建筑设备工程.pptx

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1、第一节第一节 供配电系统供配电系统 一、一、电力网、电压等级和负荷分类电力网、电压等级和负荷分类(一一)电力系统及电力网电力系统及电力网 电力系统电力系统(Power System)：由各种电压的电力线路将一些由各种电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。配电和用电的整体。电力网电力网(Power Network)：电力系统中各级电压的电力线路电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所。及其联系的变电所。220/380V610kV35500kV3.1520kV低压配电线低压配电线高压

2、高压 配电线配电线高压高压 输电线输电线用户用户区域变电所区域变电所发电厂发电厂升压变压器升压变压器发电机发电机G降压变压器降压变压器降压变压器降压变压器第1页/共70页 低压，是指低压，是指1 1kVkV以下的电压。以下的电压。1 1kVkV及以上的电压称为高压。一及以上的电压称为高压。一般还把般还把3 3、6 6、1010kVkV等级的电压称为配电电压，把高压降为这些等等级的电压称为配电电压，把高压降为这些等级电压的降压变压器称为配电变压器；接在级电压的降压变压器称为配电变压器；接在3535kVkV及以上电压等级及以上电压等级的变压器称为主变压器。因此，配电网是由的变压器称为主变压器。因此

3、，配电网是由1010kVkV及以下的配电线及以下的配电线路和配电变压器所组成的，它的作用是将电力分配到各类用户。路和配电变压器所组成的，它的作用是将电力分配到各类用户。安全：在电能的供应、分配和使用中，不应当发生人身及设安全：在电能的供应、分配和使用中，不应当发生人身及设备事故。备事故。可靠：应满足电能用户对供电可靠性的地要求。可靠：应满足电能用户对供电可靠性的地要求。优质：应满足电能用户对电压质量和频率等方面的要求。优质：应满足电能用户对电压质量和频率等方面的要求。经济：供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节经济：供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消

4、耗量。约电能和减少有色金属的消耗量。第2页/共70页(二二)电力网的电压等级电力网的电压等级 电力网的电压等级是比较多的，不同的电压等级有不同的作电力网的电压等级是比较多的，不同的电压等级有不同的作用。用。从输电的角度看从输电的角度看，电压越高则输送的距离就越远电压越高则输送的距离就越远，传输的容传输的容量越大量越大，电能的损耗就越小电能的损耗就越小；但电压越高但电压越高，要求绝缘水平也越高要求绝缘水平也越高，因而造价也越高因而造价也越高。目前，我国电力网的电压等级主要有。目前，我国电力网的电压等级主要有0.220.22、0.380.38、3 3、6 6、1010、3535、110110、22

5、0220kVkV共共8 8级。级。GMMM用电设备和发电机的额定电压用电设备和发电机的额定电压UNUN5 55 5 2 2、用电设备的额定、用电设备的额定电压：规定与同级电网电压：规定与同级电网的额定电压相同。的额定电压相同。3 3、发电机的额定电、发电机的额定电压：规定高于同级电网压：规定高于同级电网额定电压的额定电压的5 5。1 1、电网、电网(电力线路电力线路)的额定电压：是确定的额定电压：是确定各类电力设备额定电压各类电力设备额定电压的基本依据。的基本依据。第3页/共70页4 4、电力变压器的额定电压：、电力变压器的额定电压：GM电力变压器的额定电压电力变压器的额定电压T2T2T1T1

6、U UN N+10%+10%+5%+5%+0%0%+5%+5%当变压器直接与发电机相连时当变压器直接与发电机相连时(如如T1)T1)，其一次绕组的额定电其一次绕组的额定电压应与发电机的额定电压相同，即高于同级电网额定电压的压应与发电机的额定电压相同，即高于同级电网额定电压的5 5。当变压器不与发电机相连，而是连接在线上当变压器不与发电机相连，而是连接在线上(如如T2)T2)，则可看则可看作是线路的用电设备，因此其一次绕组的额定电压应与电网额定作是线路的用电设备，因此其一次绕组的额定电压应与电网额定电压相同。电压相同。(1)(1)一次绕组的额定电压：一次绕组的额定电压：第4页/共70页(2)(2

7、)二次绕组的额定电压二次绕组的额定电压 若变压器二次侧供电线路较长若变压器二次侧供电线路较长(如为较大的高压电网如为较大的高压电网)时，则时，则变压器二次侧的额定电压，一方面要考虑补偿变压器满载时内部变压器二次侧的额定电压，一方面要考虑补偿变压器满载时内部5 5的电压降，另一方面要考虑变压器满载时输出的二次电压还的电压降，另一方面要考虑变压器满载时输出的二次电压还要高于电网额定电压要高于电网额定电压5 5，以补偿线路上的电压降，故它要比电，以补偿线路上的电压降，故它要比电网额定电压高网额定电压高1010(如如T1)T1)。如果变压器二次侧线路不太长如果变压器二次侧线路不太长(如为低压电网或直接

