二級注冊建筑師《建筑結(jié)構(gòu)與設(shè)備》考點(diǎn)：建筑電氣

二級注冊建筑師《建筑結(jié)構(gòu)與設(shè)備》考點(diǎn)：建筑電氣

建筑電氣

任何現(xiàn)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(shí)現(xiàn)。因此，現(xiàn)代化建筑物與電氣是互相依存、互相促進(jìn)的關(guān)系，即沒有現(xiàn)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(xiàn)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(yīng)該包括工業(yè)建筑、構(gòu)筑物和道路、廣場等戶外工程。傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)計只包括供電和照明，而今天一般將其設(shè)計的內(nèi)容歸納為強(qiáng)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(shè)等歸類在強(qiáng)電，而其余部分，如火災(zāi)自動報警及消防聯(lián)動、安全防范系統(tǒng);通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、電視和樓宇自控等內(nèi)容歸于弱電(智能化系統(tǒng))。

建筑師雖不直接從事電氣設(shè)計，但需盡量了解并熟悉電氣設(shè)計的內(nèi)容，尤其是電氣專業(yè)的變配電所、線路敷設(shè)、消防報警、智能化機(jī)房設(shè)置、強(qiáng)弱電電氣間(井)、控制室等，需要建筑師在建筑設(shè)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(qiáng)、弱電系統(tǒng)及相關(guān)知識的了解，對建筑的方案設(shè)計和項(xiàng)目管理都起著非常重要的作用。

建筑電氣包括如下內(nèi)容：

(1)供配電系統(tǒng);

(2)照明系統(tǒng);

(3)減災(zāi)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(wǎng)絡(luò)、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(lián)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(chǎn)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(fēng)力發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠、太陽能發(fā)電廠等等。

能源就是能夠產(chǎn)生能量(如機(jī)械能、熱能、電磁能、化學(xué)能等等)的物質(zhì)資源。

一次能源是自然界中以天然的形式存在的、未經(jīng)加工轉(zhuǎn)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(fēng)能、太陽能、地?zé)崮?、海洋能、潮汐能等等?/p>

二次能源是由一次能源直接或間接轉(zhuǎn)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(wǎng)

電力網(wǎng)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(wǎng)(簡稱電網(wǎng))，或稱為網(wǎng)絡(luò)。如l0kV電力網(wǎng)，380/220V電力網(wǎng)。

電力網(wǎng)按供電范圍的大小和電壓高低可分為地方電網(wǎng)(1l0kV或35kV，送電距離幾十千米)、區(qū)域電網(wǎng)(110～220kV，送電距離數(shù)百千米)以及超高壓電網(wǎng)(330～750kV或±500kV)三種類型?，F(xiàn)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(chǎn)的電能，輸送到遠(yuǎn)離發(fā)電廠的廣大城市、工廠、礦山、農(nóng)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(diǎn)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(shè)備對地電壓在250V及以下者;

(2)高壓：設(shè)備對地電壓在250V以上者。

但是，我國的一些設(shè)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(xiàn)階段城市電力網(wǎng)國家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)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(shù)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(wù)是從電源受電，然后向負(fù)荷(用戶)配電。配電所由相應(yīng)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(wù)是從電源受電，然后經(jīng)變壓器降壓或升壓，再向負(fù)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(shè)于發(fā)電廠內(nèi)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(fù)荷中心或網(wǎng)絡(luò)中心。根據(jù)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(jìn)行電壓變換而用開關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)電路開閉的配電所習(xí)慣稱為開閉所。一般有兩條進(jìn)線，多路出線。“開閉所”實(shí)際上就是相當(dāng)于開關(guān)站，兩進(jìn)多出(常用4～6出)，只是根據(jù)不同的要求，進(jìn)出可以設(shè)置斷路器、負(fù)荷開關(guān)或不設(shè)。

(三)電力用戶

把在電力系統(tǒng)中一切消耗電能的用電設(shè)備或單位均稱為電力用戶。

用電設(shè)備按其用戶性質(zhì)可分為：

(1)動力用電設(shè)備——把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，例如水泵、風(fēng)機(jī)、電梯等。

