第4章+电线、电缆及电器设备的选择.ppt

2020 3 15 第1页 内容提要 电线 电缆及电器设备的选择是建筑供配电系统的重要内容之一 本章介绍了电线 电缆及母线型号 截面的选择方法及综合分析与应用 同时讲授常用低压电器的分类 使用功能 电器设备的选择原则和电器设备之间的配合 第4章电线 电缆及电器设备的选择 第4章电线 电缆及电器设备的选择 2020 3 15 第2页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 第4章电线 电缆及电器设备的选择 4 1电线 电缆及母线的选择 4 2电器设备选择的原则 4 3高压开关设备及其选择 4 4低压电器设备及其选择 2020 3 15 第3页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 4 1电线 电缆及母线的选择 一 常用电线和电缆型号的选择 1 电线 电缆的概念 1 电线 电缆的定义 电线 电缆是指用以传输电能信息和实现电磁能转换的线材产品 电线 通常把只有金属导体的产品和在导体上敷有绝缘层外加轻型保护 如棉纱编织层 玻璃丝编织层 塑料 橡皮等 结构简单 外径比较细小 使用电压和电流比较小的绝缘线 叫做电线 2020 3 15 第4页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 电缆 把既有导体 电缆芯 和承受电网电压的绝缘层 以及包覆在绝缘层上 使绝缘材料免受潮气侵袭和机械损坏 从而长期保持绝缘性能的保护层 防止水份侵入的严密内护层 或加大机械强度的外护层 结构较为复杂 截面积较大的产品叫做电缆 电压等级稍高的电缆 其导体外和绝缘层外 还有用半导体或金属材料制成的屏蔽层 1 电线 电缆的定义 电线主要用于室内敷设 而电缆由于其复杂结构 故能够敷设在地下 水底等各种环境中 满足长期 安全传输电能的需要 2020 3 15 第5页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 从材料上分 2 电线 电缆的简单分类 橡皮绝缘导线 塑料绝缘导线 氯丁橡皮绝缘导线 聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套导线等 以上统称电线 以及油浸纸绝缘电力电缆 交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆 裸铝护套电缆 裸铅护套电缆等 以上统称电缆 铝芯线 铜芯线 角钢滑触线 从绝缘及保护层方面分 2020 3 15 第6页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 电线 单芯线多芯线软线 按绝缘材料 按芯线材料 按芯线构造 橡皮绝缘线塑料绝缘线 铜芯线铝芯线 2020 3 15 第7页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 1 聚氯乙烯绝缘线 通称塑料绝缘线 常用的有聚氯乙烯绝缘电线 是在线芯外包上聚氯乙烯绝缘层 铜芯电线的型号为BV 铝芯电线的型号为BLV 型号含义如下 2020 3 15 第8页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 BLV 2020 3 15 第9页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 BV 2020 3 15 第10页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 电线外型为圆形 截面积10mm2以下时 还可制成两芯扁形电线 聚氯乙烯绝缘软线主要用作交流额定电压250V以下的室内日用电器及照明灯具的连接导线 俗称灯头线 都是双芯的 其型号为RVB 平行塑料绝缘软线 和RVS 双绞塑料绝缘软线 除此以外 在民用建筑中还常用一种塑料绝缘线 叫做聚氯乙烯绝缘和护套电线 它是在聚氯乙烯绝缘外层外再加上一层聚氯乙烯护套构成的 线芯分为单芯 双芯和三芯 电线的型号为BVV 铜芯 和BLVV 铝芯 这种电线可以直接安装在建筑物表面 它具有防潮性能和一定的机械强度 广泛用于交流500V及以下的电气设备和照明线路的明敷设或暗敷设 2020 3 15 第11页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 优点 这类电线绝缘性能良好 制造工艺简便 价格较低 不用棉纱和橡胶 室内明敷或穿管都可取代橡皮绝缘线 生产量大 应用广泛 缺点 是对气温适应性能较差 低温时易变硬发脆 高温或日光下绝缘老化较快 不宜室外敷设 聚氯乙烯绝缘线 通称塑料绝缘线 优缺点 2020 3 15 第12页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 RV 2020 3 15 第13页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 RVS 2020 3 15 第14页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 RVV 2020 3 15 第15页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 RVVP 2020 3 15 第16页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 RVVB 2020 3 15 第17页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 2 橡皮绝缘电线 这类电线弯曲性能较好 对气温适应较广 常用的型号有BX BLX 和BBX BBLX BX BLX 为铜 铝 芯棉纱编织橡皮绝缘线 BBX BBLX 为铜 铝 芯玻璃丝编织橡皮绝缘线 这两种电线是日前仍在应用的旧品种 它们的基本结构是在芯线外面包一层橡胶 然后用编织机编织一层棉纱或玻璃丝纤维 最后在编织层上涂蜡而成 由于这两钟电线生产工艺复杂 成本较高 正逐渐被塑料绝缘线所取代 2020 3 15 第18页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 这类电线具有前两类电线的优点 且耐油性能好 不易霉 不延燃 适应气温性能好 