建筑电气技术基础期末考卷及答案.docx
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建筑电气技术基础期末考卷及答案
中国矿业大学
全校性公共选修课程考查试卷
课程名称建筑电气基础
考查时间2013年7月
学生姓名邓浩
学号12115106
所在院系外国语言文化学院
中国矿业大学力学与建筑工程学院
中国矿业大学2012～2013学年第2学期
《建筑电气技术基础》考查试卷
题 号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
总分
得 分
阅卷人
一、名词解释。
（10分）
光通量、照度、等电位联结、眩光、绿色照明
光通量指人眼所能感觉到的辐射率，它等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积。
由于人眼对不同波长光的相对视见率不同，所以不同波长光的辐射功率相等时，其光通量并不相等。
光照强度是一种物理术语，指单位面积上所接受可见光的能量。
对生物的光合作用影响很大。
可通过照度计来测量。
等电位连接（也叫联结）的定义有以下几种，但都是强调有可能带电伤人或物的导电体被连接并和大地电位相等的连接就叫等电位连接。
眩光（glare）是指视野中由于不适宜亮度分布，或在空间或时间上存在极端的亮度对比，以致引起视觉不舒适和降低物体可见度的视觉条件。
绿色照明是指通过提高照明电器和系统的效率，节约能源；减少发电排放的大气污染物和温室气体，保护环境；改善生活质量，提高工作效率，营造体现现代文明的光文化。
二、二级负荷用户和设备的供电应符合哪些要求？
（10分）
二级负荷的供电系统应做到当电力变压器或线路发生常见故障时，不致中断供电或中断供电能及时恢复。
1.宜由两个回路供电，其第二回路可来自地区电力网或邻近单位，也可自备柴油发电
机组（但必须采取防止与正常电源并联运行的措施）。
2.由同一座试域变电站的两段母线分别引来的两个回路供电。
③在负荷较小或地区供电条件困难时，可由一路6KV及以上专用的架空线路供电，或采用两报电缆供电，其蓦根电缆应能承担全部二级负荷。
（2）二级负荷设备的供电应根据本单位的电源条件及负荷的重要程度，采取下列方式之一:
①双电源（或双回路）供电，在最末一级配电装置内自动切换。
②双电源（或双回路）供电到适当的配电点自动互投后用专线送到用电设备或其控制装置上。
③由变电所引出可靠的专用的单回路供电;，
④应急照明等分散的小容量负荷，可采用一路市电加EPS或采用一路电像与设备自带的蓄（干）电他（组〕在设备处自动切换。
三、低压配电系统的形式、特点及适用场所？
（10分）
现低压接地系统常用有五种形式为；TN－C、 TN－S、 TN－C－S、IT、TT
1、TN方式供电系统
1）TN方式供电系统是将电气设备的外露导电部分与工作中性线相接的保护系统，称作接零保护系统，用TN表示。
它的特点如下：
1）当电气设备的相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电时，实际上就是单相对地短路故障，理想状态下电源侧熔断器会熔断，低压断路器会立即跳闸使故障设备断电，产生危险接触电压的时间较短，比较安全。
2）TN系统节省材料、工时，应用广泛。
3）TN方式供电系统中，国际标准IEC60364规定，根据中性线与保护线是否合并的情况，TN系统分为如下三种：
□ TN－C□ TN－S□ TN－C－S
TN-C方式供电系统
本系统中，保护线与中性线合二为一，称为PEN线。
优点：
TN－C方案易于实现，节省了一根导线，且保护电器可节省一极，降低设备的初期投资费用；发生接地短路故障时，故障电流大，可采用一过流保护电器瞬时切断电源，保证人员生命和财产安全
缺点：
线路中有单相负荷，或三相负荷不平衡，及电网中有谐波电流时，由于PEN中有电流，电气设备的外壳和线路金属套管间有压降，对敏感性电子设备不利；PEN线中的电流在有爆炸危险的环境中会引起爆炸；PEN线断线或相线对地短路时，会呈现相当高的对地故障电压，可能扩大事故范围；TN-C系统电源处上使用漏电保护器时，接地点后工作中性线不得重复接地，否则无法可靠供电。
