聯(lián)系的變電所，稱為電力網(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。電力網(wǎng)按其功能常分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)兩大類。建筑供配電線路的額定電壓等級多為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

電力用戶又稱電力負荷。在電力系統(tǒng)中，所有消耗電能的用電設備均稱為電力用戶。電力用戶按其用途可分為動力用電設備、工藝用電設備、電熱用電設備、照明用電設備等，它們分別將電能轉換為機械能、熱能和光能等形式，以適應生產(chǎn)和生活的需要。電力用戶按供電電壓不同可分為：高壓用戶和低壓用戶，其高壓用戶的額定電壓在1kV以上；低壓用戶的額定電壓一般是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)一額定電壓等級和頻率。額定電壓就是指能使各類電氣設備處在設計要求（額定或最佳運行狀態(tài)）的工作電壓。

我國標準規(guī)定的三相交流電網(wǎng)和電力設備額定電壓見表2-1。

表2-1 我國標準規(guī)定的三相交流電網(wǎng)和電力設備額定電壓 （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家規(guī)定的額定電壓。它是確定各類電氣設備額定電壓的基本依據(jù)。

2.用電設備的額定電壓

當線路輸送電力負荷時要產(chǎn)生電壓降，所以線路上各點的電壓都略有不同，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末端的平均電壓即電網(wǎng)的額定電壓U_N來制造，以利于大批量生產(chǎn)。所以用電設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%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)電機額定電壓規(guī)定高于同級電網(wǎng)額定電壓5%。

圖2-2 用電設備和發(fā)電機額定電壓說明

4.變壓器的額定電壓

（1）變壓器的一次繞組的額定電壓。當變壓器的一次繞組與發(fā)電機直接連接時，其一次繞組的額定電壓等于發(fā)電機額定電壓，即高于同級電網(wǎng)額定電壓5%。當變壓器不與發(fā)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(wǎng)額定電壓相同。變壓器額定電壓說明如圖2-3所示。

（2）變壓器的二次繞組的額定電壓。

圖2-3 變壓器額定電壓說明

2.1.3 電力負荷分級與供電要求

1.負荷

在電力系統(tǒng)上的用電設備所消耗的功率稱為用電負荷或電力負荷。其衡量標準為電氣設備（發(fā)電機、變壓器和線路）中通過的功率或電流，而不是指它們的阻抗。

2.負荷的分級

根據(jù)電力負荷對供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)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。是指那些中斷供電將造成人身傷亡，或造成重大設備損壞，或復雜的工藝過程使生產(chǎn)長期不能恢復，或造成重大政治影響的電力負荷。

對于某些特等建筑，如重要的交通樞紐、重要的通信樞紐、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(wǎng)絡正常工作，或中斷供電后將發(fā)生爆炸、火災以及嚴重中毒的一級負荷也為特別重要負荷。

（2）二級負荷。是指那些中斷供電后將造成國民經(jīng)濟較大損失，損壞生產(chǎn)設備，產(chǎn)品大量減產(chǎn)，生產(chǎn)較長時間才能恢復，以及影響交通樞紐、通信設施等正常工作，造成大中城市、重要公共場所（如大型影劇院、大型體育館等）的秩序混亂的電能用戶。

（3）三級負荷。凡不屬于一級負荷和二級負荷的電力負荷。

三級負荷對供電無特殊要求，一般都為單回線路供電，但在可能情況下也應盡量提高供電的可靠性。

建筑用電負荷的不同等級范圍及其要求可參考表2-2。

表2-2 建筑用電負荷的不同等級范圍及其要求

3.供電要求

為保證供電的可靠性，不同等級的用電負荷對供電電源的要求如下：

（1）一級負荷的供電要求。應由兩個獨立電源供電，當一個電源發(fā)生故障時，另一個電源應不致同時受到損壞。為保證對特別重要負荷的供電，禁止將其他負荷接入應急供電系統(tǒng)。不同類型的應急電源如圖2-4～圖2-6所示。

圖2-4 柴油發(fā)電機組

圖2-5 不同類型的UPS電源

圖2-6 不同類型的EPS應急電源

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

（3）三級負荷的供電要求。不屬于一級負荷和二級負荷者。三級負荷對供電系統(tǒng)無特殊要求。