电气工程(屠伶俐)

电气工程小结建筑电气工程已经涵盖了建筑物的供配电、建筑照明、建筑防雷与接地以及火灾自动报警、有线电视、通信、安防、楼宇自控、网络布线等诸方面。其中供配电、照明、防雷接地等按以往惯例划分为强电部分，而消防、电视、通信、安防、楼宇和布线划分为弱电部分。此两部分既有所区别又存在密切的联系，其相互关联、相互作用，共同构成现代建筑完整的电气系统。第1章 学前知识补充1、有功功率（P）：电能用于做功被消耗，它们转化为热能、光能、 机械能或化学能等，称为有功功率。2、无功功率（Q）：交流电压中电磁类电气设备（如变压器、电动机、电磁线圈等），完成电磁能量的相互转换。3、视在功率（S)：包括有功功率和无功功率，但不是简单的代数和。4、功率因数：功率因素=有功功率/视在功率，它表示有功功率占视在功率的比例。功率因数的大小与电路的负荷性质有关。 5、交流电：大小和方向随时间变化的电流称为交流电。6、功率：某一交流电压在1s内所作的功称为功率。 第2章 电力系统及其建筑供配电1、电力系统的基本概念及组成（1）电能的产生：人类使用的电能是将各种非电形式的能源通过发电设备转换而成的。（2）用电负荷：工业和民用建筑中，有各种各样的用电设备，可统称为用电负荷。（3）用电负荷分类负荷名称能量转换方式设备应用举例电动机电能 机械能水泵、风机、电梯电加热电能 热能电炉、电加热器、电烤箱电光源电能 光能各类灯具电化学 电能 化学能电解、电镀（2）电力系统由发电厂、输电线路、变配电所组成。 A、发电厂是生产电能的工厂。输电线路的作用就是将发电厂产生的电能 输送到用电地区。 B、线路的电压等级与其输送电能的距离和功率有关，一般是输送距离越 远，输送功率越大，则电压等级就越高。按其功能不同又可分为送电 线路和配电线路。按其敷设方式不同又分为架空线路和电缆线路。C、变电所是改变电压和分配电能的场所，由电压器和配电装置组成，变 压器用来改变电压。根据供电对象不同，变电所分为区域变电所和用 户变电所。 （3）电能的质量主要有电压偏移和频率两项指标。 A、电压偏移是指在正常运行情况下，用电设备受电端的电压偏差允许 值（以额定电压的百分数表示）。不同用电负荷对电压偏移的限制不 同，可采用正确选择变压器的变化、合理设计变配电系统、尽量保持 三相平衡和合理补偿无功功率等措施来减少电压偏移。 B、我国电力工业的标准频率为50Hz。 C、智能建筑中大量使用计算机等非线性负荷，其产生的高次谐波污染 会对电力系统产生影响，需采取相应的技术措施加以解决。 D、由于电能本身的特点，其生产、传输和使用是同时完成的，在电力 系统中，发电、供电和用电之间始终是保持平衡的，既不能中断也不便 储存。2、负荷等级及供配电系统 （1）负荷等级定义要求一级负荷指中断供电将：A、 造成人身伤亡B、造成重大政治影响以及重大经济损失C、造成公共场所严重混乱的用电负荷。应由两个独立电源供电，同时增设独立的应急电源。二级负荷指中断供电将：A、 造成较大的政治影响和经济损失B、 造成公共场所秩序混乱的用电负荷。宜有两个电源供电，并且应做到当发生电力变压器故障或常见故障时不致中断供电。三级负荷不属于一级和二级的负荷。采用单回路供电。 （2）供电电压的选择：我国目前普遍对中、小容量用电负荷的供电电压为 380V（三相）和220V（单相）。（3）变配电设备：在一般建筑物中常用的变配电设备包括变压器、高压开关柜、低压配电柜、直流操作及信号屏、静电电容器、配电箱（盘）等。 （4）配电系统的基本形式:根据负荷等级、容量大小、线路配置等诸多因素， 可分为以下三种：（1）放射式；（2）树干式；（3）混合式（5）变配电所： A、变配电所位置的选择应符合：接近负荷中心、进出线方便、接近电源侧、设备吊装与运输方便等。 