老化时间为普通橡皮线的2倍 适宜作室外架空线或进户线用 缺点是绝缘层机械强度比橡皮线低 主要型号有 BLXF BXF 3 氯丁 橡皮绝缘线 2020 3 15 第19页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 电缆 按其用途 电力电缆控制电缆 按其绝缘材料 按其线芯组成 油浸纸绝缘电缆橡皮绝缘电缆塑料绝缘电缆 单芯双芯三芯多芯 2020 3 15 第20页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 2020 3 15 第21页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 2020 3 15 第22页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 2020 3 15 第23页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 电力电缆型号各部分的代号及其含义 1 绝缘种类 V代表聚氯乙稀 X代表橡胶 Y代表聚乙烯 YJ代表交联聚乙烯 Z代表纸 2 导体材料 L代表铝 T 省略 代表铜 3 内护层 V代表聚氯乙稀护套 Y聚乙烯护套 L铝护套 Q铅护套 H橡胶护套 F氯丁橡胶护套 4 特征 D不滴流 F分相 CY充油 P贫油干绝缘 P屏蔽 Z直流 5 控制层 0无 2双钢带 3细钢丝 4粗钢丝 6 外被层 0无 1纤维外被 2聚氯乙稀护套 3聚乙烯护套 7 阻燃电缆在代号前加ZR 耐火电缆在代号前加NH 2020 3 15 第24页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 1 聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆 即全塑料电缆 这种电缆的绝缘性能 弯曲性能 抗腐蚀性能均较好 且护套轻 耐油 耐酸碱腐蚀 不延燃 接头制作简便 价格便宜 缺点是绝缘电阻率较油浸纸低 介质损耗大 耐腐蚀性能不完善 在含有三氯乙烯 二硫化碳 苯等化学物质的场合不适用 主要型号有VV VLV 2020 3 15 第25页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 1 YJV绝缘用的是交联聚乙烯 VV绝缘用聚氯乙烯 2 YJV电缆工作温度达90度 而VV只有70度 同截面积YJV电缆载流量大 VV类电缆导体运行最高额定温度为摄氏70度 短路时 持续时间小于5秒 最高温度不超过摄氏160度 YJV类电缆导体运行最高额定温度为摄氏90度 短路时 持续时间小于5秒 最高温度不超过摄氏250度 3 YJV从长远看比VV好 使用寿命长等 但比VV贵 4 从技术经济指标看 三芯的YJV比VV电缆的各项参数都要高 2 交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆 YJV YJLV 在民用建筑中推荐使用YJV 其载流量比VV的大 更为主要的是在电气火灾时 由于其绝缘材料不含氯 燃烧时不会产生有毒气体 2020 3 15 第26页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 3 电缆头 电缆头 按接头位置 中间接头终端头 按安装场所 户内式户外式 按制作安装材料 干包式浇注式热缩式冷缩式 主要作用是使线路通畅 使电缆保持密封 并保证电缆接头处的绝缘等级 使其安全可靠地运行 若是密封不良 不仅会漏油造成油浸纸干枯 而且潮气也会侵入电缆内部 使纸绝缘性能下降 2020 3 15 第27页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 2020 3 15 第28页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 2020 3 15 第29页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 分支电缆是适用于现代高层建筑和现代化工厂的一种新型垂直主电缆 其主要优点有 经济 缩短施工周期 高质量等 分支电缆载流量只能做到1000A左右 引出的容量一旦确定后就难以更改 灵活性不如母线槽 此外 各支点的尺寸一定要比较准确 但总体来看 分支电缆仍是一种省钱 工程造价约为母线槽的50 70 省力 安全可靠的供电干线形式 有生命力 分支电缆已在世界上多数目家和地区的建筑行业中被广泛采用 2020 3 15 第30页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 4 电缆的阻燃性能耐火布线 指由于火的作用火灾温升曲线达到840 时 使线路在30min内仍可靠供电的布线方式 耐热布线 指由于火的作用火灾温升曲线达到380 时 使线路在15min内仍能可靠供电的布线方式 广泛应用于消防设备的耐火耐热布线中 2020 3 15 第31页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 一类高 低层建筑内的电力 照明 自控等线路宜采用阻燃型电线和电缆 但重要消防设备 如消防水泵 消防电梯 防 排烟风机等 的供电回路 有条件时可采用耐火型电缆或采用其他防火措施以达耐火配线要求 二类高 低层建筑内的消防用电设备 宜采用阻燃型电线和电缆 2020 3 15 第32页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 低烟无卤型交联聚乙烯绝缘电缆阻燃型普通电缆含有卤素 一旦发生电气火灾而燃烧时 不仅发烟量大而又还会产生大量的酸性有毒气体 建筑电气工程宜优先选用交联聚乙烯绝缘电缆 代替聚氯乙烯电缆 低烟无卤型交联聚乙烯绝缘电缆 2020 3 15 第33页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 3 高层建筑中常用的电线和电缆 在高层建筑中 低压线路一般都用耐压为500V的BV 500型铜芯塑料线 导线截面为16mm2以上时 也可考虑选用铝芯塑料线BLV 500型 目前很少采用铝芯塑料线 BVV 500和BLVV型铜芯或铝芯塑料线由于用它明敷的场所较少 除临时线路外 在高层建筑中很少采用 在低压电力电缆中广泛采用全塑料电缆 