建筑电气41课件

第六章电线、电缆及电器

设备的选择第1节电线、电缆及母线的选择一、常用电线和电缆型号的选择(几大原则)1、必须使用铜导线的场合(“节约用铜”)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、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；

2)、单相电路中电力电缆芯数及导线根数的选择3、尽量选用塑料绝缘电线4、注意选用新材料、新品种的电线和电缆5、电线和电缆具体型号选用根据表4-1确定二、常用电线和电缆截面积的选择方法

1、电线和电缆线的截面积选择应满足的条件

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%，对于照明电路一般不能超过5%。2、选择导线截面积的步骤

1)、对于距离≦200m的低压电力线路，发热条件(选择)，电压损失、机械强度(校验)2)、对于距离≧200m较长的供电线路，电压损失(选择)，发热条件、机械强度(校验)3)、高压线路经济电流密度(选择)，发热条件、电压损失(校验)

经济电流密度：原则是年费用支出最小原则，一般使用在35kv及其以上高压电路和电压在35kv以下、距离长、电流大的线路，而10kv及其以下线路通常不按此原则选择。3、选择导线截面积的具体方法

1)、按发热条件选择导线截面积

定义：导线（或母线）在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。其中还包括中性线、保护线、中性保护线的选择(见表4-2)

例题4-1某办公楼建筑施工工地，照明干线电压为380V三相五相，计算电流为108A，现采用BV-500型导线穿镀锌钢管暗敷设供电，试按发热条件选择相线及中性线截面积(环境温度为30℃)2)、按允许电压损失选择导线截面积

定义：导线在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过正常运行时允许的电压损耗。注，对于建筑内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。

a、电压损失表示方法和允许值电压损失：电压损失对用电设备的影响b、导线截面的计算

纯阻性：(照明、发热设备)截面积：按损失选截面积电压损失：按截面积校验损失

感性：(电动机)

在纯阻性的基础上加了一个修正系数B例题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cosφ=0.7，试选择该干线的截面积。例题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cosφ=1，试选择干线BLX的截面积。3)、按机械强度选择导线截面积定义：导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面。对于电缆，不必校验其机械强度，但需要校验其短路热稳定度。

查表可得最小截面积三、根据设计经验1、一般来说：1)、高压线路往往先按经济电流密度来选择，再校验其它条件。2)、低压动力线因其负荷电流较大，一般先按发热条件选择，再校验其电压损失和机械强度。3)、低压照明线，因其电压水平要求高，一般先按电压损失条件选择，再校验其发热条件和机械强度。2、在10kV及以下的线路中，因供电距离较短，很少使用按经济电流密度选择。3、对于较短的高压线路，可不必进行电压损失校验。4、高压电缆其截面往往决定于热稳定要求最小截面，因此必需进行热校验。低压配电线路，一般都是大电流传输，截面较大，支线虽截面小，但短路电流也小，几乎都能满足热稳定。四、母线的选择裸母线、母线槽(密集绝缘、空气绝缘)一、按正常工作条件选择额定电压和额定电流二、按短路情况来校验电器设备的动稳定和热稳定三、按装置地点的三相短路容量来校验开关电器的断流能力四、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

第2节电器设备选择的原则第3节开关设备中的电弧问题一、分类按电压分主要有高压电气设备和低压电气设备。其主要作用是电路的通断。开关电器极其重要部分为触头，并具有较好的灭弧能力。1.电弧的主要影响（特点）延长了电路的开断时间。电弧高温烧坏开关的触头。可能引起弧光短路2.产生的原因触头本身及触头周围介质含有大量可被游离的电子。（内因〕

当分断的触头间存在足够大的外施电压的条件下，而且电路电流也达到最小生弧电流，其间的介质就会强烈游离形成电弧。（外因〕3.常用灭弧方法冷却灭弧法真空灭弧法粗弧分细灭弧法狭沟灭弧法长弧吹短灭弧法速拉灭弧法吹弧灭弧法4.对电气触头的基本要求满足正常负荷的发热要求具有足够的机械强度具有足够的动稳定和热稳定具有足够的断流能力第4节高压开关设备及选择一、两个概念：1.变配电所中担负输送和分配电能任务的电路,称一次回路或一次电路,或主电路、主接线。一次电路中的电气设备称为一次设备。其特点是电路电压高、电流大、属于强电电路。2.凡用来控制、指示、测量一次设备运行的电路称二次回路（电路、接线)。二次回路通常接在互感器的二次侧，二次电路的电气设备称二次设备或二次元件。其特点是电路电压低、电流小，属于弱电电路。主要包括:高压断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器及高压开发柜二、高压断路器（QF）1、功能通断正常负荷电流接通和承受一定的短路电流在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。

