建筑供配电系统设备及线缆的选择.ppt

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1、单元3建筑供配电系统设备及线缆的选择,课题1开关电器及其选择课题2熔断器及其选择课题3互感器及其选择课题4电力线缆及其选择课题5电力变压器和柴油发电机的选择要 点 回 顾,课题1开关电器及其选择,3.1.1高压断路器断路器不仅可以分合负荷电流，还能分断短路电流，即断路器应具有很好的灭弧能力，因此需要专用的灭弧装置。1.高压断路器的分类(1)少油式断路器少油式断路器是相对于以前常用的多油式断路器而言，多油式断路器的油量很大。(2)真空断路器真空断路器是以真空作为灭弧介质的断路器。触头开距短。10kV级真空断路器的触头开距只有10mm左右。因为开距短，可使真空灭弧室做得小巧，所需操动机构做功小，动

2、作快。,课题1开关电器及其选择,燃弧时间短，触头间隙介质恢复速度快，且与分断电流大小无关，一般只有半个周波。但由于其灭弧不一定是在电流过零时自然熄弧，可能引起回路中的过电压，因此用真空断路器分断电路时可能会给系统造成不利影响。由于触头在开断电流时烧损量很少，所以触头寿命长，能较频繁操作。体积小，重量轻，防火防爆性能好。(3)SF6断路器六氟化硫(SF6)断路器是利用SF6气体做灭弧介质的一种断路器，SF6是一种化学性能非常稳定的惰性气体，具有优良的电绝缘性能，绝缘强度高，电弧熄灭后，恢复绝缘快。2.高压断路器的操动机构,课题1开关电器及其选择,(1)手动操动机构靠人力直接作为合闸动力的机构称为

3、手动机构。(2)电磁操动机构用电磁铁将电能变成机械能作为合闸动力的机构，称为电磁机构。(3)弹簧操动机构利用弹簧储存的能量进行合闸的机构，称为弹簧操动机构。3.1.2高压负荷开关高压负荷开关具有简单的灭弧装置，常用来分合负荷电流和较小的过负荷电流，但不能分断短路电流。3.1.3高压隔离开关,课题1开关电器及其选择,高压隔离开关的主要功能是隔离电源，以保证需隔离设备和线路的检修安全及人身安全，隔离开关分断后具有明显的可见断开间隙，绝缘可靠，但隔离开关没有灭弧装置，不能带负荷分、合闸，不过可用来分合一定的小电流，如励磁电流不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路以及电压互感器和避雷器等

4、。3.1.4低压断路器低压断路器俗称低压自动空气开关，是低压系统中既能分合负荷电流也能分断短路电流开关电器。1.低压断路器的结构和工作原理,课题1开关电器及其选择,图3-1低压断路器的工作原理示意图1主触头2自由脱扣机构3过电流脱扣机构4分励脱扣器5热脱扣器6欠电压脱扣器7起动按钮,课题1开关电器及其选择,(1)主触头和灭弧系统这一部分是执行电路通断的主要部件。(2)具有不同保护功能的各种脱扣器这是实施保护功能的主要元件，由不同功能的脱扣器可以组合成不同性能的低压断路器。1)按照脱扣器的工作原理可分为电磁型脱扣器、热脱扣器和电子式脱扣器。2)按照脱扣器的作用可分为过电流脱扣器、欠电压脱扣器和分

5、励脱扣器。,课题1开关电器及其选择,脱扣器3的线圈和脱扣器5的驱动器件与主电路串联。当回路发生短路或严重过载时，脱扣器3的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，从而带动主触头断开主电路，具有瞬时动作或定时(但延时较短)动作的特性，即脱扣器3是一种反映电流过量的脱扣器，称为过电流脱扣器。当系统过负荷，但过负荷量不多，脱扣器3尚无反应时，脱扣器5的驱动器件发热使双金属片向上弯曲，推动自由脱扣机构动作，具有电流过负荷越多，动作时间越短的反时限特性，显然脱扣器5也是一种过电流脱扣器，只是其主要作用是反映系统较小的过电流量。脱扣器6的线圈和电源并联，当系统欠电压(电压过低)时，欠电压脱扣器的衔铁释放，使自由脱扣

6、机构动作，这种脱扣器称为欠电压脱扣器。,课题1开关电器及其选择,脱扣器4用于远距离控制，实现远方控制断路器切断电路。正常情况下，其线圈是断电的，当需要远距离控制时，按下起动按钮，使线圈通电，衔铁带动自由脱如机构动作，主触头断开，这种脱扣器称为分励脱扣器。(3)自由脱扣机构和操作机构这一部分是联系以上少油式断路器和真空断路器两部分的中间传递部件。2.常用低压断路器(1)万能式断路器万能式断路器一般具有一个有绝缘衬垫的钢制框架，所有部件均安装在这个框架内，所以又称为框架式断路器。,课题1开关电器及其选择,(2)塑料外壳式断路器塑料外壳式断路器的主要特征是有一个采用聚酯绝缘材料模压而成的外壳，所有部

