低压配电设备及导线的选择.ppt

,第一节 建筑电气的基本作用与分类,低压配电设备及导线的选择,建筑电气是以电能、电气设备和电气技术为手段，创造、维持与改善室内的电、光、热、声环境的一门科学。随着建筑技术的迅速发展和现代化建筑的出现，建筑电气所涉及的范围已由原来的单一的供配电、照明、防雷和接地，发展成为以近代物理学、电磁学、无线电电子学、光学、声学等理论为基础，应用于建筑工程领域内的一门新兴学科。由于计算机和自动控制技术的发展与应用，对建筑物内部的给排水系统、空调制冷系统、自动消防系统、保安监控系统、通讯、广播及共用电视天线系统、经营管理系统等实行最佳控制和最佳管理，因此建筑电气已成为现代化建筑的一个重要标志,根据使用功能的不同，可将建筑电气大致分为五类： 一. 创造光、温度、空气和声音等理想环境的设备（如照明、空调机、广播系统等）。 二. 追求快捷、高效工作方式的设备（电梯、电话、电视、信息通讯等）。 三. 加强防灾、减灾能力的设备（火灾自动报警及联动设备、电视监控、建筑防雷等）。 四. 自动控制和优化设备性能的设备（利用计算机等技术，控制设备的经济运行、远程监控、遥控等）。 五. 提供生产工艺、办公设备、日用电器的能源。 在日常生活中，人们根据安全电压的习惯，通常将建筑电气分成强电与弱电两大类。强电部分包括：供电，配电，照明，自动控制与调节，建筑防雷保护；弱电部分包括：通信，电视，电脑管理系统，有线广播，呼叫信号，公共显示及时钟系统，火灾自动报警及消防系统，保安系统等。,第二节 电能的产生、输送与分配,自然界中蕴藏的能量是极其丰富的。各种非电形式的能源，都可以方便的通过发电厂转换成电能。按所利用的能源的不同，有火力发电厂、水力发电厂、原子能发电厂、风力发电等。 一、 电能的产生、输送与分配 为了充分而合理地利用自然资源，大、中型发电厂，一般都建在能源蕴藏地，例如水力发电厂建在江河、峡谷及水库等水力资源丰富的地方；火力发电厂建在燃料产地及交通方便的地方。而用电地区则可能离发电厂很远，所以需要将产生的电能进行远距离输送。考虑到经济性，采用较高电压输送更经济（当输送功率一定时 ，电压 越高，则线路中电流就会越小，,需要的有色金属就会减少)。发电厂受绝缘处理水平的限制，发出的电压不能太高，目前发电机通常采用的电压等级为6、10kV，所以在输电时，除供给发电厂附近的用户外，大部分经过升压变压器先将电压升高，然后输送出。一般输出距离越远、输送功率越大，则输电电压就需要越高。目前国内输电电压有110 kV、220 kV、500 kV等。线路电压等级与输送容量及输送距离的关系，见表7-1。 线路电压等级与输送容量及输送距离的关系 表7-1,我国建设的长江三峡电厂，总装机容量为1820万kw，年发电量847亿度/年，是世界之最。 为了满足用电设备对工作电压的要求，在用电地区需设置降压变电所，将电压降低。通常，在用电地区设置降压变电所，将输电电压降低到610kV，然后分配到居住区等负荷中心，由变电所或配电变压器，将电压降低到380/220V，给低压用电设备供电。 供电电源电压主要是根据负荷大小，供电距离以及该地区可能提供的电源电压，与电力部门协商确定。由电源、电力网以及电能用户等组成的整体，称为电力系统，如图7-1所示。,各种类型的发电厂，通过电力网将电能输送和分配给用户。电力网做成环网，这样可以避免由于个别发电机因检修或发生故障，而造成用电地区大面积停电，从而提高供电的可靠性。此外，还可以根据季节的不同，以及电网的总负荷，来调配水力发电厂和火力发电厂的负荷，以达到总供电与总负荷基本平衡，节省能源，提高效率，保证电网运行的安全性和经济性。,二、 标准额定电压 国家对发电、输电、用电及所有用电设备的额定电压均有统一的规定,按照不同电压分成若干个标准电压等级。标准电压等级是根据国民经济发展需要,考虑技术经济上的合理性以及电机、电器的制造水平等因素，经全面分析研究而确定的。目前执行的交流单相、三相标准额定电压，见表7-2。 我国标准规定的三相交流电网和电力设备的额定电压 表7-2,此外,还有100V以下的额室电压:12V,24V,36V主要用于安全照明。 由于用电设备接在电力线路上，在传输电能时有负荷电流通过，线路上会产生相应的电压损失。为保证用户设备端的实际电压等于或接近于额定电压，必须使网络首端电压高于电网的额定电压，用以补偿网络上的电压损失。因此发电机额定电压必须比相应电力网和用电设备额定电压高5%；变压器二次线圈的额定电压高于用电设备额定电压的5%或10%。 三、电能质量 （一）电压偏移 电压偏移指供电电压偏离（高于或低于）用电设备额定电压的数值占用设备额定电压值的百分数,1.正常运行情况下，用电设备受电端的电压允许偏离值（以额定电压的百分数表示）要求如下： （1）一般电动机 5%。 （2）电梯电动机 7%。 （3）一般照明 5%。在视觉要求较高的室内场所为 5%，-2.5%。 （4）无特殊要求的用电设备为 5%。 2.电子计算机供电电源的电能质量应满足表7-3所列数值。 计算机性能允许的电能参数变动范围 表7-3,注:此表要求摘自GB50174-93。 3.医用 光诊断机的允许电压波动范围为额定电压的-10%10 （二）频率 我国电力工业的标准频率为50赫兹，由电力系统保证。当偏离了规定值，将影响用电设备的正常工作。