8、供电给如为低压电网或直接供电给高高/低压用电设备时额定电压低压用电设备时额定电压)时，则变压器二次侧的额定电压，时，则变压器二次侧的额定电压，只需高于电网额定电压的只需高于电网额定电压的5 5，仅考虑补偿变压器内部的，仅考虑补偿变压器内部的5 5的的电压降电压降(如如T2)T2)。第5页/共70页(三三)用电负荷的分类用电负荷的分类三级负荷三级负荷：凡不属一级和二级负荷者：凡不属一级和二级负荷者二级负荷二级负荷：中断供电将造成较大政治影响、较大经济损失、：中断供电将造成较大政治影响、较大经济损失、公共场所秩序混乱。公共场所秩序混乱。一级负荷一级负荷：中断供电将造成人员伤亡、重大政治影响者、：中

9、断供电将造成人员伤亡、重大政治影响者、重大经济损失、公共场所秩序严重混乱。重大经济损失、公共场所秩序严重混乱。在智能楼宇用电设备中，属于一级负荷的设备有：消防控制在智能楼宇用电设备中，属于一级负荷的设备有：消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟设施、火灾自动报警、自动灭室、消防水泵、消防电梯、防排烟设施、火灾自动报警、自动灭火装置、火灾事故照明、疏散指示标志和电动的防火门窗、卷帘、火装置、火灾事故照明、疏散指示标志和电动的防火门窗、卷帘、阀门等消防用电设备；保安设备；主要业务用的计算机及外设、阀门等消防用电设备；保安设备；主要业务用的计算机及外设、管理用的计算机及外设；通信设备；重要场所的应急

10、照明。属于管理用的计算机及外设；通信设备；重要场所的应急照明。属于二级负荷的设备有：客梯、生活供水泵房等。空调、照明等属于二级负荷的设备有：客梯、生活供水泵房等。空调、照明等属于三级负荷。三级负荷。第6页/共70页 二、二、典型楼宇供配电系统典型楼宇供配电系统 中大型楼宇的供电电压一般采用中大型楼宇的供电电压一般采用1010kVkV，有时也可采用有时也可采用3535kVkV，变压器装机容量大于变压器装机容量大于50005000kVAkVA。为了保证供电可靠性，应至少有为了保证供电可靠性，应至少有两个独立电源，具体数量应视负荷大小及当地电网条件而定。两两个独立电源，具体数量应视负荷大小及当地电网

11、条件而定。两路独立电源运行方式，原则上是两路同时供电，互为备用。此外，路独立电源运行方式，原则上是两路同时供电，互为备用。此外，必要时还需装设应急备用发电机组。必要时还需装设应急备用发电机组。(一一)负荷分布及变压器的配置负荷分布及变压器的配置 高层建筑的用电负荷一般可分为空调、动力、电热、照明等高层建筑的用电负荷一般可分为空调、动力、电热、照明等类。对于全空调的各种商业性楼宇，空调负荷属于大宗用电，约类。对于全空调的各种商业性楼宇，空调负荷属于大宗用电，约占占4040-50-50。冷热源设备一般放在大楼的地下室、首层或下部。冷热源设备一般放在大楼的地下室、首层或下部。动力负荷动力负荷主要指电

12、梯、水泵、排烟风机、洗衣机等设备。普通建主要指电梯、水泵、排烟风机、洗衣机等设备。普通建筑的动力负荷都比较小，随着建筑高度的增加，在超高层建筑中，筑的动力负荷都比较小，随着建筑高度的增加，在超高层建筑中，由于电梯负荷和水泵容量的增大，动力负荷的比重将会明显的增由于电梯负荷和水泵容量的增大，动力负荷的比重将会明显的增加。动力负荷中的水泵、洗衣机等亦大部分放在下部，因此，就加。动力负荷中的水泵、洗衣机等亦大部分放在下部，因此，就负荷的竖向分布来说，负荷大部分集中在下部，因此将变压器设负荷的竖向分布来说，负荷大部分集中在下部，因此将变压器设置在建筑物的底部是有利的。置在建筑物的底部是有利的。第7页/

13、共70页 但在但在4040层以上的高层建筑中，电梯设备较多，此类负荷大部层以上的高层建筑中，电梯设备较多，此类负荷大部分集中于大楼顶部。竖向中段层数较多，通常设有分集中于大楼顶部。竖向中段层数较多，通常设有分区电梯分区电梯和和中中间泵站间泵站。在这种情况下，宜将变压器按上、下层配置或者按上、。在这种情况下，宜将变压器按上、下层配置或者按上、中、下层分别配置。供电变压器的供电范围大约为中、下层分别配置。供电变压器的供电范围大约为15152020层。层。为了减少变压器台数，单台变压器的容量一般都大于为了减少变压器台数，单台变压器的容量一般都大于10001000kVAkVA。由于变压器深入负荷中心而

