低压配电系统的设计方法.ppt

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1、低压配电系统的设计方法,Speaker/演讲者：Chenhui Li/李晨辉,1.断路器的脱扣器额定电流In的确定 2.电缆截面积的选择 3.电压降的确定 4.短路电流的计算5.保护装置的选择 6.保护的选择性7.人身安全保护的验证,配电产品设计指导,NDW1,NDW1,NDM2,NDM6,一般回路,重要回路,Varplus,NDM2,Trihal,NDM2,NDM2L,NDW1,NDC1,电气装置的设计在于精确地确定从系统电源进线端到终端的供电和电气保护组成系统的每个元件及保护应满足：承载连续的工作电流及正常的瞬态峰值 不会产生危害其它设备的现象另外断路器（或熔断器）应该：在出现故障电流时保

2、护供电系统确保人身安全,低压配电系统的设计方法,综述,低压配电系统的设计方法,综述,参照标准：IEC60364建筑物电气装置GB16895.1-1997建筑物电器装置第1部分范围目的和基本原则GB16895.2-2005建筑物电气装置第4-42部分：安全防护-热效应GB16895.3-2004建筑物电气装置 第5-54部分:电气设备的选择和安装 接地配置、保护导体和保护联结导体GB16895.4-1997建筑物电气装置第5部分：电气设备的选择和安装第53章：开关设备和控制设备GB16895.5-2000建筑物电气装置第4部分：安全防护第43章：过电流保护GB16895.6-2000 建筑物电气

3、装置 第5部分:电气设备的选择和安装 第52章:布线系统 GB16895.7-2000 建筑物电气装置 第7部分:特殊装置或场所的要求 第704节:施工和拆除场所的电气装GB16895.8-2000 建筑物电气装置 第7部分:特殊装置或场所的要求 第706节:狭窄的可导电场所 GB16895.9-2000建筑物电气装置 第7部分:特殊装置或场所的要求 第707节:数据处理设备用电气装置的接地要求 GB16895.10-2001建筑物电气装置 第4部分:安全防护 第45章:欠电压保护 GB16895.11-2001建筑物电气装置 第4部分:安全防护 第44章:过电压保护 第442节:低压电气装置

4、对暂时过电压和高压系统与地之间的故障的防护 GB16895.12-2001建筑物电气装置 第4部分:安全防护 第44章:过电压保护 第443节:大气过电压或操作过电压保护 GB16895.13-2002建筑物电气装置 第7部分:特殊装置或场所的要求 第701节:装有浴盆或淋浴盆的场所 GB16895.14-2002建筑物电气装置 第7部分:特殊装置或场所的要求 第703节:装有桑拿浴加热器的场所GB16895.15-2002建筑物电气装置 第5部分:电气设备的选择和安装 第523节:布线系统载流量,低压配电系统的设计方法,综述,参照标准：IEC60364建筑物电气装置GB16895.16-20

5、02建筑物电气装置 第4部分:安全防护 第44章:过电压保护 第444节:建筑物电气装置电磁干扰(EMI)防护 GB16895.17-2002建筑物电气装置 第5部分:电气设备的选择和安装 第548节:信息技术装置的接地配置和等电位联结 GB16895.18-2002建筑物电气装置 第5部分:电气设备的选择和安装 第51章:通用规则 GB16895.19-2002建筑物电气装置 第7部分:特殊装置 GB16895.20-2004建筑物电气装置 第5-53部分:电气设备的选择和安装-隔离、开关和控制设备 第534节:过电压保护电器 GB16895.21-2004建筑物电气装置 第4-41部分:安

6、全防护 电击防护 GB16895.22-2004建筑物电气装置 第5-53部分:电气设备的选择和安装-隔离、开关和控制设备 第534节:过电压保护电器装GB16895.23-2005建筑物电气装置 第6-61部分:检验-初检 GB16895.24-2005建筑物电气装置 第7-710部分:特殊装置或场所的要求-医疗场所 GB16895.25-2005建筑物电气装置 第7-711部分:特殊装置或场所的要求-展览馆、陈列室和展位 GB16895.26-2005建筑物电气装置 第7-740部分:特殊装置或场所的要求-游乐场和马戏场中的构筑物、娱乐设施和棚屋,电气保护过流保护主要是指对设备及财产的保护

