建筑电气第4章——电气设备及电线电缆选择.ppt
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1、第4章 电线、电缆 及电器设备的选择,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。同时讲授了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 。,本章主要内容:,4.1 电线、电缆及母线的选择,4.1.1 常用电线和电缆型号 1.常见电线型号:,B 在第一位表示布线用;第二位表示外护层为玻璃丝编制;第三位表示型为扁平型。 X 表示橡皮绝缘。 L 表示铝芯,无L表示为铜。 V 表示聚氯乙烯绝缘。 VV 第一位表示聚氯乙烯绝缘,第二位表示聚氯乙烯护套。 F 表示丁腈聚氯乙烯复合物。 R 表示软线。 S
2、 表示双绞线,2.常见电缆型号:,4.1.2 常用电线和电缆型号的选择。 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)有爆炸、火灾危险、潮湿、腐蚀、连接移动设备及八度及以上设防的场所 重要的公共建筑; (5)监测及控制回路; (6)应急系统包括消防系统的线路; (7)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。 1)1kV及以下的TN-
3、C系统应采用4芯电缆或4 根导线。 2)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。 1)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。,2)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。 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,具体见表4-1。,4.1.3 常用电线和电缆截面的选择方法 1.电线和电缆
4、线的截面选择应满足的主要要求 (1) 发热要求; (2) 电压损失要求; (3) 机械强度要求; (4) 经济电流密度要求; (5) 热稳定要求。,2.选择导线截面的步骤 (1) 对于距离L200m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L200m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。,3. 选择导线截面的具体方法 (1) 按发热条件选择导线截面:即IZIC
5、 其中:IZ导线或电缆的长期允许载流量; IC根据计算负荷求出的总计算电流; 无谐波电流成分时的N、PE及PEN线的截面积按下表选择:,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一500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。(环境温度按300C计)。 解: 因所用导线BV-500为500V铜芯塑料绝缘线,查得气温为30时,导线截面为50mm2的IZ =124A ;IC =108A,所以IZIC 因此相线选截面S50mm2。 中性线(N)截面,选SN为25mm2; 保护线(PE)截面,按SPE为25mm2,(2)按允许电
6、压损失选择导线截面 1)电压损失表示方法和允许值 式中:Ul线路的始端电压; U2线路的末端电压; Ur线路的额定电压。 用电设备端子处电压偏移的允许范围为: 电动机: 土5; 照明灯:在一般工作场所土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。 2)导线截面的计算 对于阻性负载 相应的电压损失计算公式为:,对于感性负载(如电动机等),相应的电压损失计算公式为:,例4-2 :有一条从变电所引出的100m的供电干线,供电方式为树干式,干线上接有电压为380V的三相异步电动机共24台,其中10kW
7、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,平均功率因素cos=0.7。试选择该干线的截面积。,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 PCKXPe0.35(10204.54)=76.3kW 视在总计算负荷: 总计算负荷电流为:,所选截面的允许载流量IZ应满足 IZI C165.6A 查附录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170A165.6A,满足要求。再按电压损失应小于规定值的要求来
8、校验已选截面。 负荷矩为 MPcL76.31007630kWm 查表4-3和表4-4,采用铜线明敷,C75,B=1.40,则U4.075。 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的要求。,例4-3 某工程照明干线的负荷共计10kW,导线长300m,用380220V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300C,明敷,负荷需要系数Kx1,功率因数cos1,试选择干线BLX的截面。 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。 查表4-3,采用铝线明敷,取C45.7,所以 查附录常用绝缘导线允许载流
9、量表,选用型号为BLX的导线截面为16mm2,其载流流量为80A。,用发热条件来校验所选导线截面 (3) 按机械强度选择导线截面 同时,根据书表4-5可知,导线亦能满足机械强度的要求。,4.1.4 母线的选择 分裸母线和母线槽两种,其中母线槽 按绝缘方式分类: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5060Hz 按电压分:400V(500V)、660V、6kV及10kV 按电流分:25、40、63、100等18种。 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
10、隔热耐火母线槽,(3) CMC-1-P型普通母线槽: (4) GFM-1型高压共箱式封闭母线槽,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I max,即 I r I max,考虑到设备所处环境温度的影响,设备的额定电流应进行温度校正: Ir、Ir 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
11、低1允许电流增加0.5Ir,但总数不得超过20%;当r60时,每增高1允许电流应减少1.8%Ir。,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: ImIsh(3) imi sh(3) 热稳定性: It2tIa2tima 式中: Im、im制造厂规定的电器设备极限通过电流的有效值和峰值; Ish(3) 、i sh(3) 按三相短路计算所得的短路全电流有效值和短路冲击电流;,It、t制造厂规定的电器设备在时间t秒内的热稳定电流; Ia、tima 短路稳态电流及假设时间。,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) 按装置地点的三相短路容量来校验开关电器的断流能
12、力(遮断容量)即: Ik(3)INoff S k(3) SNoff INoff、SNoff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。 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。,4.3 高压开关设备及其选择 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。 4.3.1高压断路器 1.用途 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。 2.类型,高压断路器包括导电回路
13、、灭弧室、外壳、绝缘 支体、操作和传动机构等部分。根据所采用的灭 弧介质和灭弧方式。 油断路器 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,易燃易爆危险性较小。体积小,价廉,维护方便。不能频繁操作。 610kV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 :
14、 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
15、成危害,应配置过电压吸收装置。,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。 国内生产的真空断路器归纳起来大致可分为三类:,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
16、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。,真空断路器,ZN2812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,国产ZN28A、ZN28系列断路器,主要技术参数,国产ZN28A、ZN28系列断路器,主要技术参数,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,3.高压断路器铭牌所列的技术数据 (
17、1)额定电压 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 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 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。,(4)额定断流容量 额定断流容量是额定电压与额定开断电流的乘积。 额定断流容量 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,,额定的开断电流必须大于或等于其安装处的短路电流,当使用电压低于额定电压时,因其额
18、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 (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t秒内,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。,4.高压断路器的选择 (1)首先考虑工作条
19、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、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。,4.3.2 高压隔离开关 1.用途 高压隔离开关主要是用来隔离高压电源,并形成明显可见的间隔,以保证其他电气设备能安全检修。但因隔离开关没有灭弧设置,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。 2.类型 按安置位置分户内型和户外型; 按级数分单级和三级; 按构造可分为双柱式、三柱式和
20、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,特定条件下也可以定制成封闭式隔离开关。 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。,4.3.3 高压负荷开关 1.用途 (具有简单的灭弧装置) 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。 2.类型 1
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