,一、 负荷的分类 民用建筑负荷，根据建筑物的重要性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，将民用建筑用电负荷分为三级。 （一）一级负荷 指中断供电将造成人身伤亡、重大政治影响、重大经济损失、公共场所秩序严重混乱的用电单位的重要负荷。 对于某些特等建筑，如重要的交通枢纽、重要的通信枢纽、国宾馆、国家级及承担重大国事活动的会堂、国家级大型体育中心、以及经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等一级负荷，为特别重要负荷。,第三节 负荷的分类,中断供电，将影响实时处理计算机及计算机网络正常工作，或中断供电将发生爆炸、火灾以及严重中毒的一级负荷，亦为特别重要负荷。 （二）二级负荷 指中断供电将造成较大政治影响、较大经济损失、公共场所秩序混乱的用电单位的重要负荷。如地、市级政府办公大楼、地市级图书馆、博物馆、文物珍品库、科研机构、体育场馆、气象台站、金融支行、地区邮电局、中小型剧场、三星级旅馆、建筑面积在13万平方米有局部空调的商厦等。 （三）三级负荷 不属于一级和二级的负荷。,具体建筑物的负荷分级，应参阅现行设计规范、规程。按照负荷要求的可靠性等级，采取相应的供电方式，区别对待，以达到提高投资的经济效益、社会效益、环境效益的目的。 一级负荷应由两个电源独立供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。一级负荷容量较大或有高压用电设备时，应采用两路高压电源。一级负荷中的特别重负荷，除上述两个电源外，还应增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。二级负荷的供电系统，应做到当发生电力变压器故障或线路常见故障时，不至于中断供电（或中断的后能迅速恢复）。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一路6kV及以上专用架空线供电。三级负荷对供电无特殊要求。,二、负荷的计算 所谓负荷是指建筑物内用电设备所取用的功率或线路中的电流。负荷的计算是选择配电变压器、导线及用电设备的依据。为什么一定要讨论负荷的计算呢？因为若负荷确定过大，将使设备和导线选得过大，造成投资和有色金属的浪费；若计算负荷确定过小，将使设备和导线选得过小，将因过载而使设备和导线发热严重而烧毁，造成事故，从而带来更大的损失。为此，要进行负荷的计算，以便我们正确选择配电设备、导线和变压器等是很有意义的。负荷计算方法有单位指标法和需要系数法等。初步设计采用单位指标法，施工图设计则采用需要系数法。,一、 负荷的分类 民用建筑负荷，根据建筑物的重要性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，将民用建筑用电负荷分为三级。 （一）一级负荷 指中断供电将造成人身伤亡、重大政治影响、重大经济损失、公共场所秩序严重混乱的用电单位的重要负荷。 对于某些特等建筑，如重要的交通枢纽、重要的通信枢纽、国宾馆、国家级及承担重大国事活动的会堂、国家级大型体育中心、以及经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等一级负荷，为特别重要负荷。,第三节 负荷的分类及计算,中断供电，将影响实时处理计算机及计算机网络正常工作，或中断供电将发生爆炸、火灾以及严重中毒的一级负荷，亦为特别重要负荷。 （二）二级负荷 指中断供电将造成较大政治影响、较大经济损失、公共场所秩序混乱的用电单位的重要负荷。如地、市级政府办公大楼、地市级图书馆、博物馆、文物珍品库、科研机构、体育场馆、气象台站、金融支行、地区邮电局、中小型剧场、三星级旅馆、建筑面积在13万平方米有局部空调的商厦等。 （三）三级负荷 不属于一级和二级的负荷。 具体建筑物的负荷分级，应参阅现行设计规范、规程。按照负荷要求的可靠性等级，采取相应的供电方式，区别对待，以达到提高投资,的经济效益、社会效益、环境效益的目的。 一级负荷应由两个电源独立供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。一级负荷容量较大或有高压用电设备时，应采用两路高压电源。一级负荷中的特别重负荷，除上述两个电源外，还应增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。二级负荷的供电系统，应做到当发生电力变压器故障或线路常见故障时，不至于中断供电（或中断的后能迅速恢复）。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一路6kV及以上专用架空线供电。三级负荷对供电无特殊要求。,第六节 低压配电线路保护及保护装置选择,一、低压配电线路保护 我们知道，当电流通过导体时，会产生发热现象，当通过的电流过大时，由于导线温升过高，其绝缘将迅速老化，缩短使用期限，严重时还可能引起着火。因此线路应具备一定的保护装置。线路的过电流保护装置一般采用熔断器或断路器。这种保护装置在线路的电流超过整室值时，自动将故障线路切断，从而达到保护线路的目的。引起线路过电流的主要原因是短路或过负荷。短路现象是由于电流不经过用电负荷，电源两端直接相连的结果。短路电流通常比负荷电流大许多倍，会产生电弧及声响，是线路的严重故障。