4 电气设备的选择

4电气设备的选择4．1电气设备选择的原则4．2低压电器设备4．3低压电器的保护特性配合4．4变频器4．5低压配电装置4．6低压配电箱的施工安装4．1．1选择原则4．1电气设备选择的原则供配电系统中的电气设备的选择，既要满足在正常工作时能安全可靠地运行，同时还要满足在发生短路故障时不致产生损坏，开关电器还必须具有足够的断流能力，并适应所处的位置（户内或户外）、环境温度、海拔高度，以及防尘、防火、防腐、防爆等环境条件。1．按工件环境及正常工作条件选择电气设备（1）根据电气装置所处的位置（户内或户外）、使用环境和工作条件，选择电气设备型式，见下表：1．按工件环境及正常工作条件选择电气设备（2）按工作电压选择电气设备的额定电压,NWNUU（3）按最大负荷电流选择电气设备的额定电流maxNIINcII1．按工件环境及正常工作条件选择电气设备2．按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定动稳定—现称：额定峰值耐受电流（IP）在规定的使用和性能条件下，开关设备和控制设备在合闸位置能够承载的额定短时耐受电流第一个大半波的电流峰值。热稳定—现称：额定短时耐受电流（IK）在规定的使用和性能条件下，在规定的短时间内，开关设备和控制设备在合闸位置能够承载的电流的有效值。根据额定短时耐受电流来确定导体截面；根据额定峰值耐受电流来确定铜母线最大跨距(两个支撑间的最大距离)。1．按工件环境及正常工作条件选择电气设备3．开关电器断流能力校验断路器和熔断器等电气设备担负着切断短路电流的任务，通过最大短路电流时必须可靠地切断，因此开头电器还必须校验其断流能力。4．1．2电气设备的功能1．开关电气设备术语（1）隔离（2）功能性通断（3）电气保护2．低压电气设备的分类及用途低压电器的分类按功能分低压开关电器低压保护电器控制电器主令电器保护电器配电电器执行电器按用途分按动作方式和动作原理分自动切换电器非自动切换电器3．低压电器的选用（1）安全性（2）经济性4．2．1断路器4．2低压电气设备作用过载、短路、失压、欠电压保护符号C65N-32/3P1．低压断路器的工作原理1、2、9—拉力弹簧；3—锁扣；4—顶杆；5—电磁铁；6—发热元件；7—失压电磁铁；8—双金属片低压断路器原理结构图绿色圆圈内，有一个螺钉涂了红漆，拧在一根双金属片上，那就是热脱扣器，提供过载保护的。红色圆圈内，也有一个螺钉涂了红漆，拧在一个衔铁上，那就是磁脱扣器，提供短路保护的。标有ABC字样的三根塑料杆件，实际上是一系列的杠杆机构，用以放大行程和力量的。abcdefghIzd1Izd2Izd3ab段为过载保护特性df段为瞬时动作特性ce段为短延时特性自动开关的安秒特性2．特性安秒特性：通断能力：3．分类分类电流范围（A）保护特性主要用途配电200~4000选择型二段保护瞬时、短延时电源总开关.靠变压器近端支路开关三段保护瞬时.短延时.长延时非选择型限流型瞬时、长延时靠变压器近端支路开关一般型支路未端开关电动机保护60~600直接启动Izd3(8～15)Ie保护鼠笼式电动机间接启动Izd3(3～8)Ie保护电动机限流式Izd312Ie可装于靠变压器近侧照明5~60过载长延时、短路瞬时支路未端漏电保护20~400动作电流：6、15、30、75、100、300、500mA0.1S分断确保人身安全（1）按用途分(2)按结构形式分开启式——框架式或万能式装置式——塑料壳式。4．几个名词额定电流断路器额定电流In断路器壳架等级额定电流Inm瞬时脱扣器整定电流Izd35．型号含义DW15系列万能式断路器适用范围：DW15系列万能式断路器的额定电流为100A至4000A,限流断路器至630A，额定电压交流50Hz，400V至1140V。主要在配电网络中用作分配电能和保护线路及电源设备的过载、欠电压和短路。DW15-200、400、630也能在交流50Hz、400V电网中用来保护电动机的过载、欠电压和短路。