2、类型1)、油断路器a、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。油的作用：灭弧介质作为动、静触头的绝缘介质作为带电导体对地的绝缘介质，可用于频繁通断的场合。b、少油断路器：开关触头在绝缘油中闭合和断开。油只作灭弧功能和动、静触头之间的绝缘介质，油量少，易燃易爆危险性较小。体积小，价廉，维护方便。不能频繁操作。6～10kv多用。2)、空气断路器利用压缩空气吹动电弧，并使电弧熄灭。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。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，检修周期长。可频繁操作。无燃烧爆炸危险，体积小，维护要求严格，价贵。在全封闭组合电器中多采用。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。

LW8-40.5型户外交流高压六氟化硫断路器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。

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。ZN63A-12(VS1)户内交流高压真空断路器ZN28A-12系列户内交流高压真空断路器3、铭牌所列的技术数据额定电压额定电流额定开断电流额定断流容量热稳定电流动稳定电流4、选择首先考虑工作条件,确定断路器的额定值。结合环境条件选用断路器的型号。根据短路电流进行断流容量,动、热稳定校验。尽量维修方便，价格便宜，运行费用少等。三、高压隔离开关（QS）没有灭弧装置，不能接通和切断负荷电流。1、功能：a、隔离高压电源：断开后有明显的断开间隙，并且断开间隙的绝缘足够可靠，能充分保证人身和设备的安全b、接通和断开较小电流：通断电流不超过2A的空载变压器、电压互感器及避雷器电路

2、类型：a、户内型（GN〕三相刀闸同一底座。b、户外型（GW〕单柱式、双柱式、三柱式。3、选择a.首先按安装地点选择户内型或户外型。b.结合工作条件确定额定值，校验动、稳定值。c.35kv及以上宜选用带接地刀闸。d.考虑开关接线端的机械负荷。四、高压负荷开关（QL）具有简单的灭弧装置。1、功能a.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。（与断路器的区别）b.必须与高压熔断器串联，借助于熔断器切除短路电流。c.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。2、类型a.户内型(FN)b.户外型(FW)

压缩空气式六氟化硫油浸式真空式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－熔断器组合电器五、高压熔断器是一种当所在电路的电流超过规定并经过一定时间后，使其熔体熔化而分段电流、断开电路的一种保护电器。由熔体、熔体管和接触导电等部分组成。1、功能a.主要对电流和电路中的设备进行短路保护b.有时也有过负荷保护2、类型及特点a.户内型（RN〕固定式b.户外型（RW〕跌落式

RN1主要用作高压线路和设备的短路保护，也起过负荷保护。尺寸较大，熔体额定电流较大，最大可达到100ARN2

用作高压互感器的短路保护。结构尺寸较小，熔体额定电流为0.5ARN1

、RN2灭弧能力很强，为“限流”式熔断器。RW3

即可作6～10kv线路和变压器的短路保护，其灭弧能力不强，为“非限流”式熔断器。RW3－10户外高压跌落式熔断器3选择a.其额定电压应符合线路或设备的额定电压。b.熔断器额定电流IN.FU和熔体的额定电流IN.FE的确定：

IN.FE≈(1.4~2.5)ICIN.FE=(0.3~1.0)IN.FU

c.熔体电流IN.FE

还应躲过变压器空载励磁电流、电容器组投入时的合闸涌流、电动机频繁自起动引起的冲击电流，其熔断时间不小于0.5s来加以校验。对于保护电力变压器的熔断器，熔体电流通过与变压器额定电流IN.T。