过负荷则主要是由于负荷计算不当或盲目增加负荷所引起的。,低压配电线路的保护有短路保护、过负荷保护、接地故障保护、中性线断线故障保护等。 二、保护装置选择 低压配电线路的保护和控制装置有很多，这里我们主要介绍刀开关、断路器、熔断器、漏电保护装置等。 （一）刀开关 又称刀闸，一般在低压（不超过500V）电路中，用于通、断交直流电源。 刀开关的结构主要由固定刀夹座和可动的刀闸所组成，他们通常用紫铜或黄铜制作，如图所示。,刀开关的种类很多,按极数(刀闸)分有单极、双极、三极与多极等。双极开关用于单相电路，三极开关用于三相电路。 刀开关的型号有： HD为刀型开关，HH分封闭式负荷开关，HK为开启式负荷开关，HR为熔断式刀开关，HS为刀型转换开关，HZ为组合开关。其额定电压是：双极有250 V，三极有380V、500V等。开关的额定电流可以从产品样本中查找，其最大等级为1500A。图所示为低压电路中常用的开启式负荷开关，由刀开关、熔体（保险丝）、接线座、胶盖和瓷质板等组合而成（又叫胶盖开关）。合闸时，胶盖可以把带电部分遮住，使手不能触及带电导体。胶盖的内表面有绝缘间隔把各相隔开。开启式负荷开关的额定电流有15、30、60A。这种开关用于一般照明、电热等回路的控制开关或分支线路的配电开关。,刀开关的选择主要是根据额定电流。对于照明回路，可按下式选择 ； (7-14) 式中 刀开关的额定电流（A）； ；线路中的计算电流（A）； （二）熔断器 俗称保险丝，是广泛用于供配系统中的保护电器。熔断器串接于被保护的电路中，当发生短路或严重过载时，自动熔断，从而切断电路，使用电设备得以保护。 熔断器中主要是熔体部分，是由熔点低、导电性能好的合金材料制成。小电流电路中常用铅锡合金作熔体材料，大电流电路中常用铜作熔体材料。 类型有插入式、旋塞式和管式等。RC为插入式，RH为汇源排式，RL为螺旋式，RM封闭管式，RS为快速式，RT为填料管式，RX为限流式熔断器。,(三)自动空气开关 也叫低压断路器,是一种能自动切断故障电路的控制兼保护作用电器。通常应用在500V以下的交直流电路中。其动作情况是手动合闸，自动跳闸，同时可用作线路的故障（过载、短路、欠压、失压等）保护。它的分断能力较强，用途极为广泛，是低压线路中非常重要的一种保护电器。自动空气开关的基本构造如图所示。电路中电流正常时，电磁铁5中的吸力小，不能将搭扣4吸上，使动接触刀片1保持在闭合位置。当过载或短路，电流增大到一定数值，电磁铁5的吸力增大到能吸动搭扣4上的衔铁6，使搭扣脱扣，在弹簧2的作用下，接触刀片1跳开，将电路切断，完成过载或短路保护。,欠压（失压）自动空气开关的构造如图所示。电磁线圈接在线电压上。电压正常时，电磁吸力可以将搭扣吸住，使线路保持接通。当欠压（或失压）时，电磁吸力变小，在弹簧6作用下，搭扣被拉开，在弹簧2的作用下，接角刀片迅速被拉开，切断电路。,过载自动空气开关 欠压自动空气开关 1-接触刀片；2-弹簧；3-搭扣支点；4-搭扣； 1-接触刀片；2-弹簧；3-搭扣支点；4-搭扣；5-电磁铁；6-衔铁 5-电磁铁；6-衔铁 典型自动开关动作原理图。主触头、辅助触头被传动杆边动，当反时针方向失去操作手柄时，闭合力经自由脱扣机构传递给传动杆，使触头闭合。最后锁扣将自由脱扣机构锁住，保持电路接近。为了实现过载和短路保护，三相主电路内串联有电磁式过流脱扣器，必需时在辅助触头电路内可串联失压脱扣器。当任何一相主电路的电流超过一定数值时，过电流脱扣器产生的电磁力克服了弹簧的反作用力将衔铁向上吸引，衔铁上市部的顶板推动脱扣杠，使用脱扣串轴反时针方向转动，从而是使自由脱扣，在断开弹簧的作用下，触头断开易将电路分断,应考虑如下几个方面的因素： （1）按工作条件选择自动开关的型号和结构。在低压配电、电机控制和照明线路中常采用框架式和塑料外壳式。对于 宋体整流装置，宜采用快速自动开关。 （2）按线路额定以参数选择自动开关的额定电压和额定电流。其额定电压应大于或等于线路的额定电压，额定电流应大于或等京广线路的额定电流。 （3）根据不同使用场合选用脱扣器的类型。如控制电动机时，应有欠压、失压保护，故需失压脱机器。为使电机起动时不跳闸又防止电机过载和径路，应该有热脱扣器或有延时的过电流脱扣器。（四）漏电保护器 又称漏电断路器，当发生漏电时，自动分断发生故障的线路。漏电保护器能迅速断开发生人身触电、漏电和单相接地故障的低压线路。,电气照明,电气照明是利用电光源将电能转换成光能，在夜间或在天然采光不足的情况下提供亮的环境，以保证生产、工作、学习和生活的需要。自从电光源出现，电气照明就作为现代人工照明的基本方式，被广泛用于生产和生活等各个方面。电气照明装置还能起到装饰建筑物，美化环境的作用。电气照明已成为当今建筑设计的一个重要组成部分。 本章主要介绍工业与民用建筑室内电气照明设计的最基本内容。 首先介绍照明的基本知识，其次介绍电光源与灯具，最后介绍照明设计和照明供电线路等。,第一节 电气照明的基本知识 照明是一门以光学为基础的综合性技术，现代照明技术则是以电能转换为光能来实现的，照明工程的发展有赖于电工技术的进步。从光学的角度来考虑电气照明的基本要求，使照明能满足生产和生活的需要，所以我们首先必须对有关光学的几个基本物理量及有关知识有所了解。 一、基本物理量 （一）光通量 一个光源不断地向周围空间辐射能量，在辐射的能量中，有一部分能量使人的视觉产生光感。