建筑设备重庆大学出版董宇蕙主编资料精讲PPT课件

第4篇建筑电气**第4篇建筑电气建筑电气概述：建筑电气是以电能、电气设备和电气技术为手段，创造、维持与改善室内的电、光、热、声环境的一门科学。建筑电气内容：包括传统的建筑供配电、照明、防雷和接地系统，以及现代的自动消防系统、保安监控系统、通讯系统、有线电视系统等，建筑电气已成为现代化建筑的一个重要标志。*第4篇建筑电气在日常生活中，人们根据安全电压的习惯，通常将建筑电气分成强电和弱电两大类。强电：包括供电，配电，照明，自动控制与调节，建筑防雷保护；弱电：包括保安监控系统、通讯系统、有线电视系统，火灾自动报警及消防系统等。注：1）强电是用作一种动力能源，弱电是用于信息传递2）弱电指低于36V的安全电压，高于36V的都可归为强电如220V、380V,10KV*第10章建筑供电及防雷10.1城市供电**10.1城市供电10.1.1城市供电系统（1）概述1）电能的产生自然界中各种非电形式的能源，都可以通过发电厂转换成电能。按所利用的能源的不同，有火力发电厂、水力发电厂、原子能发电厂、风力发电厂等。*火电厂三峡水电站1）电能的产生福岛核电站太阳能发电厂风力电厂*2）电能的输送通过电力网对电能进行输送。注：1、发电厂受绝缘处理水平的限制，发出的电压不能太高，通常为6kV、10kV。2、考虑到经济性，采用高电压输送更经济。一般输出距离越远、输送功率越大，则输电电压就需要越高。3、目前国内输电电压有110kV、220kV、500kV等10.1.1城市供电系统*线路电压等级与输送容量及输送距离的关系如下：10.1.1城市供电系统*3）电能的分配、供给为了满足用电设备对工作电压的要求，在用电地区需设置降压变电所，将电压降低。通常，在用电地区设置降压变电所，将输电电压降低到6~10kV，然后分配到居住区等负荷中心，由变电所或配电变压器，将电压降低到380/220V，给低压用电设备供电。10.1.1城市供电系统*4）电力网由发电厂、输电线路、变配电所以及电能用户等组成的整体，称为电力网。任务是将发电厂产生的电能输送给用户。10.1.1城市供电系统*电力网中输电线路分类：①超高压线路：500KV；②高压线路：220、110KV；③中压线路：35、10KV；④低压线路：380V。其中：35KV、10KV、380V这三级电力网是直接向用户供电的。10.1.1城市供电系统*电力网中常见的变配电所分类：①枢纽变电站：与电网直接联系的220/110KV变电站；②地区枢纽变电站：与电网直接联系，并提供负荷为35KV或10KV的220/110/35KV变电站或110/35/10KV变电站；③负荷变电站：提供负荷为10KV的110/10KV或35/10KV变电站；④区域性负荷变电站：规模较大的负荷变电站。10.1.1城市供电系统*2）电力网中常见的变配电所分类：⑤配电所：对35KV或10KV负荷配电；⑥低压变电所或杆上配电变压器：对低压用户供电的35/0.4KV或10/0.4KV变电所。10.1.1城市供电系统*5）电力系统为了提供供电的安全性、可靠性、连续性，运行的经济性，并提高设备的利用率，减少整个地区的总备用容量，常将许多的发电厂、电力网和电力用户连成一个整体，称为电力系统。电力系统的基本示意如图10.1所示。10.1.1城市供电系统*5）电力系统优点：①可以避免由于个别发电机因检修或发生故障，而造成用电地区大面积停电，提高供电的可靠性。②可以根据季节的不同，以及电网的总负荷，来调配水力发电厂和火力发电厂的负荷，以达到总供电与总负荷基本平衡，节省能源，提高效率，保证电网运行的安全性和经济性。10.1.1城市供电系统*（2）城市电力系统规划要点：①选择电源；②制定电力平衡 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：第1类，额定电压100V以下，主要用于安全照明、蓄电池、断路器及其他开关设备的操作电源。