14、进入楼内，从防火要求考由于变压器深入负荷中心而进入楼内，从防火要求考虑，虑，不应采用一般的油浸式变压器和油断路器不应采用一般的油浸式变压器和油断路器等在事故情况下能等在事故情况下能引起火灾的电气设备，而应采用干式变压器和真空断路器。引起火灾的电气设备，而应采用干式变压器和真空断路器。负荷中心负荷中心是供配电设计一个重要的概念。变电所应尽量设在是供配电设计一个重要的概念。变电所应尽量设在负荷中心，便于配电，节省导线，也有利于施工。负荷中心实际负荷中心，便于配电，节省导线，也有利于施工。负荷中心实际上是一种最佳配电点，它需要按所要达到的优化目标不同的计算上是一种最佳配电点，它需要按所要达到的优化目

15、标不同的计算条件而列出的目标函数来确定。事实上，负荷的大小不是恒定不条件而列出的目标函数来确定。事实上，负荷的大小不是恒定不变的，因此负荷中心常会变动。在设计时也往往由于各种实际因变的，因此负荷中心常会变动。在设计时也往往由于各种实际因素而不能将配电点布置在计算而得的负荷中心上。只有在负荷比素而不能将配电点布置在计算而得的负荷中心上。只有在负荷比较平稳的部门，才可将变电所设在负荷中心或大负荷的近旁。较平稳的部门，才可将变电所设在负荷中心或大负荷的近旁。第8页/共70页(二二)供电系统的主结线供电系统的主结线 电力的输送与分配，必须由母线、开关、配电线路、变压电力的输送与分配，必须由母线、开关、

16、配电线路、变压器等组成一定的供电电路，这个电路就是供电系统的一次结线，器等组成一定的供电电路，这个电路就是供电系统的一次结线，即主结线。智能楼宇由于功能上的需要，一般都采用双电源进即主结线。智能楼宇由于功能上的需要，一般都采用双电源进线，即要求有两个独立电源，常用的供电方案如图所示。线，即要求有两个独立电源，常用的供电方案如图所示。图图a a为两路高压电源，正常时一用一备，即当正常工作电源为两路高压电源，正常时一用一备，即当正常工作电源事故停电时，另一路备用电源自动投入。此方案可以减少中间母事故停电时，另一路备用电源自动投入。此方案可以减少中间母线联络柜和一个电压互感器柜，对节省投资和减小高压

17、配电室建线联络柜和一个电压互感器柜，对节省投资和减小高压配电室建筑面积均有利。这种结线要求两路都能保证筑面积均有利。这种结线要求两路都能保证100100的负荷用电。的负荷用电。当清扫母线或母线故障时，将会造成全部停电。因此，当清扫母线或母线故障时，将会造成全部停电。因此，这种接线这种接线方式常用在大楼负荷较小，供电可靠性要求相对较低的建筑中方式常用在大楼负荷较小，供电可靠性要求相对较低的建筑中。图图b b为两路电源同时工作，当其中一路故障时，由母线联络为两路电源同时工作，当其中一路故障时，由母线联络开关对故障回路供电。该方案由于增加了母线联络柜和电压互感开关对故障回路供电。该方案由于增加了母线

18、联络柜和电压互感器柜，变电所的面积也就要增大。这种接线方式是商用性楼宇、器柜，变电所的面积也就要增大。这种接线方式是商用性楼宇、高级宾馆、大型办公楼宇常用的供电方案。当大楼的安装容量大，高级宾馆、大型办公楼宇常用的供电方案。当大楼的安装容量大，变压器台数多时，尤其适宜采用这种方案，因为它变压器台数多时，尤其适宜采用这种方案，因为它能保证较高的能保证较高的供电可靠性供电可靠性。第9页/共70页S1S2市电市电2备用备用10KV母线母线市电市电1主供主供常用的高压供电方案常用的高压供电方案一用一备一用一备同时供电同时供电S1S2市电市电2备用备用10KV母线母线市电市电1主供主供母线联络开关母线联

19、络开关第10页/共70页 当当变变压压器器台台数数较较少少时时，尚尚可可从从邻邻近近楼楼宇宇高高压压配配电电室室以以放放射射式式向向该该楼楼宇宇变变压压器器供供电电。我我国国目目前前最最常常用用的的主主结结线线方方案案如如图图所所示示，采采用用两两路路l0kVl0kV独独立立电电源源，变变压压器器低低压压侧侧采采取取单单母母线线分分段段的的方方案案。对对于于规规模模较较小小的的建建筑筑，由由于于用用电电量量不不大大，当当地地获获得得两两个个电电源源又又较较困困难难，附附近近又又有有400400V V的的备备用用电电源源时时，可可采采用用一一路路1010kVkV电电源源作作为为主主电源，电源，4