IN.FE=(1.4~2.0)IN.T

保护并联电容器的熔断器

“第4.7.3条熔断器熔体的额定电流可按电容器额定电流的1.5～2.0倍选择。”摘自：330～500kV变电所无功补偿装置设计技术规定电动机部分

d.保护电压互感器的RN2

型熔断器的熔体额定电流为0.5A。

第5节低压开关设备及选择

用来接通或断开1000v以下的交流和直流电路的电气设备。一低压熔断器（一）常用的类型及特性1.RM10型低压无填料密闭管式熔断器灭弧断流能力较差，属非限流式熔断器。结构简单，价廉及更换熔体方便，仍较普遍地应用于低压配电装置中。2.RT0型低压有填料封闭管式熔断器灭弧断流能力很强，具有限流作用。能实现短路保护和过负荷保护。保护性能好，断流能力大，可应用在靠近电源的配电装置，但它多为不可拆式，熔体熔断后报废，不经济。3.RS3型有填料封闭管式快速熔断器

主要作硅整流元件及其成套装置的短路或过负荷保护,灭弧断流能力很强，具有限流作用。长期工作不老化、不误动作RTO(NATO)系列有填料封闭管式刀形触头熔断器

RTO（NATO）适用于交流50Hz，额定电压为380V，或直流400V，额定电流至630A的工业电气装置的配电设备中作线路过载和短路保护之用。

RS3(NAS3)系列（二）选择1.保护电力线路的熔断器熔体电流的选择

IN.FE≥ICIN.FE≤KoLIaL

IC

－－线路计算电流。IaL－－导线或电缆允许的载流量。

KoL

－－过负荷系数。

(1)当保护线路过负荷时，KoL＝0.8，

(2)只作短路保护时，对电缆或穿管绝缘导线，取KoL＝2.5,

明敷绝缘导线，取KoL

＝1.5，

(3)同时作短路和过负荷保护KoL

＝1。IN.FE≥KCIPKKC

－－为计算系数：轻载起动电动机KC

＝0.25~0.3

重载起动电动机KC

＝0.35~0.5

频繁起动和反接制动电动机

KC=0.5~0.6

供多台电动机KC＝0.5~1IPK

－－尖峰电流,即起动电流。2.对保护照明线路的熔断器同时满足：

KoLIaL≥IN.FE≥ICIN.FE≥

K’

CICK’

C

－－计算系数。3.对于保护电力变压器的熔断器

IN.FE=(1.4~2.0)IN.TIN.T_—变压器低压侧的额定电流4.上下级熔断器的相互配合概念：熔断器的保护特性曲线原则：设在后一级熔断器出口发生三相短路时，由前一级熔断器的保护特性曲线上查得的熔断时间为t1

；在后一级熔断器出口发生三相短路时，由后一级熔断器的保护特性曲线上查得的熔断时间为t2。考虑熔体安秒特性曲线误差为±50％，则：

t1

＞3t2

如不能满足要求，则应将前一级熔断器的熔体电流提高1～2级。二低压隔离开关（一）刀开关作隔离电源之用。不带灭弧罩的刀开关，只能在空载下操作。带灭弧罩的刀开关,通断一定的负荷电流。

HD－－单投HS－－双投（二）低压刀熔开关由刀开关与熔断器组合而成。例：HR3刀熔开关；HH封闭式负荷开关；

三自动空气开关（低压断路器、低压空气开关〕

能带负荷通断，又能在短路、过负荷和失压等时自动跳闸。（一）类型

1.按用途分配电线路用；电动机保护用；照明线路用；漏电保护用。2.按分断性能分一般型和限流型3.按保护特性分选择型和非选择型。4.按结构型式分塑料外壳式（装置式〕和框架式（万能式〕。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C65断路器（二）结构1.灭弧室(灭弧罩)2.触头系统3.脱扣器系统

(1)欠压脱扣器

(2)过电流脱扣器

(3)热脱扣器（三）自动空气开关的选择开关主触头额定电流IN

、过流脱扣器额定电流IN.OR

和热脱扣器额定电流IN.TR

之间的关系：

IN≥IN.OR≥IN.TR≥IC

第6节供配电网络的敷设方式一、电力电缆的结构和敷设电缆线路与架空线路相比，具有成本高、投资大、维修不便等缺点，但是它具有运行可靠、不易受外界影响、不需要架设电杆、不占地面、不碍观瞻等优点，特别是在由腐蚀性气体和易燃、易爆场所，不宜架设架空线路时，只有敷设电缆线路。在现代化建筑供配电系统中，电缆线路得到了越来越广泛的应用。（一）电缆和电缆头

