建筑供电与照明系统知识大全

建筑分类：

一类建筑：19层以上的住宅楼、建筑高度50m以上的其他民用建筑、特别重要的公共建筑等。

二类建筑：10~18层的住宅楼、建筑高度24~50m之间的其他民用建筑、重要的公共建筑等。

三类建筑：10层以下的住宅楼、建筑高度不超过24m的其他民用建筑。

本课件侧重于介绍高层民用建筑电气。

建筑供电系统：

负荷：指用电设备，也指用电设备消耗的电能或电功率。负荷又称为用电量。

负荷分类及分布特点：

1.负荷分类依据：供电部门执行的电价不同。

2.负荷分布特点

(1).不同类型建筑负荷分布的特点

(2).同一建筑中不同部位负荷分布特点：

负荷主要集中与建筑物底部、顶部，大型建筑的中间部位等。

负荷级别及对供电电源的要求：

1.负荷级别

分级依据：用电设备（负荷）对供电可靠性的要求及中断供电造成的危害程度。

一级负荷：中断供电会造成人员伤亡、重大政治影响、重大经济损失。

二级负荷：中断供电将在政治、经济上造成较大损失、将影响正常工作、将造成公共场所秩序混乱。

三级负荷：不属于一、二级负荷者。

一切消防用电设备均属于一级或二级负荷。

2.对供电电源的要求：

一级负荷需要有两个独立电源供电。

二级负荷需要双回路供电。

三级负荷只要求单电源供电。

一个建筑物中的用电设备，可能含有几种级别的负荷。某些设备需要双电源供电，某些设备只需要单电源供电。

电力负荷的计算方法：

负荷计算就是求：设备容量、计算容量、计算电流等。设备容量（Pe）：又称为安装容量，是用户所安装的用电设备的额定容量或额定功率之（设备名牌上的数据）。

计算容量（Pjs）：又称为计算负荷，是用户的最大用电功率。是选择变压器、备用电源容量、无功补偿容量的依据，也是计算配电系统各回路中电流的依据。

计算电流（Ijs）：是计算负荷在额定电压下的电流。是选择导线、断路器、功率损耗等的依据。

1.单位指标法：

有功功率计算负荷（KW）；

Sjs：视在功率计算负荷（KVA）；

Kp：单位负荷指标（W/m2，W/户，W/人）

Ks：单位负荷指标（VA/m2，VA/户，VA/人）

N：单位数量。如：建筑面积m2、户数、人数。

各类建筑物的用电指标

例：某教学楼建筑面积1.5万m2，已知单位负荷指标Kp=30W/m2，计算总有功功率？

解：

例：某高层住宅楼共172户，每户设计功率为8KW，计算总有功功率？

2.需要系数法

依据：所有用电设备不可能同时使用，也不可能所有用电设备都工作在最大运行状态。

Pjs=Kc·Pe

Pjs：有功功率计算负荷（KW）；

Pe：用电设备的总功率（KW）；

Kc：需要系数（查表得）

例：接上例，查表得Kc=0.45

Pjs=0.45×8×172=0.45×1376=619KW

住宅用电负荷需要系数

3.计算电流

（1）380/220V三相平衡负荷的计算电流

（2）220V单相负荷的计算电流

Ijs=Pjs/220×cosφA）

常用设备的功率因数（cosφ)

2.低压电气设备

1.低压隔离开关

符号：

作用：接通或断开电路。

特点：灭弧效果差，不宜带负荷操作。有明显的断开间隙，用于不经常操作的电。

2.低压负荷开关

符号：

作用：接通或断开电路。可以带负荷操作。

3.低压断路器

符号：

作用：在有负荷的情况下接通或断开电路，同时能切断过载和短路电流，某些产品有过电压、失压保护功能。低压断路器依据体、通过的额定电流大小、保护功能等可分为：

4.电流互感器

符号：

作用：将电路中流过的大电流变换成小电流（额定电流5A），供仪表（电流表、电能表等）测量及指示用。

5.电容器

符号：

作用：补偿用电设备的功率因素cosφ。

国家规定：高压供电的电源侧cosφ≥0.9，低压供电电源侧cosφ≥0.85。

6.低压开关柜

按照结构形式可分为：

固定式开关柜，主要型号有：XL、GXL等。

抽屉式开关柜，主要型号有：GCL、GCK等。

柜体几何尺寸，以低压抽屉式开关柜为例：

高：2.2m；

深：0.8、1.0m；

宽：0.6、0.8m。

在供电系统中，还要经常采用高压开关柜及各种高压元器件。

3.变配电所主结线的确定

一.建筑物供电电源的确定

1.0.22/0.38kV低压电源供电

应用于总负荷较小、负荷等级为二、三级的建筑。多数场合为三类建筑。

2.一路10（6）kV高压、一路0.22/0.38kV低压电源供电应用于总负荷较大，负荷等级可为1、2、3级的,其中需要提供双电源的备用电源负荷较小，或无法获取第二路高压的一类、二类建筑。

