【正文】 第 4章 建筑工程供電 電力系統(tǒng)概述 負(fù)荷分級(jí)、供電要求及電能質(zhì)量 負(fù)荷計(jì)算 變配電所 成套裝置 預(yù)裝式變電站 低壓配電線路 低壓供配電線路的導(dǎo)線選擇 本章小結(jié) 主要內(nèi)容 普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材 返回目錄 電力系統(tǒng)概述 建筑用電，差不多都是由電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠供給的。一般的建筑采用低壓供電，而高層建筑常采用 10kV甚至 35kV供電。建筑工程供電是建筑電氣的重要內(nèi)容。為高好建筑工程供電，必須對(duì)電力系統(tǒng)有所了解。 電力系統(tǒng)的組成 電力系統(tǒng)的電壓 本節(jié) 小結(jié) 主要內(nèi)容 普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材 返回目錄 電力系統(tǒng)的組成 現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)及整個(gè)社會(huì)生活中所應(yīng)用的電力 ,絕大部分是由發(fā)電廠發(fā)出來的。電力從生產(chǎn)到供給用戶應(yīng)用，通常都要經(jīng)過發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等 5個(gè)環(huán)節(jié)。電力從生產(chǎn)到應(yīng)用的全過程，客觀上就形成了電力系統(tǒng)。嚴(yán)格地說，由發(fā)電廠的發(fā)電部分、輸配電線路、變配電所及各種用電設(shè)備所組成的整體稱為電力系統(tǒng)。常簡稱系統(tǒng)，其 示意如圖 4— 1所示 。 主要內(nèi)容 普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材 下一頁 電力系統(tǒng)的組成 主要內(nèi)容 普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材 在電力系統(tǒng)中，各級(jí)電壓的電力線路及其所聯(lián)系的變電所，稱為 電力網(wǎng) ，簡稱電網(wǎng)。它是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，承擔(dān)了將電力由發(fā)電廠發(fā)出來之后供給用戶的工作，即擔(dān)負(fù)著輸電、變電與配電的任務(wù)。 電力網(wǎng)按其在電力系統(tǒng)中的作用，分為 輸電網(wǎng) 和 配電網(wǎng) 。 輸電網(wǎng)是以輸電為目的，采用高壓或超高壓將發(fā)電廠、變電所或變電所之間連接起來的送電網(wǎng)絡(luò)，它是電力網(wǎng)中的主網(wǎng)架。 下一頁 電力系統(tǒng)的組成 主要內(nèi)容 普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材 直接將電能送到用戶去的網(wǎng)絡(luò)稱為配電網(wǎng)或配電系統(tǒng) ，它是以配電為目的 。 配電網(wǎng)的電壓由系統(tǒng)及用戶的需要而定 ， 因此配電網(wǎng)又分： 高壓配電網(wǎng) （ 通常指 35kV及以上的電壓 ， 目前最高為 110kV） 、 中壓配電網(wǎng) （ 通常指 6kV和 3kV） 及 低壓配電網(wǎng) （ 通常指 220V、 380V） 。 電力網(wǎng)按其電壓高低和供電范圍大小分為區(qū)域電網(wǎng)和地方電網(wǎng)。區(qū)域電網(wǎng)的范圍大，電壓一般在 220kV及以上。地方電網(wǎng)的范圍小，電壓一般在 35～ 110kV。建筑供配電系統(tǒng)屬于地方電網(wǎng)的一種。 下一頁 電力系統(tǒng)的組成 主要內(nèi)容 普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材 在電力系統(tǒng)中，電力是由發(fā)電廠生產(chǎn)的，它是將自然界蘊(yùn)藏的各種一次能源轉(zhuǎn)換為電能（二次能源）的工廠。 發(fā)電廠按所使用的能源不同，可分為 火力發(fā)電廠 、 水力發(fā)電廠 、 核能發(fā)電廠 以及風(fēng)力發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠、太陽能發(fā)電廠等。 返回 主要內(nèi)容 普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材 電力系統(tǒng)的組成 1．火力發(fā)電廠 火力發(fā)電廠簡稱火電廠，它是利用煤、石油、天然氣等燃料的化學(xué)能來生產(chǎn)電能的。我國的火電廠主要是燃煤。