7、件都装在这个封闭型外壳中。,A.tif,课题1开关电器及其选择,图3-2万能式断路器的外形结构,课题1开关电器及其选择,图3-3塑料外壳式断路器的外形结构,课题1开关电器及其选择,(3)模数化小型断路器模数化小型断路器属于配电网的终端电器，是组成终端组合电器的主要部件之一。,课题1开关电器及其选择,图3-4模数化小型断路器的外形结构a)正面b)侧面,课题1开关电器及其选择,3.智能化低压断路器,图3-5智能化断路器原理框图,课题1开关电器及其选择,(1)四段保护功能包括过负荷长延时、短路瞬时、短路短延时和单相接地等四段保护功能。(2)电流表功能显示各种运行电流及接地故障电流；显示正常运行最大相

8、电流及整定、试验的电流值或时间值。(3)电压表功能显示各线电压。(4)远端监控或诊断功能脱扣器具有本机故障诊断功能，当本机发生故障时能发出出错显示或报警，同时重新起动。(5)整定功能可在现场对脱扣器各种参数进行整定，整定时能显示被整定区域(段)的电流、时间和区段类别。(6)试验功能可对脱扣器各种保护特性进行检查。(7)负载监控功能可设置两种整定值，第一种为反时限特性，第二种为定时限特征。,课题1开关电器及其选择,(8)通信接口功能断路器具有串行通信接口，通过专用接口与计算机、可编程序控制器、CRT、打印机、语言系统等连接，可把断路器编号、分合状态、脱扣器多种设定值、运行电流、电压、故障电流、动

9、作时间及故障状态等多种多样的参数进行网络传输，实现配电自动化系统所要求的遥测、遥控、遥讯等功能。3.1.5低压隔离器、隔离开关及组合电器1.低压隔离器2.低压隔离开关3.低压组合电器3.1.6剩余电流保护装置及开关1.剩余电流保护装置,课题1开关电器及其选择,图3-6剩余电流动作保护装置原理图1试验电阻2试验按钮3断路器4漏电脱扣器5零序电流互感器6电动机7电灯负载,课题1开关电器及其选择,2.剩余电流保护器的选择,图3-7剩余电流保护器的接线方式a)方式ab)方式b,课题1开关电器及其选择,1)在TN和TT系统中，剩余电流保护器所保护的部分，电气装置的泄漏电流应不大于其额定动作电流In的30

10、，以避免保护的误动作。2)在TN系统中，剩余电流保护器的接线方式有两种：一种方式是被保护的外露导电部分与PE线或与剩余电流保护器电源侧的PEN线相连接，如图所示；另一种方式是将剩余电流保护器所保护的外露电部分接至专用的接地板上，它被称作局部TT系统，如图所示。,3)在TN系统建筑物电气装置中，如某一部分位于建筑物外(总等电位作用区外)，其防电击要求将提高。,课题1开关电器及其选择,4)在一个电气装置内一般可装设两级剩余电流保护器，即在供电给手握式或移动式电气设备末端回路和插座回路上装设一级In为30mA瞬时动作的剩余电流保护器；在电源进线上装设延时不大于1s的剩余电流保护器，其In值不应小于末

11、端回路剩余电流保护器In值的3倍，一般可取为100500mA。5)在IT系统中，用于切断第二次接地故障的剩余电流保护器，其额定不动作电流In应大于第一次接地故障时相线内流过的接地故障电流，以避免第一次接地故障时的误动6)剩余电流保护器所保护的电气装置的外露导电部分应经保护线接地，构成TN系7)不允许保护线穿过剩余电流保护器中电流互感器的磁场回路，否则，剩余电流保护器将不能测出故障电流，保护无效。,课题1开关电器及其选择,8)不允许剩余电流保护器负荷侧的中性线与地连接。9)剩余电流保护器应断开保护回路的相线和中性线，但TNS系统中如中性线具有可靠的地电位，则此中性线不需要断开。3.1.7高压开关

12、电器的选择开关电器的选择原则具有共通性，即不仅要保证开关电器正常时的可靠工作，还应保证系统故障时，能承受短时的故障电流的作用，同时尚应满足不同的开关电器对电路分断能力的要求，因此，开关电器的选择应符合下列基本条件。1.满足正常工作条件(1)满足工作电压要求(2)满足工作电流要求,课题1开关电器及其选择,(3)满足工作环境要求选择电气设备时，应考虑其适合运行环境条件要求，如温度、风速、湿度、海拔、地震烈度等。2.满足短路故障时的动、热稳定条件(1)满足动稳定要求前已述及，短路时电器设备能受到的电动力，与导体间形状系数、间距、长度、材料以及通过导体的电流大小有关。(2)满足热稳定要求,3.满足分断