B、变配电所根据其采用设备的结构形式不同，可分为下进下出线、上进上出线、上进下出线和下进上出线等不同的进出线方式。（6） 在一些建筑供电电源可靠性较差而建筑本身的负荷等级又要求较高的情况下，自备应急柴油发电机组作为自备电源。3、建筑电气设备及电线、电缆（1）建筑电气设备的范畴:建筑物内各种用电负荷即为用电设备，可分为动力和照明两大类。电能是靠电线或电缆输送的，各种各样的控制信号也是靠线缆来传输的。（2）电线、电缆的选择及其保护A、线缆的选择:线缆的选择要依据各方面的条件，包括其截面要符合载流量（允许温升）、电压损失、机械强度等方面的要求，且其绝缘额定电压必须大于其线路的工作电压。按使用环境及敷设方式选择；按温升选择截面；按电压损失或发热系数等校验截面；零线（中性线）及地线（保护线）截面的选择。B、线缆的保护:线缆的保护分为机械保护和电气保护两种。（3）配电线路的敷设A、线缆的敷设方式：分为室外线路和室内线路。前者又分为电缆路或架空线，后者又分为明敷和暗敷两种。 B、电缆的敷设：电缆线路也可以架空敷设，这种方式造价低、施工方便、检修容易、散热条件好，但因其有碍观瞻，且暴露在外易受到损伤，故一般只使用在临时用电的场所，不作为永久固定的设施。采用直埋、电缆沟或电缆隧道以及电缆管块在室外敷设电缆时，还有考虑电缆防冻、防机械损伤、防火、防蚁及防鼠等各方面的问题并采取必要的措施。C、绝缘导线的敷设：绝缘导线的敷设也可以分为明敷和暗敷两种。明敷时，导线可以直接或利用管子、线槽的保护，敷设于墙壁、顶棚的表面。暗敷导线必须穿管保护，地面内敷设时也可以穿线槽。第3章 建筑照明1、建筑照明的基本概念（1）光是一种电磁波，波长在380-780nm之间的光是可见光。光学计量单位有：光通量、发光强度、亮度、照度。（2）电光源的种类：热辐射光源、气体放电光源、电致发光光源、激光发光光源。（3）建筑照明常用的光源：白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞（钠） 灯、金属卤化物灯。（4）照明质量：反映在以下五个方面：亮度与亮度分布、照明的均匀性、光源的显色性、照明的稳定性、眩光。照明的质量好坏，不能靠一两项参数或指标来判定，必须根据具体要求与环境进行综合判定，有取有舍，创造一个合理的、经济的、较为完善的舒适照明环境。2、室内、室外照明及应急照明（1）室内照明：需根据室内功能的不同，采用不同的照明方式，侧重点也有所不同，营造出一个满意的照明环境且符合安全、节能、环保等各方面的要求，是一项复杂的系统工程。 （2）室外照明的范畴包括广场及道路照明、航空障碍灯、景观照明、建筑物立面照明等。（3） 应急照明：疏散照明、备用照明、安全照明。3、建筑照明灯具及绿色照明（1）灯具是把光源发出的光进行再分配的装置。（2）“绿色照明”是 20世纪90年代提出的一种理念，实现它需要解决一些三个主要问题：A、加速研发并大量采用节能、环保、高效的光源和灯具；B、优化照明设计，合理选配照度；C、改善控制手段，提高控制水平；D、充分利用天然采光、定期清扫灯具以提高光效等也是实现“绿色”照明的有效方法。第4章 建筑物的防雷与接地1、建筑防雷（1）雷电的基本形式：；雷电是出于天空中带有不同电荷的云间出现放电时，所产生的强烈的光和热。光称之为“闪”，而热使其周围的空气突然急剧膨胀，发出霹雳的轰鸣声，称之为“雷”。（2）雷电对物体的破坏性有：机械性破坏、热力性破坏、绝缘的击穿性破坏、无线干扰性破坏。（3）防雷的目的：为了使建筑物及建筑物内的人员和电气设备不致在雷电袭击时遭受损坏，就需要采取不同的措施对其进行防雷保护。