20、00400V V电源作为备用电源的高供低备主结线方案，如图所示。电源作为备用电源的高供低备主结线方案，如图所示。第11页/共70页 智能楼宇高压供电只是将高压电源移至大楼附近而已，大智能楼宇高压供电只是将高压电源移至大楼附近而已，大楼内的用电设备仍是以低压为主。楼内的用电设备仍是以低压为主。S2S1双电源主接线方案双电源主接线方案10kV/400V变压器变压器10kV母线母线市电市电1市电市电2400V母线母线高供低备主接线方案高供低备主接线方案10kV/400V母线母线10kV/400V变压器变压器380V/220V备用备用10kV第12页/共70页(三三)低压配电方式低压配电方式 低压配电

21、方式是指低压干线的配线方式。低压配出干线一般低压配电方式是指低压干线的配线方式。低压配出干线一般是指从变电所低压配电屏分路开关至各大型用电设备或楼层配电是指从变电所低压配电屏分路开关至各大型用电设备或楼层配电盘的线路。用电负荷分组配电系统是指负荷的分组组合系统。智盘的线路。用电负荷分组配电系统是指负荷的分组组合系统。智能楼宇由于负荷的种类较多，低压配电系统的组织是否得当，将能楼宇由于负荷的种类较多，低压配电系统的组织是否得当，将直接影响大楼用电的安全运行和经济管理。直接影响大楼用电的安全运行和经济管理。低压配电的结线方式可分为放射式和树干式两大类。放射式低压配电的结线方式可分为放射式和树干式两

22、大类。放射式配电是一独立负荷或一集中负荷均由一单独的配电线路供电，它配电是一独立负荷或一集中负荷均由一单独的配电线路供电，它一般用在下列低压配电场所：一般用在下列低压配电场所：供电可靠性高的场所。供电可靠性高的场所。单台设备容量较大的场所。单台设备容量较大的场所。容量比较集中的地方。容量比较集中的地方。对于大型消防泵、生活水泵和中央空调的冷冻机组，一是供对于大型消防泵、生活水泵和中央空调的冷冻机组，一是供电可靠性要求高，二是单台机组容量较大，因此考虑以放射式专电可靠性要求高，二是单台机组容量较大，因此考虑以放射式专线供电。对于楼层用电量较大的大厦，有的也采用一回路供一层线供电。对于楼层用电量较

23、大的大厦，有的也采用一回路供一层楼的放射式供电方案。楼的放射式供电方案。第13页/共70页 树干式配电是一独立负荷或一集中负荷按它所处的位置依次树干式配电是一独立负荷或一集中负荷按它所处的位置依次连接到某一条配电干线上。树干式配电所需配电设备及有色金属连接到某一条配电干线上。树干式配电所需配电设备及有色金属消耗量较少，系统灵活性好，但干线故障时影响范围大，一般适消耗量较少，系统灵活性好，但干线故障时影响范围大，一般适用于用电设备比较均匀，容量不大，又无特殊要求的场合。用于用电设备比较均匀，容量不大，又无特殊要求的场合。图示分别是放射式和树干式接线图。图示分别是放射式和树干式接线图。国国内内外外

24、智智能能楼楼宇宇低低压压配配电电方方案案基基本本上上都都采采用用放放射射式式，楼楼层层配配电电则则为为混混合合式式。混混合合式式即即放放射射一一树树干干的的组组合合方方式式，如如图图所所示示。有有时也称混合式为分区树干式。时也称混合式为分区树干式。第14页/共70页低压配电屏低压配电屏低压配电屏低压配电屏低压配电屏低压配电屏放射式配电系统放射式配电系统树干式配电系统树干式配电系统混合式配电系统混合式配电系统低压配电方案低压配电方案第15页/共70页 在高层住宅中，住户配电箱多采用单极塑料小型开关：一种在高层住宅中，住户配电箱多采用单极塑料小型开关：一种自动开关组装的组合配电箱。对一般照明及小容

25、量插座采用树干自动开关组装的组合配电箱。对一般照明及小容量插座采用树干式接线，即住户配电箱中每一分路开关带几盏灯或几个小容量插式接线，即住户配电箱中每一分路开关带几盏灯或几个小容量插座；而对电热水器、窗式空调器等大宗用电量的家电设备，则采座；而对电热水器、窗式空调器等大宗用电量的家电设备，则采用放射式供电。用放射式供电。三、三、供配电系统监测供配电系统监测 供配电系统是智能大楼的命脉，因此电力设备的监控和管理供配电系统是智能大楼的命脉，因此电力设备的监控和管理是至关重要的。由监控系统对供配电设备的运行状况进行监视，是至关重要的。由监控系统对供配电设备的运行状况进行监视，并对各参量进行测量，如电