13、能力的要求(1)断路器断路器应能分断最大短路电流。,课题1开关电器及其选择,(2)负荷开关,解：(1)额定电流的选取,课题1开关电器及其选择,(2)断流能力的校验(3)短路电流动稳定度试验,(4)短路电流热稳定度校验,课题1开关电器及其选择,3.1.8低压开关电器的选择1.低压断路器的选择(1)低压断路器脱扣器的选择和整定1)低压断路器过流脱扣器额定电流的选择。,2)低压断路器过电流脱扣器动作电流的整定 瞬时过电流脱扣器动作电流的整定。瞬时过电流脱扣器的动作电流Iop(o)应避过线路的尖峰电流Ipk，即,课题1开关电器及其选择,短延时过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定。短延时过电流脱扣器的动

14、作电流Iop(s)应避过线路短时间出现的负荷尖峰电流Ipk，即,长延时过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定。长延时过电流脱扣器主要用来保护过负荷，因此其动作电流Iop(l)，只需躲过线路的最大负荷电流，即计算电流I30，即,课题1开关电器及其选择,过电流脱扣器与被保护线路的配合要求。为了不致发生因过负荷或短路引起的绝缘导线或电缆过热起燃，而其低压断路器不跳闸的事故，低压断路器过电流脱扣器的动作电流Iop，还应满足的条件为3)低压断路器热脱扣器的选择和整定 热脱扣器额定电流的选择。热脱扣器的额定电流IN，TR不应小于线路的计算电流I30，即,课题1开关电器及其选择,热脱扣器动作电流的整定。热脱扣

15、器动作电流为,(2)低压断路器过电流保护灵敏度的检验,(3)低压断路器的选择和校验1)选择低压断路器的条件 低压断路器的额定电压应不低于保护线路的额定电压。低压断路器的额定电流应不小于它所安装的脱扣器额定电流。,课题1开关电器及其选择,低压断路器的类型应符合安装条件、保护性能及操作方式的要求，因此应同时选择其操作机构形式。2)低压断路器必须进行断流能力的校验 对动作时间在0.02s以上的万能式断路器(DW系列)，其极限分断电流IOC应不小于通过它的最大三相短路电流周期分量有效值K，即 对动作时间在0.02s及其以下的塑料外壳式断路器(DZ系列)，其极限分断电流IOC或iOC应不小于通过它的最大

16、三相短路冲击电流I(3)或i(3)，即解：(1)选择低压断路器的规格。查附录表38知，DW16-630型低压断路器的过电流脱扣器额定电流IN，OR=160AI30=120A，故初步选DW16-630型低压断路器，其IN，OR=160A。(2)选择导线截面积和穿线管的直径。,课题1开关电器及其选择,(3)校验导线与低压断路器保护的配合。(4)前后低压断路器之间及低压断路器与熔断器之间的选择性配合1)前后低压断路器之间的选择性配合。2)低压断路器与熔断器之间的选择性配合。2.低压隔离开关、负荷开关的选择能力训练1高压开关的拆装(1)目的了解高压开关的结构，理解高压开关原理。(2)能力及标准要求高压

17、开关的拆装、接线、试验、安装的能力。(3)准备高压断路器、高压负荷开关、高压隔离开关。(4)步骤先观察开关、阅读其说明书，再依次拆外壳、各零部件，最后再按后拆先装的原则装好开关。,课题1开关电器及其选择,(5)注意事项一定要记住各零部件间的相互连接关系及不要损坏开关。(6)讨论能力训练2低压开关的拆装(1)目的了解低压开关的结构，理解低压开关原理。(2)能力及标准要求低压开关的拆装、接线、试验、安装的能力。(3)准备低压断路器、低压隔离开关及组合电器。(4)步骤先观察开关、阅读其说明书，再依次拆外壳、各零部件，最后再按后拆先装的原则装好开关。(5)注意事项一定要记住各零部件间的相互连接关系及不

18、要损坏开关。(6)讨论,课题2熔断器及其选择,3.2.1熔断器的安秒特性熔体熔断时间与通过电流的关系称为熔断器的安秒特性，又称保护特性，如图38所示。,图3-8熔断器的安秒特性1熔体截面积较小2熔体截面积较大,课题2熔断器及其选择,3.2.2高压熔断器,图3-9高压熔断器的结构示意图1瓷熔管2金属管帽3弹性触座4熔断指示器5接线端子6瓷绝缘子7底座,课题2熔断器及其选择,1)用固体灭弧物质制成灭弧室，当其中出现电弧时，在电弧的热作用下能产生气体，使电弧被纵向气流熄灭。2)在熔断器中充满石英砂填料，利用石英砂的冷却作用来灭弧，这种熔断器具有限流作用，而且在灭弧时不会有强大气流冲出灭弧室外。3.2

19、.3低压熔断器低压熔断器是低压配电系统和控制系统中应用非常广泛的保护器件，它与其他开关电器组合可构成各种熔断器组合电器。,图3-10瓷插式熔断器1瓷底座2动触头3熔体4瓷插件5静触头,课题2熔断器及其选择,(1)瓷插式熔断器(图3-10)这种熔断器一般用于民用交流50Hz，额定电压为380V或220V，额定电流小于200A的低压照明线路或分支回路中，作短路或过电流保护用。(2)螺旋式熔断器(图3-11)一般用于电气设备的控制系统中作短路和过电流保护。,图3-11螺旋式熔断器1瓷座2熔体3瓷帽,课题2熔断器及其选择,(3)有填料高分断熔断器(图3-12)有填料高分断能力熔断器广泛应用于各种低压电