第2类，额定电压100V-1000V，主要用于低压动力和照明。建筑电的电压主要属于这一范围。第3类，额定电压1000V以上，主要作为高压用电设备及发电、输电的额定电压。10.1.2供电质量*2）电压质量指标①电压偏移：指供电电压偏离（高于或低于）用电设备额定电压的数值占用设备额定电压值的百分数。②电压波动：用电设备接线端电压时高时低的变化。③电压频率：我国电力工业的标准频率为50赫兹，偏离了规定值，将影响用电设备的正常工作。10.1.2供电质量*2）电压质量指标④电压的波形：理论波形为50HZ的正弦波，当电压波形为非正弦波时，将干扰设备的正常工作。⑤电压的不平衡：三相电压在幅值上不同或其相位差不是120°，将造成电机转子过热、干扰设备的正常工作。10.1.2供电质量*由于供电的枢纽变电站到用户的距离不同，且用户所需供电的压力不同，供电网络科采用高压网路、中压网路、低压网路3种。高、中、低压网路供电到用户分界开关，有以下几种结线方式：10.1.3供电系统的结线方式*①放射式结线方式各环路互不影响，供电安全可靠。10.1.3供电系统的结线方式*②树干式结线方式干线发生故障，停电范围大，但初投资节省。10.1.3供电系统的结线方式*③单侧电源双干线、双侧电源双干线、双侧电源单回路穿越干线④环式供配电结线10.1.3供电系统的结线方式*10.2建筑电气设计概况*（1）建筑电气的基本组成与特点：建筑电气系统的基本组成包括两类设备：①占空性设备：需要占据一定建筑空间的各种电气设备的总称，如用电、控制、保护、计量设备等，以及将这些设备成套组装在一起的配电盘、配电柜等。特点：占空性、功能性强、外露性、动作频繁。10.2.1建筑电气的基本组成与设计有关的问题*（1）建筑电气的基本组成与特点：建筑电气系统的基本组成包括两类设备：②广延性设备：指在整个建筑内穿越各个房间，随意延伸的电气设备，如绝缘导线，电缆线等各种导线。特点：广延性、隐蔽性、故障几率高、易于更换性。10.2.1建筑电气的基本组成与设计有关的问题*（2）建筑电气设计有关的问题10.2.2建筑电气设计与建筑的关系10.2.3建筑电气设计的原则与步骤10.2.4建筑电气设计的图纸与说明10.2.1建筑电气的基本组成与设计有关的问题*第10章建筑供电及防雷10.3建筑供配电系统**在确定建筑供配电系统之前，首先要确定电源引入方式、电气负荷的容量，区分各个负荷的类别和级别，这是供配电设计工作的基础。主要工作有：(1)电源引入方式(2)负荷类别(3)负荷容量(4)负荷级别*（1）电源引入方式电源引入方式应根据建筑物内用电量大小和用电设备的额定电压等因素确定，一般有如下的引入方式：①建筑较小、用电设备负荷较小，且均为单相，低压用电设备时，可由电力系统的柱上变压器引入单相220V的电源；②建筑物较大或用电设备容量较大，但全部为单相和三相低压用电设备时，可由电力系统的柱上变压器引入三相380V/220V电源。10.3.1建筑用电负荷类别、等级及电压选择*③建筑物很大或用电设备的容量很大，虽全部为单相和三相低压用电设备，但综合考虑技术经济因素，应由变电所引入三相高压6KV或10KV的电源经降压后供用电设备使用，并在建筑内设置变压器，布置变电室。（1）电源引入方式*（2）负荷类别负荷类别主要以照明和非工业电力、普通工业负荷来区分，其目的是为了按不同电价核算电力支付费用。①照明和划入照明电价的非工业负荷：民用、非工业用户和普通工业用户的生活、生产照明用电空调节器设备用电等，这类范围较广，详细内容可参阅有关电工手册。②非工业负荷：商业用电，高层建筑内电梯用电，民用建筑中采暖风机、生活上煤机和水泵等动力用电。10.3.1建筑用电负荷类别、等级及电压选择*（2）负荷类别③普通工业负荷：指总容量不足320kVA的工业负荷，如纺织合线设备用电、食品加工设备用电等。