7、，尤其是对线路和电气设备的保护，包括：电路中产生的过载电流电路中由于故障产生的短路电流绝缘故障保护主要是指对人身保护，根据接地系统的不同，保护将由断路器，漏电保护断路器，或者绝缘监测设备来实现。电机过载保护电机过载主要是由于长期的过载，电机故障，或者缺相运转等原因引起的，过载的检测一般来讲是通过热继电器，短路保护由熔断器或者断路器来实现的。隔离目的在于分断和隔离配电装置中的元器件，从耐确保电气安装，运行和维修人员的安全元器件实施隔离功能时应当遵守的条件：分断用电设备电源所有相（PEN线不应被分断）分断点可见或带切实可靠的分断指示（元器件断开应当清晰显示）测量到的泄漏电流足够小（2mA）根据下表

8、测试冲击耐受电压：,综述,电气元件的基本功能,电气保护隔离根据下表测试冲击耐受电压：控制电路正常运行时，在电路的不同位置实现分合闸操作功能控制为了确保正常工作时所有用电设备的得电与否该功能应当位于：所有电气装置的电源进线处用电设备处紧急分断、紧急停车紧急分断：当回路中的故障电流会导致危险时，应立即断开故障回路电源。紧急停车：在一个动作趋于危险时候候紧急分断并使该设备立刻停机电路检修分断这个功能是为了确保实现带电检修机械部分时，机器处于停车或停机状态。,综述,电气元件的基本功能,以TN接地系统为例介绍下列配电装置的设计方法，在每台变压器和相应的电源断路器之间有5米的单芯电缆，而在电源断路器和分路

9、断路器之间有1米的铜排。所有的电缆均为铜电缆，环境温度是35。,低压配电系统的设计方法,举例,1.断路器的脱扣器额定电流In的确定 2.电缆截面积的选择 3.电压降的确定 4.短路电流的计算5.保护装置的选择 6.保护的选择性7.人身保护的验证,低压配电系统的设计方法,断路器的参数表格上直接规定了与用电设备的功率相关的断路器的额定电流只要验证IzIn IB并选取断路器参数表中存在的额定电流，必要时参考因温度变化引起的降容（断路器温度修正系数表）。其中：Iz电缆的额定载流量 In断路器的额定电流 IB回路的长期工作运行电流计算电流(应考虑需求系数):,断路器的脱扣器额定电流In的确定,额定电流选

10、择原则,功率因数白炽灯和加热装置:1荧光灯:0.5(带补偿0.9)马达:0.85空调:0.9电梯:0.55,开关额定电流In=Ijs1.15(可靠系数),断路器的脱扣器额定电流In的确定,额定电流选择原则,1.断路器的脱扣器额定电流In的确定 2.电缆截面积的选择 3.电压降的确定 4.短路电流的计算5.保护装置的选择 6.保护的选择性7.人身保护的验证,低压配电系统的设计方法,根据IzIn IB及电缆设各种敷设修正系数可以获得电缆的截面,如下:,电缆截面的确定,电缆截面的确定方法,确定电路中相线导体尺寸为了得到尺寸必须：确定线缆安装方式的字母代号确定在不同电气安装条件中影响特性的修正系数K，

11、系数K由多重修正系数得来：K1，K2，K3，Kn和Ks:修正系数K1与安装方式有关修正系数K2与并排紧靠的两个电路间的相互作用力有关修正系数K3与环境温度和绝缘类型有关修正系数Kn中性线负载修正系数修正系数Ks为线芯对称修正系数,电缆截面的确定,选择代码及修正系数K1，K2,修正系数K1与安装方式有关,确定线缆安装方式的字代号,修正系数K2与并排紧靠的两个电路间的相互作用力有关,电缆截面的确定,修正系数K3，Kn,Ks,修正系统数Kn（中性负载导体）根据相关标准IEC60364Kn=0.84Kn=1.45,对称修正系数Ks根据IEC60364相关标准和平行电缆的数目Ks=1:2相（芯）和4相（