20、气线路和设备中作为短路和过电流保护。,图3-12有填料高分断熔断器1瓷底座2弹簧片3管体4绝缘手柄5熔体,课题2熔断器及其选择,(4)自复式熔断器自复式熔断器是一种采用气体、超导材料或液态金属钠等作熔体的一种限流元件。,图3-13自复式熔断器1、4端子2熔体3绝缘管5填充剂6钢套7活塞8氮气,课题2熔断器及其选择,1)限流型本身不能分断电路，而是与断路器串联使用限制短路电流，从而提高断路器分断能力。2)复合型熔断器具有限流和分断电路两种功能。3.2.4熔断器的选择因为熔断器在动作时不需要保持动、热稳定，因此熔断器选择只需满足正常工作条件和分断能力的要求即可。1.满足正常工作条件(1)满足工作电

21、压要求(2)满足工作电流要求由于熔断器有熔断器额定电流和熔体额定电流之分，因此需对两个电流进行选择。1)用高压熔断器作高压线路保护时，熔体整定电流2)低压熔断器作线路短路保护,课题2熔断器及其选择,用于保护负荷电流比较平稳的照明或电热设备，以及一般控制电路的熔断器，其熔体额定电流Ir，FE一般按线路计算电流确定。即表3-1照明线路的K值,表3-1照明线路的K值,A.tif,用于保护有电动机负荷的线路，熔断器熔体额定电流IrFE应大于电动机起动时的电流。即,课题2熔断器及其选择,表3-2计算系数Kr值,课题2熔断器及其选择,表3-2计算系数值,(3)满足工作环境要求：熔断器的类型应符合安装条件(

22、户内或户外)及被保护设备的技术要求。2.满足分断能力的要求(1)限流式熔断器,(2)非限流式熔断器解：(1)选择熔体及熔断器的额定电流(2)校验熔断器的断流能力,课题2熔断器及其选择,能力训练熔断器的认识(1)目的了解熔断器的结构，理解熔断器的原理。(2)能力及标准要求熔断器的选择、安装接线的能力。(3)准备熔断器。(4)步骤先观察熔断器、阅读其说明书，再依次拆外壳、各零部件，最后再按后拆先装的原则装好。(5)注意事项一定要记住各零部件间的相互连接关系及不要损坏熔断器。(6)讨论,课题3互感器及其选择,3.3.1互感器的作用若想了解供配电系统的工作情况，则需对其电流、电压等电气量进行测量。1)

23、互感器可使测量或保护用仪器仪表与系统一次回路隔离，避免短路电流流经仪器仪表，从而保证设备和人身安全。2)由于互感器一、二次侧只有磁的联系，而无电的直接联系，因而降低了二次仪表对绝缘水平的要求。3)互感器可将一次回路的高电压统一变为 100V或 100/V的低电压，将一次回路中的大电流统一变换成5A的小电流。3.3.2电流互感器的使用和选择1.电流互感器的工作特点,课题3互感器及其选择,1)一次绕组串联在一次主电路中，匝数很少(有的只有一匝)，而二次绕组匝数很多。2)二次侧所接的仪表和继电器等的线圈阻抗非常小，所以正常情况下电流互感器的二次侧是在接近短路状态下运行的。3)当电流互感器二次绕组开路

24、时，Z2=，则二次侧I2=0。2.电流互感器的误差及影响因素(1)电流互感器的误差电流互感器的误差分电流误差与相位差。,图3-14电流互感器二次侧开路时的感应电动势,课题3互感器及其选择,图3-15电流互感器的原理接线图,课题3互感器及其选择,(2)影响电流互感器电流误差的因素下面对影响电流互感器电流误差I%大小的因素进行分析。,图3-16电流互感器误差的影响因素a)特性曲线b)等值电路,1)由铁心的特性曲线图3-16a可知：一次侧电流过大或过小时，,课题3互感器及其选择,其变换特性都不是线性的，即电流误差I%是变化的。2)从二次侧看进去，电流互感器是一个电流源，其等值电路如图3-16b所示。

25、3.电流互感器的接线方式(1)单相接线如图3-17所示，由一个单相互感器构成，只能测出接入互感器的那一相上的电流。(2)三相星形接线如图3-18所示，由三个单相互感器构成。,A.tif,课题3互感器及其选择,图3-17电流互感器的单相接线,课题3互感器及其选择,图3-18电流互感器的三相星形接线,课题3互感器及其选择,图3-19电流互感器的两相不完全星形接线,课题3互感器及其选择,(3)两相不完全星形接线如图3-19所示，由两个单相互感器构成。4.电流互感器的选择(1)满足工作电压要求(2)满足工作电流要求应对一、二次侧分别考虑。一次侧额定电流,二次侧额定电流(3)准确度等级已知电流互感器的准