10.3.1建筑用电负荷类别、等级及电压选择*（3）负荷容量负荷容量以设备容量(或称装机容量)、计算容量(接近于实际使用容量)或装 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容量(电度表的容量)来衡量。设备容量：是建筑工程中所有安装的用电设备的额定功率的总和(kW)，在向供电部门申请用电时，这个数据是必须提供的。计算容量：在设备容量的基础上，通过负荷计算，可以求出接近于实际使用的计算容量(kW)。10.3.1建筑用电负荷类别、等级及电压选择*（3）负荷容量装表容量：对于直接由市电供电的系统，需根据计算容量选择计量用的电度表，用户极限是在这个装表容量(A)下使用电力。10.3.1建筑用电负荷类别、等级及电压选择*（4）负荷等级电力负荷分级是根据建筑的重要性和对其短时中断供电在政治上和经济上所造成的影响和损失来分等级的，对于工业和民用建筑的供电负荷可分为三级。1）一级负荷符合下列情况之一时，应为一级负荷：①中断供电将造成人身伤亡时；②中断供电将造成重大政治影响者；③中断供电将造成重大经济损失者；④中断供电将造成公共场所的秩序严重混乱者。10.3.1建筑用电负荷类别、等级及电压选择*1）一级负荷为保证一级负荷的供电可靠性，应有两个独立电源供电；对于一级负荷中特别重要的负荷，还应设置第三电源或自备电源（发电机、蓄电池）。10.3.1建筑用电负荷类别、等级及电压选择*2）二级负荷符合下列情况之一时，应为二级负荷：①中断供电将造成较大政治影响者；②中断供电将造成较大经济损失者；③中断供电将造成公共场所秩序混乱者。为保证二级负荷的供电可靠性，变电所应有两路母线引入供电；也可由一路6KV以上的专用架空线路供电。10.3.1建筑用电负荷类别、等级及电压选择*3）三级负荷不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。可由单电源供电。10.3.1建筑用电负荷类别、等级及电压选择*（5）供电系统的方案供电系统应根据负荷等级，按照供电安全可靠、投资少、维护运行方便、系统简单明显等原则进行选择。1）单电源供电方案①单电源、单变压器，低压母线不分段系统②单电源、双变压器，低压母线不分段系统③单电源、单变压器，低压母线分段系统④单电源、双变压器，低压母线分段系统10.3.1建筑用电负荷类别、等级及电压选择*（5）供电系统的方案10.3.1建筑用电负荷类别、等级及电压选择*（5）供电系统的方案2）双电源供电方案①双电源、单变压器，低压母线不分段系统②双电源、单变压器，低压母线分段系统③双电源、双变压器，低压母线不分段系统④双电源、双变压器，低压母线分段系统⑤双电源、双变压器，高田母线分段系统⑥双电源、双变压器，高、低母线分段系统10.3.1建筑用电负荷类别、等级及电压选择*（5）供电系统的方案2）双电源供电方案10.3.1建筑用电负荷类别、等级及电压选择*低压配电系统：可分为动力系统和照明系统，由配电装置及配电线路组成。低压配电的结线方式主要有放射式、树干式和混合式三种。10.3.2低压配电系统*低压配电方式：10.3.2低压配电系统*从低压电源引入的总配电装置(第一级配电点)开始，至末端照明支路配电盘为止，配电级数一般不宜多于三级，每一级配电线路的长度不宜大于30m。如从变、配电所的低压配电装置算起，则配电级数一般不多于四级，总配电长度一般不宜超过200m，每路干线的负荷计算电流一般不宜大于200A。10.3.2低压配电系统*（1）照明配电系统照明配电系统的特点是：按建筑的布局选择若干配电点，一般情况下，在建筑物形式的每个沉降与伸缩区内设1-2个配电点，其位置应使照明支路线的长度不超过40m，如条件允许最好将配电点选在负荷中心。建筑物为平房，一般按所选的配电点联结成树干式配电系统。10.3.2低压配电系统*（1）照明配电系统当建筑物为多层的楼房时，可在底层设进线电源配电箱或总配电室，其内设置可切断整个建筑照明供电的总开关和三只单相电度表。