有VV型或VLV型 或者采用带钢带或钢丝铠装的VV29 VV30 VLV20 VLV30型塑料电缆 2020 3 15 第34页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 1 在下列场所应选择铜芯电缆或导线 1 需要运行中确保连接可靠的回路 一 二级负荷 2 居住建筑 幼儿园 福利院 医院等用电设备的配电线路 3 有爆炸 火灾危险 潮湿 腐蚀 连接移动设备及八度抗震及以上设防的场所重要的公共建筑 4 监测及控制回路 5 应急系统包括消防系统的线路 6 室外配电线路 2 常用电线 电缆型号选择 2020 3 15 第35页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 2 电力电缆芯数及导线根数的选择 1 三相电路中电力电缆芯数及导线根数的选择 1kV及以下的TN C系统应采用4芯电缆或4根导线 1kV及以下TN S系统应选用5芯电缆或5根导线 2 单相电路中电力电缆芯数及导线根数的选择 1kV及以下TN C系统的单相回路应选用2芯电缆或2根导线 1kV及以下TN S系统的单相回路应选用3芯电缆或3根导线 2020 3 15 第36页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 3 尽量选用塑料绝缘电线 因为塑料绝缘线的绝缘性能好 成本低 当在建筑物表面直接敷设时 应选用聚氯乙烯绝缘和护套电线 4 注意选用新材料 新品种的电线和电缆 不选用淘汰产品及限制使用的产品 5 电线和电缆具体型号选用 应根据使用环境和敷设方式而定 具体见P69表4 1 2020 3 15 第37页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 二 常用电线和电缆截面的选择方法 1 不因长期通过负荷电流使导线过热 以避免损坏绝缘或短路失火等事故 2 有足够的机械强度 避免因刮风 结冰或施工等原因被拉断 3 线路上电压损失不能过大 对于电力线路 电压损失一般不能超过额定电压的10 对于照明线路一般不能超过5 1 电线和电缆线的截面选择应满足的主要要求 2020 3 15 第38页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 2 选择导线截面的步骤 1 对于距离L 200m的低压电力线路 一般先按发热条件的计算方法来选择导线截面 然后用电压损失条件和机械强度条件进行校验 2 对于距离L 200m较长的供电线路 一般先按允许电压损失的计算方法来选择截面 然后用发热条件和机械强度条件进行验算 3 对于高压线路 一般先按经济电流密度选择法来选择导线截面 然后用发热条件和电压损失条件进行校验 经济电流密度选择法 是指从经济角度出发 综合考虑输电线路的电能损耗和投资效益等指标 来确定导线单位截面积内通过的电流值 其数值可查有关手册 2020 3 15 第39页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 3 选择导线截面的具体方法 1 按发热条件选择导线截面积 IZ 导线或电缆的长期允许载流量 A IC 根据计算负荷求出的总计算电流 A IZ IC 民用建筑主要由低压供配电线路供电 因此导线截面积的选择主要采用 发热条件计算法和电压损失计算法 IZ可查表 附录2 获得 注意 IZ与环境温度和敷设条件有关 截面积指相线截面积 2020 3 15 第40页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 低压系统中性线和保护线的选择中性线 N 截面的选择 1 一般不小于相线截面的50 即SN 0 5S 2 对于三次谐波相当突出的三相线路 大于或等于相线截面 即 气体放电灯为主的三相四线和两相三线电路 SN S 采用晶闸管调光的三相四线和两相三线电路 SN 2S 3 对于由三相线路分出的两相及单相线路 等于相线截面 即SN S 2020 3 15 第41页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 保护线 PE 截面的选择 1 当S 16mm2时 SPE S 当16mm2 S 35mm2时 SPE 16mm2 当S 35mm2时 SPE 0 5S 2 保护线还应满足单相接地故障保护要求 保护中性线 PEN 截面的选择具有PE和N的双重功能 取其中最大值 即 SPEN 50 100 S及单相接地故障保护要求 2020 3 15 第42页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 例4 1 某办公楼建筑施工工地 照明干线电压为380V三相五线 计算电流为108A 现采用BV 500型导线穿镀锌钢管暗敷设供电 环境温度按30 计 试按发热条件选择相线及中性线截面 解 因所用导线BV 500为500V铜芯塑料绝缘线 查附录2表2 1得 气温为30 时 导线截面为50mm2的IZ 122A 因IC 108A 所以IZ IC 满足发热条件 因此相线选截面 S 50mm2 中性线 N 截面 选SN为25mm2 保护线 PE 截面 按SPE为25mm2 2020 3 15 第43页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 2 按允许电压损失选择导线截面积 式中 U 电压变化率 U1 线路的始端电压 V U2 线路的末端电压 V Ur 线路的额定电压 V 1 电压损失表示方法 2020 3 15 第44页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 2 按允许电压损失选择导线截面积 2 电压损失允许值 用电设备端子处电压偏移的允许范围为 电动机 5 照明灯在一般工作场所 5 在视觉要求较高的屋内场所 5 2 5 在远离变电所面积较小的一般工作场所 难以满足上述要求时 允许 10 其他用电设备无特殊规定时为 5 参见P4 表1 2 2020 3 15 第45页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 电压损失 3 导线截面积的计算 S 导线面积 mm2 待选导线上的负载总计算负荷 单相或三相 kW Li 导线长度 指单程距离 m U 电压变化率允许电压损失 M 负荷矩 kW m C 由电路的相数 额定电压及导线材料的电阻率等决定的常数 