26、确度与一次侧电流大小和二次侧负荷大小有关。1)测量用电流互感器准确度等级校验时，根据前面对误差产生原因的分析，考虑两方面的因素：,课题3互感器及其选择,在对电流互感器一次侧额定电流进行选择时，考虑到二次仪表的指针指在仪表盘1/22/3左右时较易准确读数，因此，一般为 二次侧负荷与二次侧所接仪表有关，仪表越多，二次侧阻抗越大，准确度越差。某一准确度等级对应了一个额定的二次负荷(即允许阻抗值Z2)。则二次侧负荷容量应满足条件为,2)保护用电流互感器精度的显著特点是：要求短路电流流过时要能保持一定的变换精确度。,课题3互感器及其选择,图3-20电流互感器精度的10误差曲线,(4)电流互感器的动、热稳

27、定因线路短路时，,课题3互感器及其选择,短路电流会流过电流互感器的一次绕组，所以应做动、热稳定校验。与开关电器一样，动稳定应满足的条件为 热稳定应满足的条件为3.3.3电压互感器的使用和选择1.电压互感器的工作特性1)一次绕组并联于电路上，匝数较多，而二次绕组匝数很少。2)二次侧所接测量仪表或继电器的电压线圈阻抗非常大，因此在正常运行时，电压互感器接近于空载状态。3)电压互感器二次侧短路时，二次回路会有短路电流通过，为避免其损坏互感器，电压互感器二次侧不允许短路。2.电压互感器的误差和影响因素,课题3互感器及其选择,(1)电压互感器的电压误差电压互感器的误差也分电压误差与相位差。,(2)影响电

28、压互感器电压误差的因素下面对影响电压互感器电压误差U%大小的因素进行分析。1)因为电压互感器电压误差受互感器励磁电流的影响，励磁电流大时误差也大，所以为了减小误差，一般将铁心制造得具有尽可能小的磁阻，使铁心内磁通密度很小。2)从二次侧看进去，电压互感器是一个电压源，其等值电路如图3-21所示。3.电压互感器的接线方式,课题3互感器及其选择,(1)单相接线(图3-22)单相接线是用单相电压互感器来测量某两相间线电压。,图3-21电压互感器电路的等值电路,课题3互感器及其选择,图3-22电压互感器的单相接线,课题3互感器及其选择,(2)两相不完全星形接线(图3-23)它是将两个单相电压互感器的一、

29、二次绕组接成VV接法，可分别测两个线电压。(3)YNyn开口三角形接线(图3-24)由三台单相电压互感器或一台三相五柱式电压互感器构成的接线。,课题3互感器及其选择,图3-23电压互感器的两相不完全星形接线,课题3互感器及其选择,图3-24电压互感器的三角形接线,课题3互感器及其选择,4.电压互感器的选择(1)满足工作电压要求 一次侧电压 二次侧电压：,课题3互感器及其选择,图3-25单相接地时开口三角形开口处的电压,课题3互感器及其选择,(2)准确度等级,能力训练1电压互感器的认识与选择(1)目的了解电压互感器的结构、类型，掌握电压互感器的选择。(2)能力及标准要求电压互感器的接线、安装的能

30、力。(3)准备电压互感器。(4)步骤先观察电压互感器、阅读其说明书，再安装好电压互感器。(5)注意事项各种电压互感器的特点、用途和接线。(6)讨论能力训练2电流互感器的认识与选择,课题3互感器及其选择,(1)目的了解电流互感器的结构、类型，掌握电流互感器的选择。(2)能力及标准要求电流互感器的接线、安装的能力。(3)准备电流互感器。(4)步骤先观察电流互感器、阅读其说明书，再安装好电流互感器。(5)注意事项各种电流互感器的特点、用途和接线。(6)讨论,课题4电力线缆及其选择,3.4.1按机械强度条件选择导线截面积为保证电力线缆在正常生产、运输、安装和运行过程中不受机械力的作用而损坏，必须满足机

31、械强度的要求。3.4.2按导线载流量条件选择导线截面积导线载流量Ial是指导线或电缆在某一特定的环境和敷设条件下，其稳定工作温度不超过其绝缘允许最高持续工作温度的最大负载电流。(1)导线载流量的计算,解上式，得,课题4电力线缆及其选择,(2)满足Ial要求的导线截面积1)当载流量表中给出的环境温度1与实际运行时环境程度不同时，根据发热量等效的原则，作如下修正，修正后允许载流量I为,课题4电力线缆及其选择,2)当有多根导线并列敷设时，导线的散热将会受到影响，此时导线的实际截流量Ial应为解：查附录表25，BV型3根单芯铜芯绝缘线穿钢管，环境温度为25时截面积为70mm2的允许载流量为183A，大

