二級注冊建筑師《建筑結構與設備》考點：建筑電氣

二級注冊建筑師《建筑結構與設備》考點：建筑電氣

建筑電氣

任何現代化建筑物，都離不開對電能的依賴性，追求建筑的多功能化，必須借助于電氣智能化才能實現。因此，現代化建筑物與電氣是互相依存、互相促進的關系，即沒有現代化建筑物的存在，電氣化、智能化便無從依托;沒有電氣化、智能化的建筑物便稱不上現代化建筑物。

建筑電氣從狹義上僅指民用建筑中的電氣，從廣義上講應該包括工業(yè)建筑、構筑物和道路、廣場等戶外工程。傳統(tǒng)建筑電氣設計只包括供電和照明，而今天一般將其設計的內容歸納為強電和弱電(智能化系統(tǒng))。將供電、配電、照明、控制系統(tǒng)、防雷接地、線路敷設等歸類在強電，而其余部分，如火災自動報警及消防聯動、安全防范系統(tǒng);通信網絡系統(tǒng)、信息網絡系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、電視和樓宇自控等內容歸于弱電(智能化系統(tǒng))。

建筑師雖不直接從事電氣設計，但需盡量了解并熟悉電氣設計的內容，尤其是電氣專業(yè)的變配電所、線路敷設、消防報警、智能化機房設置、強弱電電氣間(井)、控制室等，需要建筑師在建筑設計過程中相互配合并給電氣專業(yè)留有充分的余地;對電氣強、弱電系統(tǒng)及相關知識的了解，對建筑的方案設計和項目管理都起著非常重要的作用。

建筑電氣包括如下內容：

(1)供配電系統(tǒng);

(2)照明系統(tǒng);

(3)減災系統(tǒng)——包括安全用電、防雷、接地、防火、防盜、防空和防爆等;

(4)信息系統(tǒng)——包括電視、廣播與音響、網絡、電腦管理系統(tǒng)、樓宇自控等。

供配電系統(tǒng)

一、電力系統(tǒng)

由各種電壓的電力線路將發(fā)電廠、變電所(站)和電力用戶聯系起來的一個集發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體稱為電力系統(tǒng)。

(一)發(fā)電廠

發(fā)電廠就是生產電能的工廠。發(fā)電廠按其所利用的能源類別來分，可分為水力發(fā)電廠、火力發(fā)電廠、核能發(fā)電廠及其他類型發(fā)電廠，如風力發(fā)電廠、地熱發(fā)電廠、太陽能發(fā)電廠等等。

能源就是能夠產生能量(如機械能、熱能、電磁能、化學能等等)的物質資源。

一次能源是自然界中以天然的形式存在的、未經加工轉換的能量資源，如原煤、原油、天然氣、油頁巖、核燃料、植物秸稈、水能、風能、太陽能、地熱能、海洋能、潮汐能等等。

二次能源是由一次能源直接或間接轉換而得來的其他形式的能源，如電力、煤氣、汽油、蒸汽、甲醇等等，也稱為人工能源。

(二)電力網

電力網是將輸電、變電、配電連接起來的一個整體。但通常將各級電壓的電力線路也稱為電力網(簡稱電網)，或稱為網絡。如l0kV電力網，380/220V電力網。

電力網按供電范圍的大小和電壓高低可分為地方電網(1l0kV或35kV，送電距離幾十千米)、區(qū)域電網(110～220kV，送電距離數百千米)以及超高壓電網(330～750kV或±500kV)三種類型?，F在各國建立的電力系統(tǒng)越來越大，甚至建立跨國的電力系統(tǒng)。

1.輸電線路

輸電線路的作用是把發(fā)電廠生產的電能，輸送到遠離發(fā)電廠的廣大城市、工廠、礦山、農村。輸電線路的額定電壓等級分為：交流500、330、220、110、66、35、l0、6kV和380/220V以及直流500kV等。

電力系統(tǒng)電壓的高低劃分，因著眼點不同而有不同的劃分方法。如我國的安全規(guī)程規(guī)定：

(1)低壓：設備對地電壓在250V及以下者;

