001 电压选择和电能质量
三、电压选择和电能质量
用电单位的供电电压应根据用电容量、用电设备特性、供电距离（电力线路合理输送功率和距离见表6-2）、供电线路的回路数、当地公共电网现状及其发展规划等因素，经技术经济比较而确定。我国低压交流系统供电电压规定为400／230V。
（1）根据国家主管部门的有关规定，用户用电设备安装容量在250kW或需用变压器容量在60kVA以下者，应以低压方式供电，即由当地供电局低压公共网络标称电压为380／220V系统接电源，称为低压用电户；用电设备安装容量超过250kW或需用变压器容量在160kVA以上者，应考虑以高压方式供电，称为高压用电户。对于用户用电设备容量在100kW及以下或需用变压器容量在50kVA及以下者，可采用低压三相四线制供电，特殊情况也可以采用高压供电。设置高压用电户或者低压用电户必须根据实际情况，与当地供电部门商定。
（2）近期发展建设的大型工矿企业以及宾馆、饭店等公共建筑，由于用电量大、输电距离较远，建设了一批110kV、35kV的用户变电所，但在城市中各类民用建筑工程的电气设备用电的变电所，多数是以10kV中压变配电所为主。
（3）电能质量的主要指标，是用电设备正常运行情况下，用电设备端子处电压偏差允许值（以额定电压百分数表示）宜符合下列要求：
1）电动机为±5％、电梯电动机为±7％。
2）照明：在一般工作场所为±5％；对于远离变电所的小面积一般工作场所，难以满足上述要求时，可为＋5％、－10％；应急照明、道路照明和警卫照明等为＋5％、－10％。
3）其他用电设备当无特殊规定时为±5％。
（4）为降低三相低压配电系统的不对称度，设计低压配电系统应遵守下列规定：220V或380V单相用电设备接入220V或380V三相系统时，宜使三相平衡。由地区公共低压网供电的220V照明负荷，线路电流不超过30A时，可用220V单相供电，否则应以380／220V，三相四线制供电。
四、功率因数及无功补偿
电压是电能主要质量指标之一。电压质量对电网稳定及电力设备安全运行、线路损失、工农业安全生产、产品质量、用电单耗和人民生活用电都有直接影响。无功电力是影响电压质量的一个重要因素。为了改善电网电压和用户端受电电压，电力用户要安装无功补偿设备，提高自然功率因数。根据有关规定，对高压供电的用电单位，功率因数（cosф）应在0．9以上，低压供电的用电单位，功率因数（cosф）应在0．85以上。除白炽灯、电阻电热器等设备负荷的功率因数接近于1外，其他如三相交流电动机、变压器、电焊机、电感性负荷等的功率因数均小于l，有时会更低。为了提高功率因数，通常采用并联电容器在高压或低压侧进行就地补偿或动态集中补偿方式。
第二节 变配电所和自备电源
一、变配电设备与应急备用发电机组
1．变压器
电力变压器的主要功能，是将电力系统中的电能电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使用。电力变压器有多种分类方法，包括按功能、容量、相数、调压、绕组导体材质、绕组式、绕组绝缘及冷却方式和用途等。其中按冷却方式分为油浸式、干式。
干式分空气绝缘及环氧树脂浇注式、六氟化硫(SF6)几类。多层或高层主体建筑内设变电所通常选用不燃型或难燃型变压器。
2．高压开关柜
高压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的高压成套配电装置。其作用是在发电厂或变配电所中控制和保护发电机、大型交流电动机、变压器和电力线路。高压开关柜有固定式和手车式(又称移开式)两大类。
3．低压开关柜
低压开关柜(又称低压配电柜或屏)是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的低压成套配电装置。用于小于500V的供电系统中，提供电力和照明配电。低压开关柜有固定式和抽屉式两大类。
4．无功补偿电容器柜
采用自动控制装置和电容器来补偿供电系统无功功率，改善功率因数。其中柜内安装的电容器按介质分为液体和固体两大类。室内高压电容器装置一般设置在单独房间内，而低压电容器装置可设置在低压配电室内。
5．配电箱
是将监视、控制用的设备(仪表、开关、继电器等)以及主回路设备(断路器、隔离开关、接触器等)某一种或几种安装在壳体内并进行配线的集合体。按功能考虑，可分为监视、控制、保护三大功能，对于民用建筑可简单划分为计量、动力、照明等几类。