光源在单位时间内向周围空间辐射并引起视觉的能量，称为光通量，符号为 ，单位是流明（lm）。例如，100W的白炽灯光通量约为1038lm。,（二）发光效率 光源消耗1W电功率发出的光通量，单位为流明/瓦（lm/w）。通常白炽灯的发光效率为1020lm/W,荧光灯为5060 lm/W,高压钠灯为80140lm/W。发光效率是研究光源和选择光源的重要指标之一。 （三）发光强度 是指光源在某一特定方向上，单位立体角（每球面度）内的光通量。发光强度简称光度，常用符号表示，单位为坎德拉（cd）.1cd=11m/1sr,(四) 照度 上述物理量用来说明光源和发光体的特点，而照度则是指单位被照面积上所接受的光通量。常用符号E表示，单位为勒克斯(Ix). 1Ix=1Im/1m2 可见照度大小与光源的光适量成正比。确定照度标准是进行照明设计的重要依据。 （五）亮度 被视物体在视线方向单位投影面上所发出的光度称为亮度。符号用L表示，单位为cd/m2. 光线在室内空间的传播，是一个多次反射、透射和吸收的过程，照明效果不仅与光源有关，而且与建筑所用材料与内装饰情况有关。,二、照明质量 照明设计是为了创造满意的视觉条件，它所追求的是力求照明质量良好，投资低，耗电省，便于维护和管理，使用安全可靠。衡量照明质量的好坏，主要有以下几个方面。 （一）照度合适 照度是影响视觉条件的间接指标，原则上应规定合适的亮度，但在计算过程中确定照度要比确定亮度简单得多，故在照明设计规范中总是规定照度标准。为保证必要的视觉条件，提高工作效率，应根据建筑规模、空间尺寸、服务对象、设计标准等条件，选择适当的照度值。 （二）照度均匀 在工作环境中，如果被照面的照度不均匀，当人眼从一个表面转移到另一个表面时，就需要一个适应过程，从而导致视觉疲劳。因此，应合理地布置灯具，力求工作面上的照度均匀。 （三）照度稳定,照度不稳定主要由以下两个原因造成：一是光源光通量的变化；二是灯具摆动。 电压波动会引起光源光通量的变化，尤其每分钟波动一次以上的周期性变化对人眼极为有害。应力求保证供电质量，避免这种现象。 灯具长时间连续摆动不仅影响照度不稳定，而且也影响光源寿命。所以灯具吊装应设置在无气流冲击处或固定安装。 （四）避免眩光 若光源的亮度太亮或有强烈的亮度对比，则会对人眼产生刺激作用，这种现象称为眩光。它不仅使人在感觉上不舒适，而且对视力危害极大，因此，必须采取相应的措施予以限制。一般可以采取限制光源的亮度，降低灯具表面的亮度，也可以通过正确选择灯具，合理布置灯具位置 ，并选择适当的悬挂高度来限制眩光。照明灯具的悬挂高度增加，眩光作用就可以减少。,（五）光源的显色性 同一颜色的物体在不同光源照射下，能显出不同的颜色。光源对被照物体颜色显现的性质，称为光源的显色性。 为表征光源的显色性能，引入光源的显色指数。光源的显色指数，是指在待测光源照射下物体的颜色与日光照射下该物体颜色相符合的程度，而将日光或与白光相当的参考光源的显色指数定为100。因此光源的显色指数越高，说明光源的显色性越好，物体颜色的失真度越小。如白炽灯、日光灯是显色指数较高的光源，显色性较好，而高压水银灯的显色指数较低，显色性较差。为了改善光源的显色性，有时可以采用两种光源混合使用，即混光照明。由引可见，光源的显色性能也是衡量照明好坏的一个标准。,（六）频闪效应的消除 气体放电光源（荧光灯、荧光高压汞灯等）在交流电源供电下，其光通量随电流一同作周期性变化，最大光通量和最小光通量差别很大，使人眼产生明显的闪烁感觉，即为闪频效应。而且，在其光照下观察到的物体运动会显示出不同于实际运动的现象。例如，观察转动物体时，如果每秒钟转数为灯光闪烁频率的整数倍，则转动物体看上去好象没有转动一样。频闪效应容易使人发生错觉而出事故。为消除频闪效应，对气体放电光源可采用二灯分接二相电路或三灯分接三相电路的办法。,三、.照明种类 照明的种类按用途可分为:正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明、景观照明和障碍照明。 （一）正常照明 在正常情况下使用的室内外照明。所有居住房间和工作、运输、人行车道以室内外庭院和场地等，都应设置正常照明。 （二）应急照明 因正常照明的电源失效而启动的照明。它包括备用照明、安全照明和疏散照明。所有应急照明必须采用能瞬时可靠点燃的照明光源，一般采用白炽灯和卤钨灯。 1、备用照明 用于确保正常活动继续进行的照明。在由于工作中断或误操作容易引起爆炸、火灾和人身伤亡或造成严重政治后果和经济损失的场所。例如医院的手术室和急救室、商场、体育馆、剧院等、变配电室、消防控制中心等，都应设置备用照明。,2、安全照明 用于确保处于潜在危险之中的人员安全的照明。如使用圆形锯，处理热金属作业和手术室等处应装设安全照明。 3、疏散照明 用于确保疏散通道被有效的辨认和使用的照明。对于一旦正常照明熄灭或发生火灾，将引起混乱的人员密集的场所，如宾馆、影剧院、展览馆、大型百货商场、体育馆、高层建筑的疏散通道等，均应设置疏散照明。 （三）值班照明 非工作时间为值班所设置的照明。值班照明宜利用正常照明中能单独控制的一部分或利用应急照明的一部分或全部。 （四）警卫照明 为改善对人员、财产、建筑物、材料设备的保卫和警戒而采用的照明。例如用于警戒以及配合闭路电视监控而配备的照明。