第2章 建筑电气的电工技术基础

第2章建筑电气的电工技术基础本章的前半部分介绍电路的基本概念和基本定律，然后着重阐述直流电路和交流电路的基本分析方法，这些电工的基本理论和基本知识贯穿于整个用电领域，所以通过对本章的学习，应该掌握好分析电路的基本方法，为后续内容的学习打下基础。

本章的后半部分介绍一些常用电气设备，如变压器、电动机、接触器、继电器等及其控制系统，这些设备都是在建筑施工及供配电中常用的电气设备，所以对这些设备的构造及其原理的了解，有助于施工过程中安全合理的使用。

2．1 电路的基本概念及基本定律2．1．1 电路的基本概念(1)电路的组成及作用电流所流经的通路就称为电路。

电路是为实现能量的传输和转换，或者为实现信号的传递和处理而将电气元件或设备组合而成的系统总称。

组成电路的系统可大可小，有的简单有的复杂，其形式多种多样，但通常都由电源、负载以及连接电源与负载的中间环节组成。

电源是将非电能量转换为电能的设备，如发电机、电池、整流电源等，它是电路运行的能量源泉。

负载是将电能转换为非电能的设备或元件，如电灯、电动机、电炉、扬声器等，它是电路中消耗能量的装置。

中间环节是传送、分配和控制电能的部分，它包括连接电源与负载的所有开关、导线、保护设备以及复杂的网络或系统。

如图2．1所示是一个最简单的照明电路，它由电源E、灯泡D、开关K及连接导线组成，当开关K闭合时，电路中就有电流流过，电灯D发光，将电能转换为光能和热能。

第3章建筑电气的电子技术基础随着电子技术的飞速发展，通信系统、报警系统以及各种控制系统被越来越多地应用到各类建筑中，而且逐渐与建筑融为一体，因此，从事建筑工程的技术人员应对电子技术有一个基本的了解。

本章首先介绍一些常用的半导体器件，井对其基本电路进行了分析计算，然后简单介绍一些基本的逻辑电路。

第4章电力系统电能是能量的一种表现形式，在国民经济中占有十分重要的地位，不论是工农业生产中各种机械设备的运输、控制，还是日常生活中家用电器的使用和照明等都离不开电能。

可以说，电力的发展与人们的生活密不可分，它直接影响着国民经济各部门的发展，影响着整个人类社会的进步。

电能是如此的重要，它是如何产生并传输给用户的呢?众所周知，发电厂是把各种天然能源如煤炭、水能、核能、风力、太阳能、潮汐、地热等转化为电能的工厂，它分为火力发电厂、水力发电厂、核电厂及其他方式发电厂。

变电所可将发电厂生产的电能进行变换并通过输电线路分配给用户使用，这一从电能的生产并将电能安全、可靠、优质地输送给用户的系统，称为电力系统。

图4．1为电力系统原理接线图。

本章就电力系统的组成及其主要电器设备、变电所的建设、电力系统的一次接线和二次接线进行具体的阐述。

4．1 电力系统的组成电力系统就是将生产电能的发电机、输送电能的电力线路、分配电能的变压器以及消耗电能的各种负荷紧密联系起来的系统。

电力系统在运行中必须具备必要的保护、控制、监视、通信等设施，以保证系统安全、可靠经济的运行。

另外，由于电能难以大量贮存，为了保证电力系统优质可靠的供电应尽可能地使电力系统输出功率与负荷消耗功率达到平衡。

电力系统的组成框图如图4．2所示。

4．2 负荷分级、供电要求及质量4．2．1 电力负荷的分级电力系统运行的最基本要求是供电可靠性，但有些负荷也不是绝对不能停电的，为了正确地反映电力负荷对供电可靠性要求的界限，恰当选择供电方式，提高电网运行的经济效率，将负荷分为三级。