6．应急备用发电机组
目前大多是采用柴油发电机组做应急备用电源的。近年国外高层建筑已开始采用燃汽轮发电机。这种发电机具有体积小、重量轻、反应速度快，故障率低等优点。应急备用发电机组必须是快速自启动的。按规定，应能在15s内恢复供电。从可靠性出发最好选用两台，自动并车。容量较小时也可选用一台。但柴油发电机组的容量足以承担必须保证供电的用电设备的需要。
二、变配电所所址的选择
变配电所分为独立式变配电所，附贴楼房式变配电所，建筑物内变配电所等型式。对于变配电所的房屋建造方案，应根据安装工艺和操作运行方式，由电气专业提出。并注重考虑房屋的抗震烈度、防火措施、通风设施等技术条件；提出建造层数、层高、开间跨度、电缆地下敷设层等用途要求；以及设备安装平面布置、采用预制或现浇等对建筑工程的全部技术条件。
国内现代建筑物朝着大型、超大型，高层、超高层，密集、高密集趋向发展，以及城市地价升值，使得独立式、附贴楼房式变配电所已不能适应新形势，建筑物内置l0kV变配电所已在建筑电气领域中很快发展起来了，而且在今后一段时期内将处在主导地位。
现代高层建筑的用电量相当大，在确定变电所位置时，应尽可能使高压深入负荷中心。这对节约电能，减少输电配电的电缆、电线，节省有色金属减少投资，并且提高供电质量都有重要意义。国内外高层建筑的变电所都设在主楼内。建筑高度在30层左右的，大都集中在底层；60层左右的，则分散在地下层、中间层和顶层。也有仅在中间层或仅在地下层、顶层设变电所的。变电所的数量及其位置的分布，应通过技术经济比较决定。
除此之外变配电所必须采取相应技术设施和技术条件，如必须作好防火、抗震、通风、消音设计，作好消防、搬运设备的通道和起重条件。与电气无关的上、下水，暖卫等管道不应穿过变配电所等等。具体选择应满足下列条件：
(1)接近负荷中心(10kV中压变电所低压配出线半径以不超过400m为宜，一般取250m)；
(2)进出线方便，所址选择应以主变压器为中心，要求变压器运输时进出口及消防通道通行方便；
(3)接近电源侧；
(4)设备吊装、运输方便；
(5)不应设在有剧烈振动或高温的场所；
(6)不宜设在多尘、水雾(如大型冷却塔)或有腐蚀性气体的场所，如无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧；
(7)不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻；
(8)不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定；
(9)不应设在地势低洼和可能积水的场所：
(10)高层建筑地下层变配电所的位置，宜选择在通风、散热条件较好的场所；
(11)变配电所位于高层建筑(或其他地下建筑)的地下层时，不宜设在最底层，当地下仅有一层时，应采取适当抬高该所的地面150~300mm等防水措施。并应避免洪水或积水从其他渠道淹渍变配电所的可能性；
(12)高层建筑的变配电所。宜设在地下层或首层，当建筑物高度超过l00m时，也可在高层区的避难层或上技术层内设置变电所；
(13)一类高、低层主体建筑物内，严禁设置装有可燃性油电气设备的配变电所。二类高、低层主体建筑物内不宜设置装有可燃性油电气设备的变配电所，如受条件限制必须设置时，宜采用难燃性油的变压器并应设在首层靠外墙部位或地下层，且不应设在人员密集场所的上下方、贴邻或疏散出口两旁，并应采取相应的防火和排油措施；当配变电所的正上方、正下方为住宅、客房、办公室等均所时，配变电所应作屏蔽处理。
(14)无特殊防火要求的多层建筑中，装有可燃性油电气设备的变电所，可设在底层靠外墙部位，但不应设在人员密集场所的上方、下方、贴邻或疏散出口两旁；
(15)注意对公用通讯设施的抗干扰措施；
(16)在多层和高层主体建筑物的底层布置装有可燃性油的电气设备时，其底层外墙开口部位的上方应设置宽度不小于1.0m的防火挑檐。多油开关室和高压电容器室均应设有防止油晶流散的设施。
002 变配电所对建筑的要求及设备布置
三、变配电所对建筑的要求及设备布置(1)可燃油油浸电力变压器室的耐火等级应为一级。非燃(或难燃)介质的电力变压器室、高压配电装置室、高压电容器室和地下电缆敷设存放层的耐火等级不应低于二级。低压配电装置和低压电容器室等无燃油设备室的耐火等级不应低于三级。屋顶承重的构件，应满足二级耐火等级建筑的要求。