,（五）障碍照明 在建筑物上装设的作为障碍标志的照明，称为障碍照明。例如为保障航空飞行安全，在高大建筑物和构筑物上安装的障碍标志灯，障碍标志灯的电源应按主体建筑中最高负荷等级要求供电。 （六）景观照明 用于室内外特定建筑物、景观而设置的带艺术装饰性的照明。包括装饰建筑外观照明、喷泉水下照明、用彩灯勾画建筑物的轮廓、室内景观投光以及广告照明等。,一、常用照明电光源 照明用的电光源按发光原理可分为两大类：热辐射光源和气体放电光源。常用的热辐射光源有白炽灯、卤钨灯；气体放电光源有荧光灯、高压汞灯、金属卤化物灯、高压钠灯、管形氙灯等。我们主要介绍白炽灯、卤钨灯和荧光灯。 （一）白炽灯 它的结构简单，价格低廉，使用方便，启动迅速，而且显色性好，因此得到广泛使用。但它的发光效率低，使用寿命也较短，且不耐震。,第二节 电光源与灯具,（a ）白炽灯 （ b）卤钨灯 白炽灯和卤钨灯的结构简图 1-石英玻璃管 2-螺旋状钨丝 3-钨丝支架 4-钼箔 5-电极 全长（177310mm）,(二)卤钨灯 白炽灯的主要缺点是发光效率低、寿命短，其主要原因是白炽灯泡工作时的高温使钨丝不断蒸发，钨丝截面越来越细，久而久之，便使钨丝熔断，同时钨蒸气还会使玻璃泡内壁变黑，使灯泡透明度变坏，光效降低。卤钨灯就是在白炽灯基础上改进而成的。卤钨灯由灯丝（钨丝）和耐高温的石英灯管组成，在管内充有适量卤素（碘或溴）和惰性气体。被蒸发的钨和卤素在管壁附近化合成卤化物，卤化物由管壁向灯丝扩散迁移，在钨丝周围形成一层钨蒸气，一部分钨又重新回到钨丝上，这样即使钨不致沉积在管壁上，既防止了灯管发黑，又有效抑制了钨的蒸发，提高了光源的使用寿命。卤钨灯结构如图8-1（b ）所示。,卤钨灯具有体积小，寿命长，发光效率高等优点，但使用了石英玻璃管，故价格较贵。卤钨灯功率一般较大，主要用于大面积照明场所或投光灯。在使用时应水平安装，最大倾斜角不大于4 ，否则将会破坏卤钨循环，严重影响使用寿命；卤钨灯耐震性也较差，不得装在易震场所。工作时的管温在600 C左右，故不得与易燃物接近，且不允许用人工冷却措施（如电扇吹，水淋等），以保证正常的卤钨循环。 （三）荧光灯 荧光灯俗称日光灯，是目前广泛使用的一种电光源。荧光灯电路由灯管、镇流器、启辉器三个主要部件组成，其接线如图8-2所示。,灯管的结构是在玻璃灯管的两端各装有钨丝电极，电极与两根引入线焊接，并固定在玻璃柱上，引入线与灯头的两个灯脚连接。灯管内壁均匀地涂一层荧光粉，管内抽成真空，并充入少量汞和惰性气体氩。,明用荧光灯有几种光色：日光、冷白光、暖白光。目前应用最广泛的是日光色荧光灯。 荧光灯使用注意事项： 1、荧光灯工作的最适宜环境温度为1825 C；温度过高或过低都会造成启辉困难或光效降低； 2、荧光灯不宜频繁启动，电源电压波动也不宜超过 ，否则将影响光效和灯管使用寿命； 3、启辉器开闭瞬间易对无线电波产生干扰，通常启辉器内都并联有 的电容； 4、灯管必须与相应规格的镇流器、启辉器配套使用；破损灯管要妥善处理以防汞害。,（四）荧光高压汞灯 荧光高压汞灯又叫高压水银灯，它是靠高压汞蒸汽放电而发光的。这里所谈的“高压”是指工作状态下灯管内气体压力为15个大气压，以区别于一般低压荧光灯（普通荧光灯只有610毫米汞柱的压力，1个大气压76m m汞柱）。 荧光高压汞灯的主要特点是： 1.光效高，寿命长；光色发亮接近日光，但显色性较差； 2.电源电压突然降低5%时，可能使灯泡自行熄灭； 3.灯泡熄灭后，由于放电管仍保持较高的蒸汽压力，不能立即重新点燃，必须经过510min的冷却时间，使管内的汞蒸汽凝结后才能再次点燃，故不宜用于频繁启动的场所；,4.外玻璃壳温度较高，配用灯具必须考虑散热条件；外玻璃壳破碎后灯虽仍能点燃，但大量紫外线辐射易灼伤眼睛和皮肤； 5.灯管破损后要妥善处理，防止汞害。 此外，还有（1）金属卤化物灯，适用于较繁华的街道及要求照度高、显色性好的大面积照明场所；（2）高压钠灯，易用于室外需要高照度的场所（如道路、桥梁、体育场馆、大型车间）；（3）管形氙灯（长弧氙灯），显色性好，功率大，光效高，俗称“人造小太阳”，适用于广场、机场、海港等照明。 二、灯具的分类及选择 灯具是光源、附件和灯罩的总称。其作用是：（1）固定光源使之接通电源；（2）合理配光；（3）保护眼睛免受光源高亮度引起的视觉眩光；（4）保护光源不受外界的机械损伤；（5）防止潮湿和有害气体的影响；（6）保护照明安全（如防爆灯具）；（7）发挥装饰效果等。,（一）灯具的种类 灯具的分类方法很多，通常按灯具的配光特性、灯具的结构、用途和安装方式进行分类。 1.国际照明学会（C1E）的配光分类法按灯具上半球和下半球发出的光通量的百分比进行分类，共有五种，见表。 灯具按光通量在上下半球空间分配比例的分类表 （1）直射型灯具 由反光性能良好的不透明材料制成，如搪瓷、铝和镀锌镜面等。这类灯具又可按配光曲线的形态分为：广照型、均匀配光型、配照型、深照型和特深照型等五种，直射型灯具效率高，但灯的上部几乎没有光线，顶棚很暗，与明亮灯光容易形成对比眩光。由于它的光线集中，方向性强，产生的阴影也较重。,（2）半直射型灯具 它能将较多的光线照射在工作面上，又可使空间环境得到适当的亮度，改善房间内的亮度比。这种灯具常用半透明材料制成下面开口的式样，如玻璃菱形罩等。 （3）漫射型灯具 典型的乳白玻璃球型灯属于漫射型灯具的一种，它是采用漫射透光材料制成封闭式的灯罩，造形美观，光线均匀柔和。