建筑的每层均设置照明分配电箱。分配电箱内设照明支路开关及便于切断各支路电源的总开关及熔断器。每个支路开关应注明负荷容量、计算电流、相别及照明负荷的所在区域。考虑设置漏电保护装置。10.3.2低压配电系统*（2）动力配电系统动力负荷的电价为两种,即非工业电力电价及照明电价。动力负荷的使用性质分为多种,如建筑设备，建筑机械设备、各种专业设备。动力负荷的配电需按电价、使用性质归类，按容量及方位分路。10.3.2低压配电系统*（2）动力配电系统①对集中负荷采取放射式配电干线。②对分散负荷采取树干式配电，依次联结各个动力负荷配电盘。③多层建筑物当各层均有动力负荷时，宜在每个伸缩沉降区的中心每层设置动力配电点，并设分总开关作为检修或紧急事故切断电源用。④电梯设备的配电，一般采取直接由总配电装置引至屋顶机房。10.3.2低压配电系统*10.5配电盘、柜和变配电室*接受电能、变换电压、分配电能的任务。配电盘、柜和变配电室的作用*第10章建筑供电及防雷10.6建筑防雷与接地**雷电灾害被联合国列为最严重的十大自然灾害之一。*1、雷电的基本知识雷电形成是一种自然放电现象，雷电是由雷云（带电的云层）对地面建筑物及大地的自然放电引起的，它会对建筑物或设备产生严重破坏。在这放电过程中，往往伴随着强烈耀眼的闪光和震耳欲聋的巨响。10.6.1雷电现象及危害*造成危害的雷电有以下三种。　　(1)直击雷：带电的云层对大地上的某一点发生猛烈放电。雷电直接击在建筑物或设备上起破坏作用。(2)雷电感应：（雷电的二次作用）即雷电流产生的电磁效应和静电效应作用，使地面凸出物顶部感应出大量异性电荷，呈现出高电压。（3）高电位（雷电波）侵入：由于雷击，在架空线路或金属管道上产生高压冲击波，沿线路或管道的两个方向迅速传播，侵入室内。1、雷电的基本知识*　　由于雷电具有大电流和高电位的特点，因此能造成很大的危害。　　(1)雷电的特点　　雷电流放电电流大，幅值高达数十至数百千安；放电时间极短，大约只有50～100μs;波头陡度高，可达50kA/s，属于高频冲击波。雷电感应所产生的电压可高达300～500kV。直击雷冲击电压高达MV级，放电时产生的温度达20000K。2、雷电的特点及其危害*　　(2)雷电的危害　　①机械效应：雷电流流过建筑物时，使被击建筑物缝隙中的气体剧烈膨胀，水分充分汽化，导致被击建筑物破坏或炸裂甚至击毁，以致伤害人畜及设备。　　②热效应：雷电流通过导体时，在极短的时间内产生大量的热能，可烧断导线，烧坏设备，引起金属熔化、飞溅而造成火灾及停电事故。　　③电气效应：雷电引起大气过电压，使得电气设备和线路的绝缘破坏，产生闪烁放电，以致开关掉闸，线路停电，甚至高压窜入低压，造成人身伤亡。2、雷电的特点及其危害*(1)防直击雷　　①安装避雷针：优先考虑采用。　　②安装避雷带：建筑物屋顶不允许按避雷针时，且屋顶面积不大。　　③安装避雷网：建筑物屋顶面积较大时。　　避雷针、避雷带、避雷网统称接闪器，安装在建筑物的顶端，引来雷电流，通过引下线和接地体进入大地，从而保护建筑物免遭雷击。10.6.2防雷原理和设备*避雷针避雷带避雷网*(2)防感应雷　　将建筑物的金属屋面、钢筋混凝土屋面的钢筋、建筑物内的金属管道与钢窗等，通过引下线与接地装置连接，使残留在建筑物上的电荷顺利引入大地，消除建筑物内部出现的高电位。10.6.2防雷原理和设备*（3）防雷电波侵入　　雷电波可能沿着各种金属导体、管路、架空天线或架空线引入室内。通常采用以下防止 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ：①配电线路全部采用地下电缆。　　②进户线采用电缆　　③在架空线引入的地方，加装避雷器或放电保护间隙。10.6.2防雷原理和设备*（1）建筑防雷保护范围　　①建筑内部的人身安全。　　②建筑物不遭受破坏和烧毁。　　