煤粉在鍋爐的爐膛內(nèi)充分燃燒，將鍋爐內(nèi)的水燒成高溫高壓的蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使與它聯(lián)軸的發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。其能量轉(zhuǎn)換過程是： 鍋爐 燃料的化學(xué)能 熱能 汽輪機(jī) 機(jī)械能 發(fā)電機(jī) 電能 下一頁 主要內(nèi)容 普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材 電力系統(tǒng)的組成 火力發(fā)電廠按其作用可分為單純發(fā)電的和既發(fā)電又兼供熱的兩種類型。前者指一般的火力發(fā)電廠，后者指供熱式火力發(fā)電廠，或稱熱電廠。一般火力發(fā)電廠應(yīng)盡量建設(shè)在燃料基地或礦區(qū)附近。將發(fā)出的電，用高壓或超高壓線路送往用電負(fù)荷中心。通常把這種火力發(fā)電廠稱為“坑口電廠”?？涌陔姀S是當(dāng)前和今后建設(shè)大型火力發(fā)電廠的主要發(fā)展方向。熱電廠的建設(shè)是為了提高熱能的利用效率。由于它要兼供熱，所以必須建設(shè)在大城市或工業(yè)區(qū)的附近。 目前，在世界上的絕大多數(shù)國家中，火力發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中所占的比重都是較大的。 返回 電力系統(tǒng)的組成 主要內(nèi)容 普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材 2．水力發(fā)電廠 水力發(fā)電廠簡稱水電廠或水電站。它是利用水流的位能來生產(chǎn)電能的。當(dāng)控制水流的閘門打開時(shí)，水流沿進(jìn)水管進(jìn)入水輪機(jī)蝸殼室，沖動(dòng)水輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。其能量轉(zhuǎn)換過程是： 水流位能 水輪機(jī) 機(jī)械能 發(fā)電機(jī) 電能 下一頁 主要內(nèi)容 普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材 電力系統(tǒng)的組成 水力發(fā)電廠的容量大小決定于上下游的水位差（簡稱水頭）和流量的大小。因此，水力發(fā)電廠往往需要修建攔河大壩等水工建筑物以形成集中的水位差，并依靠大壩形成具有一定容積的水庫以調(diào)節(jié)河水流量。根據(jù)地形、地質(zhì)、水能資源特點(diǎn)的不同，水力發(fā)電廠可分為壩式水電站、引水式水電站、混合式水電站。壩式水電站的水頭是由擋水大壩抬高上游水位而形成的。若廠房布置在壩后，稱之為壩后式水電站。若廠房起擋水壩的作用，承受上游水的壓力，稱之為河床式水電站。引水式水電站的水頭由引水道形成。這類水電站的特點(diǎn)是具有較長的引水道?；旌鲜剿娬镜乃^由壩和引水道共同形成。這類水電站除壩具有一定高度外，其余與引水式水電站相同。 返回 主要內(nèi)容 普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材 電力系統(tǒng)的組成 3．核能發(fā)電廠 核能發(fā)電廠又稱為原子能發(fā)電廠，簡稱為核電廠或核電站。它主要是利用原子核的裂變能來生產(chǎn)電能。它的生產(chǎn)過程與火電廠基本相同，主要區(qū)別是以核反應(yīng)堆（俗稱原子鍋爐）代替了燃煤鍋爐，以少量的核燃料代替了大量的煤炭。其能量轉(zhuǎn)換過程是： 反應(yīng)堆 核裂變能 熱能 汽輪機(jī) 機(jī)械能 發(fā)電機(jī) 電能 下一頁 主要內(nèi)容 普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材 電力系統(tǒng)的組成 核電站具有節(jié)省燃料，燃燒時(shí)不需要空氣助燃、無污染、緩解交通等一系列優(yōu)點(diǎn)。所以，目前世界上許多國家都很重視核能發(fā)電廠的建設(shè)。有 16%的電力是核能發(fā)電產(chǎn)生的。我國已建成浙江秦山核電站和廣東大亞灣核電站。尚有許多在建以及計(jì)劃建設(shè)的核電站。 返回 主要內(nèi)容 普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材 電力系統(tǒng)的電壓 內(nèi)容：額定電壓標(biāo)準(zhǔn) 、 電壓偏差 、 電壓波動(dòng) 、 諧波 、 三相電壓不平衡度技術(shù)指標(biāo)等 。 1． 額定電壓 所謂額定電壓 ， 就是指能使各類電氣設(shè)備處在設(shè)計(jì)要求的額定或最佳運(yùn)行狀態(tài)的工作電壓 。 