在正常条件下，断路器可作为线路不频繁转换及电动机不频繁起动之用。附：断路器产品手册示例断路器DW17系列DZ10LE系列漏电断路器用于交流50Hz、额定电压380V，额定电流至630A的电路中，作触电、漏电保护用。也可用来防止因设备绝缘损坏，产生接地故障而引起的火灾危险，可用于线路不频繁转换及电动机不频繁起动用DZ15系列塑壳式断路器适用于交流50Hz、额定工作电压至380V，额定电流至100A的电路中，作过载、短路保护之用，并可作为线路的不频繁转换及电动机的不频繁起动之用。DZ15LE系列漏电断路器是一种中性对地的漏电保护装置。适用于交流50Hz,额定电压至400V，额定电流至63A(100A)的电路中，作漏电保护之用；也可用来防止因设备绝缘损坏，产生接地故障电流而引起的火灾危险。并可用来保护线路和电动机的过载及短路。DZ47系列小型断路器适用于交流50Hz/60Hz、额定工作电压为230V/400V及以下，额定电流至63A的电路中，主要用于现代建筑物的电气线路及设备的过载、短路保护、亦适用于线路的不频繁操作及隔离。DZ47LE漏电断路器适用于交流50Hz额定电压至400V的线路中，作漏电保护之用。当人触电或电路泄漏电流超过规定值时，能在极短的时间内自动切断电源，保障人身安全和防止设备因发生泄漏电流造成的事故。同时也具有过载和短路保护功能，亦可在正常情况下作为不频繁转换之用。6．断路器的选择(1)照明负荷（电热类）Izd1≥Kk1IjsIzd3≥Kk3Ijs(2)电动机类负荷Izd1≥IN①单台时Izd3≈Kc1IstIzd1≥IC②多台时Izd3≈Kc3[Ist(max)+IC(n-1)](3)配电线路Izd1≈(80%~110%)IsqIzd2≥1.1(Ic+1.35KIstIN(max))Izd3≥1.1(Ic+K1KIstIN(max))KIst_电动机的启动电流倍数K1_电动机的冲击系数1.7~2IN(max)_额定电流最大一台电动机的额定电流例题如图所示配电系统，请选择各级自动空气开关QA1，QA2，QA3，QA4的参数及型号规格。解：1）选择QA4Izd1≥IN=188.4A取200AIzd3≈Kc1Ist=1.8×6.5×182.4=2134A又∵Ik4=19.12KA选DW5IN=200A2）选择QA2Izd1≥IN=600A取600AIzd3≥1.1Ik2=1.1×29.7≈33kA选DZ10Izd3=50kAIzd2≥1.1(Ic+1.35KIstIN(max))=1.1(600+1.35×6.5×182.4)≈2420A取3000A3）选择QA3Izd1≥Kk1IN3=1×60A取60AIzd3≥Kk1IN3=6×60=360A又∵Ik3=6KA选DZ10-60A/1004）选择QA1Izd1≥IN1=1×1445A取1500A选DW10-1500A/25004．2．2漏电保护断路器（触电保护器）1．作用当在低压线路或电气设备上发生人身触电、漏电和单相接地故障时，漏电保护断路器快速地自动切断电源，保护人身和电气设备的安全，避免事故的扩大。2．符号VigiC65ELM/1P+NId=30mA20A电流动作型漏电断路器工作原理示意图3．工作原理电流互感器放大电路跳闸线圈应用实例：4．2．3用电设备及配电线路的保护为了安全地对各类设备供电，要对用电设备及其相应的配电线路进行保护。在民用建筑中，有些用电设备（如电梯等）是各种电气设备的组合，由于结构复杂，它自身已设有保护装置，因此在设计时不用考虑单独的保护，而将配电线路的保护作为它们的后备保护。而有些电气设备（如照明电器、吊扇等）由于结构简单，一般无需设单独的电气保护装置，而把配电线路的保护作为它的保护。1.照明用电设备的保护对照明电路的保护主要设置短路保护。2.电力用电设备的保护在民用建筑中，常把负载电流在6A以上或容量在1.2kW以上的较大容量用电设备划归为动力用电设备。