称为电压损失计算常数 纯电阻性负载 照明 电热设备等 导线截面积 2 按允许电压损失选择导线截面积 2020 3 15 第46页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 计算线路电压损失的计算常数C值 注 表中 为导线材料的电导率是 P72 表4 3 2 按允许电压损失选择导线截面积 2020 3 15 第47页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 感性负载 电动机等 B 校正系数 见P73 表4 4 B与负荷的功率因数 导线截面积及导线类型和敷设方式有关 3 导线截面的计算 2 按允许电压损失选择导线截面积 3 按机械强度选择导线截面积 为保证导线在安装和运行过程中 不致折断而中断正常供电和发生其他事故 因此规定了在各种不同的敷设条件下 导线按机械强度要求的最小截面积 P75 表4 5 2020 3 15 第48页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 例4 2 有一条从变电所引出的长100m的供电干线 供电方式为树干式 干线上接有电压为380V三相异步电动机共24台 其中10kW电动机20台 4 5kW电动机4台 干线敷设地点的环境温度为25 干线采用绝缘明敷 设各台电动机的负荷需要系数KX 0 35 平均功率因数cos 0 7 试选择该干线的截面积 解题思路 导线截面积的计算方法选择 发热条件 电压损失 机械强度 200m 发热条件 校验条件 IZ IC 用电压损失 机械强度进行校验 验算 查表 L 100m 查附录2 2020 3 15 第49页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 解 因为负荷性质属低压电力用电 负荷量较大 线路不长 只有100m 故先按满足发热条件来选择干线截面 用电设备总计算功率 总计算负荷电流为 视在总计算负荷 2020 3 15 第50页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 所选截面的允许载流量IZ应满足 IZ IC 165 6A查附录2 附表2 1 常用绝缘导线允许载流量表 选择截面为35mm2的铜芯塑料线 其导线允许载流量为170A 165 6A 满足要求 再按电压损失应小于规定值的要求来校验已选截面 查表4 3和表4 4 采用铜线明敷 C 75 B 1 40 由此可见 所选导线截面亦能满足允许电压损失的要求 最后查表4 5可知 所选导线也能满足机械强度要求 4 07 5 2020 3 15 第51页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 例4 3 某工程照明干线的负荷共计10kW 导线长300m 用380 220V三相四线制供电 设干线上的电压损失不超过5 敷设地点的环境温度为30 明敷 负荷需要系数KX 1 功率因数cos 1 试选择干线BLX的截面 查附录2常用绝缘导线允许载流量表 选用型号为BLX的导线截面为16mm2 其载流流量为80A 解 因是照明线 且线路较长 按允许电压损失条件来选择导线截面积 用发热条件来校验所选导线截面积 同时 根据表4 5可知 导线亦能满足机械强度的要求 查表4 3 采用铝线明敷 取C 45 7 所以 2020 3 15 第52页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 三 母线的选择 母线指用高导电率的铜 铝质材料制成的 用以传输电能 具有汇集和分配电力的产品 电站或变电站输送电能用的总导线 通过它 把发电机 变压器或整流器输出的电能输送给各个用户或其他变电所 硬母线软母线 母线分类 裸母线母线槽 2020 3 15 第53页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 三 母线的选择 绝缘方式 密集绝缘型 630A以上 空气绝缘型 630A及以下 按线制分 三相三线 三相四线 三相五线制 频率50 60Hz按电压分 400V 500V 660V 6kV及10kV四种 按电流分 25 40 63 100 160 200 250 400 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000A 共18种 母线槽是由金属板 钢板或铝板 为保护外壳 导电排 绝缘材料及有关附件组成的母线系统 母线槽分类 2020 3 15 第54页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 空气绝缘型母线槽 额定电压为400V 500V 660V 额定电流目前多为25 630A 密集绝缘型母线槽 普通型低压母线槽防火型低压母线槽耐高温型低压母线槽高压母线槽 2020 3 15 第55页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 苏州东海电CMC 1型母线槽有以下5大系列 CMC 1 NG型密集型耐高温母线槽CMC 1 FH型密集型耐火母线槽CMC 1 GF型隔热耐火母线槽CMC 1 P型普通母线槽GFM 1型高压共箱式封闭母线槽 2020 3 15 第56页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 屏蔽绝缘管形母线工程实例 2020 3 15 第57页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 2020 3 15 第58页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 母线槽工程实例 2020 3 15 第59页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 4 2电器设备选择的原则 1 按正常工作条件选择额定电压和额定电流 1 电器设备的最高电压Umax不应小于所在回路的系统最高电压Uy 即 Umax Uy 2 电器设备的额定电流Ir应大于或等于该回路的最大持续工作电流Imax 即 Ir Imax 电器设备选择是供配电系统设计的主要内容之一 选择时 应根据实际工程特点 按照有关设计规范 保证供配电安全可靠的前提下 并做到技术先进 经济合理 