建筑供配電系統(tǒng)概述【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1. 知識目標(biāo)
（1） 掌握電力系統(tǒng)的定義及組成。
（2） 掌握建筑供配電系統(tǒng)的定義及任務(wù)。
（3） 明確電力負(fù)荷等級的劃分。
2. 能力目標(biāo)
（1） 熟練掌握建筑電力負(fù)荷的分級。
（2） 熟悉電源質(zhì)量改善的措施。
【知識鏈接】
建筑供配電系統(tǒng)是完成向電力網(wǎng)取得電源、分配電源、變換電壓，以及為建筑物輸送電源和分配電源，完成電源和負(fù)載的連接，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對上述部分的控制、保護(hù)等功能所組成的系統(tǒng)。
在建筑行業(yè)中通常將建筑供電系統(tǒng)稱為建筑供電、配電系統(tǒng)。供電是從電源的角度出發(fā)，如何來實(shí)現(xiàn)對建筑物電源的供應(yīng)。配電是指從用戶的角度出發(fā)，如何實(shí)現(xiàn)用電負(fù)載和電源的連接。其中，供電系統(tǒng)是指電壓等級為10 kV的系統(tǒng)，配電系統(tǒng)是指電壓等級為10 kV以下系統(tǒng)。有時(shí)也將對整棟建筑物或建筑群的電力供應(yīng)稱為供電，如某寫字樓的供電系統(tǒng)、某住宅小區(qū)的供電系統(tǒng)等；將對具體設(shè)備的電力供應(yīng)稱為配電，如辦公室照明配電系統(tǒng)、給水泵房動力配電系統(tǒng)等。
從電力系統(tǒng)的角度來看，建筑供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中的一個(gè)用戶；從建筑物內(nèi)用電設(shè)備的角度來看，建筑供電系統(tǒng)是它們的電源。在建筑電氣設(shè)計(jì)中，供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，必須同時(shí)滿足安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)和可靠這四個(gè)方面的要求。
1電 力 系 統(tǒng)

由各類發(fā)電廠、電力網(wǎng)和用戶連接起來所組成的包含了發(fā)電、輸電、變電、配電和用戶的統(tǒng)一整體稱為電力系統(tǒng)。它們之間的關(guān)系如圖1��1所示。
一、 發(fā)電廠
發(fā)電是將自然界蘊(yùn)藏的各種一次能源轉(zhuǎn)換為電能（二次能源）的過程。生產(chǎn)電能的工廠稱為發(fā)電廠，又稱為發(fā)電站。根據(jù)取用能源的不同，發(fā)電廠可分為：火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠、潮汐能發(fā)電廠、太陽能發(fā)電廠等類型。目前，我國主要以火力發(fā)電廠和水力發(fā)電廠為主，風(fēng)力發(fā)電廠和太陽能發(fā)電廠為未來的發(fā)展趨勢。一般情況下，各類發(fā)電廠是并網(wǎng)同時(shí)發(fā)電的，發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)組輸出的電壓一般為6.3 kV和10.5 kV。
圖1��1電力系統(tǒng)組成圖
二、 電力網(wǎng)
電力網(wǎng)是指連接發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，包含變電站和高壓輸電線路。電力網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它的任務(wù)是將發(fā)電廠生產(chǎn)的電能輸送給用戶。電力網(wǎng)常分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)兩類。輸電網(wǎng)是由35 kV及以上的輸電線路及其變電站組成的網(wǎng)絡(luò)，其作用是把電能輸送到各個(gè)地區(qū)或直接送給大型用戶。配電網(wǎng)是由10 kV及以下配電線路及配電變壓器組成的網(wǎng)絡(luò)，其作用是把電能分配給各類用戶。變電站是變換電壓和分配電能的場所，按變壓作用的不同可分為升壓變電站和降壓變電站。規(guī)模較小、容量較小的變電站稱為變電所，是各類建筑的電能供應(yīng)中心。若不變換電壓，而只把引入的高壓電源分配給其他地方的變電所稱為配電所。