对于动力负荷，一般不允许从照明插座直接取用电源，需要单独从电力（动力）配电箱或照明配电箱中分路供电。考虑短路和过载两项保护3.低压配电线路的保护①短路保护②过负荷保护③过压保护④上下级保护电器之间的配合4．2．4熔断器1．作用熔断器是保护电气设备和配电线路免受过载电流和短路电流损害的一种保护电器。（过载保护不准确）2．符号RC1A-30/20FU3．特性安秒特性：熔体熔化的时间与电流的平方成反比通断能力：能断开的最大短路电流熔体的安秒特性4．分类低压熔断器的型号含义如下：RC1瓷插式分支线路短路保护200ARL1螺旋式200ARM10无填料封闭管式成套设备1000ARTO有填料封闭管式电力网1000ARSO有填料封闭管式快速保护整流元件500ARL1系列螺旋式熔断器用于交流50Hz，额定电压380/500V，额定电流至200A的配电线路，作输送配电设备、电缆、导线过载和短路保护。RT0系列有填料封闭管式熔断器适用于交流50Hz，额定电压交流380V，额定电流至1000A的配电线路中，作过载和短路保护。额定分断能力：至50kARSO系列快速熔断器有分断能力高，限流特性好，功率损耗低，周期性负载稳定等特点。能可靠地保护半导体器件及其成套装置。图例5、熔断器的选择3)熔断器与导线截面的配合:INF小于导线允许载流量的1.5倍4)熔断器上、下级整定值的配合1)照明、电热类负荷INF≥Ijs2)电动机类负荷INF≥KFIst单台INF≥KFIst(max)＋Ic(n-1)多台KF_电动机回路熔体选择计算系数0.25～0.45例有一条从变电所引出的长100m的供电干线，干线上接有380V三相异步电动机共22台，其中10kW电动机20台，45kW电动机2台，需要系数Kn=0.35，平均功率因数cosφ=0.7，试选择保护干线的熔断器的额定电流（其中一台10kW的电动机，IN=19.4A，Ist/IN=7.0为最大）解：按多台电动机回路计算P(22-1)=(20×10+2×9)-10=199kWAIc2.1513803105.993)122(kVASc5.997.019935.0)122(其中最大的一台电动机启动电流为AIINst8.1354.1977(max)AIIKIcstFNF31.2122.1518.13545.0)122((max)查表，选择RM10-350型，熔体额定电流为225A检查能否保护导线所选导线截面为70mm2的铝芯塑料线，IN=192A，查电工手册，其允许的最大熔体电流为235A，又INF192×1.5，所以满足要求。4．2．5刀开关1．作用1）非频繁接通和切断低压供电线路2）隔离开关2．符号HK1-30/3QK1）胶盖闸刀开关3．分类2）铁壳开关型号：HH3、HH4系列在刀闸断开处有灭弧罩；在内部与手柄相连处装有速断弹簧。所以灭弧能力强，其断开速度比胶盖闸刀开关快，并具有短路保护。适用于各种配电设备，供不频繁的手动接通和分断负荷电路之用。通常用于28kw以下的电动机直接启、停的控制。3）熔断式刀开关HR系列熔断器式刀关，在额定工作电压交流50Hz，380V或直流400V，额定工作电压至1000A主要用于企业及电厂的配电系统中作为短路保护和电缆、导线过载保护之用。本开关不作为直接开闭单独电动机之用。HD系列、HS系列单投和双投刀开关适用于交流50Hz、额定电压至380V，额定电流至1500A的成套配电装置中，作为不频繁地手动接通和分断交、直流电路或作隔离开关用．4）开启式刀开关5）组合开关组合开关主要用于交流50Hz，电压380V及以下的电气线路中作电源开关和笼型感应电动机的起动、换向、变速开关。也可作控制线路的换接之用。4．低压刀开关的选择一般负荷：INF≥Ijs电动机负荷：INF≥2~3Ijs4．2．6接触器1．作用频繁接通和切断电路2．符号KM主动合主动断动合动断交流接触器CJ20系列CJ20系列交流接触器用于交流50Hz，额定电压至660V(个别等级至1140V)，电流至630A的电力线路中供远距离