但是光的损失较多，光效较低。 （4）半间接型灯具 这类灯具上半部用透明材料、下半部用漫射透光材料制成。由于上半球光通量的增加，增强了室内反射光的效果，使光线更加均匀柔和。在使用过程中，上部很容易积灰尘，影响灯具的效率。 （5）间接型灯具 这类灯具全部光线都由上半球发射出去，经顶棚反射到室内。因此能很大限度地减弱阴影和眩光，光线均匀柔和。但由于光损失较大不甚经济。这种灯具适用于剧场、美术馆和医院的一般照明。通常还和其他形式的灯具配合使用。,2.按灯具结构分类 （1）开启式灯具 光源与外界环境直接相通。 （2）保护式灯具 具有闭合的透光罩，但内外仍能自然通气，如半圆罩天棚灯和乳白玻璃球形灯等。 （3）密封式灯具 透光罩将灯具内外隔绝，如防水防尘灯具。 （4）防爆式灯具 在任何条件下，不会因灯具引起爆炸的危险，如图8-4 所示。 （5）功能为主的灯具 指那些为了符合高效率和低眩光的要求而采用的灯具，如商店用荧光灯、路灯、室外用投光灯和陈列用聚光灯等。 （6）装饰为主的灯具 装饰用灯具一般由装饰性零部件围绕光源组合而成，其型式从简单的普通吊灯到豪华的大型枝型吊灯。,图8-6 灯具安装方式图,图8-6 灯具安装方式图,（二）光源与灯具的选择 1.光源的选择 光源的种类应根据对照明的要求，使用场所的环境条件和光源的特点合理选用。 注：各种场合都需要光效高的光源，不但光源的光效要高，而且照明总效率要高，同时应满足显色性的要求，并适合特定应用场所的其他要求。 光通量值高低按下述分类：高大于10000lm,中300010000lm，小小于3000lm。 需要电视传播的体育照明，应满足电视演播照明的要求。 色温：表示热辐射光源的颜色与温度有关。 由于光源种类在很在程度上决定了照明灯具的型式、布置及照明配电线路，因此，在选择光源种类时，关于光源的技术经济比较，实际上应包括整个照明装置的比较。,光源的安装功率由照度计算的结果来决定。白炽灯的优点是体积小，容易借助于灯具得到准确的光通量分布，显色性比较好，费用较低，因此在许多场所得到广泛应用。要求显色性、方向性照明的场合，如展览陈列室、橱窗照明和远距离投光照明等常采用白炽灯作为光源。由于其启动性能好，能够迅速点燃，所以事故照明一般也采用白炽灯。在有特殊艺术装饰要求，如会堂、高级会客室、宴会厅等需要表现庄严、华丽、温暖、热烈的场合，也常采用白炽灯。 白炽灯的光效较低，寿命短，而荧光灯则与之相反，所以荧光灯在办公室、学校、医院、商店、住宅等建筑中得到广泛应用。,因为荧光灯有一定的启动时间，其寿命受启动次数的影响很大，所以在开关比较频繁和使用时间较短的场所，不宜采用荧光灯。 荧光高压汞灯、金属卤化物灯、高压汞灯等高强度放电灯的功率大，发光效率高，寿命长，光色也较好，在经常使用照明的高大厅堂及露天场所，特别是维护比较困难的体育馆和其他体育竞赛场所等，可以广泛采用。为了改善这类放电灯的光色，在室内场所常采用混光照明方式，例如荧光灯、高压汞灯与白炽灯混光，或荧光高压汞灯与高压钠灯混光等。 高压钠灯的发光效率很高，但光色应带有明显的黄色色调，故目前以用于露天场所为多。随着生产技术的改进，使光色得到改善，用于室内也会逐渐增多。,2.灯具的选择 灯具类型的选择与使用环境、配光特性有关。在选用灯具时，一般要考虑以下几个因素： （1）光源 选用的灯具必须与光源的种类和功率完全相适用。 （2）环境条件 灯具要适应环境条件的要求，以保证安全耐用和有较高的照明效率。 （3）光分布 要按照对光分布的要求来选择灯具，以达到合理利用光通量和减少电能消耗的目的。 （4）限制眩光 由于眩光作用与灯具的光强、亮度有关，当悬挂高度一定时，则可根据限制眩光的要求选用合适的灯具型式。 （5）经济性 按照经济原则选择灯具，主要考虑照明装置的基建费用和年运行维修费用。 （6）艺术效果 因为灯具还具有装饰空间和美化环境的作用，所以应注意在可能条件下的,照明设计的内容包括灯具的布置和照度计算。 一、灯具布置 室内灯具的布置与房间的结构及照明要求有关，既要经济、实用、又要尽可能协调，美观。 灯具布置的具体内容是灯具的高度布置和平面布置，即确定灯具在房间内的具体空间位置。 确定灯具的悬挂高度应考虑如下因素： （1）保证电气安全 对工厂的一般车间不宜低于2.4m，对电气车间可降至2m。对民用建筑一般无此项限制。 （2）限制直接眩光 和光源种类、瓦数及灯具型式相对应，规定出最低悬吊高度见表8-5。对于不考虑限制眩光的普通住宅，悬吊高度可降至2m。 (3)便于维护管理 用梯子维护时不超过67m。用升降机维护,第三节 照明设计,时，高度由升降机的升降高度而定。有行车时多装于屋架的下弦。 （4）和建筑尺寸配合 如吸顶灯的安装高度即为建筑的层高。 （5）应防止晃动 垂度 一般为0.31.5m, 多取为0.7m。 （6）应提高经济性 即应符合表8-6所规定的合理距高比 值。 (7)一些参考数据 一般灯具的悬挂高度为2.44.0m; 配照型灯具的悬挂高度为3.06.0m 搪瓷深照型灯具悬挂高度为5.010m; 镜面深照型灯具悬挂高度为8.020m; 其它灯具的适宜悬吊高度见表8-7。 (二)灯具的平面布置 灯具的平面布置通常有均匀布置和选择性布置两种;此外两者结合形成混合布置。,是在大型建筑物内部，为满足紧急通知（如指挥消防疏散等）、统一报告（如广播新闻、安排工作）和插放音乐等需要而设置的广播系统。 