并遵循以下原则 2020 3 15 第60页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 因国产电器设备设计时取40 作为周围空气温度计算值 当设置点温度偏离40 时应进行矫正 即 Ir I r 设备的额定电流及经温度修正后的允许电流值 A 实际环境温度 取最热月平均最高气温 r 电器设备的额定温度 或载流导体的最高允许温度 K 温度修正系数 当 r时 每降低1 允许电流增加0 5 Ir 但总数不得超过20 当 r 60 时 每增高1 允许电流应减少1 8 Ir 设备的额定电流应乘以温度矫正系数K 2020 3 15 第61页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 2 按短路情况来校验电器设备的动稳定和热稳定 动稳定性 式中 Im im 制造厂规定的电器设备极限通过电流的峰值和有效值 kA Ish 3 ish 3 按三相短路计算所得的短路冲击电流和短路全电流有效值 kA It t 制造厂规定的电器设备在时间ts内的热稳定电流 Ia tima 短路稳态电流及假设时间 热稳定性 2020 3 15 第62页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 3 按装置地点的三相短路容量来校验开关电器的断流能力 遮断容量 4 按装置地点 工作环境 使用要求及供货条件来选择电器设备的适当型式 见P78表4 6 即 IN off SN off 制造厂提供的在额定电压下允许的开断电流 允许的断流容量 Ik 3 Sk 3 电器设备安装处的短路电流 短路容量 应特别注意铭牌断路容量值所规定的使用条件 如用于高海拔地区 矿山井下 或电压较低的电网中 都要降低短路容量值 2020 3 15 第63页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 选择电器设备时应校验的项目 2020 3 15 第64页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 4 3高压开关设备及其选择 定义 电弧是一种气体放电现象 电流通过某些绝缘介质 例如空气 所产生的瞬间火花 产生 当用开关电器断开电流时 如果电路电压不低于10 20伏 电流不小于80 100mA 电器的触头间便会产生电弧 电弧 分类 按电流种类可分为交流电弧 直流电弧和脉冲电弧 特点 导电性强 能量集中 温度高 亮度大 质量轻 易变性等 2020 3 15 第65页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 电弧 用途 可作为强光源 如弧光灯 紫外线源 如太阳灯 或强热源 如电弧炉 作用 电弧是高温高导电率的游离气体 它不仅对触头有很大的破坏作用 而且使断开电路的时间延长 2020 3 15 第66页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 高压断路器的主要用途是 在正常运行时用它接通或切断负荷电流 在发生故障或严重过负荷时 借助继电保护装置用它自动 迅速地切断故障电流 以防止事故发生 1 用途 高压开关设备包括高压断路器 隔离开关 负荷开关 熔断器及高压开关柜等 一 高压断路器 2 类型 高压断路器包括导电回路 灭弧室 外壳 绝缘支体 操作和传动机构等部分 2020 3 15 第67页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 2 类型 根据所采用的灭弧介质和灭弧方式 高压断路器 油断路器 空气断路器 SF6断路器 真空断路器 电气符号 2020 3 15 第68页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 1 油断路器油断路器用绝缘油作为灭弧介质 按油量大小和作用 可分为 多油断路器 开关触头在绝缘油中闭合和断开 油兼有灭弧和绝缘功能 油量多 有易燃易爆危险 体积大 维护麻烦 可频繁通断负荷 趋于淘汰 少油断路器 开关触头在绝缘油中闭合和断开 油只作灭弧功能 油量少 易燃易爆危险性 体积小 价廉 维护方便 不能频繁操作 6 10kV多用 2020 3 15 第69页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 少油断路器结构 2020 3 15 第70页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 2 空气断路器利用压缩空气吹动电弧 并使电弧熄灭 压缩空气的3个作用 灭弧能力强 分断时间短 断流容量大 结构复杂 价贵 维护要求高 多用于110kV及以上大型电站或变电所及不适应采用六氟化硫断路器的高寒地区 强烈吹弧 使电弧冷却熄灭 作为动 静触头间绝缘介质 作为分 合闸操作时的动力 2020 3 15 第71页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 3 六氟化硫断路器开关触头在SF6气体中闭合和断开 SF6气体兼有灭弧和绝缘功能 灭弧能力强 属高速断路器 断流容量大 电绝缘性能好 可频繁操作 无燃烧爆炸危险 体积小 在全封闭组合电器中多采用 检修周期长 维护要求严格 价贵 不适于高寒地区 本身无毒 但电弧在高温作用下会生成氟化氢等强烈腐蚀性的剧毒物 检修时 应注意防毒 2020 3 15 第72页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 LW8 40 5型户外交流高压六氟化硫断路器 2020 3 15 第73页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 4 真空断路器开关触头在真空的容器内闭合和断开 灭弧能力强 燃弧时间短 属高速断路器 开断能力强 结构简单 重量轻 体积小 寿命长 易维修 可频繁操作 无易燃易爆危险 特别是在10kV及以下领域 完全可以取代多油断路器 由于开断速度高 易产生截流过电压 对变压器等感性负载易造成危害 应配置过电压吸收装置 2020 3 15 第74页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 真空断路器 2020 3 15 第75页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 