(2)高壓：設備對地電壓在250V以上者。

但是，我國的一些設計、制造和安裝規(guī)程通常是以l000V為界限來劃分電壓高低的。

一般規(guī)定：

(1)低壓：額定電壓在l000V及以下者;

(2)高壓：額定電壓在l000V以上者。

我們通常采用以l000V為界限的高低壓劃分法。在工業(yè)與民用建筑中常見的等級電壓為l0kV和380/220V。

現階段城市電力網國家標準標稱電壓：

(1)220kV以上，為送電電壓;

(2)110、66、35kV，為高壓配電電壓;

(3)l0kV，為中壓配電電壓;

(4)380/220V，為低壓配電電壓。

通常，絕大多數主要的用戶變配電所和民用建筑中常用的電壓等級是以l0kV為主。

2.變配電所

配電所的任務是從電源受電，然后向負荷(用戶)配電。配電所由相應電壓等級的配電裝置組成。

變電所是連接電力系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，變電所的任務是從電源受電，然后經變壓器降壓或升壓，再向負荷(用戶)配電。變電所按功能分為升壓變電所和降壓變電所，升壓變電所一般設于發(fā)電廠內或附近，通常我們說的變電所基本都是降壓變電所，分布于負荷中心或網絡中心。根據所處地位不同，變電所分為樞紐變電所、區(qū)域變電所和用戶變電所，區(qū)域變電所是為某一區(qū)域供電，屬供電部門所有和管理，用戶變電所是為某一用電單位供電，屬用電單位所有和管理。

配電所與變電所的區(qū)別，主要在于配電所比變電所少了一級變壓，也就是變電所比配電所多了降壓或升壓用的電力變壓器。

此外，凡不進行電壓變換而用開關設備實現電路開閉的配電所習慣稱為開閉所。一般有兩條進線，多路出線。“開閉所”實際上就是相當于開關站，兩進多出(常用4～6出)，只是根據不同的要求，進出可以設置斷路器、負荷開關或不設。

(三)電力用戶

把在電力系統(tǒng)中一切消耗電能的用電設備或單位均稱為電力用戶。

用電設備按其用戶性質可分為：

(1)動力用電設備——把電能轉換為機械能，例如水泵、風機、電梯等。

(2)照明用電設備——把電能轉換為光能，例如各種電光源。

(3)電熱用電設備——把電能轉換為熱能，例如電烤箱、電加熱器。

(4)工藝用電設備——把電能轉換為化學能，例如電解、電鍍。

二、電力負荷分級及供電要求

電力負荷又稱電力負載，它有兩種含義：一是指耗用電能的用電設備或用電單位(用戶)，如說重要負荷，不重要負荷等;另一是指用電設備或用電單位所耗用的電功率或電流大小，如說輕負荷(輕載)、重負荷(重載)和空負荷(空載)等。負載的類別包括交直流電阻性負載、交流電感性負載、交流電容性負載，如水泵電動機為交流電感性負載。電力負荷的具體含義要依具體情況而定。電力負荷是進行供配電系統(tǒng)設計的主要依據，包括負荷計算和負荷等級的確定。

工業(yè)與民用的電力負荷，按其供電可靠性要求及中斷供電在政治上、經濟上所造成的損失或影響的程度，分為三級。

(一)符合下列情況之一時，應為一級負荷

(1)中斷供電將造成人身傷亡時。

(2)中斷供電將在經濟上造成重大損失時。例如：重大設備損壞、重大產品報廢、用重要原料生產的產品大量報廢、國民經濟中重點企業(yè)的連續(xù)生產過程被打亂需要長時間才能恢復等。

(3)中斷供電將影響重大用電單位的正常工作或造成公共場所秩序嚴重混亂的。例如：重要交通樞紐、重要通信樞紐、重要賓館、大型體育場館、經常用于國際活動的大量人員集中的公共場所等用電單位中的重要電力負荷。

在一級負荷中，當中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災等情況的負荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負荷，應視為特別重要的負荷。

一級負荷應有兩回路(或兩回路以上)的獨立電源供電。兩路電源應分別來自不同電源點(城市變電站或發(fā)電廠)或同一城市變電站的不同變壓器的母線段。當其中一路電源發(fā)生故障時，另一路電源不受到影響，且能承擔全部負荷。

