建筑供配电系统实验指导书1.docx
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建筑供配电系统实验指导书1
《建筑供配电系统》
实验教学指导书
课程编号:
1038231007
撰写人:
刘魏宏
审核人:
湘潭大学
信息工程学院学院
二○○七年十月二十五日
前言
一、实验总体目标
《建筑供配电系统》是建筑设施智能技术的专业课程,该课程涉及面广,内容包括电力、电子、控制等。
而实验环节是这些课程的重要组成部分。
通过实验,可以加深对理论的理解,培养和提高动手能力、分析和解决问题的独立工作能力。
二、适用专业年级
建筑设施智能技术三年级
三、先修课程
《电路理论
》、《建筑工程概论》
四、实验项目及课时分配
面向专业及编号
建筑设施智能技术专业
序
号
实验项
目名称
内容
提要
学时
面向
专业
实验
要求
实验类型
每组
人数
所需主要仪器设备
备
注
1
实验一智能建筑的供电运行方式实验
了解楼宇供电线路结构,
楼宇中典型供电线路形式。
2
建筑设施智能技术专业
选修
演示性
7
THPGP-2型楼宇供配电综合自动化系统实验装置
选做其中一个
2
实验二典型楼层配电运行方式实验
放射式和干线式相结合的混合式配电系统
2
建筑设施智能技术专业
选修
演示性
7
THPGP-2型楼宇供配电综合自动化系统实验装置
3
实验三供配电系统中运行线路状态的现场监测和控制实验
负荷监测和控制;备用电源控制;供电恢复控制
2
建筑设施智能技术专业
选修
验证性
7
THPGP-2型楼宇供配电综合自动化系统实验装置
选做其中一个
4
实验四备自投联动控制实验
进线备自投方式;变压器备自投方式;桥开关备自投方式;分段开关备自投方式
2
建筑设施智能技术专业
选修
验证性
7
THPGP-2型楼宇供配电综合自动化系统实验装置
5
实验五双电源自动切换控制实验
双电源供电负荷线路控制;应急照明双电源切换控制
2
建筑设施智能技术专业
必修
设计性
7
THPGP-2型楼宇供配电综合自动化系统实验装置
6
实验六应急电源自动投入和退出运行控制实验
应急电源投入和退出的工作运行
2
建筑设施智能技术专业
选修
验证性
7
THPGP-2型楼宇供配电综合自动化系统实验装置
选做其中一个
7
实验七功率因数补偿实验
智能无功补偿装置的使用方法
2
建筑设施智能技术专业
选修
验证性
7
THPGP-2型楼宇供配电综合自动化系统实验装置
8
实验八和消防自动报警系统的联动实验
消防报警信号和供配电系统的运行变化状态
2
建筑设施智能技术专业
选修
演示性
7
THPGP-2型楼宇供配电综合自动化系统实验装置
9
实验九供配电监控系统运行调度实验
配电监控系统的功能和作用
2
建筑设施智能技术专业
选修
演示性
7
THPGP-2型楼宇供配电综合自动化系统实验装置
五、实验环境
THPGP-2型楼宇供配电综合自动化系统实验装置,电流表,电压表,万用表
六、实验总体要求
1.掌握建筑供配电系统的运行方式、线路结构、备自投等的原理和调试方法,能初步设计和使用这些电路。
2.熟悉并掌握基本实验设备、测试仪器的性能及使用方法。
3.能够运用理论知识对实验现象、结果进行分析和处理,解决实验中遇到的问题。
4.能够综合实验数据,解释实验现象,编写实验报告。
实验一智能建筑的供电运行方式实验
一、实验目的
1.了解楼宇供电线路结构。
2.熟悉楼宇中典型供电线路形式。
二、实验原理
根据智能建筑的特点,为了保障大楼和设备的安全,应根据建筑物内用电负荷的性质和大小,外部电源情况,确定电源的回路数,保证供电可靠。