電力網(wǎng)的電壓等級很多，不同的電壓等級所起的作用不同。我國電力網(wǎng)的額定電壓等級主要有：220 V、380 V、6 kV、10 kV、35 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV、1 000 kV等幾種。其中，220 V、380 V用于低壓配電線路，6 kV、10 kV用于高壓配電線路，而35 kV以上的電壓則用于輸電網(wǎng)，電壓越高則輸送的距離越遠(yuǎn)，輸送的容量越大，線路的電能損耗越小，但相應(yīng)的絕緣水平要求及造價(jià)也越高。各種電壓等級線路的輸送功率和輸送距離的合理數(shù)值如表1��1所示，僅供參考。

表1��1各級電壓電力線路合理的輸送功率和輸送距離額定電壓/ kV線路結(jié)構(gòu)輸送功率/ kW輸送距離/km0.22架空線≤50≤0.150.22架空線≤100≤0.200.38架空線≤100≤0.250.38架空線≤175≤0.356架空線≤1 000≤106架空線≤2 0005~106架空線≤3 000≤810架空線≤2 0006~20續(xù)表
額定電壓/ kV線路結(jié)構(gòu)輸送功率/ kW輸送距離/km10架空線≤3 00015~810架空線≤5 000≤135架空線2 000~10 00050~2066架空線3 500~30 00030~100110架空線10 000~50 000150~50220架空線100 000~150 000300~200
三、 用戶
所有的用電部門，都被電業(yè)管理方稱為用戶。如果引入用電單位的電源為l kV及以下的低壓電源并且采用低壓電能計(jì)量方式，則這類用戶稱為低壓用戶；如果引入用電單位的電源為l kV以上的高壓電源并且采用高壓電能計(jì)量方式，則這類用戶稱為高壓用戶。
在管理范圍上低壓用戶的管理范圍是在低壓計(jì)量裝置以后的部分，高壓用戶的管理范圍是在高壓計(jì)量裝置以后的部分，而其他的部分由電業(yè)管理部分進(jìn)行管理。
2建筑供配電系統(tǒng)

一、 建筑供配電系統(tǒng)及其構(gòu)成形式
建筑供配電系統(tǒng)是指所需的電力能源從進(jìn)入建筑物（或小區(qū)）開始到所有用電設(shè)備終端的整個(gè)電路。如圖1��2所示。由總降壓變電所、高壓配電線路、分變電所、低壓配電線路和用電設(shè)備等組成。其任務(wù)是從電力網(wǎng)引入電源，再合理分配給各用電設(shè)備使用。
圖1��2電力系統(tǒng)中建筑供配電系統(tǒng)示意圖
建筑供電系統(tǒng)的構(gòu)成形式，應(yīng)該從引入電源的電壓等級、用電容量、用電設(shè)備特性、供電距離、供電線路的回路數(shù)、用電單位的遠(yuǎn)景規(guī)劃、當(dāng)?shù)毓�共電網(wǎng)的現(xiàn)狀及其發(fā)展規(guī)劃以及經(jīng)濟(jì)合理等因素綜合考慮。一般來說，用電量較小的建筑，可直接從市電低壓電網(wǎng)或從臨近建筑的變電所引入220/380 V的三相四線制低壓電源。用電量較大的建筑和建筑群需從電力網(wǎng)引入三相三線制的高壓電源(一般為10 kV)，經(jīng)變電所（10 kV變電所）變換為220/380 V的三相四線制低壓電源，再用導(dǎo)線分配至各建筑或各用電設(shè)備使用。對于高層建筑或大型建筑需要不止一個(gè)變電所，通常把從電力網(wǎng)引入的10 kV高壓電源通過配電所分配至不同地方的變電所，再變換為低壓，分配給建筑內(nèi)的各用電設(shè)備使用。對于超高層建筑則需從電力網(wǎng)引入35 kV的高壓電源，通過變電站降為10 kV，再分配至不同地方的變電所降為低壓后給用電設(shè)備供電�，F(xiàn)行的建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，當(dāng)用電設(shè)備容量在250 kW或需用變壓器容量在160 kVA以上時(shí)，應(yīng)以高壓方式供電；當(dāng)用電設(shè)備容量在250 kW或需用變壓器容量在160 kVA以下時(shí)，應(yīng)以低壓方式供電，特殊情況也可以高壓方式供電。在上述的諸多供電系統(tǒng)構(gòu)成形式中最有代表性的供電系統(tǒng)有兩種形式，即采用電源電壓等級為10 kV和220/380 V兩種供電系統(tǒng)。
1. 采用10 kV高壓供配電系統(tǒng)
圖1��310 kV高壓供配電系統(tǒng)框圖
采用10 kV的高壓建筑供配電系統(tǒng)如圖1��3所示，按照使用功能的不同可將該供電系統(tǒng)分為五個(gè)部分，分別介紹如下。
(1) A是由電業(yè)部門管理的電力網(wǎng)和區(qū)域配電所，它將上一級提供的同等電壓等級的電源進(jìn)行分配，通過電力線路為眾多用戶提供10 kV的供電電源，它是城市區(qū)內(nèi)主要的供電電源。
