1、建筑设备工程建筑设备工程 第第5 5章章 配电、照明及电梯系统配电、照明及电梯系统监控自动化监控自动化5.1 5.1 供配电系统供配电系统 5.2 5.2 照明系统监控照明系统监控 5.3 5.3 电梯系统监控电梯系统监控 建筑设备工程建筑设备工程 5.1 5.1 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发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、配电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电
2、、配电和用电的整体。电和用电的整体。220/380V610kV35500kV3.1520kV低压配电线低压配电线高压高压 配电线配电线高压高压 输输电线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建筑设备工程建筑设备工程 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。即连接发电厂和用户的中间环节即连接发电厂和用户的中间环节。输电网：由输电网：由3535kvkv及以上的输电线路与其相连接的变电所及以上的输电线路与其相连接的变电所组成的
3、网络。组成的网络。配电网：配电网：3535kvkv以下的直接供电给用户的线路。以下的直接供电给用户的线路。低压配电线路：用户电压等级是低压配电线路：用户电压等级是380/220380/220v v。用户配电变压器：把电压降为用户配电变压器：把电压降为380/220380/220v v的用户变压器。的用户变压器。建筑设备工程建筑设备工程 低压，是指低压，是指1 1kVkV以下的电压。以下的电压。1 1kVkV及以上的电压称及以上的电压称为高压。为高压。一般还把一般还把3 3、6 6、1010kVkV等级的电压称为等级的电压称为配电电压配电电压，把高压降为这些等级电压的降压变压器称为把高压降为这些
4、等级电压的降压变压器称为配电变压配电变压器器；接在；接在3535kVkV及以上电压等级的变压器称为及以上电压等级的变压器称为主变压器主变压器。配电网是由配电网是由1010kVkV及以下的配电线路和配电变压器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。所组成的，它的作用是将电力分配到各类用户。建筑设备工程建筑设备工程 安全：在电能的供应、分配和使用中，不应当发生安全：在电能的供应、分配和使用中，不应当发生人身及设备事故。人身及设备事故。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优质：
5、应满足电能用户对电压质量和频率等方面的要求。求。经济：供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽经济：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耗量。可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。建筑设备工程建筑设备工程 (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。的作用。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，传输的容量越大传输的容量越大，电能的损耗就越小电能的损耗就越小；但电压越高，要求绝但电压越高，要求绝缘水平也越高，因而造价也
6、越高缘水平也越高，因而造价也越高。目前，我国电力网的电压。目前，我国电力网的电压等级主要有等级主要有0.220.22、0.380.38、3 3、6 6、1010、3535、110110、220220kVkV共共8 8级。级。建筑设备工程建筑设备工程 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UN 5 555 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
7、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。建筑设备工程建筑设备工程 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T2T2T1T1U 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)，
8、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：建筑设备工程建筑设备工程 (2)(2)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补偿变压器满载时内部5 5的电压降的电压降，另一方面要考虑，另一方面要考虑变压器满载时输出的二次电压还变压器满载时输出的二次电压还要
9、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)。GM电力变压器的额定电压电力变压器的额定电压T2T2T1T1U UN N+10%+10%+5%+5%+0%0%+5%+5%建筑设备工程建筑设备工程 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
10、虑补偿变压器内部的5 5的的电压降电压降(如如T2)T2)。GM电力变压器的额定电压电力变压器的额定电压T2T2T1T1U UN N+10%+10%+5%+5%+0%0%+5%+5%建筑设备工程建筑设备工程 (三三)智能楼宇智能楼宇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。
11、重大经济损失、公共场所秩序严重混乱。建筑设备工程建筑设备工程 在智能楼宇用电设备中，属于一级负荷的设备有：消防控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、自制室、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、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、阀门等消防用电设备；保安设备；主要业务用的计算机卷帘、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、管理用的计算机及外设；通信设备；重要场所的应急及外设、管理用的计算机及外设；通信设备；重要场所的应急照
12、明。照明。属于二级负荷的设备有：客梯、生活供水泵房等。属于二级负荷的设备有：客梯、生活供水泵房等。属于三级负荷有：空调、照明等。属于三级负荷有：空调、照明等。建筑设备工程建筑设备工程 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，应至少有两个独立电源，具体数量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。应视负荷大小及当地电网条件而定。两路独立电源原则上是同时
13、供电，互为备用。两路独立电源原则上是同时供电，互为备用。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。建筑设备工程建筑设备工程 (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、照明高层建筑的用电负荷一般可分为空调、动力、电热、照明等类。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，对于全空调的各种商业性楼宇，空调负荷属于大宗用电，约占约占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。建筑设备工程建筑设备工程 动力负荷动力负荷主要指电梯、水泵、排烟风机、
14、洗衣机等设备。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，普通建筑的动力负荷都比较小，随着建筑高度的增加，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。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，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，因此将变压器设置在建筑物的底部是有利的。压器设置在建筑物的底部是有利的。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
15、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，通常设有部分集中于大楼顶部。竖向中段层数较多，通常设有分区电梯分区电梯和和中间泵站中间泵站。在这种情况下，宜将变压器按上、下层配置或者。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按上、中、下层分别配置。供电变压器的供电范围大约为15152020层。层。建筑设备工程建筑设备工程 为了减少变压器台数，单台变压器的容量一般都大为了减少变压器台数，单台变压器的容量一般都大于于10001000kVAkVA。由于变压器深入负荷中心而进入楼内，从防火要求由于变压器深入负荷中心而
16、进入楼内，从防火要求考虑，考虑，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等在事故情况下能引起火灾的电气设备，而应采用故情况下能引起火灾的电气设备，而应采用干式变压器干式变压器和真空断路器和真空断路器。建筑设备工程建筑设备工程 变电所变电所应尽量设在负荷中心，便于配电，节省导应尽量设在负荷中心，便于配电，节省导线，也有利于施工。线，也有利于施工。负荷中心实际上是一种负荷中心实际上是一种最佳配电点最佳配电点，它需要按所，它需要按所要达到的优化目标不同的计算条件而列出的目标函数要达到的优化目标不同的计算条件而列出的目标函数来确定。来确定。负荷的大小不是恒定不变的，因此负荷中心常会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素而不能将配变动。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。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。负荷中心或大负荷的近旁。建筑设备工程建筑设备工程 (二二)供电系统的主结线供