26、流、电压、频率、有功功率、功率因并对各参量进行测量，如电流、电压、频率、有功功率、功率因数、用电量、开关动作状态、变压器的油温等等。管理中心根据数、用电量、开关动作状态、变压器的油温等等。管理中心根据测量所得的数据进行统计、分析，以查找供电异常情况、预告维测量所得的数据进行统计、分析，以查找供电异常情况、预告维护保养，并进行用电负荷控制及自动计费管理。电网的供电状况护保养，并进行用电负荷控制及自动计费管理。电网的供电状况随时受到监视，一旦发生电网全部断电的情况，控制系统作出相随时受到监视，一旦发生电网全部断电的情况，控制系统作出相应的停电控制措施，应急发电机将自动投入，确保消防、保安、应的停电

27、控制措施，应急发电机将自动投入，确保消防、保安、电梯及各通道应急照明的用电，而类似空调、洗衣房等非必要用电梯及各通道应急照明的用电，而类似空调、洗衣房等非必要用电负荷可暂时不予供电。同样，复电时控制系统也将有相应的复电负荷可暂时不予供电。同样，复电时控制系统也将有相应的复电控制措施。电控制措施。第16页/共70页各自动开关、断路器状态监测各自动开关、断路器状态监测 三相电压、电流检测三相电压、电流检测 有功、无功功率及功率因数检测有功、无功功率及功率因数检测 电网频率、谐波检测电网频率、谐波检测 变压器温度检测及故障状态报警变压器温度检测及故障状态报警 用电量用电量(kWh)kWh)检测检测

28、供配电系统供配电系统监测内容监测内容 第17页/共70页(一一)高、低压端电压及电流自动检测高、低压端电压及电流自动检测 对对610kV高压线路的电压及电流测量方法如图所示。高压线路的电压及电流测量方法如图所示。低压端低压端(380220V)的电压及电流测量方法与高压侧基本相的电压及电流测量方法与高压侧基本相同，只不过是电压和电流互感器的电压等级不同。同，只不过是电压和电流互感器的电压等级不同。电流电流变送器变送器A电流检测电流检测电流电流互感器互感器电压电压互感器互感器610kV至至DDC05V DC电压电压变送器变送器VVV至至DDC电压互感器电压互感器电压检测电压检测05V DC交直变换

29、交直变换CBA高压线路的电压及电流测量方法高压线路的电压及电流测量方法第18页/共70页(二二)功率、功率因数的检测功率、功率因数的检测 通过测量电压与电流的相差可测得功率因数，有了功率因数、通过测量电压与电流的相差可测得功率因数，有了功率因数、电压、电流数值即可求得有功功率和无功功率。因此，可以先测电压、电流数值即可求得有功功率和无功功率。因此，可以先测量功率因数，然后间接得出功率数据，这是一种间接的测量功率量功率因数，然后间接得出功率数据，这是一种间接的测量功率的方法。的方法。比较精确的测量功率方法是采用模拟乘法器构成的功率变送比较精确的测量功率方法是采用模拟乘法器构成的功率变送器，或者用

30、数字化测量的方法器，或者用数字化测量的方法(高速采样电压、电流数据，再对高速采样电压、电流数据，再对数字信号进行处理数字信号进行处理)，直接测量功率数据。，直接测量功率数据。(三三)供电品质的监测供电品质的监测 供供电电品品质质的的指指标标通通常常是是电电压压、频频率率和和波波形形，其其中中尤尤以以电电压压和和频频率率最最为为重重要要。电电压压质质量量包包括括电电压压的的偏偏移移、电电压压的的波波动动和和电电压压的的三相不平衡度等。三相不平衡度等。1频率频率:在电气设备的铭牌上都标有额定频率。我国电力工在电气设备的铭牌上都标有额定频率。我国电力工业的标准频率为业的标准频率为50Hz。由于频率直

31、接影响电子设备的正常工作，由于频率直接影响电子设备的正常工作，因此对于频率的偏差要求很严格，国家规定电力系统对用户的供因此对于频率的偏差要求很严格，国家规定电力系统对用户的供电频率偏差范围为电频率偏差范围为土土0.5。第19页/共70页 对对电电网网频频率率的的检检测测可可在在低低压压侧侧进进行行，在在电电网网的的频频率率偏偏差差超超过过允允许许值值时时，监监测测系系统统应应予予报报警警，必必要要时时应应切切断断市市电电供供电电，改改用用备备用电源或应急发电机供电。用电源或应急发电机供电。2 2电压偏移电压偏移:各种电气设备的铭牌都标有它的额定工作电压。各种电气设备的铭牌都标有它的额定工作电压