户外真空断路器 户内真空断路器 2020 3 15 第76页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 真空断路器的发展状况目前国际上 真空断路器的设计 制造领域里逐步形成了以德国西门子公司为代表的空气绝缘产品和以ABB公司为代表的复合绝缘产品的两大派别 西门子公司的产品有3AF 3AG及3AH等系列产品 ABB公司的代表产品有VD4 引进技术并国产化的产品 如ZN12 12 引进西门子3AF ZN18 12 引进日本东芝公司VK系列产品 ZN21 12 引进比利时EIB公司的产品技术 ZN67 12 引进日本三菱电机VPR型真空断路器等 在借鉴国外同类产品的基础上开发的产品 如 ZN63 12和ZN65 12分别效仿ABB的VD4和西门子3AH 自行设计的产品 如 ZN15 12 ZN28 12 ZN30 12等 国内生产的真空断路器归纳起来大致可分为三类 2020 3 15 第77页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 ZN28 12手车式户内交流高压真空断路器是三相交流50Hz 额定电压为12kV的户内高压电器设备 主要用于中置式开关设备中使用 可供工矿企业 发电厂 变电站中作电器设备的保护和控制之用 适用于繁操作的使用场所 国产ZN28A ZN28系列断路器 2020 3 15 第78页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 ZN28A 12系列户内交流高压真空断路器 ZN63A 12 VS1 户内交流高压真空断路器 2020 3 15 第79页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 3 高压断路器铭牌所列的技术数据 额定电压 Ur QF额定电流 Ir QF额定开断电流 Ir off额定断流容量 Sr QF热稳定电流 Its动稳定电流 irs 2020 3 15 第80页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 1 额定电压 Ur QF额定电压是保证长期正常工作时断路器所耐受的电压值 铭牌上所标的电压系指线电压的额定值 2 额定电流 Ir QF额定电流是断路器可以长期通过的最大电流 在长期通过额定电流时 断路器各部分不会升温超过国家标准 3 额定开断电流 Ir off额定开断电流是指断路器在额定的电压下能正常开断的最大电流 它表示了断路器切断电路的能力 2020 3 15 第81页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 4 额定断流容量 Sr QF额定断流容量是额定电压与额定开断电流的乘积 可以用来表示断路器的开断能力 在三相电路中 额定断流容量Sr QF必须大于或等于其安装处的短路容量 即 额定断流容量的大小 决定断路器灭弧装置的结构和尺寸 因此 对一般的断路器 当使用电压低于额定电压时 因其额定开断电流不变 所以断流容量相应降低 SQF 电压为u时的断流容量 2020 3 15 第82页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 5 热稳定电流 Its热稳定电流表示断路器能承受短路电流热效应的能力 通常以电流有效值表示 其物理意义是 当热稳定电流Its通过断路器时 在规定时间ts内 断路器各部分温度不超过国家规定的短时允许发热温度 保证断路器不被损坏 6 动稳定电流 irs动稳定电流表示断路器能承受短路电流电动力作用的能力 通常用短路电流峰值表示 其物理意义是 当断路器在闭合状态时 所能承受通过的最大电流峰值 而不会因电力的作用发生任何机械损坏 该最大电流峰值称为动稳定电流irs 也称为极限通过电流 2020 3 15 第83页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 4 高压断路器的选择 1 首先考虑工作条件确定断路器的额定值 电压 电流 频率 机械负荷 2 结合环境条件 环境温度 相对湿度 海拔高度 最大风速等 选用断路器的型号和规格 3 根据短路电流进行断流容量 动 热稳定性校验 在可用的几种断路器之间进行经济指标分析 在能满足工作要求的前提下 尽量选用维修方便 价格便宜 运行费用少的设备 2020 3 15 第84页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 二 高压隔离开关 高压隔离开关主要是用来隔离高压电源 并形成明显可见间隔 以保证其他电气设备能安全检修 因其没有灭弧设置 因而不能接通和切断负荷电流 只能接通或者断开较小电流 1 用途 2 类型 按安置位置分为 户内型 GN 和户外型 GW 按级数分为 单级和三级 按构造可分为 双柱式 三柱式和V型 按绝缘情况分为 普通型及加强绝缘型两类 按接地情况可分为 带接地刀闸和不带接地刀闸两种 一般是开启式 特定条件下也可定制成封闭式隔离开关 2020 3 15 第85页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 3 隔离开关的选择 1 首先按安装地点选择户内型或户外型 2 结合工作条件确定额定值 校验动 稳定值 3 35kV及以上宜选用带接地刀闸 4 考虑开关接线端的机械负荷 电气符号 2020 3 15 第86页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 三 高压负荷开关 1 能通断一定的负荷电流和过负荷电流 不能切断短路电流故障 2 必须与高压熔断器串联 借助于熔断器切除短路电流 3 与隔离开关一样 具有明显的断开间隙 也具有隔离电源 保证安全检修的功能 1 用途 具有简单的灭弧装置 2 类型 1 户内型 FN 2 户外型 FW 2020 3 15 第87页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 固定产气式 FN1 FW5等 压气式 FN2 FN3 压缩空气式六氟化硫油浸式真空式 FN4 电气符号 2020 3 15 第88页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 FZRN21 12D T125 31 