一級負荷中特別重要的負荷的電源，除應滿足上述要求外，還必須設立應急電源。并嚴禁將其他負荷接人應急供電系統(tǒng)。常用作應急電源的有：

(1)獨立于正常電源的發(fā)電機組。

(2)供電網絡中獨立于正常電源的專用的饋電線路。

(3)蓄電池。

(4)干電池。

根據允許的中斷供電時間可分別選擇下列應急電源：

(1)允許中斷供電時間為15s以上的供電，可選用快速自啟動發(fā)電機組。

(2)自投裝置的動作時間能滿足允許中斷供電時間的，可選用帶有自動投入裝置的獨立于正常電源的專用饋電線路。

(3)允許中斷供電時間為毫秒級的供電，可選用蓄電池靜止型不間斷供電裝置、蓄電池機械貯能電機型不間斷供電裝置或柴油機不間斷供電裝置。

常用的應急電源有柴油發(fā)電機、UPS、EPS等。

(二)符合下列情況之一時，應為二級負荷

(1)中斷供電將在經濟上造成較大損失時。例如：主要設備損壞、大量產品報廢、連續(xù)生產過程被打亂需較長時間才能恢復、重點企業(yè)大量減產等。

(2)中斷供電將影響較重要用電單位的正常工作或造成公共場所秩序混亂的。例如：交通樞紐、通信樞紐等用電單位中的重要電力負荷，以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場等較多人員集中的重要的公共場所秩序混亂。

二級負荷的供電系統(tǒng)，宜由兩回線路供電。在負荷較小或地區(qū)供電條件困難時，二級負荷可由一回6kV及以上專用的架空線路或電纜供電。

(三)三級負荷

不屬于一級和二級負荷的電力負荷。對于三級負荷供電無特殊要求，但應采取技術措施，盡可能地不斷電以保證居民生活用電源。

三、電壓選擇和電能質量

用電單位的供電電壓應根據用電容量、用電設備特性、供電距離、供電線路的回路數、當地公共電網現狀及其發(fā)展規(guī)劃等因素，經技術經濟比較而確定。我國低壓交流系統(tǒng)供電電壓規(guī)定為400/230V。

(1)根據國家主管部門的有關規(guī)定，用戶用電設備安裝容量在250kW或需用變壓器容量在160kVA以下者，應以低壓方式供電，即由當地供電局低壓公共網絡標稱電壓為380/220V系統(tǒng)接電源，稱為低壓用電戶;用電設備安裝容量超過250kW或需用變壓器容量在160kVA以上者，應考慮以高壓方式供電，稱為高壓用電戶。對于用戶用電設備容量在100kW及以下或需用變壓器容量在50kVA及以下者，可采用低壓三相四線制供電，特殊情況也可以采用高壓供電。設置高壓用電戶或者低壓用電戶必須根據實際情況，與當地供電部門商定。

(2)近期發(fā)展建設的大型工礦企業(yè)以及賓館、飯店等公共建筑，由于用電量大、輸電距離較遠，建設了一批110kV、35kV的用戶變電所，但在城市中各類民用建筑工程的電氣設備用電的變電所，多數是以10kV中壓變配電所為主。

(3)電能質量的主要指標，是用電設備正常運行情況下，用電設備端子處電壓偏差允許值(以額定電壓百分數表示)宜符合下列要求：

1)電動機為±5%、電梯電動機為±7%。

2)照明：在一般工作場所為±5%;對于遠離變電所的小面積一般工作場所，難以滿足上述要求時，可為+5%、-10%;應急照明、道路照明和警衛(wèi)照明等為+5%、-10%。

3)其他用電設備當無特殊規(guī)定時為±5%。

(4)為降低三相低壓配電系統(tǒng)的不對稱度，設計低壓配電系統(tǒng)應遵守下列規(guī)定：220V或380V單相用電設備接入220V或380V三相系統(tǒng)時，宜使三相平衡。由地區(qū)公共低壓網供電的220V照明負荷，線路電流不超過30A時，可用220V單相供電，否則應以380/220V，三相四線制供電。