(2) B是用戶的10 kV開閉所，電業(yè)管理部門提供的供電回路數(shù)量是有限的，為了保證一個(gè)建筑群體內(nèi)多個(gè)10 kV電壓等級電源的需求，有時(shí)用戶需要設(shè)置10 kV開閉所。它承擔(dān)著高壓電源電能的計(jì)量作用和分配作用，其管理由用戶自行安排。除了滿足電業(yè)管理部門的要求外，它可以按照自己的管理方法自行調(diào)整電源和供電回路的劃分。
(3) C是變電所，用于將10 kV電源電壓改變?yōu)橛脩羰褂玫奈覈鴺?biāo)準(zhǔn)電壓220/380 V，在變電所內(nèi)同時(shí)也承擔(dān)著按照建筑物使用要求進(jìn)行電能重新分配、線路和設(shè)備的保護(hù)任務(wù)。這些任務(wù)是由配電裝置來完成的。對于一個(gè)建筑群或一個(gè)大型的獨(dú)立建筑物來說，變電所不應(yīng)只有一個(gè)，其設(shè)置數(shù)量與用電容量、負(fù)荷等級、供電距離等多種因素有關(guān)。有時(shí)為了減少占用的建筑面積，可把10 kV的開閉所和變電所同時(shí)設(shè)置在一個(gè)建筑物的多個(gè)房間內(nèi)，稱為變、配電所。
(4) D是低壓220/380 V配電線路，這個(gè)部分由用戶管理，也是建筑供電系統(tǒng)的一個(gè)部分。
(5) E是建筑物內(nèi)部的供電系統(tǒng)，這個(gè)部分多數(shù)屬于室內(nèi)供電系統(tǒng)部分，它所供應(yīng)的對象是具體的用電設(shè)備。
圖1��3只是從使用功能的角度對10 kV高壓供配電系統(tǒng)進(jìn)行了劃分，并不表示完成每一項(xiàng)功能必須是在一個(gè)建筑物內(nèi)，如圖1��3中的B和C部分可以作為一個(gè)獨(dú)立的建筑設(shè)施，也可以附屬于某個(gè)建筑物內(nèi)的某個(gè)房間。例如，某小區(qū)住宅有32棟獨(dú)立的住宅建筑物和若干棟商業(yè)服務(wù)建筑，其供配電系統(tǒng)構(gòu)成形式如圖1��4所示。小區(qū)通過一條10 kV高壓電源引入電能，設(shè)置有一個(gè)獨(dú)立的變、配電所和四個(gè)獨(dú)立的箱式變電站。變、配電所為四個(gè)箱式變電站提供四條10 kV高壓電源，變電站將其變換為220/380 V電源并且輸送到每棟建筑物樓內(nèi)的配電裝置上，為本棟樓提供電源。變配電所內(nèi)還設(shè)有變壓器和低壓配電裝置進(jìn)行電壓的變換和配電，為兩棟商業(yè)服務(wù)建筑提供220/380 V的電源。
2. 采用220/380 V低壓供配電系統(tǒng)
220/380 V的低壓供配電系統(tǒng)可以分為兩個(gè)部分，即由電業(yè)部門管理的室外220/380 V供電線路和由用戶管理的配電裝置和室內(nèi)的配電線路，如圖1��5所示。
圖1��4某住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)圖
圖1��5220/380 V低壓供配電系統(tǒng)框圖二、 電力負(fù)荷
這里所說的電力負(fù)荷是指用電設(shè)備或用電單元（用戶）。
1. 電力負(fù)荷的分級
電力負(fù)荷根據(jù)建筑物的類別和用電負(fù)荷的性質(zhì)，按照我國現(xiàn)行的《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ 16—2008)規(guī)定分為如下三個(gè)等級。
1） 一級負(fù)荷
中斷供電將造成人身傷亡、重大政治影響、重大經(jīng)濟(jì)損失或?qū)⒃斐晒�共場所次序�?yán)重混亂的負(fù)荷屬于一級負(fù)荷。對于某些特等建筑，如重要的交通樞紐、重要的通信樞紐、國賓館、國家級及承擔(dān)重大國事活動的會堂、國家級大型體育中心，以及經(jīng)常用于重要國際活動的大量人員集中的公共場所等一級負(fù)荷，為特別重要負(fù)荷。
中斷供電將影響實(shí)時(shí)處理計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的正常工作，或者中斷供電后將發(fā)生爆炸、火災(zāi)以及嚴(yán)重中毒的一級負(fù)荷亦為特別重要負(fù)荷。
2） 二級負(fù)荷
中斷供電將造成較大政治影響、較大經(jīng)濟(jì)損失或?qū)⒃斐晒�共場所秩序混亂的用電負(fù)荷屬于二級負(fù)荷。
3） 三級負(fù)荷
凡不屬于一級負(fù)荷和二級負(fù)荷的一般負(fù)荷均為三級負(fù)荷。