除了具有外部电网的可靠电源外,还应有备用的柴油发电机组,作为应急电源,备用发电机组的容量要保证全部一级负荷和部分二级负荷供电(主要保证消防设备和事故照明装置供电)。
本实验装置采用两回路电源同时供电,设有自备电源系统(均由市电模拟),采用单母线分段运行方式,供电可靠性高,适用于负荷大、高压出线回路少的智能建筑。
如图3-1所示供电网络结构。
图3-1供电网络结构
三、实验内容和步骤
1.打开总操作电源
实验柜后面空气开关向上扳至“ON”。
2.打开总进线电源
实验柜正面塑壳断路器向上扳至“ON”。
3.供电运行
将选择开关QF1、QF2旋至合闸,观察1#、2#母线电压指示,旋转切换开关,观察电压变
化。
将QF1、QF2旋至分闸。
4、供电线路结构变化
将选择开关QF1、QF4旋至合闸,观察1#、2#母线电压指示,旋转切换开关,观察电压变化。
重新将选择开关QF3、QF4旋至合闸,观察1#、2#母线电压指示,旋转切换开关,观察电压变化。
5、供电线路运行闭锁控制
将选择开关QF1、QF2旋至合闸,合闸QF4,能否合上,分析原因。
将选择开关QF1、QF2旋至合闸,合闸QF3,能否合上,分析原因。
四、实验报告
1.比较两路独立电源和一路电源供电在供电面积和可靠性方面的区别。
2.说明变压器低压侧采取单母线分段方式的特点。
3.根据实验现象,分析供电线路各种运行状态下的特点。
实验二典型楼层配电运行方式实验
一、实验目的
1.了解楼宇楼层配电线路结构。
2.熟悉楼宇中典型楼层配电线路形式。
二、原理说明
低压配电系统可分为放射式和干线式两大类。
在高层民用建筑中,对各楼层电力、照明设备的供配电,由于各楼层用电负荷比较均匀,采用干线式配电系统比较合理。
对于大型的智能建筑,多采用放射式和干线式相结合的混合式配电系统。
本实验系统通过楼层照明配电线路的变化,演示典型楼层的配电方式。
主要有四种方式,如图3-2所示。
图3-2
三、实验内容和步骤
楼层配电运行方式一(图3-3)
1、打开总操作电源,依次合闸进线电源总开关QF1,1#母线得电,观察母线电压指示220/380V。
2.在“楼层照明配电接线”区按图接线,完成配电线路组建。
3.合闸断路器(1~4楼层照明出线),按下照明总配电箱通断开关,光字牌亮。
不亮,说明母线未得电或照明回路出线断路器未合闸。
4.依次接通各楼层照明的船形开关,对应光字牌亮。
说明:
船形开关用于控制光子牌的通断。
当L接火线,N接零线时,接通开关,光字牌亮。
5.分析楼层配电运行方式一配电网络结构和运行特点。
6、依次断开各船形开关,分闸出线断路器、QF1和进线电源断路器,最后断开总操作电源,切断实验柜电源。
图3-3
楼层配电运行方式二(图3-4)
实验步骤同楼层配电运行一,按图接线,完成配电线路组建。
分析楼层配电运行方式二配电网络结构和运行特点。
图3-4
楼层配电运行方式三(图3-5)
实验步骤同楼层配电运行一,按图接线,完成配电线路组建。
分析楼层配电运行方式三配
电网络结构和运行特点。
(虚线部分已经接好,不需要接线)
图3-5
楼层配电运行方式四(图3-6)
实验步骤同楼层配电运行一,按图接线,完成配电线路组建。
分析楼层配电运行方式四配电网络结构和运行特点。
图3-6
四、实验报告
1.说明四种典型楼层配电线路的特点。
2.根据楼层配电接线方式,分析不同线路结构的使用场所。
五、注意事项
1.实验接线时,注意不要把火线和零线短接。
2.实验过程中如果按下“1~4层照明总配电箱”通断开关,光字牌未亮,说明内部保险丝可能熔断,打开右侧门更换保险丝(3A),再重新上电实验。