32、。但在实际运行中由于电力系统负荷的变化或用户本身负荷的变化但在实际运行中由于电力系统负荷的变化或用户本身负荷的变化等原因，往往使用电设备的端电压偏离额定值。电压低于额定值等原因，往往使用电设备的端电压偏离额定值。电压低于额定值往往是发生在高峰负荷时长线路的末端，电压高于额定值往往是往往是发生在高峰负荷时长线路的末端，电压高于额定值往往是发生在低负荷时线路的始端。发生在低负荷时线路的始端。当电压过高或过低时，监测系统应予报警，同时需采取系统当电压过高或过低时，监测系统应予报警，同时需采取系统或局部的调压及保护措施。对电压偏移的改善一般要求在电网的或局部的调压及保护措施。对电压偏移的改善一般要求在

33、电网的高压侧采取措施，使电网的电压随负荷的增大而升高，反之负荷高压侧采取措施，使电网的电压随负荷的增大而升高，反之负荷减少电压降低。对于重要的负荷，宜在受电或负荷端设置调压及减少电压降低。对于重要的负荷，宜在受电或负荷端设置调压及稳压器。稳压器。第20页/共70页 3 3电压波动及谐波电压波动及谐波:电动机启动，电梯、电焊类冲击负荷的电动机启动，电梯、电焊类冲击负荷的工作，将引起供配电系统中的电压时高时低，这种短时间的电压工作，将引起供配电系统中的电压时高时低，这种短时间的电压变化称为电压波动。电力系统中交流电的波形从理论上讲应该是变化称为电压波动。电力系统中交流电的波形从理论上讲应该是正弦波

34、，但实际上由于三相电气设备的三相绕组不完全对称，带正弦波，但实际上由于三相电气设备的三相绕组不完全对称，带有铁心线圈的励磁装置，特别是大型晶闸管装置、电力电子设备有铁心线圈的励磁装置，特别是大型晶闸管装置、电力电子设备的应用，在电力系统中产生了与的应用，在电力系统中产生了与50Hz基波成整数倍的高次谐波，基波成整数倍的高次谐波，于是电压的波形发生畸变成为非正弦波。于是电压的波形发生畸变成为非正弦波。电压波动及谐波对电气设备的运行是有害的。照明和电子设电压波动及谐波对电气设备的运行是有害的。照明和电子设备对电压波动比较敏感。谐波不仅严重影响电气设备的安全正常备对电压波动比较敏感。谐波不仅严重影响

35、电气设备的安全正常运行，而且对通信系统和计算机系统等也有较大影响，因此消除运行，而且对通信系统和计算机系统等也有较大影响，因此消除抑制谐波是十分重要的。抑制谐波是十分重要的。第21页/共70页 4 4电压的不平衡度电压的不平衡度:在低压系统中一般采用在低压系统中一般采用Yy0三相四线制，三相四线制，单相负荷接于相电压上。由于单相负荷在三相系统中不可能完全单相负荷接于相电压上。由于单相负荷在三相系统中不可能完全平衡，因而三个相电压不可能完全平衡。电压的不平衡度可以通平衡，因而三个相电压不可能完全平衡。电压的不平衡度可以通过测量三个相电压及三个相电流的数据，再经相互比较其差值来过测量三个相电压及三

36、个相电流的数据，再经相互比较其差值来检测。差值越大则不平衡度越大。当这个不平衡电压加于三相电检测。差值越大则不平衡度越大。当这个不平衡电压加于三相电动机时，由于相电压的不平衡使得电动机中的负序电流增加，因动机时，由于相电压的不平衡使得电动机中的负序电流增加，因而增加了转子内的热损失。在设计中应尽量使单相负荷平衡地分而增加了转子内的热损失。在设计中应尽量使单相负荷平衡地分配在三相中，对相电压不平衡敏感的负荷配在三相中，对相电压不平衡敏感的负荷(如电子计算机类设备如电子计算机类设备)应采用分开回路的措施，同时监测系统应予报警。应采用分开回路的措施，同时监测系统应予报警。第22页/共70页 图为一个

37、实际高低配电回路监控系统原理图。由图可见，系图为一个实际高低配电回路监控系统原理图。由图可见，系统只有统只有AI和和DI点而无点而无AO或或DO点，也就是说系统只有监测功能而点，也就是说系统只有监测功能而没有控制功能，这显然不是很完美。然而目前国内供配电系统独没有控制功能，这显然不是很完美。然而目前国内供配电系统独立性较强，考虑到安全等多种因素，此方案也常有应用。立性较强，考虑到安全等多种因素，此方案也常有应用。第23页/共70页 电梯是现代大楼内主要的垂直交通工具。大楼有大量的人流、电梯是现代大楼内主要的垂直交通工具。大楼有大量的人流、物流的垂直输送，因此要求电梯智能化。在大型智能建筑中，常