电缆是一种特殊的导体，在几根（单根）搅绕的绝缘导电芯线外，统包有绝缘层和保护层。导体电缆绝缘层保护层：内保护层外保护层1.常用电力电缆按绝缘介质分：油浸纸绝缘电力电缆(ZQD,ZLQD等)

具有耐压强度高、耐热性能好和使用年限长等优点，广泛使用。但是工作时，其中的浸渍油灰流动，因此它的两端安装高度差有一定的限制，否则电缆低的一端可能因油压过大而使端头胀裂漏油，而高的一端则可能因油流失而使绝缘干枯，耐压强度下降，甚至击穿损害。塑料绝缘电缆具有结构简单、制造加工方便、质量较轻、敷设安装方便、不受敷设高度限制以及能防酸碱腐蚀等优点，因此它在供电系统中有逐步取代油浸纸绝缘电缆聚氯乙烯绝缘电力电缆(VV,VLV等)

目前我国这种电缆等级已达到10kv交联聚乙烯绝缘电力电缆

其电气性能更优越，现已生产至110kv，有低毒难燃性防火要求的场所，可采用不含卤素的电缆。交联聚乙烯绝缘电力电缆注意：在考虑电缆线芯材质时，一般情况下应按“节约用铜”的原则，尽量选择铝芯电缆，但是下列情况的电力电缆应采用铜芯：

a、振动剧烈、有爆炸危险或对铝有腐蚀等严酷的工作环境

b、安全性、可靠性要求高的重要回路

c、耐火电缆及紧靠高温设备的电缆2.电缆头(中间接头、终端头)

电缆头是电缆线路中的薄弱环节，电缆线路的大部分故障都发生在电缆接头处。由于电缆头本身的缺陷或者安装质量上的问题，往往造成短路故障，引起电缆头的爆炸，破坏了电缆线路的正常运行。因此要求电缆天密封性好，其耐压强度不应低于电缆本身的耐压强度。中间接头T型接头、预分支电缆。终端封端头预分支电缆预分支电缆

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％一70％)、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。电缆终端接头电缆终端接头（二）电缆敷设直接埋地敷设沿电缆沟敷设沿电缆桥架敷设（三）、电缆敷设路径和选择

1、避免电缆遭受机械性外力、过热、腐蚀的危害

2、在满足安全要求的前提下应使得电缆较短

3、便于施工维护

4、应避免将要挖掘施工的地方（四）、电缆敷设的一般要求

1、电缆长度宜按实际线路长度考虑5%-10%的裕量，作为安装、检修时备用

2、在下列场合的非铠装电缆应采取穿管保护：电缆引入或引出建筑物或构筑物；电缆穿过楼板或主要墙壁处等。并且保护管的内径不得小于电缆外径或多根电缆包络外经的1.5倍

3、电缆应远离爆炸性气体释放源4、电缆沟应有通风防水措施，底部应设有0.5%坡向电缆沟内的积水坑。5、同一路径的电缆数量不足20根时，宜采用电缆沟敷设，多于20根时宜采用电缆隧道敷设6、电缆沟进入建筑物时应设防火墙，电缆隧道进入建筑物处应设带门的防火墙。7、采用预分支电缆布线时，应根据电缆最大直径预留穿楼板洞口，同时还应在电缆干线的最顶端的楼板上预留吊钩，以便固定主干电缆。8、电缆桥架布线适用于同一路径的电缆数量较多或用电设备较集中的场所。二、插接式绝缘母线及敷设体积小，载流量大，敷设方便，与分支线接线容易，在高层建筑中广泛使用。常在高层建筑竖井内敷设，每层有插接箱。

三、架空线路结构及敷设架空线路与电缆线路相比也有其优点，如成本低、投资少、安装容易、维护和检修方便，易于发现和排除故障等，所以架空线路应用广泛。架空线路主要由导线、电杆、绝缘子等组成。避雷线、拉线或扳桩（一）架空线路的导线导线是线路的主体，担负着输送电能的功能。它架设在电杆上边，要经常承受自身重力和各种外力的作用，并承受大气中各种有害物质的侵蚀。因此，导线必须具有良好的导电性、同时要具有一定的机械强度和耐腐蚀性、尽可能质轻而价