32、于计算电流150A。3.4.3按电压损失选择导线截面积电压损失是指线路首、末端电压的代数差。1.电压损失计算,课题4电力线缆及其选择,图3-26末端带一个集中三相对称负荷的线路及其相量图,课题4电力线缆及其选择,(1)末端带一个集中三相对称负荷线路的电压损失计算如图3-26a所示，设线路上流过的电流为I，线路的电阻为r、电抗为x，线路首、末端的相电压为U1、U2，负荷的功率因数为cos，则可以末端相电压为基准，作出单相的电压相量图，如图3-26b所示。,课题4电力线缆及其选择,(2)沿线带有多个三相对称集中负荷线路的电压损失,课题4电力线缆及其选择,图3-27带集中三相对负荷的线路及其相量图a

33、)线路示意图b)相量图,假设线路上的功率损耗可略去不计，以终端电压为参考，并令其等于电网标称电压，则有,课题4电力线缆及其选择,课题4电力线缆及其选择,课题4电力线缆及其选择,当用各负荷点的负荷电流或功率来计算电压损失时，应用迭加定理，将每一个单独负荷作用时的电压损失相迭加，即为,课题4电力线缆及其选择,当各线路段的导线型号、规格不变时，则有,2.满足电压损失条件的导线截面积1)当已知导线截面积时可以电压损失来校验其是否满足电压要求。,课题4电力线缆及其选择,2)当电压损失已知，欲求满足电压损失的导线截面积时，有两个未知数，即导线的电阻和电抗。3.4.4按短路条件选择导线截面积1.线缆的动稳定

34、(1)短路电流通过硬母线产生的应力材料横截面积上单位面积的受力称为应力。,当跨数大于2时。母线应力c(Pa)为,课题4电力线缆及其选择,当跨数等于2时，母线应力c(Pa)为,(2)按机械强度确定的最大跨距某种结构件在受到机械力作用时，有一个最大应力，若外界作用于其上的应力超过这个应力，则结构件会受到破坏。,课题4电力线缆及其选择,(3)机械共振问题为避免短路电动力的工频和二倍工频周期分量与母线的自振频率相近而引起共振，应将母线的自振频率fm限制在以下范围以外：对单条的母线为31135Hz；对多条母线及带有引下线的母线为35155Hz。,课题4电力线缆及其选择,图3-28振动系数与的关系曲线,课

35、题4电力线缆及其选择,2.线缆的热稳定,1)不超过制造长度的单根线缆，短路点取在线缆的末端。2)有中间接头的多段线缆组成的一条线路，短路点取在本段线缆的末端，以免后面线路故障时损坏本段线缆。3)无中间接头的并联连接的线缆，短路点取在末端并联点处。3.4.5按经济电流密度选择截面积从线缆选择的经济性角度出发，既要考虑一次投资的节约，也要考虑运行费用的低廉，即线路损耗小。,课题4电力线缆及其选择,表3-3我国规定的经济电流密度Jcc(单位：A/mm2)表3-3我国规定的经济电流密度Jcc,课题4电力线缆及其选择,表3-3我国规定的经济电流密度,3.4.6线路选择条件分析(1)高压线路由于距系统较近

36、，短路电流大且故障切除时间相对较长，但其上负荷电流较小，线缆选择的主要矛盾是能否承受短时短路电流的作用，即热稳定问题。(2)低压线路由于低压线路负荷电流相对较大，短路电流较小且故障切除时间较短，线缆选择的主要矛盾是能否长期承受工作电流，故一般以载流量条件选择导线截面积，用其他条件校验。,课题4电力线缆及其选择,(3)关于经济电流密度条件经济电流密度与线路运行、维护、管理以及电价水平等因素都有密切关系，且不同国家、地区及不同时期的经济电流密度都有差异。(4)关于中性线的选择在我国的电力系统中，目前大多数的高压电网都是中性点不接地系统，没有中性线。1)一般三相基本对称的动力负载，中性线截面积应不小

37、于相线截面积的一半。2)在单相回路中，由于流过中性线上的电流与相线相同，因此中性线截面积应与相线截面积相同。3)在三相四线或二相三线系统中，当用电负荷大部分为单相负荷或为气体放电灯等有三次谐波产生的负荷时，中性线截面积也不应小于相线截面积。,课题4电力线缆及其选择,4)对于采用晶闸管调光的三相四线或二相三线系统，由于谐波分量较重，其中性线截面积不应小于相线截面积的2倍。3.4.7保护线的选择上述线路的选择原则都是针对载流导体而言，而保护线在系统正常工作情况下，是非载流导体。1)防止电击伤害。表3-4交流预期接触电压Utou与最长允许切断时间t的关系,表3-4交流预期接触电压与最长允许切断时间t

38、的关系,2)保证保护线自身完好。,课题4电力线缆及其选择,表3-5保护导线最小截面积,课题4电力线缆及其选择,表3-5保护导线最小截面积,3)当保护线不属于电缆的一部分，或不与线路导体同处于一外护物之内时，其截面积不应小于下列数值。有防机械损伤保护时，铜保护线为2.5mm2，铝保护线为16mm2。无防机械损伤保护时，铜保护线为4mm2，铝保护线为16mm2。,课题4电力线缆及其选择,4)当保护线作为多个配电回路的公共保护线时，应按最严重的情况确定其截面积的大小。解：1.先选相线(1)按导线载流量条件选择导线截面积,(2)按电压损失校验,课题4电力线缆及其选择,(3)按机械强度条件校验查附录表2