一、系统的组成 广播系统一般由播音室、线路和放音设备三部分组成。 播音室中一般设置收音、拾音、录音、话筒、扩音机和功率放大机等设备。 有供电线路引入播音室，向放大设备供电。广播信号线路在建筑内可明敷或暗敷。 放音设备可以是安装在走廊、餐厅等公共场所的扬声器，也可以是分布在客房内由多功能床头柜控制的收音机。,第三节 建筑广播系统,二、系统的类型 一般分为三类 （一）集中播放、分路广播系统 用同一台扩音机，作单讯道多路同时广播相同的内容。这是传统的系统，如图9-5所示。,图集中播放、放分路广播系统 这种系统不能满足在建筑物内，不同场所同时播放不同内容的要求，使用不便、音响质量差、可靠性低、耗电多、是一种落后的系统。 （二）利用CATV系统传输的高频调制式广播系统 在CATV系统的前端室，将音频信号调制成射频信号，经同轴电缆送至用户多功能床头控制柜。经频道解调器解调后被收音机接收，如图9-6所示。 这种系统技术先进，传输线路少，施工方便。但技术复杂、维护困难、音质较差、而且不能解决公共场所广播及紧急广播等技术问题（仍需采用音频传输系统），故有待改进。 可广泛应用于大型旅馆、饭店、工厂、学校、机场、车站、体育馆、俱乐部等各类公共建筑中。该系统若应用于剧院，可在前、后中排，天棚，墙面，休息厅等处，同时播放出不同的音调,和音响。若应用于学校，可在生活区、办公楼、不同教室，同时播放不同内容。若应用于火车站建筑物中，可在某一候车室通知检票，某一站台通知接车，在一些地方广播旅行常识，而在另一些地方广播找人等等。这是一种具有很大发展前途的广播系统，该系统的框图见图9-7。,第十章 安全用电与建筑防雷,二、安全电压的条件 （一）因人而异。手有老茧，身心健康，情绪乐观的人电阻大，较安全。皮肤细嫩，情绪悲观，疲劳过度的人电阻小，较危险。 （二）与触电时间长短有关。触电时间越长，情绪紧张，发热出汗，人体电阻减小，危险大。若迅速脱离电源，则危险小。 （三）与皮肤接触的面积和压力大小有关。接触面积和压力越大越危险。反之较安全。 （四）与工作环境有关。低矮潮湿，仰卧操作，不易脱离现场的情况下触电危险大，安全电压取12V。其它条件较好的场所，可取24V或36V。,第二节 安全用电技术,一、电气、电子设备的接地 （一）电气设备的接地 为了保护人身和设备的安全，电气设备应可靠接地。电气设备的接地一般可分为工作性接地和保护性接地。保护性接地又可分为保护接地和保护接零两种形式。民用建筑低压配电系统接地型式可有以下四种： 1.TN系统 电力系统有一点直接接地（中性线N接地）,用电设备的外露可导电部分通过保护线与接地点连接。按照中性线与保护线组合情况，又可分为三种型式： （1）TN-S系统如图10-1（a）所示，图中L1、L2、L3为三根火线， 整个系统的中性线（N） 注：工作接地：为保证电力系统安全运行，将电力系统的中性点接地（如将变压器中性点N接地）叫工作接地,保护性接地：分保护接地和保护接零两种。保护接地是将大型用电设备、电动机等的金属外壳通过导体与埋入地下的金属接地体相连接的方法。保护接零（也叫TN系统）是将用电设备的金属外壳与保护线（也叫保护零线）PE可靠连接。 与保护线（PE）是分开的，俗称三相五线制系统。这种系统消耗导线多，投资大，多用于环境较差，对安全可靠性要求较高的场所。,图10-1（a） TNS系统,图10-1（a） TNS系统,（2）TNC系统整个系统的中性线（N）与保护线（PE）是合一的，为一根PEN线，如图10-1（b）所示。这种系统的优点是节约有色金属，节约投资，得到广泛应用。 （3）TNCS系统 系统中前一部分线路的中性线与保护线是合一的，后边是分开的，如图10-1（C）。这种系统兼有有上述两种系统的优点，常用于配电系统的末端，环境条件较差的场所。 在TN系统的接地型式中，所有用电设备的外露可导电部分必须用保护线（或共用中性线即PEN线）与电力系统的接地点相连，并且须将能同时触及的外露可导电部分接至同一接地装置上。当采用TNCS系统时，当保护线与中性线从某点（一般为进户线）分开后就不能再合并，且中性线绝缘等级应与相线相同,图10-1（c） TNCS系统,图10-1（b） TNC系统,2.TT系统 电力系统有一点直接接地（中性线N接地），且引出N线，属三相四线制系统。用电设备的外露可导电部分通过保护线，接至与电力系统接地点无直接关联的接地极,如图10-2. 23页,3.IT系统 电力系统的带电部分与大地间无直接连接（或有一点经足够大的阻抗接地）， 用电设备的外露可导电部分通过保 护线接至接地极，如图10-3。,图10-3 IT系统,在IT系统中的任何带电部分严禁直接接地。IT系统中的电源系统对地应保持良好的绝缘状态。在正常情况下，从各项测得的对地短路电流值均不得超过70mA（交流有效值）。所有设备的外露可导电部分均应通过导线与接地线连接。 IT系统必须装设绝缘监视及接地故障报警或显示装置。在无特殊要求的情况下，IT系统不宜引出中性线。 必须注意，不允许在同一系统中采用不同的接地保护型式。应根据系统安全保护所具备的条件并结合工程的实际情况，确定其中一种。如在同一低压配电系统中，不能既采用TN系统又采用TT系统，只能全部采用其中的一种系统。 4.重复接地 采用保护接零时，除系统的中性点工作接地外，将零线上的一点或多点与地再作金属连接，称为重复接地，如图10-4。