一级负荷：指供电中断将造成人身事故及重要设备的损坏，在政治、经济上造成重大损失，发生中毒、引发火灾及爆炸等严重事故的负荷。

二级负荷：指中断供电将导致大量减产或破坏大量居民的正常生活的负荷。

如：停电造成重大设备的损坏，产生大量废品，交通枢纽的停电造成交通秩序混乱等。

三级负荷：指除一级、二级负荷以外的负荷。

4．2．2 各级负荷的供电要求一级负荷：必须由两个独立电源供电，两个电源不会同时丢失，当一个电源发生故障时，另一个电源会在允许时间内自动投入。

对于在一级负荷中特别重要的负荷，还应增设应急电源。

二级负荷：应由两个独立电源供电，当一个电源失去时，另一个电源由操作人员投入运行。

当只有一个独立电源时，采用两回供电线路。

第5章建筑施工工地供配电线路建筑施工工地的电力供应主要是解决施工现场的用电问题。

由于施工现场负荷变化大，环境条件差，而用电设施多属临时设施且移动频繁，因此，建筑施工的电力供应具有一定的特殊性。

为了保证施工的安全和工程的质量，同时节约电能、降低工程造价，应对建筑施工工地的供配电进行合理的设计和组织。

5．1 施工工地供配电的特点在进行施工工地的供配电设计之前，首先应熟悉施工图纸，明确设计的内容，明确电气工程和主体工程以及其他安装工程的交叉配合，并且了解施工工地的环境、条件，所需用电设备及其合适的安装位置，如混凝土搅拌机、沙浆搅拌机等应靠近其用料，振捣器和电焊机的配电盘应布置在使用地点附近等，然后针对施工现场的特点进行设计施工。

5．1．1 低压供电线的敷设按规定施工现场内一般不许架设高压电线，必要时应使高压电线和它所经过的建筑物或者工作地点保持安全距离，并应适当加大电线的安全系数，或者在它的下边增没电线保护网。

施工现场的低压配电线路，绝大多数为三相四线制的低压供电方式，它可提供380V、220V两种电源，供不同负荷选用，也便于变压器中性点的工作接地、用电设备的保护接零和重复接地，以利于安全用电。

施工工地的配电线路一般采用架空线，个别情况因架空有困难时也可考虑采用电缆敷设。

架空线的优点是安装与维护方便，费用低，便于撤换，但在敷设中应当注意以下一些问题。

①应综合考虑运行、施工、交通条件和路径长度等因素，要求路径最短、转角最少，并尽可能减小转角的度数，尽量使线路取直线并保持线路水平。

②为了不妨碍工地的作用和交通，工地线路应尽可能地架设在道路一侧，临时电源线穿过人行道或公路时，绝不可摆在地面上任行人、车辆踩压，必须穿管地埋敷设。

③施工现场内一般不得架设裸导线，如所利用的原有的架空线为裸导线时，应根据施工情况采取防护措施：各种绝缘导线均不得成束架空敷设，不同电压等级的导线间应有o．3—lm的间距。

④各种配电线路应尽量减少与其他设施的交叉和跨越建筑物，并严禁跨越工地上堆积易燃、易爆物品的地方。

如果不得己必须跨越时，应保证足够的安全高度。

⑤架空线路与施工建筑物的水平距离一般不得小于10m，与地面的垂直距离不得小于6m，跨越建筑物时与其顶部的垂直距离不得小于2．5m。

塔式起重机附近的架空线路应在臂杆回转半径及被吊物1．5m以外。

⑥施工用电设备的配电箱应设置在便于操作的地方，并做到单机单闸，以便在发生事故时，能快速有效地拉闸切断电源。

同时，露天配电箱应有防雨措施。

⑦供电线路电杆的间距和杆高应作合理的选择，电杆的间距一般为25-60m，电杆应有足够的机械强度，不得有倾斜、下沉及杆基积水等现象。

杆基与各种管道与水沟边的距离不应小于1m，与贮水池的距离不应小于2m，必要时应采取有效的加固措施。

⑧暂时停用的线路应及时切断电源。

工程竣工以后，临时配电线路及供配电设备应随时拆除。

5．1．2 施工工地的电源为了保证施工现场合理用电，既安全可靠，又节约电能，首先应按施丁丁地的用电量以及当地电源状况选择好临时电源。

①较大工程的建没单位均将建立自己的供电设施，包括送电线路、变电所和配电室等，因此，可以在施工组织设计中先期安排这些永久性配电室的施工，这样就可利用建设单位的配电室引接施工临时用电。