实验三供配电系统中运行线路状态的现场监测和控制实验
一、实验目的
1.了解楼宇中负荷的分类。
2.熟悉各类负荷的运行线路特点。
二、原理说明
对于低压配电系统主要监测控制内容有:
(1)电源监测:
对高低压电源进出线及变压器的电压、电流、功率因数、频率、断路器的状态监测。
(2)备用电源控制:
在主要电源供电中断时自动启动柴油发电机或燃气发电机组;在恢复供电时停止备用电源,并进行倒闸操作、直流电源监测、不间断电源的监测。
(3)供电恢复控制:
当供电恢复时,按照设定的优先程序,启动各个设备电机,迅速恢复运行。
避免同时启动多个设备,而使供电系统跳闸。
在本实验系统中,在实验柜上,主要监测以下内容:
各路进线断路器的分、合闸;各配电线路通和断,双电源线路的状态;内、外部负荷的选择;负荷线路电流的读取。
三、实验内容和步骤
1.进线断路器的分、合闸状态监测
打开总操作电源,合闸进线电源总开关,将选择开关QF1旋至合、分闸,观察分、合闸指示灯的变化。
同样操作QF2、QF3和QF4,观察指示灯的变化。
2.母线电压的监测
旋转母线电压切换开关,观察显示电压的变化。
3.配电出线空气开关分、合状态的监测
1#、2#母线得电,依次分、合各出线空气开关,观察各出线指示灯的亮、灭情况。
4、配电出线电流参数的读取
1#、2#母线上的各负荷投入运行,记录并观察指针式电流表的数据和变化情况。
注意:
一定要确定动力系统先投入,并能正常工作,这样才能保证整个散热系统正常工作。
5、内、外部负荷选择切换
在实验台后面下部,有负荷选择区域,可选择本实验系统接两种类型负荷:
内部电阻和电抗模拟负荷;外部楼宇系列实验台。
6、功率因数监测
在智能无功功率自动补偿器JKL5CF上可以监测总进线的功率因数变化。
使用方法见附录一。
四、实验报告
分析供配电系统中监测和控制的内容
实验四备自投联动控制实验
一、实验目的
1.了解电力系统自动装置概念。
2.熟悉备自投工作方式的。
二、原理说明
备用电源自动投入装置(BZT)的作用是:
当正常供电电源因供电线路故障或电源本身发生事故而停电时,它可将负荷自动、迅速切换至备用电源,使供电不至中断,从而确保用电设备连续正常运转,把停电造成的经济损失降到最低程度。
常用的备用电源自动投入方式主要有:
1、进线备自投方式
2、变压器备自投方式
3、桥开关备自投方式
4、分段开关备自投方式
本实验装置通过开关设置,可完成进线备自投、分段开关备自投和自备电源系统自动投入。
(1)进线备自投工作原理:
图3-7进线备自投
正常运行条件:
情况1:
进线2备用进线1:
1DL处于合位置,2DL处于分位置,进线1、进线2均有电压,备自投投入开关处于投入位置
情况2:
进线1备用进线2:
2DL处于合位置,1DL处于分位置,进线1、进线2均有电压,备自投投入开关处于投入位置
启动条件:
进线2备用进线1:
进线2有电压,进线1无电压,且无电流
进线1备用进线2:
进线1有电压,进线2无电压,且无电流
动作过程:
对启动条件
(1)
1DL处于分位置,经延时后合上2DL
对启动条件
(2)
2DL处于分位置,经延时后合上1DL
退出条件:
对启动条件
(1)2DL处于合位置,备自投一次动作完毕,备自投投入开关处于退出位置。
对启动条件
(2)1DL处于合位置,备自投一次动作完毕,备自投投入开关处于退出位置
(2)分段开关备自投工作原理:
图3-8分段开关备自投
正常运行条件:
1、3DL处于分位置,1DL、2DL处于合位置
2、I段、II段母线均有电压
3、备自投投入开关处于投入位置
启动条件:
1>II段备用I段:
I段母线无压,1DL进线1无流,II段母线有压。
2>I段备用II段:
II段母线无压,2DL进线2无流,I段母线有压。
动作过程:
对启动条件1>当1DL处于分位置,经延时后合上3DL。
对启动条件2>当2DL处于分位置,经延时后合上3DL。
退出条件:
3DL处于合位置,备自投一次动作完毕,备自投投入开关处于退出位置
三、实验内容和步骤
1.进线备自投实验
状态一:
将“备用方式”、“明备用线路选择”旋至空挡(垂直状态)。
(1)打开总操作电源,合闸进线电源总开关,将选择开关QF1、QF4旋至合闸。
(2)将“备用方式”旋至“明备用”,将“明备用线路选择”旋至“2#进线”。
(3)将选择开关QF1旋至分闸,观察各进线断路器动作。
(4)将备自投控制选择开关恢复初始状态。
状态二:
将“备用方式”、“明备用线路选择”旋至空挡(垂直状态)。
(1)打开总操作电源,合闸进线电源总开关,将选择开关QF2、QF4旋至合闸。
(2)将“备用方式”旋至“明备用”,将“明备用线路选择”旋至“1#进线”。
(3)将选择开关QF2旋至分闸,观察各进线断路器动作。
(4)将备自投控制选择开关恢复初始状态。
2.分段开关备自投实验
状态一:
将“备用方式”、“明备用线路选择”旋至空挡(垂直状态)。
(1)打开总操作电源,合闸进线电源总开关,将选择开关QF1、QF2旋至合闸。
(2)将“备用方式”旋至“暗备用”。
(3)将选择开关QF1旋至分闸,观察各进线断路器动作。
(4)将备自投控制选择开关恢复初始状态。
状态二:
将“备用方式”、“明备用线路选择”旋至空挡(垂直状态)。
(1)打开总操作电源,合闸进线电源总开关,将选择开关QF1、QF2旋至合闸。
(2)将“备用方式”旋至“暗备用”。
(3)将选择开关QF2旋至分闸,观察各进线断路器动作。
(4)将备自投控制选择开关恢复初始状态。
四、实验报告
1.根据实验现象分析备自投各种运行方式的工作原理。
实验五双电源自动切换控制实验
一、实验目的
1.了解双电源自动切换装置概念。
2.熟悉双电源供电负荷线路运行方式。
二、原理说明
楼宇中有些重要负荷,需要两路电源供电,而用电设备某一时刻只能从一路电源取电,因此在线路末端设置有双电源自动切换装置。
在本实验装置上,在“双电源供电负荷线路控制区”和“应急照明双电源自动切换接线区”可完成该装置原理实验。
三、实验内容和步骤
1、双电源供电负荷线路控制
“消防和安全防范系统”、“通信及有限电视系统”、“电梯系统”和“应急照明”回路设置有双电源切换装置,前三者内部接线已完成控制(原理同图3-9),“应急照明”需要外部接线才能完成控制。
各按钮和指示灯以及工作原理如下:
1)1#出线投入/预备按钮:
Ⅰ投入:
1#出线有电后,按下此按钮,灯亮,表示1#出线处于投入状态,KM1合闸。
Ⅱ预备:
当2#出线处于投入状态后,按下此按钮,1#出线处于预备状态。
2)1#出线运行指示灯:
负荷从1#出线取电时,该指示灯亮。
3)2#出线预备/投入按钮:
Ⅰ投入:
2#出线有电后,按下此按钮,灯亮,表示2#出线处于投入状态,KM2合闸。
Ⅱ预备:
当1#出线处于投入状态后,按下此按钮,2#出线处于预备状态。
4)2#出线运行指示灯:
负荷从2#出线取电时,该指示灯亮。
实验步骤如下:
1)1#、2#电源进线同时供电,合闸消防和安全防范系统1#出线、2#出线断路器。
2)按下1#出线投入/预备按钮,按钮灯亮,运行灯亮,1#出线处于投入运行状态。
3)按下2#出线预备/投入按钮,按钮灯亮,运行灯不亮,2#出线处于预备状态。