,如果不采取重复接地，一旦出现零线折断的情况，那末，接在折断处后面的用电设备相线碰壳时，保护电器就不会动作，该设备以及后面的所有接零设备外壳，都存在接近于相电压的对地电压，相当于设备既没有接地又没有接零。 若在用户集中的地方采取重要接地，即使零线偶尔折断，带电的外壳也可以通过重复接地装置与系统中性点构成回路，产生接地短路电流，保护电器动作。如果用电设备较大，保护电器因整定电流大于接地短路电流而不动作，也可以减轻事故的危害。在R 与R 相等的情况下，外壳对地电压只有相电压的1/2。当然，这个电压对人还是危险的，因此零线折断的故障应尽量避免。,图10-4 重复接地的作用,（二）电子设备的接地 1.消防控制室的接地 消防控制室内安装有许多电子设备，为了使所有的电子设备能正常工作，消防控制室内的电子设备应进行工作接地，其工作接地电阻应小于4。若采用联合接地时，其接地电阻应小于1，并且应用专用接地干线由消防控制室引至接地体。接地专用干线应采用铜芯绝缘导线，其线芯截面不小于25mm2 。由消防控制室接地板引至和各消防电子设备的接地线，应采用铜芯绝缘导线，其线芯截面积不应小于4mm2。,2.共用电视天线（CATV）系统的接地。 共用电视天线系统是用来接收、整理、传输以及分配电视信号的设备，其目的是要向电视用户提供稳定的、强度合适的不失真信号。通常由前端设备、信号源设备和传输分配系统组成。前端设备中的接收天线由于架设较高，易受雷击，因此应在接收天线的竖杆（架）上装设避雷针，避雷针的高度应能满足对天线设施的保护。当安装独立的避雷针时，避雷针与天线之间的最小水平间距应大于3m，独立避雷针和接受天线的竖杆（架）均应有可靠的接地。当建筑物已有防雷接地系统时，避雷针和天线竖杆（架）的接地应与建筑物的防雷接地系统共地连接；当建筑物没有专门的防雷接地系统可供利用时，应设置专门的接地装置，从接闪器至接地装置的引下线宜采用两根，接地电阻不应大于4。 进入前端的天线馈线应加装避雷保护器，沿天线竖杆（架）引下的同轴电缆，应采用双屏蔽电缆或采用单屏蔽电缆穿金属管敷设。双屏蔽电缆的外层或金属管应与竖杆（架）有良好的电气连接。,二、特殊建筑物的接地 （一）烟囱的防雷接地 烟囱的防雷接地应满足以下要求： 1接地冲击电阻小于30。 2引下线：当采用圆钢时直径不小于12mm；采用扁钢时。引下线的截面积不应小于100mm2,厚度不应小于4mm。 当烟囱低于40m设一根引下线，高于40m设两根和两组接地极。 可利用铁爬梯作为引下线。当为钢筋混凝土烟囱时，应把两根以上主筋与铁爬梯焊接作为引下线。 3（二）水塔的防雷接地 水塔的防雷接地应满足如下条件: 1 接地冲击电阻小于30； 2接闪器可利用水塔周围的铁栏栅或做一圈避雷带，保护水塔边缘；水塔中心高出部分只装一支1.5m长的避雷针；,3可利用铁爬梯作为引下线。 注：接地冲击电阻：在雷电作用下，接地体对地冲击电压峰值与冲击电流峰值之比。 第三节 建筑物防雷 雷电是一种大气放电现象。雷电的破坏作用主要是当雷电流通过建（构）筑物或电气设备对大地放电时，将会对建（构）筑物或电气设备产生破坏作用或威胁到相关人员的人身安全。因此，必须了解和认识雷电现象，即雷电的形成和危害，从而采取相应的防雷保护措施。 一、雷电的形成与危害 （一）雷电的形成 雷电形成的必要条件是雷云，即带有电荷的汽、水混合物。雷电的形成是比较复杂的。在雷雨季节里，地面水分受热蒸发形成水蒸汽随热空气上升，在高空遇冷空气而凝结形成小水滴，,小水滴受重力作用下降。由于冷热气流在空中产生下降、上升的强烈对流作用，使其上升的热空气和下降的水滴发生摩擦，产生水滴分离。在水滴分离过种中，便产生正、负两种电荷，下降的大水滴带正电荷，而继续随热气流上升的小水滴带负电荷。随着云层的聚集，电荷也越来越多，在带有正、负电荷的云层之间形成越来越强的电场。当电场增大到一定程度,便会击穿空气绝缘,在云层之间或云层与大地之间放电,放生强烈的弧光和声音,这就是我们通常说“闪电”和 “雷声”即 “雷电”。 （二）雷电的危害 雷电的破坏作用主要是雷电流引起的，雷电流是一种冲击波。图10-5是雷电流的波形图。由放电开始至雷电流最大值的时间为波头，一般为14s ;而从最大值起到雷电流衰减到,/2的一段波形为波尾。雷电流的陡度 按其波头增长的速率来表示，即 ，雷电流陡度可达50kA/s以上，所以，雷电流是一个幅值很大，陡度很高的冲击波电流。对电气设备绝缘来说，雷电流的陡度越大，由 可知,产生的过电压越高,对绝缘的破坏性也越严重,图10-5 雷电流波形图,雷电的破坏作用有以三个方面： .直击雷 雷云与大地之间直接通过建(构)筑物、电气设备或树木等放电称为直击雷。强大的雷电流通过被击物时产生大量的热量，而在短时内又不易散发出来。所以，凡雷电流流过的物体，金属被熔化，树木被烧焦，建筑物炸裂。尤其是雷电流流过易燃易爆物体时，会引起火灾或爆炸；造成建筑物倒塌、设备毁坏及人身伤害的重大事故。直击雷的破坏作用最为严重。 2.感应雷 当有很强的带电雷云出现在建筑物上空时，就会在建筑物上感应出与雷云等量而异性的束缚电荷。当雷云在空间放电后，空中的电场即消失，但在建筑物上聚集的电荷并不能很快泄入大地，残留的电荷对地形成相当高的电压、它会造成室内电线、金属管道、金属设备的空隙之间发生放电现象，引起火灾、爆炸、并危及人身安全。感应雷形成见图10-6。,图 10-