39、0，铜芯线穿钢管敷设的最小截面积为1mm2。2.选择零线截面积3.选择保护线截面积能力训练电力线缆的认识(1)目的了解电力线缆的结构、类型。(2)能力及标准要求掌握各种电力线缆的特点和用途。(3)准备各种类型的电力线缆。(4)步骤先观察电力线缆、阅读其说明书，再剖切电力线缆。,课题4电力线缆及其选择,(5)注意事项在剖切电力线缆时，不要损伤线芯，同时注意安全。(6)讨论,课题5电力变压器和柴油发电机的选择,3.5.1电力变压器的选择1.常用电力变压器的种类和容量系列(1)常用电力变压器的种类 按相数分类：有三相电力变压器和单相电力变压器。大多数场合使用三相电力变压器，在一些低压单相负载较多的场

40、合，也使用单相变压器。按绕组导电材料分类：有铜绕组变压器和铝绕组变压器，目前一般均采用铜绕组变压器。按绝缘介质分类：有油浸式变压器和干式变压器两大类。油浸式变压器由于价格低廉而得到广泛应用；干式变压器有不易燃烧、不易爆炸的特点，适合在防火、防爆要求高的场合使用，绝缘形式有环氧浇注式、开启式、(SF6)充气式和缠绕式等。,课题5电力变压器和柴油发电机的选择,按绕组连接组别分类：有Yyn0和Dyn11两种。由于Yyn0变压器一次侧零序电流不能流通，当二次侧三相不平衡负荷出现时，由此产生的零序电流用于激磁，使铁心发热增加，严重时会导致变压器损坏，其二次侧负荷三相不平衡度不能大于25，因此，Yyn0变

41、压器一般只用于三相负荷平衡的场合，如工业企业变电站；Dyn11变压器一次侧为三角形接法，零序电流可以流通，因此其运行不受二次侧负荷平衡度的影响，可用于单相负荷较多且不易平衡的场合，如民用建筑变电站。(2)常用变压器的容量系列我国目前的变压器产品容量系列为R10系列，即变压器容量等级是按R10=1.26为倍数确定的，如：100kVA、125kVA、160kVA、200kVA、250kVA、315kVA、500kVA、630kVA、800kVA、1000kVA、1250kVA、1600kVA等。,课题5电力变压器和柴油发电机的选择,2.变压器容量与数量的选择原则(1)变压器损坏及产生过负荷能力的原

42、因变压器损坏及过负荷能力产生都是由于变压器额定参数与运行时实际参数的差异导致的。1)电气设备的电压、电流各具有在一定条件下长期安全经济运行的限额，即所谓的额定电压和额定电流。当实际运行电压过高时，过电压使绝缘损坏。这是一个瞬时的过程，因此电气设备是不能在大于其规定的最高电压下运行的。变压器具有额定寿命参数，变压器达到额定寿命的工作环境是：最高日平均气温30，最高年平均气温20，最高气温40，最低温度-5(户内变压器)或-30(户外变压器)，在额定电压下以额定电流运行。,课题5电力变压器和柴油发电机的选择,2)变压器额定容量是指变压器的额定视在功率(即额定电压和额定电流的乘积)。选择变压器时，通

43、常要考虑备用容量，因此变压器额定容量总是大于实际负荷的计算视在功率；其次，变压器的实际负荷是变动的，且实际的瞬时负荷大多数情况下小于计算负荷，即小于变压器的额定容量；此时实际运行时绝缘老化速度较变压器在额定参数下的老化速度慢，相当于延长了使用寿命，储备了一定的过负荷能力。变压器实际运行环境不一定等同额定工作环境，当实际运行环境较额定工作环境恶劣时，会加速变压器绝缘的老化速度，超支设备绝缘寿命；反之，则能节省绝缘寿命，也储备一定的过负荷能力。,课题5电力变压器和柴油发电机的选择,表3-6油浸式变压器允许短时过负荷时间,表3-6油浸式变压器允许短时过负荷时间,表3-7干式变压器允许短时过负荷时间(

44、空气冷却),表3-7干式变压器允许短时过负荷时间(空气冷却),(2)变压器台数的确定在供配电系统中，变压器台数与供电范围内用电负荷大小、性质、重要程度有关。,课题5电力变压器和柴油发电机的选择,1)三级负荷一般设一台变压器，但考虑现有开关设备开断容量的限制，所选单台变压器的额定容量一般不大于1250kVA；当用电负荷所需的变压器容量大于1250kVA时，通常应采用两台或更多台变压器。2)当季节性或昼夜性的负荷较多时，可将这些负荷采用单独的变压器供电，以便这些负荷不投入使用时，切除相应的供电变压器，减少空载损耗。3)当有较大的冲击性负荷时，为避免对其他负荷供电质量的影响，可单独设变压器对其供电。