3.两路10（6）kV高压电源供电

应用于总负荷较大，负荷等级可为1、2、3级的一类、二类建筑。是现阶段一、二类建筑常采用的供电方案。

4.两路10（6）kV电源供电、自备发电机组备用应用于含有大量一级负荷的特别重要的一类建筑。

5.两路35kV电源供电、自备发电机组备用应用于总负荷特别大的一类建筑。

二.低压电气主结线

主结线：由电力变压器、各种开关电器、母线、电力电缆、电容器等电气设备依照一定次序相连接的接受和分配电能的电路。

主结线分为高压主结线、低压主结线。

母线：又称为汇流排，是接受电能、分配电能的导体。

照明系统：

照明系统主要包含：

照明设计，光源、灯具的选择与布置，开关、插座的选择与布置等。

照明配电线路设计，照明配电线路的保护及敷设等。

1.灯具的选择与布置

灯具=光源+控照器+附件

一.灯具的选择

1.光源的选择

（1）光源的种类

热辐射光源：利用电流将灯丝加热到白炽程度而产生热辐射发光的一种光源。属于第1代电光源。

白炽灯：

卤钨灯：

气体放电光源：利用电流通过灯管中气体而产生放电发光的一种光源。通过掺入不同的气体可有荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯等。

荧光灯：

按管径分类：Φ38、Φ26、Φ16mm；

按色温分类：日光色、冷光色、暖白色；

按灯管形状分类：

直管形：20W、30W、36W、40W等；

环形：20W、22W、30W、32W、40W等；

紧凑形：8W、11W、15W、22W等；

荧光灯属于第2代电光源。

金属卤化物灯：在气体放电管内添加金属卤化物（碘、

溴、钠、镝、钍、等）构成。

可提高：光效、显色性等。

金属卤化物灯属于第3代电光源。

（2）光源的性能指标

总体性能指标：

热辐射光源：色温低（暖色）、显色性好、便于调光、功率因素高、光效低、寿命短。

气体放电光源：色温有高有低、显色性有高有低、功率因素低、点燃迟、光效高、寿命长。

（3）光源的选择

总体原则：节能、绿色照明。一般场合均选用荧光灯，特殊场合根据需要选择其他光源。

绿色照明：限制白炽灯的使用；

采用卤钨灯取代白炽灯（光效提高1倍）；

推荐采用紧凑形荧光灯取代白炽灯（寿命提高10倍、光效5~7倍）；

推荐采用Φ26、Φ16细管荧光灯（寿命提高5倍）；

推荐采用金属卤化物灯。

2.灯具的选择

（1）控罩器（灯罩）的作用

改变光源的配光曲线：

提高光效：

改善眩光

（2）灯具的分类

按照安装方式分类：壁灯、吸顶灯、吊灯、嵌入式灯、地脚灯等。

按照用途分类：普通灯、庭圆灯、广场灯、应急灯、防潮灯、防爆灯、工矿灯、泛光灯等。

灯具的分类可以有很多种方式。

（3）灯具的选择

灯具的选择应从光源、灯罩两个方面考虑。

灯具的光学特性；灯具的经济性；灯具的使用环境；

灯具与建筑物、室内装饰效果的色彩、造型、安装方式等的协调。

二.灯具的布置

总体原则：工作面的照度、照度均匀性、眩光的限制、维修方便、美观、与建筑风格协调。

1.布灯的合理性

距高比合适（L/h）