( 2 ）配变电所的门应为防火门，并应符合下列规定
1）配变电所位于高层主体建筑（或裙房）内时，通向其他相邻房间的门应为甲级防火门，通向过道的门应为乙级防火门；
2 ）配变电所位于多层建筑物的二层或更高层时通向其他相邻房间的门应为甲级防火门，通向过道的门应为乙级防火门；
3 ）配变电所位于多层建筑物的一层时，通向相邻房间或过道的门应为乙级防火门．
4 ）配变电所位于地下层或下面有地下层时，通向相邻房间或过道的门应为甲级防火门，
5 ）配变电所附近堆有易燃物品或通向汽车库的门应为甲级防火门．
6 ）配变电所直接通向室外的门应为丙级防火门
(3)变压器室的通风窗，应采用非燃烧材料。
(4)变压器室及配电装置室门的宽度宜按不可拆卸部件最大宽度加0．30m，高度宜按不可拆卸部件最大高度加0．30m。
(5) 配变电所设置在建筑物内时，应向结构专业提出荷载要求并应设置运输通道当其通道为吊装孔或吊装平台，吊装平台、门或吊装孔的尺寸，应能满足吊装最大设备的需要，吊钩与吊装孔的垂直距离应满足吊装最高设备的需要。
(6)高压配电室和电容器室，宜设不能开启的自然采光窗，窗口下沿距室外地面高度不宜小于1.8m；配电室，低压配电室可设能开启的自然采光窗。临街的一面不宜开窗。
(7)变压器室、配电室、电容器室的门应向外开，并装有弹簧锁。相邻配电室之间有门时，此门应能双向开启。
(8)配变电所各房间经常开启的门窗，不宜直通相邻的酸、碱、蒸汽、粉尘和噪声严重的建筑。
(9)长度大于7m的配电装置室应设两个出口，并宜布置在配电室的两端。长度大于60m时，宜增加一个出口。当配电室为楼上楼下两部分布置时，位于楼上的配电装置室至少应设置一个通向该层走廊或室外的安全出口。另配变电所应设有设备的运输通道。
(10)变压器室、配电装置室、电容器室等应有防止雨、雪和小动物从采光窗、通风窗、门、电缆沟等进入室内的措施。
(11)变压器室宜采用自然通风，夏季的排风温度不宜高于45 oC，进风和排风的温差不宜大于15oC。
(12)变压器室和电容器室尽量避免西晒，控制室、值班室尽可能朝南。
(13)配电所、变电所的电缆夹层、电缆沟和电缆室，应采取防水、排水措施。
(14)变压器室、电缆夹层、电容器室和电缆室、配电装置室、控制室内不应有与其无关的管道和线路通过。
(15)值班室与高压配电室宜直通或经过通道相通，值班室应有门直接通向户外或通向通道。有人值班的配变电所，宜设有上、下水设施。
(16)高压配电装置距室内屋顶(除梁外)的距离不小于0．8m。
(17)成排布置的配电屏，其长度超过6m，屏后的通道应设两个出口，并宜布置在通道的两端，当两出口之间的距离超过15m时，其间尚应增加出口。
(18)成排布置的配电屏，其屏前和屏后的通道宽度应符合表6-3的规定。
注：1．受限制时是指受到建筑平面的限制、通道内有柱等局部突出物的限制；
2．控制屏、柜前后的通道最小宽度可按表6—3的规定执行或适当缩小；
3．屏后操作通道是指需在屏后操作运行中的开关设备的通道．
(19)除可燃油油浸电力变压器室的门应为甲级防火门外，干式或非燃液体的变压器室、配电装置室、电缆夹层、电缆竖井等的门均应采用钢质丙级防火门。配电装置室、变压器室的顶棚及变压器室的内墙面应刷白；配电装置室和各辅助房间的内墙表面应抹灰刷白。地(楼)面宜采用高标号水泥抹面压光。
四、柴油发电机房
(1)符合下列情况之一时，宜设自备应急柴油发电机组：
1)为保证一级负荷中特别重要的负荷用电；
2)有一级负荷，但从市电取得第二电源有困难或不经济合理时；
3)大、中型商业大厦，当市电中断供电将造成经济效益有较大损失时。
(2)机房宜设有发电机间、控制及配电室、贮油间、备品备件储藏间等，可根据具体情况对上述房间进行取舍、合并或增添。
(3)机组宜靠近一级负荷或配变电所设置，不宜设在大型民用建筑的主体内，可布置在建筑物的首层或地下一、二层，不应布置在地下三层及以下。此外还应处理好通风、排烟、消声和减振等问题。热风和排烟管道应伸出室外，并宜高于管道所在位置的屋面或设置竖井导出。当排烟管采用高空直排有困难时，宜采用消烟措施。
排风管与柴油机散热器连接应采用软连接，热风出口的面积不宜小于散热器面积的1．5倍。进风口宜设在正对发电机端或发电机端两侧，进风口面积应大于柴油机散热面积的1．8倍。