12、芯）线缆，对称布置Ks=0.8:2，3和4相（芯）线缆，不对称布置,(修正系数K3与环境温度和绝缘类型有关,修正系数Kn为中性线负载修正系数,修正系数Ks为线芯对称修正系数),电缆截面的确定,定义最小截面积,电缆截面的确定,计算结果,以S3为例，确定截面积按图表中适合的选择代码为B。按图表中列出的修正系数K1,K2,K3;K1=0.9，K2=0.7，K3=0.93中性线负载修正系数为：Kn=0.84整体系数K=K1*K2*K3*Kn于是K=0.9*0.7*0.93*0.840.491256确定截面积：因为负荷电流为In=Ijs 1.1516A,于是In=16A线路中可允许电流Iz=16A考虑到

13、修正系数K，故Iz=IZ/K=16/0.64058=24.9A选择适合选型代码B的路线，在PVC3列中，我们应当选择高于24.9A的值，于是：对于铜线，28A，截面面积为4mm2其余同理可选择其它导线的截面积(一般可使用最简单的办法:电缆截面积=计算电流Ijs1.151.15),P,UCOS,Ijs,=,3,258173,1.7320.380.9,=,1.断路器的脱扣器额定电流In的确定 2.电缆截面积的选择 3.电压降的确定 4.短路电流的计算5.保护装置的选择 6.保护的选择性7.人身保护的验证,低压配电系统的设计方法,电压降的确定,限制线路压降的标准,工作电流通过电缆时，在他的首端和末端

14、间有压降。一个用电设备（如电动机）工作是否良好，受到其端子电压值的影响。因此必须通过线缆截面的正确选择来限制压降，如何确定线路的压降，从而检查：遵照现行的标准和准则（IEC60364,GB16895）用电设备的供电电压运行的兼容性和协调性IEC60364标准指出在电源和用电设备间的压降值不能超过下表中的值：从电源从电源首端到用电设备的最大允许电压降：,电压降的确定,正常电路电压降的确定,正常工作线路上的电压降:对于正常工作条件下设备装置的限制（安装设备装置的固定限制条件），下表给出计算电压降方法和公式：,更简单的方法下表给出了每100m线缆的电压降，对于三相400V/50Hz，和运行电流（设备

15、装置的运行电流）按%的压降。该电压%降与电缆截面和流过电流的大小有关，这些值对应于电机的COS为0.85，对应于非感性负载的COS为1；当L100m时，可以参照此表，但应当考虑修正系数L/100。,电压降的确定,100m线缆的压降,电压降的确定,计算结果,以S3为例，计算回路压降其额定电流为16A线缆截面积为4mm2由100m线缆压降表中可查出其压降为：U3.2%，因为线缆长度为80m，最终压降为：Us3 3.2%801002.56%其余各回路的电压降计算如下：照明回路：U Us1+Us2+Us3=0.84%+0.31%+2.56%=3.71%电动机回路（37KW）：U Us4+Us5=0.4

16、8%+2.05%2.53%电动机回路（11KW）：U Us4+Us6=0.48%+3.75%4.23%辅助回路：U Us70.63%,上表中的回路电压降数据均低于标准要求值。,1.断路器的脱扣器额定电流In的确定 2.电缆截面积的选择 3.电压降的确定 4.短路电流的计算5.保护装置的选择 6.保护的选择性7.人身保护的验证,低压配电系统的设计方法,短路电流的计算,装置某一点上短路电流（Isc）的确定,装置某一点上短路电流（Isc）的确定方法如下取此点上方的电阻Rt=R1+R2+R3+取此点上方的总电阻Xt=X1+X2+X3+取此点上方的总电抗计算：U0=410或237伏为线电压,Rt和Xt以