4)断开1#出线断路器,观察1#出线、2#出线运行指示灯的变化。
5)再次合闸1#出线断路器,观察1#出线投入/预备按钮灯变化
6)断开2#出线断路器,观察1#出线、2#出线运行指示灯的变化。
同上实验步骤,熟悉通信及有限电视系统、电梯系统双电源运行线路切换控制。
2、应急照明双电源切换控制
从以下三个中任选一个设计应急照明双电源自动切换线路图并接线。
(1)互为备用
动作过程要求如下:
1)SA1按下后,配电箱从1#线路取电。
此时按下SA2。
2)1#应急照明出线失电,应急照明配电箱从2#线路取电。
3)当1#应急照明出线再次得电,一旦2#出线失电,应急照明配电箱自动从1#应急照明出线取电。
(2)互为备用
具有防触点竞争功能,实验步骤要求参考
(1)。
(3)带自适应功能
增加按钮SA3,实验步骤要求参考
(1)。
四、实验报告
画出双电源自动切换装置的电路图,分析其工作原理。
实验六应急电源自动投入和退出运行控制实验
一、实验目的
1.认识应急电源的作用。
2.熟悉应急电源投入和退出的工作运行条件。
二、原理说明
自备电源系统是防止各外部电源停电时,给配电母线提供交流电源,保证楼宇内重要负荷的持续供电运行。
备自投工作原理如图:
正常运行条件:
1、2DL处于分位置,1DL处于合位置
2、母线有电压
3、备自投投入开关处于投入位置
启动条件:
母线失压
动作过程:
投入:
1DL分位置,2DL合位置
退出:
1DL合位置,2DL分位置
三、实验内容和步骤
1、自备电源系统自动投入
将“备用方式”、“明备用线路选择”旋至空挡(垂直状态)。
(1)打开总操作电源,合闸进线电源总开关,将选择开关QF1和QF4旋至合闸。
(2)将“备用方式”旋至“自备电源系统”。
(3)将选择开关QF1旋至分闸,观察各进线断路器动作。
(4)将备自投控制选择开关恢复初始状态。
2、自备电源系统自动退出
将选择开关QF1旋至合闸,观察各进线断路器动作。
四、实验报告
1.根据实验现象,分析自备电源系统投入和退出工作原理。
2.分析电源进线和自备电源系统为什么不能同时投入运行?
实验七功率因数补偿实验
一、实验目的
1、认识无功补偿的意义。
2、熟悉智能无功补偿装置的使用方法。
二、原理说明
无功补偿的重要目的是防止低压线路功率因数较低,导致电压下降或发电机组感性功耗增加。
所以低压无功补偿的作用非常重要。
无功补偿的主要方法为补偿电容器组,本实验装置的补偿控制方式有手动和微机自动控制两种。
无功补偿安装位置以及结构原理如图1-1。
本实验装置内为A相单相补偿,电容器组的参数如下表3-1:
表3-1
组数
电容值(uF)
补偿无功功率(kVar)
第1组
1
0.015
第2组
1
0.015
第3组
2.2
0.033
第4组
2.2
0.033
无功计算方法:
XC—电容器的容抗
f—电源频率(Hz)
U—电容两端的电压(kV),本装置内按220V计算
C—电容值(μF)
QC—无功功率(kVar)
三、实验内容和步骤
1、手动无功补偿实验
1)将“无功补偿方式”选择开关旋至“停止”。
2)1#进线供电,母线开关QF4闭合,两条母线同时投入。
楼宇负荷选择均为内部,投入全部负荷,相关操作步骤可参考实验三。
注意:
一定要确定动力系统先投入,并能正常工作,这样才能保证整个散热系统正常
工作。
3)将“无功补偿方式”选择开关旋至“手动”、“2”、“3”、“4”。
观察电容器组的投入情况,功率因数的变化,分析原因。
注意:
手动投切时,可在智能无功补偿装置上查看功率因数变化,该装置也会发出投入信号,但不会控制电容器组的投切。
2、自动无功补偿实验