5型户内交流高压真空负荷开关 熔断器组合电器 FLRN36 12D型户内交流高压六氟化硫负荷开关 熔断器组合电器 2020 3 15 第89页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 3 高压负荷开关的选择 1 注意环境条件和额定值 2 进行动 热稳定和断流容量校验 3 带熔断器的负荷开关要选好熔体管的额定电流值 4 户内型开关要选好配套操作机构 其中CS4 T型机构具有远距离脱扣功能 2020 3 15 第90页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 四 高压熔断器 1 用途 是常用的一种简单的保护电器 由熔体 支持金属体的触头和保护外壳三部分组成组成 串接在电路中 1 户内型 RN 固定式 2 户外型 RW 跌落式 2 类型 1 主要对电流和电路中的设备进行短路保护 2 有时也有过负荷保护 电气符号 2020 3 15 第91页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 RN系列户内高压熔断器RN型熔断器熔断管内除熔丝外充满石英砂 过载或短路电流将熔丝熔断后 靠它将游离气体降温而去游离 迫使电流过零时熄灭 RN1 RN2灭弧能力很强 为 限流 式熔断器 RN1 主要用作高压线路和设备的短路保护及过负荷保护 RN2 用作高压互感器的短路保护 2020 3 15 第92页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 RW系列户外高压跌落式熔断器跌落式熔断器主要是由绝缘瓷件和熔管组成的跌落机构 锁紧机构 上下固定触头 端部接线螺丝及安装用紧固板组成 RW3 10户外高压跌落式熔断器 2020 3 15 第93页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 3 选择 选择高压熔断器时应按以下要求进行 1 熔断器的额定电压应符合线路或设备的额定电压 2 熔断器的额定电流Ir FU 是指熔管的额定电流 熔体的额定电流Ir FE应大于回路的正常工作电流IW 而小于或等于熔管额定电流Ir FU 3 熔断器的最大开断电流 上限断流容量 应大于所要切断的最大短路电流 其最小开断电流 下限断流容量 要小于短路电流的最小值 如不满足此条件 可串联限流电阻 4 选择Ir FE还应考虑符合选择性灵敏度配合要求 即后级或上级的Ir FE 要比前级或下级的Ir FE相差2 3个额定电流级差 2020 3 15 第94页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 作为电能接受 分配的通断和监视保护之用 五 高压开关柜 2 类型 1 用途 固定式 制造工艺简单 节省钢材 价格便宜 但体积较大防护等级较低 手车式 维护方便 安全可靠 更换断路器容易占用建筑体积少等 按整体结构 开启式封闭式半封闭式 按使用环境 户内户外 按操作方式 电磁操作机构弹簧操作机构手动操作机构 2020 3 15 第95页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 金属封闭开关设备 开关柜 除进出线外 其余完全被接地金属外壳封闭的开关设备 铠装式金属封闭开关设备 主要组成部件 例如断路器 互感器 母线等 分别装在接地的金属隔板隔开的隔室中的金属封闭开关设备 间隔或金属封闭开关设备 与铠装式金属封闭开关设备一样 其某些元件也分装于单独的隔室内 但具有一个或多个符合一定防护等级的非金属隔板 箱式金属封闭开关设备 除铠装式 间隔式金属封闭开关设备以外的金属封闭开关设备 铠装 就是在产品的最外面加装一层金属保护 以免内部的效用层在运输和安装时受到损坏 2020 3 15 第96页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 GG 1A F 型固定式高压开关设备 KYN28A 12 Z B型铠装移开式交流金属开关设备 2020 3 15 第97页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 根据使用环境决定户内还是户外型 按数量和可靠性要求来确定使用固定式还是手车式 要结合主结线设计确定开关柜的一次结线方案 要结合控制 计量 保护 信号等方面要求 选调或自行设计二次结线 选定开关柜后 要对柜中主要部件进行分断电流 动稳定 热稳定进行工作状况的校验 高层建筑内设置的开关柜 绝不准许用带少油断路器的开关柜 应选用带真空断路器 SF6断路器的开关柜 3 选择 2020 3 15 第98页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 4 开关柜按供电安全性 装设了防止电气误操作的闭锁装置 即 五防 防止误跳 误合断路器 防止带负荷分 合隔离开关 防止带电挂地线 防止带地线合闸 防止误入带电间隙 2020 3 15 第99页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 4 4低压电器设备及其选择 按功能 一 常用低压电器 常用低压电器的分类 控制电器主令电器保护电器配电电器执行电器 开关电器保护电器 按动作方式和动作原理 按用途 自动切换电器非自动切换电器 2020 3 15 第100页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 主令电器 在控制系统中用于发送控制命令的电器 控制按钮 主令开关 行程开关 自动切换电器 指不需要人工操作 按照电的或非电的信号 即依靠电器本身的参数变化或外来信号 自动完成指令任务的电器 自动开关 交直流接触器 继电器等 非自动切换电器 指主要依靠外力操作 如手动控制 来完成切换动作的电器 如刀开关 转换开关 控制按钮等 在民用建筑电气线路中 常用的低压电器 主要有刀开关 熔断器 自动开关 漏电保护开关 接触器 继电器等 2020 3 15 第101页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 又称闸刀开关 是一种简单的手动操作电器 1 刀开关 用途非频繁接通和切断 容量不大的低压供电线路 并兼作电源隔离开关 分类 按工作原理和结构形式 按额定电流 刀形转换开关胶盖闸刀开关铁壳开关熔断式刀开关组合开关 按刀的极数 按有无灭弧罩 