低压电气设备选择

主要电气设备设计选择112019/8/4钢铁企业电力工程设计培训电力电讯室培训学院主要电气设备设计选择122019/8/4目录第一章概述第二章钢铁企业工艺简况和电力设施特点第三章各阶段设计的内容深度和要求第四章电力设计的专业通用技术规定第五章有关标准、规程规范及其应用第六章主要的设计计算第七章静止型动态无功补偿（SVC）和滤波第八章主要设备的设计选择第九章主要电力设计图的设计要点和要求主要电气设备设计选择132019/8/4主讲人张建国第㈧章钢铁企业供配电设计主要电气设备选择⑵主要电气设备设计选择142019/8/48.3低压电气设备的选择8.3.1低压配电设备低压配电设备主要用于低压配电系统中，作为低压电气设备的配电装置。低压配电设备主要为低压开关柜。低压配电设备一般为工厂组装的成套开关设备，它是由一个和多个低压断路器、熔断器、接触器、热继电器或刀开关等低压电器和相应的信号、测量和智能化监控保护装置组合而成。主要电气设备设计选择152019/8/4低压配电设备具有多种一次接线方案，可满足各种不同的低压用电设备的配电要求。但在工程设计时，往往厂家给出的一次接线方案不能满足要求，这时可在原一次方案上改型，配置符合工程需要的一次方案。但应注意的是，如果增加了回路数或加大了开关容量以及其它方面的改变，应核对原有的柜体或单个抽屉是否符合要求，电器设备之间和母排应满足规定的安全距离。主要电气设备设计选择162019/8/4低压开关柜的型式有固定式、抽屉式等结构型式（有的柜体结构称为抽出式、插入式）。目前低压开关柜的设计制造大多采用模数化，结构布局合理。可实现背靠背、离墙或靠墙安装。低压配电设备的选择应根据低压用电设备性质、开关柜的使用环境、配电室面积大小以及投资情况等诸多因素，正确选择低压开关柜的型式。主要电气设备设计选择172019/8/4如：安装在室内的低压配电设备一般采用封闭式，防护等级不低于IP2X。其型式可选择抽屉式或固定式。而爆炸性环境的配电设备选择，则应根据危险区域的分区，选择不低于爆炸性环境级别和组别的防爆配电设备。然后根据不同的负荷性质、负荷大小及要求，选配开关柜的一次方案，选配柜内的低压电器元件。主要电气设备设计选择182019/8/48.3.2选择低压电器设备的主要要求低压断路器、熔断器、接触器、热继电器或刀开关等低压电器，是安装在低压开关柜内的低压电器设备。当我们选择了所需要的低压开关柜结构型式后，就应对柜内电器设备的具体规格和保护元件的定值进行选择和确定。选择低压电器设备，应符合国家现行的有关标准之外，具体应符合下列要求：主要电气设备设计选择192019/8/4•电器的额定电压应与所在回路的标称电压相适应；•电器的额定电流不应小于所在回路的计算电流；•电器的额定频率应与所在回路的频率相适应；•电器应适应所在场地的环境条件；•电器应满足在短路条件下的动、热稳定要求。用于开断短路电流的电器，应满足短路条件下的通断能力。选择低压电器也应考虑使用环境，如：干燥场所可选择保护式或开启式、有导电灰尘的场所应选择防尘式、爆炸环境应选择防爆电器等。主要电气设备设计选择1102019/8/48.3.3低压电器的选择及应注意的问题8.3.3.1低压断路器的分类及选择中的注意事项⑴低压断路器即自动开关，主要用于保护交直流电网内的电气设备，使之免受过电流、短路、逆电流、失压、欠压及漏电等不正常情况的危害。同时也可用于不频繁起动的电动机的保护以及操作或转换电路之用。低压断路器的种类较多，按不同的方法分类有，•按灭弧介质主要可分为空气断路器、真空断路器；主要电气设备设计选择1112019/8/4•按动作速度分为一般型和快速型，一般型全分断时间为20～60ms，快速型全分断时间小于20ms；且目前很多断路器的全分闸时间都在20ms以下；•按结构类型分有塑料模压外壳式（装置式）及万能式（框架式）两大类。