③保护建筑物内部存放的危险物品不会损坏，烧毁和爆炸。④保护建筑内部的电气设备和系统不受损坏。10.6.3防雷设计*（2）防雷等级及防雷要求①一级防雷的建筑物　　此类建筑物指具有特别重要用途的建筑物。如国家级的会堂、办公建筑、档案馆、大型博展建筑；特大型、大型铁路枢纽站；国际性的航空港、通讯枢纽；国宾馆、大型旅游建筑、国际港口、客运站等；另外，还有国家级重点文物保护的建筑物和构筑物，高度超过100m的建筑物。10.6.3防雷设计*（2）防雷等级及防雷要求②二级防雷的建筑物　　此类建筑物指重要的或人员密集的大型建筑物。如部、省级办公楼；省级会堂、博展、体育、交通、通讯、广播等建筑；以及大型商店、影剧院等。另外，还有省级重点文物保护的建筑物和构筑物；19层及以上的住宅建筑和高度超过50m的其它民用建筑物；省级及以上大型计算中心和装有重要电子设备的建筑物。10.6.3防雷设计*（2）防雷等级及防雷要求③三级防雷的建筑物　　建筑群中最高或位于建筑群边缘高度超过20m的建筑物；高度为15m及以上的烟囱、水塔等孤立的建筑物或构筑物，在雷电活动较弱地区(年平均雷暴日不超过15)其高度可为20m及以上；历史上雷害事故严重地区或雷害事故较多地区的较重要建筑物。10.6.3防雷设计*（2）防雷等级及防雷要求防雷要求：一、二级建筑应有防直接雷、感应雷和雷电波入侵的措施；三级建筑应有防直接雷和雷电波侵入的措施。10.6.3防雷设计*（3）环境影响建筑周围环境对雷击的影响因素：①地质条件②地形和地物条件③建筑物的构造及其附属构件条件④建筑物内外设备的条件10.6.3防雷设计*（4）建筑物主要防雷措施主要采用接闪器系统：由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。10.6.3防雷设计*（4）建筑物主要防雷措施1）接闪器A、避雷针：避雷针设置在被保护建筑物较易受到雷击的顶端，通常装设在建筑物尖顶上、建筑物顶部两端或顶部四周的女儿墙上。避雷针可用热镀锌钢管或热镀锌钢筋制成。避雷针在地面上的保护半径为：r=1.5h10.6.3防雷设计*B、避雷带：水平敷设在建筑物顶部突出部位，如屋脊、屋檐、女儿墙、山墙等位置，对建筑物易受雷击部位进行保护。　　避雷带一般采用镀锌圆钢或扁钢制成，其尺寸不小于下列数值：　　圆钢直径为8mm，扁钢截面积为50mm2，扁钢厚度为4mm。　　避雷带进行安装时，每隔1m用支架固定在墙上或现浇在混凝土的支座上。10.6.3防雷设计*C、避雷网：网格不应大于8～10m，使用的材料与避雷带相似，采用截面积不小于50mm2的圆钢和扁钢，交叉点必须进行焊接。避雷网宜采用暗装，其距屋面层的厚度一般不大于20mm。　　通常最好采用明装避雷带与暗装避雷网相结合的方法，以减少接闪时在屋面层上击出的小洞。避雷网又可以看成是可靠性更高的多行交错的避雷带，既是接闪器，又是防感应雷害的装置。10.6.3防雷设计*10.6.3防雷设计建筑物易受雷击的部位都应敷设避雷网（带）*2)引下线　　引下线是连接接闪器和接地装置的金属导线，它可以把接闪器上的雷电流引到接地装置上去。引下线可以用圆钢和扁钢制作，截面积不小于48mm2。10.6.3防雷设计*2)引下线建筑物的以下部件可用作自然引下线：①建筑物的金属框架；②建筑物的互连钢筋；③建筑物外部立面金属结构、围栏及附属结构。10.6.3防雷设计*3）接地装置防直击雷接地装置应围绕建筑物敷设成环形接地体，并应和电气设备接地装置及所有进入建筑物的金属管道相连，此接地装置兼作防雷电感应之用。①自然接地体②基础接地体③人工接地体10.6.3防雷设计*（1）接地的分类1）工作接地2）设备的保护接地3）防雷接地4）屏蔽接地5）防静电接地6）等电位接地7）电子设备的信号接地及功率接地10.6.4接地*（2）变压器的中性点工作接地及零线的重复接地（3）低压配电的接地（4）漏电保护装置10.6.4接地*****