按操作方式 最大为1500A 单极双极三极 有灭弧罩无灭弧罩 电动操作手动操作 2020 3 15 第102页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 1 刀形转换开关 额定电流在100 400A采用单刀片 600 1500A采用双刀片 电气符号 2020 3 15 第103页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 2 胶盖闸刀开关 胶盖闸刀开关的闸刀装在瓷质低板上 每相附有熔丝 接线端子 用胶木罩壳盖住闸刀和熔丝 起保护和隔离作用 常用胶盖闸刀开关有HK2系列 主要有单相双极和三相三极开关 可用于照明和动力线路上 电气符号 2020 3 15 第104页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 3 新型隔离开关 PK系列隔离开关和PG系列熔断器式隔离开关 产品体积小 重量轻 可采用导轨进行拼装 电寿命和机械寿命长 可替代上述小型刀开关 广泛应用于工矿企业 民用建筑等低压配电和控制电路中 电气符号 2020 3 15 第105页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 2 熔断器 通过熔断器熔体的电流与熔断时间 熔断器主要用来保护电器设备和配电线路免受过载电流和断路的损害 熔断器的保护作用是靠熔体来完成的 安秒特性 是指熔体熔化的电流与熔化时间之间的关系曲线 2020 3 15 第106页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 作用 短路保护 而对于过载一般不能准确保护 分类 管式 瓷插式 螺旋式 2020 3 15 第107页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 型号 电气符号 FU 2020 3 15 第108页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 3 自动空气开关 它是一种能自动切断电路故障的保护电器 作用 带负荷分合闸 可实现过载 短路 失压保护特点 具有良好的灭弧性能 它能带负荷通断电路 可用于电路的不频繁操作 分类 按其用途 按其结构 配电线路用自动空气开关电动机保护用自动空气开关照明用自动空气开关控制线路用自动空气开关 塑料外壳式框架式微型快速式限流式 基本形式 万能式装置式 2020 3 15 第109页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 组成触头系统 灭弧系统 脱扣器和操作机构等 工作原理如图所示 欠压 35 Ur 17分 5上 分断短路 7 9吸合 5上 分断过载 13热 14弯曲 5上 分断手动控制 按19 5上 分断 2020 3 15 第110页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 脱扣器特点 加分励脱扣器 可实现电动分闸加复式脱扣器 可实现过载 短路保护加失压脱扣器 可实现失压保护加电动操作机构 可实现电动合闸主要参数 额定电压额定电流脱扣器额定电流 整定电流 2020 3 15 第111页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 断路器的保护整定值 1 长延时脱扣器的电流整定值 动作时间可以不小于10s 长延时脱扣器只能作过载保护 热脱扣器 2 短延时脱扣器的电流整定值 动作时间约为0 1 0 4s 短延时脱扣器可以作短路保护 也可以作过载保护 电磁脱扣器 3 瞬时脱扣器的电流整定值 其动作时间约为0 02s 瞬时脱扣器一般用作短路保护 电磁脱扣器 型号 电气符号 2020 3 15 第112页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 1 拉杆2 锁扣3 跳扣4 连杆5 手柄6 灭弧栅7 接线端子及进线8 静触头9 动触头10 挠性连接11 过流拖扣器12 热拖扣器13 接线端子及出线14 底座15 外壳 2020 3 15 第113页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 NA15 DW15HH 系列万能式断路器 DZ20系列塑料外壳式断路器 NM1系列塑料外壳式断路器 常用自动断路器技术数据见附录3 2020 3 15 第114页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 用以对低压电网直接触电和间接触电进行有效保护的电器 也可以作为三相电动机的缺相保护 它有单相的 也有三相的 由于其以漏电电流或由此产生的中性点对地电压变化为动作信号 不必以用电电流值来整定动作值 所以灵敏度高 动作后能有效地切断电源 保障人身安全 4 漏电保护开关 当有漏电的时候 就有以下的危险 人身伤害 触电财产损坏 火灾供电连续性中断 断电 2020 3 15 第115页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 按动作原理 漏电保护开关 电压型电流型脉冲型 按脱扣型式 不受电压波动 环境温度变化以及缺相等影响 而且良好 可靠性高 按保护功能及结构特征 漏电继电器 电子式 电磁式 灵敏度高 制造技术简单 可制成大容量产品 但需要辅助电源 抗磁干扰性能不强 由零序电流互感器和继电器组成 它仅具备判断和检测功能 由继电器触头发出信号 控制断路器分闸或控制信号元件发出声 光信号 漏电开关 具有过载保护和漏电保护的功能 它是在断路器上加装漏电保护器件而构成 漏电断路器 由零序电流互感器 漏电脱扣器和主开关组成 装在绝缘外壳里 具有漏电保护和手动通断电路功能 漏电保护的基本原理 检测 通过电流互感器来检测剩余电流 判断 将剩余电流与设定的脱扣值比较 并给动作机构发出相应的信号 动作 执行机构 使相应的断路器断开所有的带电导体都必须被切断 在TNS系统中 若能保证中性线与地等电位 则允许不切断中性线 2020 3 15 第116页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 漏电保护的基本原理 2020 3 15 第117页 第4章电线 电缆及电器设备的选择 X 2020 3 15 第118页 第4章电