②当施工现场的用电量较小，而附近又有较大容量的供电设施时，施工现场可完全借用附近的供电设施供电，但这些供电设施应有足够的余量满足施工临时用电的要求，并且不得影响原供电设备的运行。

③若施工现场用电量大，而附近的供电设施又无力承担时，就要利用附近的高压电力网，向供电部门申请安装临时变压器。

④对于取得电源较困难的施工现场，如道路、桥梁、管道等市政工程以及一些边远地区，应根据需要建立柴油发电站、水力或火力发电站等临时电站。

总之，当低压供电能满足要求时，尽量不再另设供电变压器，而且可根据施工进度合理调配用电，尽量减少申报的需用电源容量。

5．2 建筑工地负荷的4t算施工现场用电负荷的大小是选择电源容量的重要依据，同时，对合理选择导线并布置供电线路，以及正确选择各种电器设备，制定施工方案，安排施工进度等都是非常重要的。

负荷计算得过大，将会造成国家投资和设备器材的浪费；而过小则会使设备承受了负荷电流而造虞事故。

因此，必须通过准确的负荷计算，使设计工作建立在可靠的基础资料之上，从而得出经济合理的设计方案。

第6章室内供配电线路6．1 低压配电系统的配电要求及配电方式室内配电系统是指从建筑配电箱或配电室至各层分配电箱或各层用户单元开关之间的供电线路系统。

一般属于低压配电系统。

6．1．1 低压配电系统的配电要求(1)可靠性要求低压配电线路首先应当满足民用建筑所必须的供电可靠性要求。

所谓可靠性，是指根据民用建筑用电负荷的性质和由于事故停电给政治上、经济上造成的损失，对用电设备提出的不中断供电的要求。

由于不同的民用建筑对供电的可靠性要求不同，可将用电负荷分为三级。

为了确定某民用建筑的用电负荷等级，必须向建设单位调查研究，然后慎重确定。

即使在同一民用建筑中，不同的用电设备和不同的部位，其用电负荷级别也不是都相同的。

不同级别的负荷对供电电源和供电方式的要求也是不同的。

供电的可靠性是由供电电源、供电方式和供电线路共同决定的。

(2)用电质量要求低压配电线路应当满足民用建筑用电质量的要求。

电能质量主要是指电压和频率两个指标。

电压质量是看加在用电设备端的网络实际电压与该没备的额定电压之间的差值，差值越大，说明电压质量越差，对用电设备的危害也越大。

电压质量除了与电源有关以外，还与动力、照明线路的合理设计关系很大，在设计线路时，必须考虑线路的电压损失。

一般情况下，低压供电半径不宜超过250m。

电能质量的频率指标我国规定工频为50Hz，是由电力系统保证的，它与照明、动力线路本身无关，但超过了规定值，将会影响用电设备的正常工作。

(3)考虑发展从工程角度看，低压配电线路应当力求接线简单，操作方便、安全，具有一定的灵活性，并能适应用电负荷发展的需要。

例如，居住区远期用电负荷密度(单位面积的耗电量)，前些年规定，多层住宅每平方米为6-10W，高层住宅每平方米为10-15W。

近年来由于家用电器的发展非常迅速，因此，在设计时应该进行调查研究，参照当时当地的有关规定，适当考虑发展的要求。

(4)其他要求民用建筑低压配电系统还应满足：①配电系统的电压等级一般不宜超过两级；②为便于维修，多层建筑宜分层设置配电箱，每套房间宜有独立的电源开关；③单相用电设备应适当配置，力求达到三相负荷平衡；④由建筑物外引来的配电线路，应在屋内靠近进线处便于操作维护的地方装设开关设备；⑤应节省有色金属的消耗，减少电能的消耗，降低运行费用等。