TN-S方式供电系统
本系统中，保护线（PE）和中性线（N）严格分开，称作TN-S供电系统。
优点：
正常时即使工作中性线上有不平衡电流，专用保护线上也不会有电流。
适用于数据处理和精密电子仪器设备，也可用于爆炸危险场合；民用建筑中，家用电器大都有单独接地触点的插头，采用TN－S系统，既方便，又安全；如果回路阻抗太高或者电源短路容量较小，需采用剩余电流保护装置RCD对人身安全和设备进行保护，防止火灾危险；TN-S系统供电干线上也可以安装漏电保护器，前提是工作中性线N线不得有重复接地。
专用保护线PE线可重复接地，但不可接入漏电开关。
缺点：
由于增加了中性线，初期投资较高； TN－S系统相对地短路时，对地故障电压较高。
TN-C-S方式供电系统
本系统是指，如果前部分是TN-C方式供电，但为考虑安全供电，二级配电箱出口处，分别引出PE线及N线，即在系统后部分二级配电箱后采用TN-S方式供电，这种系统总称为TN-C-S供电系统。
优点：
工作中性线N与专用保护线PE相联通，如图2-3联通后面PE线上没有电流，即该段导线上正常运行不产生电压降；联通前段线路不平衡电流比较大时，在后面PE线上电气设备的外壳会有接触电压产生。
因此，TN-C-S系统可以降低电气设备外露导电部分对地的电压，然而又不能完全消除这个电压，这个电压的大小取决于联通前线路的不平衡电流及联通前线路的长度。
负载越不平衡，联通前线路越长，设备外壳对地电压偏移就越大。
所以要求负载不平衡电流不能太大，而且在PE线上应作重复接地；一旦PE线作了重复接地，只能在线路末端设立漏电保护器，否则供电可靠性不高；对要求PE线除了在二级配电箱处必须和N线相接以外，其后各处均不得把PE线和N线相联，另外在PE线上还不许安装开关和熔断器；民用建筑电气在二次装修后，普遍存在N线和PE线混用的情况，混用后事实上使TN-C-S系统变成TN-C系统，后果如前叙。
鉴于民用建筑的N线和PE线多次开断、并联现象严重，形成危险接触电压的情况机会较多，在建筑电器的施工与验收中需重点注意。
2、IT方式供电系统
系统的电源不接地或通过阻抗接地，电气设备的外壳可直接接地或通过保护线接至单独接地体。
优点：
运用IT方式供电系统，由于电源中性点不接地，相对接地装置基本没有电压。
电气设备的相线碰壳或设备绝缘损坏时，单相对地漏电流较小，不会破坏电源电压的平衡，一定条件下比电源中性点接地的系统供电可靠；IT方式供电系统在供电距离不是很长时，供电的可靠性高、安全性好。
一般用于不允许停电的场所，有连续供电要求的地方，例如医院的手术室、地下矿井、炼钢炉、电缆井照明等处。
缺点：
如果供电距离很长时运用IT方式供电，从图3-1可见，电气设备的相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电时，由于供电线路对大地的分布电容会产生电容电流，此电流经大地可形成回路，电气设备外露导电部分也会形成危险的接触电压；TT方式供电系统的电源接地点一旦消失，即转变为IT方式供电系统，三相、二相负载可继续供电，但会造成单相负载中电气设备的损坏；如果消除第一次故障前，又发生第二次故障，如不同相的接地短路，故障电流很大，非常危险，因此对一次故障探测报警设备的要求较高，以便及时消除和减少出现双重故障的可能性，保证IT系统的可靠性。
3、TT方式供电系统
本系统是指，电力系统中性点直接接地，电气设备外露导电部分与大地直接联接，而与系统如何接地无关。
专用保护线（PE线）和工作中性线（N线）分开，PE线与N线没有电的联系。
正常运行时，PE线没有电流,N线可以有电流。
在TT系统中负载的所有接地均称为保护接地，
优点：
TT供电系统中当电气设备的相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电时，由于有接地保护，可以减少触电的危险性；电气设备的外壳与电源的接地无电气联系，适用于对电位敏感的数据处理设备和精密电子设备；故障时对地故障电压不会蔓延。
缺点：