38、物流的垂直输送，因此要求电梯智能化。在大型智能建筑中，常常安装许多台电梯，若电梯都各自独立运行，则不能提高运行效常安装许多台电梯，若电梯都各自独立运行，则不能提高运行效率。为减少浪费，必须根据电梯台数和高峰客流量大小，对电梯率。为减少浪费，必须根据电梯台数和高峰客流量大小，对电梯的运行进行综合调配和管理，即的运行进行综合调配和管理，即电梯群控技术电梯群控技术。电梯监控系统电梯监控系统井道探测器井道探测器召唤召唤预报预报井道探测器井道探测器召唤召唤预报预报 1 1梯梯M重量传感器重量传感器驱动电机驱动电机红外探测器红外探测器 N N梯梯M重量传感器重量传感器驱动电机驱动电机红外探测器红外探测器D

39、DCDDC现场总线现场总线 第24页/共70页 通过对多台电梯的优化控制，使电梯系统具有更高的运行通过对多台电梯的优化控制，使电梯系统具有更高的运行效率；同时及时向乘客通报等待时间，以满足乘客生理和心理效率；同时及时向乘客通报等待时间，以满足乘客生理和心理要求，实现高效率的垂直输送。一般智能电梯均系多微机群控，要求，实现高效率的垂直输送。一般智能电梯均系多微机群控，并与维修、消防、公安、电信等部门联网，做到节能、确保安并与维修、消防、公安、电信等部门联网，做到节能、确保安全、环境优美、实现无人化管理。全、环境优美、实现无人化管理。如图所示，所有的探测器通过如图所示，所有的探测器通过DDC总线连

40、到控制网络，计总线连到控制网络，计算机根据各楼层的用户召唤情况、电梯载荷，以及根据井道探测算机根据各楼层的用户召唤情况、电梯载荷，以及根据井道探测器所提供的各机位置信息，进行运算后，响应用户的呼唤；在出器所提供的各机位置信息，进行运算后，响应用户的呼唤；在出现故障时，根据红外探测器探测到是否有人，进行响应的处理。现故障时，根据红外探测器探测到是否有人，进行响应的处理。电梯群控电梯群控 的目标的目标 为乘客提供舒适的乘机感受为乘客提供舒适的乘机感受 根据不同的交通状况，提供最佳方案，降低能耗根据不同的交通状况，提供最佳方案，降低能耗 减少乘客的候机时间，减少乘客的乘机时间减少乘客的候机时间，减少

41、乘客的乘机时间 第25页/共70页 电梯监电梯监 控内容控内容 电梯所处位置、运行状况、运行方向、启动与停止；电梯所处位置、运行状况、运行方向、启动与停止；动态显示各电梯的实时状态动态显示各电梯的实时状态 故障检测和报警，出现故障电梯是否关闭，故障电梯的故障检测和报警，出现故障电梯是否关闭，故障电梯的 大概故障点大概故障点 配合消防系统，发生火灾时，普通电梯下到一楼，切断配合消防系统，发生火灾时，普通电梯下到一楼，切断 电梯电源，启动消防后备电源；消防电梯在一楼电梯电源，启动消防后备电源；消防电梯在一楼 待命待命 收集交通信息，对电梯实现群控收集交通信息，对电梯实现群控 第26页/共70页有关

42、功率因数的提高有关功率因数的提高I I：电流表测出的线电流读数电流表测出的线电流读数(A)A)。U:U:电压表测出的线电压读数电压表测出的线电压读数(kV)kV)；P:P:功率表测出的三相功率读数功率表测出的三相功率读数(kW);kW);瞬时功率因数只用来了解和分析设备在工作过程中无功功率瞬时功率因数只用来了解和分析设备在工作过程中无功功率的变化情况，以便采取适当的补偿措施。的变化情况，以便采取适当的补偿措施。1 1、瞬时功率因数：由功率因数表、瞬时功率因数：由功率因数表(相位表相位表)直接读出，或由直接读出，或由功率表、电流表和电压表的读数按下式求出：功率表、电流表和电压表的读数按下式求出：

43、一、一、功率因数的分类功率因数的分类第27页/共70页 2 2、平均功率因数：指某一规定时间内功率因数的平均值，、平均功率因数：指某一规定时间内功率因数的平均值，也称加权平均功率因数也称加权平均功率因数(weighted average powerweighted average powerfactor)factor)。平均功率因数按下式计算：平均功率因数按下式计算：WhWhVarhVarh Wp Wp：某一时间内消耗的有功电能，单位为某一时间内消耗的有功电能，单位为kw kw h h，由有功由有功电度表读出；电度表读出；Wq Wq：某一时间内消耗的无功电能，单位为某一时间内消耗的无功电能，单

44、位为kvar kvar h h，由无由无功电度表读出。功电度表读出。我国电业部门每月向用户收取电费，就规定电费要按月平我国电业部门每月向用户收取电费，就规定电费要按月平均功率因数的高低来调整。均功率因数的高低来调整。第28页/共70页 3 3、最大负荷时功率因数：指在年最大负荷、最大负荷时功率因数：指在年最大负荷(即计算负荷即计算负荷)时的功率因数，按下式计算：时的功率因数，按下式计算：我国规定，高压供电的工厂，最大负荷时的功率因数不得我国规定，高压供电的工厂，最大负荷时的功率因数不得低于低于0.90.9；其他工厂，功率因数不得低于；其他工厂，功率因数不得低于0.850.85。若达不到上述。若