L：灯具的间距，h：灯具的计算高度，

灯具离墙的距离一般为灯具间距的1/2~1/3

灯具安装高度适宜

2.均匀性布灯

不考虑室内设施的摆设位置，将灯具均匀的有规律的排列。一般场合均采用此方案。

优点：照度均匀、美观、整体效果好。

需注意与风扇、风口、扬声器、探头、喷淋头的位置配合。

3.选择性布灯：根据工作场所设施布置情况，有选择的布置。

2.照度标准与照度计算方法

一.照度标准：不同类型的建筑、同一建筑中不同功能的房间、不同的部位，照度标准不相同。

工程设计中，按照《建筑照明设计标准》GB50034-2013执行。图书馆建筑照明标准值

办公建筑照明标准值

学校建筑照明值标准

二.照度计算方法

1.利用系数法

式中：

F：每个灯具中光源的总光通量（lm）

Eav：工作面上的平均照度（lx）

A：房间面积（m2）

N：灯具数量（盏）

K：维护系数（一般为0.70）

μ：灯具的利用系数（查利用系数表得到）

2.单位容量法：

式中：

S：被照面积（m2）

P：每个灯具内灯泡总功率（W）

W：单位面积所需安装功率（W/m2）

N：被照面积内灯具数量

带发射罩荧光灯单位面积安装功率（W/m2）

例：某教室长15m，宽10m，高3.5m，拟选用

带有反射罩的2×40W双管荧光灯均匀性布置，吸顶安装，，桌面设计平均照度为300lx，采用单位容量法，确定该教室的灯具数量。

解：灯具计算高度h=3.5-0.75=2.75m

查表得，W=20.4W/m2

该教室的灯具数量取32只。

3.室内照明设计概论

不同类型的建筑、同一座建筑中不同功能的房间，室内照明设计的要求、方法有所不同。室内照明设计需要考虑到多方面的要求，如：照度标准、照度均匀性、眩光控制、显色性、维护等。这些方面都反映在灯具的选择与布置中。

室内照明设计的一般步骤为：

确定设计照度值：

选择光源

选择灯具类型和型号、确定灯具的布置照度的计算或验算（通过计算，确定灯具的数量、光源的安装功率；或反之，初定房间灯具的数量，验算照度值，如不符，再调整之。）

此外，还有照明配电设计。

例：某教室长15m，宽10m，高3.5m，完成该教

室的室内照明设计。

解：确定设计照度，查表得：300lx

选择光源：荧光灯

选择灯具：YG2—2（2×40W），均匀性布灯，吸顶安装。

照度计算：采用单位容量法，得N=32只（前述例题结果）

4.照明配电系统

一.照明配电方式

1.照明配电对低压电源的要求

普通照明：单电源（单回路）供电。

应急照明：双电源（双回路）供电。

2.干线配电方式

“干线”：变、配电所（房）中配电柜→配电箱（柜）之间、配电箱（柜）→配电箱之间的连接线路。

放射式配电

特点：各楼层的配电箱、柜与配电房的总配电柜之间是单独敷设的线路，各配电线路故障互不影响，供电可靠性高。该方式主要用于多层建筑，或高层建筑的部分配电。

树干式配电

特点：多个配电箱（柜）共用一条干线与配电房总配电柜连接。该方式系统灵活性好，干线故障时影响范围较大。主要应用于设备分布比较均匀的场合，尤其适用于高层建筑的照明配电。