(2)照明用電設(shè)備——把電能轉(zhuǎn)換為光能，例如各種電光源。

(3)電熱用電設(shè)備——把電能轉(zhuǎn)換為熱能，例如電烤箱、電加熱器。

(4)工藝用電設(shè)備——把電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，例如電解、電鍍。

二、電力負(fù)荷分級及供電要求

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

工業(yè)與民用的電力負(fù)荷，按其供電可靠性要求及中斷供電在政治上、經(jīng)濟(jì)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(yīng)為一級負(fù)荷

(1)中斷供電將造成人身傷亡時。

(2)中斷供電將在經(jīng)濟(jì)上造成重大損失時。例如：重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢、國民經(jīng)濟(jì)中重點(diǎn)企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要長時間才能恢復(fù)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(yán)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(jīng)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(fù)荷。

在一級負(fù)荷中，當(dāng)中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負(fù)荷，應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷。

一級負(fù)荷應(yīng)有兩回路(或兩回路以上)的獨(dú)立電源供電。兩路電源應(yīng)分別來自不同電源點(diǎn)(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(dāng)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(dān)全部負(fù)荷。

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

(1)獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組。

(2)供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立于正常電源的專用的饋電線路。

(3)蓄電池。

(4)干電池。

根據(jù)允許的中斷供電時間可分別選擇下列應(yīng)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(jī)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(dú)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(jī)械貯能電機(jī)型不間斷供電裝置或柴油機(jī)不間斷供電裝置。

常用的應(yīng)急電源有柴油發(fā)電機(jī)、UPS、EPS等。

(二)符合下列情況之一時，應(yīng)為二級負(fù)荷

(1)中斷供電將在經(jīng)濟(jì)上造成較大損失時。例如：主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長時間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)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(fù)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(fù)荷的供電系統(tǒng)，宜由兩回線路供電。在負(fù)荷較小或地區(qū)供電條件困難時，二級負(fù)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(fù)荷

不屬于一級和二級負(fù)荷的電力負(fù)荷。對于三級負(fù)荷供電無特殊要求，但應(yīng)采取技術(shù)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(zhì)量

用電單位的供電電壓應(yīng)根據(jù)用電容量、用電設(shè)備特性、供電距離、供電線路的回路數(shù)、當(dāng)?shù)毓搽娋W(wǎng)現(xiàn)狀及其發(fā)展規(guī)劃等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(jù)國家主管部門的有關(guān)規(guī)定，用戶用電設(shè)備安裝容量在250kW或需用變壓器容量在160kVA以下者，應(yīng)以低壓方式供電，即由當(dāng)?shù)毓╇娋值蛪汗簿W(wǎng)絡(luò)標(biāo)稱電壓為380/220V系統(tǒng)接電源，稱為低壓用電戶;用電設(shè)備安裝容量超過250kW或需用變壓器容量在160kVA以上者，應(yīng)考慮以高壓方式供電，稱為高壓用電戶。對于用戶用電設(shè)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(shè)置高壓用電戶或者低壓用電戶必須根據(jù)實(shí)際情況，與當(dāng)?shù)毓╇姴块T商定。

(2)近期發(fā)展建設(shè)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(yuǎn)，建設(shè)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(shè)備用電的變電所，多數(shù)是以10kV中壓變配電所為主。

(3)電能質(zhì)量的主要指標(biāo)，是用電設(shè)備正常運(yùn)行情況下，用電設(shè)備端子處電壓偏差允許值(以額定電壓百分?jǐn)?shù)表示)宜符合下列要求：

1)電動機(jī)為±5%、電梯電動機(jī)為±7%。

2)照明：在一般工作場所為±5%;對于遠(yuǎn)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(yīng)急照明、道路照明和警衛(wèi)照明等為+5%、-10%。

3)其他用電設(shè)備當(dāng)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(shè)計低壓配電系統(tǒng)應(yīng)遵守下列規(guī)定：220V或380V單相用電設(shè)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(wǎng)供電的220V照明負(fù)荷，線路電流不超過30A時，可用220V單相供電，否則應(yīng)以380/220V，三相四線制供電。