45、达不到上述要求，则必须采用人工补偿措施。因此，供电设计考虑无功功要求，则必须采用人工补偿措施。因此，供电设计考虑无功功率补偿时，就应按此最大负荷时功率因数来计算。率补偿时，就应按此最大负荷时功率因数来计算。第29页/共70页S30Q30P30Q30S30二、二、无功功率的补偿无功功率的补偿 一般情况下，由于工厂生产所需的大量负一般情况下，由于工厂生产所需的大量负荷如感应电动机、电焊机等，都是感性负载，荷如感应电动机、电焊机等，都是感性负载，使得功率因数偏低，达不到上述要求，因此需使得功率因数偏低，达不到上述要求，因此需要采取措施来提高功率因数。如图表示功率因要采取措施来提高功率因数。如图表示功

46、率因数提高与无功功率和视在功率变化的关系。假数提高与无功功率和视在功率变化的关系。假设功率因数由原来的设功率因数由原来的coscos提高到提高到coscos，这这时在负荷需要的有功功率不变的情况下，无功时在负荷需要的有功功率不变的情况下，无功功率功率Q Q3030和视在功率和视在功率S S3030将相应的减小，从而减将相应的减小，从而减小负载电流小负载电流I I3030，这时就降低了电力系统的电能这时就降低了电力系统的电能损耗和电压损耗，既节约了电能，又提高了电损耗和电压损耗，既节约了电能，又提高了电压质量，而且还可以选用较小的导线或电缆截压质量，而且还可以选用较小的导线或电缆截面，节约有色金

47、属。因此提高功率因数对整个面，节约有色金属。因此提高功率因数对整个电力系统大有好处。电力系统大有好处。第30页/共70页 要使功率因数由要使功率因数由coscos提高到提高到coscos，就必须装设人工补偿就必须装设人工补偿设备，通常是装设并联电容器。其补偿容量应为设备，通常是装设并联电容器。其补偿容量应为Q QC CQ Q3030Q Q3030P P3030(tan(tantantan)或或Q QC CqqC CP30P30。式中式中qqC Ctantantantan，称为无功补偿率或比补偿容量，单位为称为无功补偿率或比补偿容量，单位为kvar/kwkvar/kw。这无这无功补偿率表示要使功

48、补偿率表示要使1 1kwkw的有功功率由的有功功率由coscos提高到提高到coscos所需要所需要的无功补偿容量的无功补偿容量kvarkvar值。在确定了总的补偿容量后，就可根据所值。在确定了总的补偿容量后，就可根据所选并联电容器的单个容量选并联电容器的单个容量q qC C来确定电容器的个数：来确定电容器的个数：n nQ QC C/q/qC C。由由此式计算所得的电容器个数此式计算所得的电容器个数n n，对于单相电容器来说，应取对于单相电容器来说，应取3 3的倍的倍数，以便三相均衡分配。数，以便三相均衡分配。第31页/共70页 工厂或车间装设了无功补偿设备后，则在确定补偿设备装设工厂或车间装

49、设了无功补偿设备后，则在确定补偿设备装设地点前的总计算负荷时，应扣除无功补偿的容量，那总的无功计地点前的总计算负荷时，应扣除无功补偿的容量，那总的无功计算负荷算负荷Q30Q30QC。故在补偿后总的视在计算负荷故在补偿后总的视在计算负荷 S30(补偿前补偿前)；同样补偿后的计算电流；同样补偿后的计算电流 (补偿前补偿前)。显然，若降压变电所的低压侧装设。显然，若降压变电所的低压侧装设了无功补偿设备了无功补偿设备(如并联电容器如并联电容器)，则由于总的视在计算负荷的相，则由于总的视在计算负荷的相应减小而有可能选择容量小应减小而有可能选择容量小12级的主变压器。这不仅可降低变级的主变压器。这不仅可降

50、低变电所的初投资，而且可减少工厂的电费开支。因为我国电业部门电所的初投资，而且可减少工厂的电费开支。因为我国电业部门对工厂用户的电费制度，是实行所谓的两部电费制：一部分电费对工厂用户的电费制度，是实行所谓的两部电费制：一部分电费叫基本电费，是按所装的主变压器容量计费的；另一部分电费叫叫基本电费，是按所装的主变压器容量计费的；另一部分电费叫电能电费，是按每月实际所用有功电能的电能电费，是按每月实际所用有功电能的kw h数计费的，而且数计费的，而且总的电费还要依月平均功率因数的高低来乘上一个调整系数。凡总的电费还要依月平均功率因数的高低来乘上一个调整系数。凡月平均功率因数高于规定值月平均功率因数高