（4）防雷设施：接闪器、引下线、接地装置、避雷器、电涌保护器及其连接导线。现代建筑物还需要采取加装避雷器和电涌保护器、等电位联结、屏蔽、合理布线等措施来防止雷击的影响和破坏。2、等电位联接与接地保护（1）等电位联接：A、目的：为了减小各种金属部件和各种系统之间的电位差，以消除接触电压，并消除雷击或其他原因经电气线路和各种金属管道引入的危险故障电压的危害。B、分类：等电位联结分为总等电位联结（MEB）、辅助等电位联（SEB）和局部等电位联结（LEB）三种。（2）接地保护：A、概念：所谓接地，就是将电力系统或电气设备的某一正常运行时不带电，而发生故障时可能带电的金属部分或电气装置外露可导电部分经接地线连接到接地体。B、低压配电系统的接线形式：一般来说，对地低压250V以下的交流电源系统称为低压系统。我国低压配电系统的接地制式与国际电工委员会（IEC)标准是一致的，即TN、TT、IT三种接地制式。C、低压配电系统的防触电保护：触电会对人身造成伤害，所以防触电也是电气系统中需要解决的一个重要问题。触电对人体的电击可分为直接接触触电和间接触电点击两种。D、特殊场所的接地与安全：建筑内的特殊场所和潮湿场所，如医疗手术室、抢救室、ICU病房、易燃易爆危险场所和浴室、卫生间、泳池等，因其对用电及安全的要求不同于一般场所，所以接地与安全也需特别考虑。第5章 建筑物的火灾自动报警与安全防范1、 火灾自动报警与联动控制系统（1） 火灾自动报警与联动控制系统的功能与范畴：A、保护对象：工业和民用建筑物。B、分类：区域报警系统、集中报警系统、控制中心报警系统，其中前两者属于二级保护对象，后者宜用于特技和一级保护对象。C、组成：可分为两个部分：火灾自动报警和联动控制部分，另外还有火灾应急广播或火灾警报装置、消防专用电话系统。上述四个部分相对独立又密切联系，有机结合一个整体。（2） 火灾自动报警系统A、 火灾报警器定义：在火灾自动报警系统中，能够自动发现火情并向报警主机发出信号的装置称为火灾探测器，又称火灾自动触发器件，一下简称为“探测器”。按所响应的火灾物理参数不同，探测器分为感烟、感温、感光、复合及可燃气体探测五种类型。B、手动报警按钮：它是火灾自动报警系统的另外一类触发器具。其作用是发现火情时，人为按下按钮，消防控制中心的设备发出报警信号并显示出手报按钮的编号或具体位置，以便采取措施。C、火灾警报装置：它的作用是发生火灾时发出声、光警报信号，提醒人员撤离。未设置火灾应急广播系统的火灾自动报警系统应设设置本装置。D、报警主机：它是系统的核心和中枢，多设置在消防值班室或消防控制中心内。（3）联动控制装置A、作用：在火灾自动报警系统接到报警信号并经确认、或人为发现火情后，自动或手动控制相关设施动作，进行报警、疏散、灭火、减少火灾殃及范围等等一系列工作。同时监控所有与消防相关设备的状态。联动控制系统对各种消防灭火设施及防排烟设备还可分别进行自动控制或手动控制，行业内又称为“软连接”和“硬连接”。B、联动控制的功能：室内消火栓系统的控制、显示功能；自动喷淋及水喷雾灭火系统的控制、显示功能；管网气体灭火系统的控制、显示功能；泡沫、干粉灭火系统的控制、显示功能；常开防火门的控制、显示功能；防火卷帘的控制、显示功能；对防、排烟设施的控制、显示功能；自动切断所有非消防电源，确认火灾后，使电梯全部返回首层，非消防电梯停用，消防电梯待命，启动应急照明等。（4）火灾应急广播及消防专用电话系统在发生火灾时，为了便于组织人员疏散和通告有关救灾事宜，控制中心和集中报警系统设置火灾应急广播系统。消防专用电话系统用于消防时的通信联络，是独立的通信网络系统。（5）火灾自动报警与联动控制系统属于消防设备，供电负荷等级应在建筑物内为最高。（6）火灾自动报警与联动控制系统的传