•按使用类型分可分为非选择型和选择型；非选择性：即自动开关的电流脱扣器比较单一，只要瞬时和长延时无短延时，这样对短路保护将无选择性动作。主要电气设备设计选择1122019/8/4选择性：即自动开关有短延时可调，可满足选择性保护的要求，具有过流脱扣器，欠电压脱扣器（也可有延时）、分励脱扣器、闭锁脱扣器等，而且分断能力较高。一般塑壳式自动开关为非选择型，脱扣器单一、分断能力相对较低。但近年有些安装了电子脱扣器的塑壳式自动开关，已具有短延时可调的功能，且分断能力也很高，属于选择型的自动开关。如引进美国西屋公司的H系列装有电子脱扣器的塑壳式低压断路器。以1200A产品为例，其分断能力已达50/35kA。主要电气设备设计选择1132019/8/4万能式结构的自动开关大多为选择型。⑵自动开关的分断能力和瞬时脱扣器•自动开关的分断能力根据国际电工委员会的IEC947-2和我国等效采用IEC的《低压开关设备和控制设备低压断路器》标准，对低压断路器规定了出厂产品应标明极限短路分断能力(Icu)和运行短路分断能力(Ics)。因此，我们在查阅低压断路器的产品资料上一般都有两个分断能力。什么为Icu；什么为Icu？主要电气设备设计选择1142019/8/4•断路器的额定极限短路分断能力额定极限短路分断能力用Icu表示，其意义表示该断路器是按规定的试验程序所规定的条件，不包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力。确定分断能力Icu的试验程序为otco。如380V，50KA的产品，其分断能力的检验过程是,当线路中被试断路器处于合闸位置，按下试验按钮，断路器通过50KA短路电流，断路器立即开断(OPEN简称O)并熄灭电弧，断路器应完好，且能再合闸。主要电气设备设计选择1152019/8/4t为间歇时间(休息时间)，一般为3min，此时线路处于热备状态，断路器再进行一次接通(CLOSE简称C)和紧接着的开断(O)(接通试验是考核断路器在峰值电流下的电动和热稳定性和动、静触头因弹跳的磨损)。此程序即为CO。断路器能完全分断，熄灭电弧，并无超过规定的损伤。按此确定的分断能力就为该断路器在短路时的极限分断能力。主要电气设备设计选择1162019/8/4•断路器的额定运行短路分断能力额定运行短路分断能力用Ics表示：其意义表示该断路器是按规定的试验程序所规定的条件，包括断路器继续承载其额定电流能力的分断能力。确定运行短路分断能力(Ics)的试验程序为otcotco，从实验程序看它比Icu的试验程序多了一次co。经过试验，断路器能完全分断、熄灭电弧，并无超出规定的损伤，就认定它的额定运行短路分断能力试验通过。主要电气设备设计选择1172019/8/4上面介绍了这两个分断能力的区别，但在设计中，检验断路器的分断能力时应按那一个值呢？后面将结合实例分析。•自动开关的瞬时脱扣器瞬时脱扣器的形式，按国家标准规定有三种形式，即B、C、D，其脱扣电流值分别为（3～5）In、（5～10）In、（10～50）In，D型上限值最大，规定由制造厂根据用户的要求自行确定。一般为20In。主要电气设备设计选择1182019/8/4可见，只有充分了解了断路器的不同分类和功能，才能针对不同的负荷，正确选用断路器。⑶低压断路器选择注意事项•低压断路器的选择，应按照使用场所、安装安装位置、线路控制和保护要求、使用条件等诸多方面，确定选择断路器的结构类型、脱扣器类别、操作机械、相数、接线方式等。不同结构型式的断路器，其适应的场所是不一样的。