我國國家標(biāo)準(zhǔn) GB156— 93《標(biāo)準(zhǔn)電壓》規(guī)定的電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備的 額定電壓標(biāo)準(zhǔn)如表 4— 1所示 。 (1)電網(wǎng) (電力線路 )的額定電壓： 電網(wǎng)的額定電壓等級(jí)是國家根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要及電力工業(yè)的水平，經(jīng)全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析研究后確定的。它是確定各類電力設(shè)備額定電壓的基本依據(jù)。 下一頁 主要內(nèi)容 普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材 電力系統(tǒng)的電壓 表 4— 1 我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓 分 類 電網(wǎng)和用電設(shè)備額定電壓（ kV） 發(fā)電機(jī)額定電 壓（ kV） 電力變壓器額定電壓（ kV） 一次繞組 二次繞組 低 壓 、 高 壓 10 3 6 110 2 3 500 、 、 , 、 1 20 3及 、 6及、 10及 ,、1 36 1 2 3 500 1 6 12 24 363 550 返回 主要內(nèi)容 普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材 電力系統(tǒng)的電壓 （ 2）用電設(shè)備的額定電壓： 由于用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)線路上要產(chǎn)生電壓降，所以線路上各點(diǎn)的電壓都略有不同，如 圖 4— 2中虛線所示。但是成批生產(chǎn)的用電設(shè)備，其額定電壓不可能按使用處的實(shí)際電壓來制造，而只能按線路首端與未端的平均電壓即電網(wǎng)的額定電壓 UN來制造，以利于大批量生產(chǎn)。所以用電設(shè)備的額定電壓規(guī)定與其接入電網(wǎng)的額定電壓相同。 下一頁 主要內(nèi)容 普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材 電力系統(tǒng)的電壓 （ 3）發(fā)電機(jī)的額定電壓： 由于同一電壓的線路一般允許的電壓偏差是177。 5%,即整個(gè)線路允許有 10%的電壓損耗值，因此為了維持線路的平均電壓在額定值，線路首端（即電源端）的電壓應(yīng)較電網(wǎng)額定電壓高 5%，而線路未端則可較電網(wǎng)額定電壓低 5%，如圖 4— 2所示。所以發(fā)電機(jī)額定電壓規(guī)定高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓 5%。 下一頁 主要內(nèi)容 普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材 電力系統(tǒng)的電壓 （ 4）變壓器的額定電壓： 當(dāng)變壓器的一次繞組與發(fā)電機(jī)直接連接時(shí)，其一次繞組的額定電壓等于發(fā)電機(jī)額定電壓，即高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓 5%。當(dāng)變壓器不與發(fā)電機(jī)相連，而是連接在線路上時(shí)，則可把它看作用電設(shè)備，其一次繞組額定電壓應(yīng)與電網(wǎng)額定電壓相同。 變壓器二次繞組的額定電壓也分兩種情況。這里，我們首先來看看變壓器二次繞組的額定電壓是如何定義的。 下一頁 電力系統(tǒng)的電壓 主要內(nèi)容 普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材 變壓器二次繞組的額定電壓，是指變壓器一次繞組加上額定電壓而二次繞組開路的電壓即空載電壓。在滿載時(shí)，二次繞組內(nèi)約有 5%的電壓降，因此當(dāng)變壓器二次側(cè)供電線路較長時(shí)，變壓器二次繞組的額定電壓應(yīng)高于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓 10%，一方面補(bǔ)償變壓器滿載時(shí)內(nèi)部 5%的電壓降，另一方面要考慮變壓器滿載時(shí)輸出的二次電壓還要高于電網(wǎng)額定電壓的 5%，以補(bǔ)償線路上的電壓降。當(dāng)變壓器二次側(cè)供電線路不長時(shí)，如采用低壓配電或直接供給用電設(shè)備，則變壓器二次繞組的額定電壓只需高于電網(wǎng)額定電壓 5%，僅考慮補(bǔ)償變壓器內(nèi)部 5%的電壓降。 下一頁 電力系統(tǒng)的電壓 主要內(nèi)容 普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材 2． 電壓偏差