(4)发电机间、控制室、配电室不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方或贴邻。
(5)机房应有良好的采光和通风，在炎热地区，有条件时宜设天窗，有热带风暴地区天窗应加挡风防雨板或专用双层百叶窗。在北方及风沙较大的地区，应有防风沙侵入的措施。
(6)发电机间应有两个出入口，其中一个出口的大小应满足搬运机组的需要，否则应预留吊装孔。应采取防火、隔声措施，并应设置向外开启的甲级防火门。发电机间与控制室及配电室之间的门和观察窗应采取防火隔声措施。门应为甲级防火门，并开向发电机间。
(7)储油间与机房相连布置时，采用防火墙隔开，当必须在防火墙上开门时，应设自行关闭的甲级防火门，并向发电机房间开启。
(8)发电机间、储油间宜做水泥压光地面，并应有防止油、水渗入地面的措施，控制室宜做水磨石地面。
(9)机房内的噪声应符合国家噪声标准规定，当机房噪声控制达不到要求时，应通过计算做消声、隔声处理。
(10)机组基础应采取减振措施，当机组设置在主体建筑内或地下层时，应防止与房屋产生共振现象。柴油机基础应采用防油浸的措施，可设置排油污的沟槽。
(11)机房内的管沟和电缆应有0．3％的坡度和排水、排油措施，沟边缘应做挡油处理。
(12)机房各工作间耐火等级与火灾危险性类别见表6-4。
003 民用建筑的配电系统
第三节 民用建筑的配电系统
一、配电系统的接线方式
民用建筑的配电系统的接线方式原则上有三种类型：放射式、树干式、环状式。此外引伸出双树干式，环行(环式)，链式及其他方式的组合。
(一)高压配电系统的接线方式
1．高压单回路放射式
如图6—1所示。此方式一般用于配电给二、三级负荷或专用设备，但对二级负荷供电时，尽量要有备用电源，如另有独立备用电源时，则可供电给一级负荷。
2．高压双回路放射式
如图6-2所示。此方式线路互为备用，用于配电给二级负荷，电源可靠时，可供给一级负荷。
3．树干式
(1)单回路树干式
如图6—3所示。一般用于三级负荷，每条线路装接的变压器约5台以内，总容量不超过2000kVA。
(2)单侧供电双回路树干式
如图6—4所示。供电可靠性稍低于双回路放射式，但投资少，一般用于二、三级负荷，当供电电源可靠时，也可供电给一级负荷。
4．单侧供电环式(开式)
如图6—5所示。用于对二、三级负荷供电，一般两回路电源同时工作开环运行，也可一用一备开环运行，供电可靠性较高，电力线路检修时可切换电源，故障时可切换故障点，但保护装置和整定配合都比较复杂。
(二)低压配电系统的接线方式
低压配电方式的选择对提高用电的可靠性和节省投资有着重要意义，基本配电方式如下：
1．低压放射式
如图6-6所示。配电线路故障互不影响，供电可靠性高，配电设备集中，检修比较方便。系统灵活性较差、消耗有色金属较多。一般用于容量大、负荷集中或重要的用电设备，需要集中连锁启动、停车的设备；有腐蚀性介质和爆炸危险等场所不宜将配电及保护启动设备放在现场者。
2．低压树干式
如图6—7所示。系统灵活性好，消耗有色金属较少，干线故障时影响范围大，一般用于用电设备布置比较均匀，容量不大，又无特殊要求的场所。
3．低压链式
如图6-8所示。用于远离配电屏而彼此相距又较近的不重要的小容量用电设备。链接的设备一般不超过5台，总容量不超过l0kW。
4．低压环式
如图6-9所示。两回电源同时工作开环运行，供电可靠性较高，运行灵活，故障时可切除故障点。
二、配电系统
(一)高压配电系统
高配电系统宜采用放射式，也可以采用环式、树干式等。
居住区高压配电，一般按每占地2km2或按总建筑面积4×l05m2设置一个l0kV配电所。当变电所在6个以上时，也可设置l0kV配电所。
大型民用建筑高压配电，在下列情况之一时，宜分散设置配电变压器：
(1)单体建筑面积大或场地大，用电负荷分散；
(2)超高层建筑；
(3)大型建筑群。
(二)低压配电系统
低压配电系统是指从降压变电所的低压侧到建筑内部低压设备的电力线路，其电压一般为380／220V，配电系统要求可靠性要高、用电的质量好、系统可发展性强等。
1．带电导体系统的型式选择
所谓带电导体是指正常通过工作电流的相线和中性线。带电导体系统的形式，有单相二线制、两相三线制、三相三线制、三相四线制，如图6—10～图6—12所示。