45、4)当有大量一、二级负荷时，为保证供电可靠性，应设两台或多台变压器。(3)变压器容量的确定,课题5电力变压器和柴油发电机的选择,1)单台变压器容量一般不大于1250kVA。2)最大负荷率一般取为=Sc/SrT=75%85%，其中Sc为正常运行时的计算负荷，SrT为变压器的额定容量。3)两台变压器互为备用时，当一台变压器故障或检修，另一台变压器容量应能保证向所有一、二级负荷供电。4)变压器容量应能保证电动机起动要求，否则应对电动机采取降压起动措施或提高变压器容量。3.5.2柴油发电机的选择当对一级负荷中特别重要负荷供电时，或对一级负荷提供第二电源时，常使用柴油发电机组。,课题5电力变压器和柴油发

46、电机的选择,(1)柴油发电机起动方式选择柴油发电机组通常是为重要负荷而设，它的首要任务是必须在应急情况下，能够可靠起动并投入正常运行，因此应具有快速自起动功能。(2)柴油发电机中性点运行方式选择为降低系统内部过电压以及同时兼顾三相和单相 设备的供电，柴油发电机采用中性点直接接地的中性点运行方式。(3)柴油发电机台数的选择柴油发电机总台数一般不超过2台。(4)柴油发电机容量的选择柴油发电机容量应根据应急负荷大小以及单台电动机最大的起动容量、起动时母线电压降等因素综合考虑确定。1)按应急负荷计算发电机容量,课题5电力变压器和柴油发电机的选择,2)按最大单台电动机或成组电动机起动的需要，计算发电机容

47、量,3)按起动电动机时母线允许电压偏差计算发电机容量 保证电动机有足够的起动转矩，因起动转矩是与电源电压的平方成正比的。不至于因母线电压过低而影响其他用电设备的正常工作，尤其是对电压比较敏感的负荷。,课题5电力变压器和柴油发电机的选择,保证接触器等开关设备的线圈能可靠工作。能力训练1参观电力变压器(1)目的熟悉电力变压器的技术参数。(2)能力及标准要求了解电力变压器的结构、特点。(3)准备电力变压器一台。(4)步骤先读铭牌，再观察电力变压器各零部件。(5)注意事项不要损伤电力变压器。(6)讨论能力训练2参观柴油发电机(1)目的熟悉柴油发电机的技术参数。(2)能力及标准要求了解柴油发电机的结构、

48、特点。(3)准备柴油发电机一台。,课题5电力变压器和柴油发电机的选择,(4)步骤先读铭牌，再观察柴油发电机各零部件。(5)注意事项不要损伤柴油发电机。(6)讨论,要 点 回 顾,1.高压断路器、高压负荷开关、高压隔离开关、低压断路器、低压隔离器、隔离开关及组合电器、剩余电流保护装置等开关电器的选择应满足正常工作的电压、电流、环境条件，满足开关电器分断能力的要求。2.熔断器是由金属熔体、支持熔体的触头和外壳组成，其中熔体是熔断器的关键部件，其安秒特性决定了熔断器的保护特性。3.电流互感器的工作特点有：一次线圈串联在一次主电路中，匝数很少(有的只有一匝)，而二次线圈匝数很多；二次侧所接的仪表和继电

49、器等的线圈阻抗非常小，所以正常情况下电流互感器的二次侧是在接近短路状态下运行的；电流互感器二次绕组都是绝对不允许开路的。,要 点 回 顾,4.电压互感器的特点有：一次绕组并联于电路上，匝数较多，而二次绕组匝数很少；二次侧所接测量仪表或继电器的电压线圈阻抗非常大，因此在正常运行时，电压互感器接近于空载状态；电压互感器二次侧短路时，二次回路会有短路电流通过，为避免其损坏互感器，电压互感器二次侧不允许短路。5.电力线缆相线的选择依据有：(1)按机械强度条件选择导线截面积。(2)按导线载流量条件选择导线截面积。(3)按电压损失选择导线截面积。(4)按短路条件选择导线截面积。(5)按经济电流密度选择截面

50、积。(1)在单相回路中，中性线截面积应与相线截面积相同。,要 点 回 顾,(2)在三相四线或二相三线系统中，当用电负荷大部分为单相负荷或为气体放电灯等有三次谐波产生的负荷时，中性线截面积也不应小于相线截面积。(3)对于采用晶闸管调光的三相四线或二相三线系统，由于谐波分量较重，其中性线截面积不应小于相线截面积的2倍。(1)防止电击伤害。(2)保证保护线自身完好。(3)当保护线不属于电缆的一部分，或不与线路导体同处于一个外护物之内时，其截面不应小于下列数值：有防机械损伤保护时，铜保护线为2.5mm2，铝保护线为16mm2。(4)当保护线作为多个配电回路的公共保护线时，应按最严重的情况确定其截面的大