短路电流小，发生短路时，短路电流保护装置不会动作，易造成电击事故；受线路零序阻抗及接地处过渡电阻的影响，漏电电流可能比较小，低压断路器不一定能跳闸，会造成漏电设备的外壳对地产生高于安全电压的危险电压,一般需要设漏电保护器作后备保护；由于各用电设备均需单独接地，TT系统接地装置分散、耗用钢材多、施工复杂较为困难；TT供电系统在农村电网应用较多，一相一地的偷电方式，是电源出口处漏电保护器频繁动作的主要原因；如果工作中性线断线，健全相电气设备电压升高，会造成成批电器设备损坏。
因此《架空绝缘配电线路设计技术规程DL/T601—1996》中10.7规定：
中性点直接接地的低压绝缘线的中性线，应在电源点接地。
在干线和分支线的终端处，应将中性线重复接地。
三相四线供电的低压绝缘线在引入用户处，应将中性线重复接地。
四、变配电所位置选择时，应考虑哪些因素？
（10分）
1.外部供电引入位置2.当地供电部门要求（地下还是地上及面积大小）3.尽可能靠近负荷中心4.方便进线（尽可能靠近外墙）和出线（尽可能靠近电气竖井），应考虑变压器维修更换的设备进出问题
五、电线和电缆线的截面选择应满足的主要要求是什么？
选择导线截面的步骤？
（10分）
使用的导线主要有电线和电缆，其截面应满足以下四个要求；1、满足导线发热条件；2、符合电压损失条件；3、导线要满足强度要求；4、导线截面在满足符合的情况下应要经济性。
导线截面选择方法一般有以下三种:
（1）按发热条件来选择导线截面;
（2）按机械强度条件来选择导线截面;（3）按允许电压损失选择导线截面。
最后取其中截面最大的一个作为最终选择导线的依据。
六、具体论述下照明的五种种类？
（10分）
照明种类按照明性质分为正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明和障碍照明五种。
应急照明包括三种不同的照明用途：
（1）疏散照明。
疏散照明的地面水平照度不宜低于5%以满足人群疏散的要求。
（2）安全照明。
工作场所内安全照明的亮度不宜低于该场所一般眼明眼度的5％。
（3）备用照明。
备用照明亮度为一般眼明或分区一般眼明眼度的10％。
值班照明的亮度视其设置地点的重要性而定，一般情况下要求不高时，可以利用应急眼明作为值班照明
七、用电设备及配电线路的短路和过载保护及上下级保护电器之间的配合有哪些？
（10分）
1照明用电设备的保护在民用建筑中照叫电器、风扇、小型排风机、小容量的空调器和电热器等一般均从照明支路取用电流通常划归照明负荷用电设备范围所以都可由照明文路的保护装置作为它们的保护。
照明支路的保护主要考虑对照明用电设备的短路保护。
对于要求不高的场合可采用熔断器保护对于要求较高的场合则采用带短路脱扣器的自动保护开关进行保护这种保护装置同时可作为照明线路的短路保护和过负荷保护一般只使用其中的一种就可以了。
2电力用电设备的保护在民用建筑小常把负载电流为6A以上或容量在1.2kW以上的较大容量用电设备划归电力用电设备。
对于电力负荷一般不允许从照明插座取用电源需要单独从电力配电箱或照明配电箱中分路供电。
除了本身单独设有保护装置的设备外其余的设备都在分路供电线路上装设单独的保护装置。
对于电热器类用电设备一般只考虑短路保护。
容量较大的电热器在单独回路装设短路保护装置时可采用熔断器或自动开关作为其短路保护。
对于电动机类用电负荷在需要单独分路装设保护装置时除装设短路保护外还应装设过载保护可由熔断器和带过载保护的磁力起动器由交流接触器和热继电器组成进行保护或出带的短路和过载保护自动开关进行保护。
3低压配电线路的保护对于低压配电线路一般主要考虑短路和过载两项保护也不能忽视。
3.1低压配电线路的短路保护所有的低压配电线路都应装设短路保护一般可采用熔断器或自动开关保护。
由于线路的导线截面是根据实际负荷选取的因此在正常运行的情况下负荷电流是不会超过导线的长期允许载流量的。
但是为了避开线路中短时间过负荷的影响当采用熔断器作短路保护时熔体的额定电流应小于或等于电缆或穿管绝缘导线允许载流量的2.5倍对于明敷绝缘导线由于绝缘等级偏低绝缘容易老化等原因熔体的额定电流应小于或等于导线允许载流量的1.5倍。
当采用自动开关作短路保护时由于其过电流脱扣器具有延时性并且可调可以避开线路中的短时过负荷电流所以过电流脱扣器的整定电流一般成小于或等于绝缘导线或电缆的允许载流量的1.1倍。