17、毫欧表示注意:U0=变压器(空载)相间额定电压(410伏或237伏).根据上级Isc估算下级Isc 下面的表格很快地给出电网某一点上下级短路电流的良好估算，已知条件是：上级短路电流下级电缆的长度、截面和构成接着只要选用一台具有大于下级短路电流的分断能力的断路器就可以了。如果希望更精确的值，可以进行具体的计算,短路电流的计算,根据上级Isc估算下级Isc,短路电流的计算,由一台或多台中压/低压变压器供电的电路,根据电源变压器的数量和容量选用电源断路器的馈出支路断路器一个电路的保护断路器的选择主要取决于以下两点回路的工作电流,决定断路器的额定电流.所在点的最大短路电流,决定断路器的极限分断能力计算

18、的条件 上级电网的短路容量元限大变压器为20KV/410V变压器在每台变压器和相应的断路器之间,有5m长的单根电缆 在电源出口处断路器和馈出断路器之间,有1m母线 设备安装在柜中,环境温度为40 母线压降(阻抗)不考虑,短路电流的计算,变压器出品处短路电流速选,短路电流的计算,同理得出其余支路所在点的短路电流,1.断路器的脱扣器额定电流In的确定 2.电缆截面积的选择 3.电压降的确定 4.短路电流的计算5.保护装置的选择 6.保护的选择性7.人身保护的验证,低压配电系统的设计方法,保护装置的选择,保护装置选择及验证,为了选择一种保护装置,只要验证下述关系InIB.IcsIsc(Ics为断路器

19、的运行分断能力)借助于良信断路器样本参数表进行选择,1.断路器的脱扣器额定电流In的确定 2.电缆截面积的选择 3.电压降的确定 4.短路电流的计算5.保护装置的选择 6.保护的选择性7.人身保护的验证,低压配电系统的设计方法,保护的选择性,选择性的定义,选择性又称保护的选择性，是自动保护装置之间的协调配合，使电网任意点的故障直接由并且只由距离故障点最近的断路器消除。完全选择性故障点的所有故障电流值，从过载到短路，均由断路器D2断开，D1保持闭合部分选择性如果全短路故障电流情况下，不能满足全选择性，但是可能在某一较低故障值时（选择性极限值以下）上、下级具有选择性，当短路电流大于某一值时，上、下

20、级不具有选择性则称为部分选择性。无选择性当故障发生时，D1和D2断路器均打开。,a,四种类型,保护的选择性,选择性,故障位置保护:逻辑选择性根据故障位置,紧靠故障的上级断路器:故障检测；向其上级断路器发送不脱扣信号,1.断路器的脱扣器额定电流In的确定 2.电缆截面积的选择 3.电压降的确定 4.短路电流的计算5.保护装置的选择 6.保护的选择性7.人身保护的验证,低压配电系统的设计方法,人身保护的验证,人身保护,在TN系统中，我们应该验证由装置短路保护实现接地保护的最大配电长度，我们取系数m=1对于截面为4mm2的S6电缆，人身未得到保证，应选用较大的截面，如10mm2，其最大长度为117m

21、,根据IEC1200-53文件规定“在得不到供电部门数据时，三相有中性线路可采用简化法计算其短路电流”。,（1式）,人身保护的验证,人身保护,式中：I为预期短路电流(或短路瞬动电流整定值);U0为相与中性线之间的电压，取230V；S-导线载面积，mm2；20为20时相线的电阻率，.mm2/m；m为中性线（或PEN线）电阻与相线电阻的比值，或相线与中性线导线载面积之比；L为线路长度，单位为m。经变换，上式（1）可换成式（2）已知铜芯电线的20=18.410-3.mm2/m,（式2）,人身保护的验证,人身保护,根据上式可求得最大线路保护长度：以S6为例该线路长为75m，显然已超出最大配电长度，所以选10mm2同理可验证线路中其它回路,技术更先进，应用更全面，体现了良信低压断路器的精髓.可靠的产品保证了用户供电系统的供电连续性不断创新的设计理念也为用户的应用开拓了空间,结论,谢 谢！,结束语,