链式配电：特点与树干式配电相似，适用于距配电房较远而彼此相距又较近的小容量的用电设备，链接的台数不宜大于5台，总容量不宜大于10kw。

混合式配电：高层建筑的干线配电方式一般均为树干式、放射式配电的混合。

3.配电支线

“配电支线”：指末端配电箱的输出回路（即末端配电箱至用电设备之间的连接线路）。

配电支线的类型：

可以是单相出线支路，也可能是三相出线支路。

灯具、插座一般不共用同一条支路。

住宅楼厨、卫、空调应分别单独设置支路。

每条出线支路的导线根数；

单相电：灯具回路2~3根线（一般为2根）；

插座回路3根线。

三相电：4~5根线；

接三相插座，原则上4根线；

接三相用电设备的控制箱，原则上5根线；

从控制箱接电动机类设备，4根线。

出线支路的导线截面积

单相电：灯具回路，2.5mm2

插座回路，2.5、4mm2

三相电：2.5、4、…mm2

总体原则：每条灯具回路的电流不宜大于15A，一条回路灯具串接数量不超过25只。

每条单相插座回路电流一般不超过15A（有时也可为20A），插座数量不超过10只。

三相回路的电流按所连接设备的功率计算得到。多数情况下一条回路只连接一台设备。

配电箱的设置

配电箱的作用：完成的进线与各个出线支路的配电。

1.配电箱数量的确定，主要从下列几点考虑：

该配电箱需要连接的总设备负荷的大小（末端

配电箱总电流一般可控制在80A以内、即总负荷在

40~50KW）。

配线距离的长短（单相支路长度应控制在30~50m）。

出线支路数量（一般控制在30个单相出线支路以内）

管理者的使用方便。对于住宅楼，每户需设置一个家用保护配电箱。

2.配电箱设置位置，主要从下列几点考虑：

尽量靠近负荷中心。管理、操作方便。

配电出线供电半径为30~50m。

有电气竖井的建筑，优先考虑设置在楼层的竖井（配电小间）内。

三.照明配电系统常用设备

1.照明配电柜，通常设置在配电房中（见供电系统）。

2.照明配电箱

材质：塑料、金属。

安装方式：挂墙明装、暗敷设。

位数（回路数）：位数有：12、24、36、48位等。照明配电箱中1位的宽度为18mm，1个单相断路器占有1~2位，一个三相断路器占有3~4位。

型号：各厂家型号不一，常见型号有PZ—30等。

3.照明配电箱中常用器件

符号：

作用：对负载电路起断、合闸，过载、短路保

护，有些微型断路器还有过压保护功能。

额定电流主要有：6、10、16、20、25、32、40、50、63、80、100、125A等规格。

断路器宽度：（1P=18mm，又称1位宽度）

单相断路器宽度有：1P、2P两种，应用最广泛的有施耐得产品DPN系列（1P、零线、相线同时断开），C65系列（1P、2P）。

三相断路器宽度有：3P、4P两种，应用最广泛的有施耐得产品C65系列、NC100系列。并有C曲线、D曲线两种。

微型漏电保护开关：

符号：

作用：对负载电路起断、合闸、短路、过载、漏

电保护。

漏电动作电流：30mA（10mA、20mA）。

塑壳类型的断路器漏电动作电流还有100mA、300mA。

工程中：插座回路需要设置漏电保护（30mA），住宅楼总入口处需要设置漏电保护（300mA）。

典型产品：施耐德公司DPNvigi系列（2P宽度）。

符号：

作用：对电路起断、合闸作用，不宜带负荷操作。

微型负荷开关

符号：

作用：对电路起断、合闸作用，可以带负荷操作。

四.照明系统图

用单线图表示某个照明配电箱（柜）中系统的组成、相互关系及其主要特征的一种简。

照明系统图上通常可表示：

配电箱进、出线的型号、规格、根数、敷设方式及部位；各种开关的型号规格，用电参数（如：设备容量、需要系数、计算容量、计算电流、cosφ等）；回路编号、相序等。

导线标注格式：a—b（c×d）e—f

其中：a：回路编号（WL：照明回路；WX：插座回路）

b：导线型号

c：导线根数

d：导线截面积（mm2)

e：敷设管材及管径

f：敷设部位（FC：地面内暗敷，CC：顶板内敷）

例：某五层（30户）住宅楼照明系统图介绍

五.照明平面图

照明平面图主要应表达下列内容：

在建筑平面图的基础上绘制出配电箱、灯具、开关、插座、线路等平面布置，标出回路的编号。

标注出线路走向、引入线规格、线路敷设方式和标高、灯具型号容量及安装方式和标高。等等。

6.应急照明系统

在正常照明因发生火灾时被切断，或正常照明因故障熄灭后，可继续维持照明或安全通行、安全疏散的照明系统。

一.应急照明的内容与设置

1.应急照明的内容

备用照明：正常照明失效时，为继续工作（或暂时继续工作）而设的照明。

疏散照明：为了使人员在火灾情况下，能从室内安全撤离至室外（或某一安全地区）而设的照明。

安全照明：正常照明突然中断时，为确保处于潜在危险的人员安全而设的照明。

2.应急照明的设置

备用照明的设置：配电房、消防水泵房、防排烟风机房、消防中心、通信机房、大中型计算机房等设备用房；面积超过1500mm2的营业厅、展览厅；其他重要的厅堂类。

疏散照明的设置：建筑物（二类建筑的住宅除外）的疏散走道、公共出口处等。

安全照明的设置：凡在火灾时因正常电源突然中断将导致人员伤亡的潜在危险场所（如：医院内的重要手术室、急救室等）。

二.应急照明的供电

1.供电时间

疏散照明的供电时间不小于20分钟。

备用照明的供电时间一般不小于1小时，分场合的备用照明需要长期维持供电（如配电房、消防水泵房、消防中心等处)。

2.供电方式

一、二类建筑中的应急照明分别属于1、2级负荷，应采用双电源供电，且末端切换。

三类建筑中的应急照明原则上可以采用单电源供电，但灯具应自带蓄电池。

三.应急照明灯具

工程中，应急照明的灯具一般都选用自带蓄

电池的应急灯。应急灯主要有：

安全出口标志灯，疏散指示标志灯

备用照明、疏散照明灯：专用照明灯具（宜自带蓄电池）。

应急照明灯具的线制：

二线制应急灯：

三线制应急灯：

四线制应急灯：

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