1)将“无功补偿方式”选择开关旋至“自动”。
2)1#进线供电,母线开关QF4闭合,两条母线同时投入。
按照智能无功补偿装置的使用说明书学习操作装置,熟悉各功能设置。
注意:
1#母线失电时,智能无功补偿装置停止工作。
3)楼宇负荷选择均为内部,投入全部负荷。
相关操作步骤可参考实验三。
4)设置参数如附录一出厂设置参数,观察电容器组的投入情况,投入指示灯的变化规律,功率因数的变化,分析原因。
5)切除2#母线上全部负荷,逐渐切除1#母线上的负荷,观察电容器组变化情况,分析变化规律。
6)切除全部负荷,关闭电源开关。
注意:
可以在智能无功功率自动补偿器JKL5CF上监测总进线电源的功率因数,在1#母线上投切电容器组。
四、实验报告
1.分析手动和自动无功补偿的区别。
2、说明无功补偿的工作原理。
3、分析欠补偿和过补偿的区别。
实验八和消防自动报警系统的联动实验
一、实验目的
1、了解消防报警信号发生时,供配电系统的运行变化状态。
二、原理说明
当建筑发生火灾或其他灾害时,会自动发出消防告警信号,此时,供配电系统将根据消防信号进行相关联动措施,主要是切除非重要负荷的供电,同时要保证消防电源以及应急电源的持续供电。
本实验装置上,供配电系统上位机接受消防告警信号,采取自动和手动两种方式,进行相关的联动措施。
三、实验内容和步骤
1、给实验装置上电,各线路断路器工作在ON状态,投入各条运行线路。
2、运行上位机软件。
3、按下“消防告警信号模拟按钮”,发出消防信号。
4、观察上位机画面的变化,进行相关联动操作。
5、再次按下“消防告警信号模拟按钮”,取消消防信号。
四、实验报告
1.根据实验步骤,分析发生消防联动信号时,供配电系统运行状态的变化。
实验九供配电监控系统运行调度实验
一、实验目的
1、熟悉供配电监控系统的功能和作用。
2、熟悉供配电系统的操作。
二、原理说明
供配电综合自动化系统以计算机为核心,实现对系统全面的自动监控,实现供配电系统工作的安全性、可靠性、节能性、灵活性。
供配电统上位机系统运行调度包括以下两方面内容:
1、供配电系统设备的自动控制
供配电综合自动化系统可对系统的主开关、断路器等设备的工作状态进行自动控制。
控制内容如下:
1)高低压断路器、开关设备按顺序自动接通、分断,高/低压母线联络断路器按需要自动接通、分断。
2)柴油发电机组备用电源开关设备按顺序自动投入或自动脱离,即由开关设备的自动分、合闸实现备用电源和市电供电的转换。
根据实践证明,楼宇自控系统对供配电系统的监控要求是“只监不控“,这样可保证供配电系统的安全可靠。
2、供配电系统的监测和保护
为了对供配电系统设备的运行状态及供电情况及时、准确地了解和掌握,为了保证供配电质量和系统安全,要对供电系统以下内容进行监测:
1)开关状态监测和报警
高压进线、出线,低压进线、部分重要负荷出线及母线的断路器状态监测,故障报警。
2)线路状态监测和报警
电源电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率自动监测及供电质量积算。
3)负荷监测和报警
各级负荷的电压、电流自动监测显示和报警。
4)系统有功电度、无功电度、功率因数等测量和系统报警。
三、实验内容和步骤
1、上电运行实验设备,投入运行设备,操作方法同前实验。
2、运行上位机软件。
在“供配电监控管理系统”窗口中,操作各子菜单功能,熟悉各监控画面内容,分析运行状态变化情况。
3、关闭软件,关闭实验设备各电源。
四、实验报告
1.根据实验步骤,分析供配电系统的监控原理。
2.分析供配电监控系统的主要内容。