短路保护还应考虑线路末端发生短路时保护装置动作的可靠性。
当上述保护装置作为配电线路的短路保护时要求在被保护线路的末端发生单相接地短路以及两相短路时其短路电流值应大于或等于熔断器熔体额定电流的4倍如用自动开关保护则应大于或等于自动开关过电流脱扣器整定电流的1.5倍。
3.2低压配电线路的过负荷保护低压配电线路在下列场合府装设过负荷保护不论在何种房间内由易燃外层无保护型电线构成的明配线路所有照明配电线路。
对于无火灾危险及无爆炸危险的仓库中的照明线路可不装设过负荷保护。
过负荷保护一般可由熔断器或自动开关构成熔断器熔体的额定电流或自动开关过电流脱扣器的整定电流应小于或等于导线允许载流量的0.8倍。
3.3低压配电线路的过压保护对于民用建筑低压配电线路一般只要求有短路和过载两种保护但从发展情况来看还应考虑过电压保护。
这是因为某些低压供电线路有时会意外地出现过电压如高压架空线断落在低压线路上三相四线制供电系统的零线断落引起中性点偏移以及雷击低压线路等都可能使低压供电线路上出现超过正常值的电压使接在该低压线路上的用电设备因电压过高而损坏。
为了避免这种意外情况应在低压配电线路上采取适当分级装设过压保护的措施如在用户配电盘上装设带过压保护功能的漏电保护开关等。
3.4上下级保护电器之间的配合在低压配电线路上应注意上下级保护电器之间的正确配合这是因为当配电系统的某处发生故障时为了防止事故扩大到非故障部分要求电源侧、负载侧的保护电器之间具有选择性配合。
1当上下级均采用熔断器保护时一般要求上一级熔断器熔体的额定电流比下一级熔体的额定电流大2级3级此处的“级”系指同一系列熔断器本身的电流等级。
2当上下级保护均采用自动开关时应使上一级自动开关脱扣器的额定电流大于下一级脱扣器的额定电流一般大于或等于1.2倍。
3当电源侧采用自动空气开关负载侧采用熔断器时应满足熔断器在考虑了正误差后的熔断特性曲线在自动空气开关的保护特性曲线之下。
4当电源侧采用熔断器负载侧采用自动空气开关时应满足熔断器在考虑了负误差后的熔断特性曲线在自动空气开关考虑了正误差后的保护特性曲线之上。
八、防雷等级划分时，第二类防雷建筑有哪些？
（15分）
一、国家级重点文物保护的建筑物。
二、国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站、国宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。
三、国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子设备的建筑物。
四、制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。
五、具有1区爆危险环境的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。
六、具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物。
七、工业企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。
八、预计雷击次数大于0.05次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。
九、预计雷击次数大于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。
十、地基GPS野外监测墩。
九、结合课程所学，请谈谈高等院校应采用哪些电气节能措施？
（15分）
1 供配电系统的节能设计
根据负荷容量，供电距离及分布，用电设备特点等因素合理设计供配电系统，做到系统尽量简单可靠，操作方便。
变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半经减少线路损耗。
合理选择变压器的容量和台数，以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活投切变压器，实现经济运行减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗
2变压器的节能设计
减少变压器的有功损耗。
变压器的有功损耗按下式计算：
ΔΡ=Ρo+β²Ρκ，式中ΔΡ--变压器的有功损耗（KW）Ρo-变压器的空载损耗（KW）Ρκ-变压器的短路损耗（KW）β-变压器的负载率
3提高供配电系统的功率因数
功率因数提高了可以减少线路无功功率的损耗，从而达到节能目的。
前面提到的输电线路损耗ΔＰ中包含了线路传输有功功率时而引起的线损和线路传输无功功率时引起的线损。
传输有功功率是为了满足建筑物功能所必须的，是不变的。
而在供配电系统中的某些用电设备如电动机、变压器、灯具的镇流器以及很多家用电器等都具有电感性，会产生滞后的无功电流，它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，无形中又增加了线路的功率损耗。
然而这部分损耗是可以避免的，具体方法有：
（1）减少用电设备无功损耗，提高用电设备的功率因数。
在设计中尽可能采用功率因数高的用电设备如同步电动机等，电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备（如配有电容补偿的荧光灯）等。
（2）用静电电容器进行无功补偿，电容器可产生超前无功电流抵消用电设备的滞后无功电流从而达到提高功率因数同时又减少整体无功电流。
在具体工程设计中有采用分散就地补偿和高低压柜集中补偿等方式，可根据具体情况具体分析。
4电动机节能设计
减少电动机能损耗的主要途径是提高电动机的工作效率和功率因数。
在工程设计中应选用高效率的电动机，但是在具体工程中电动机通常都是水暖及建筑等专业设备所配套的，由设备制造商统一供应的，所以节能措施只能贯彻在运行过程中。
除了就地电容器补偿以减少线路损耗外主要是减少电动机轻载和空载运行，因为在轻载运行下电动机效率是极低的，切实可行的办法是采用变频调速控制电动机使其在负载率变化时自动调节转速使得与负载变化相适应以提高电动机轻载时的效率从而达到节约电能的目的。
5照明的节能设计
照明节能设计就是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下，力求减少照明系统中光能的损失，从而最大限度的利用光能，通常的节能措施有以下几种：
（1）充分利用自然光，这是照明节能的重要途径之一，在设计中电气设计人员应多与建筑专业配合，做到充分合理地利用自然光使之与室内人工照明有机地结合，从而大大节约了人工照明电能。
（2）照明设计规范规定了各种场所的照度标准、视觉要求、照明功率密度等等。
照度标准是不可随意降低的，也不宜随便提高，要有效地控制单位面积灯具安装功率，在满足照明质量的前提下，一般房间（场所）应优先采用高效发光的荧光灯（如T5、T8管）及紧凑型荧光灯，高大车间、厂房及体育馆场的室外照明等一般照明宜采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源。
（3）广使用低能耗性能优的光源用电附件，如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等，公共建筑场所内的荧光灯宜选用带有无功补偿的灯具，紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器，气体放电灯宜采用电子触发器。
（4）改进灯具控制方式，采用各种节能型开关或装置也是一种行之有效的节电方法。
根据照明使用特点可采取分区控制灯光或适当增加照明开关点。
卧房、病房、客房等床头灯可采用调光开关，高级客房采用节电钥匙开关，公共场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关，走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。
建筑电气的节能设计潜力很大，广大电气设计人员在设计中应精心考虑，反复比较设计方案，拿出一套符合各种技术指标，满足功能需求的前提下，行之有效而又切实可行的节能措施，从而达到真正节约电能的目的。
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