•选择的保护用低压断路器，要遵守断路器与其他低压电器及导线、电缆配合原则。主要电气设备设计选择1192019/8/4下面将主要使用场所及如何选低压择断路器作一简要介绍，供大家设计中参考。•配电用断路器的选择选择电源总开关和靠近变压器电源端支路的大容量的开关（配电柜的出线），一般应选择具有选择性的断路器，以便利用断路器的二段保护（瞬时和短延时），或三段保护（瞬时、短延时、长延时），来实现保护的选择性动作。这类开关主要多为万能式结构。也可采用具有带短延时的塑壳式自动开关。主要电气设备设计选择1202019/8/4对于小容量的配电断路器和支路末端的断路器。一般可选择非选择型断路器，利用断路器的长延时和瞬时脱扣器实现短路和过载保护。开关型式一般为塑壳式，这种断路器有一般型和限流型。配电用低压断路器，应根据配电系统的计算负荷进行选择，并根据短路电流大小进行分断能力校验、灵敏度校验。特别对于短延时应考虑短路电流通断能力，应考虑上下级动作时间的配合，以及与馈电电缆和导体的配合。具体选择方法下节介绍。主要电气设备设计选择1212019/8/4低压配电用断路器使用的电流范围，一般与配电变压器相配合，其电流范围一般可在交流200～5000A之间。•电动机保护用断路器的选择低压断路器用于保护电动机时，一般要求选择具有过载长延时和短路瞬时的脱扣器。应根据电动机的启动电流倍数、启动时间和电动机端子的短路电流，计算断路器的额定电流、瞬时过电流脱扣器电流，以及长延时电流，并进行分断能力校验、灵敏度校验以确定选择的断路器。主要电气设备设计选择1222019/8/4保护电动机的低压断路器，一般选择塑壳式。这类断路器使用的电流范围，一般在交流20～630A之间。由于这类产品较多设计人可根据工程的需要，按照产品样本选择满足以上具体要求的设备。选择方法下节介绍。•小容量线路、控制回路以及照明用断路器的选择选择用于小容量配电回路、控制回路和照明用断路器，一般要求选择带有过载长延时和短路瞬时脱扣器的设备。使用在这些场所一般选择电流在63A及以下的小型塑壳式断路器。这种断路器体积小分断能力高。一般多采用双极和单极。主要电气设备设计选择1232019/8/4•漏电保护断路器漏电保护器是为了防止人身触电事故和因电气设备漏电造成的火灾危险的间接接触保护，漏电保护器共分四类，漏电保护断路器是漏电保护器中的一种，它是在低压断路器的基础上加装漏电保护部件而成。所以在保护上具有漏电、过负荷和短路保护的功能。其漏电动作灵敏度按使用目的不同，以及不同型号分档，其额定漏电动作电流一般从6～500mA不等，动作时间小于等于0.1s。选择漏电保护断路器时应注意短路电流的通断能力是否满足要求。漏电保护断路器为塑壳式结构，可按需要选择。主要电气设备设计选择1242019/8/4•灭磁断路器：用于发电机的转子作为灭磁用。选择时应考虑发电机强励线卷的时间常数、放电电阻和断开强励电流的能力。其电流范围一般在直流200～2500A。这种断路器一般与发电机配套由厂家提供。要求瞬时动作。主要电气设备设计选择1252019/8/4⑶低压断路器的选择与脱扣电流的整定计算：①低压断路器按照线路的额定电压进行选择。即Uez≥UH②低压断路器额定电流的确定Iez≥Ijs式中Iez—断路器的脱扣器的额定电流，A；Ijs—线路计算电流，A。主要电气设备设计选择1262019/8/4③低压断路器瞬时动作过流脱扣器的整定•配电用断路器瞬时过电流脱扣器整定值应大于被保护线路正常时的尖峰电流。即Izd3≥Kk(Iqd+Ijs(n-1))式中Izd3－断路器瞬时过电流脱扣器整定电流A；Kk—断路器器瞬脱扣可靠系数。考虑整定误差和负荷计算误差，一般取为1.2；Iqd—线路中最大一台电动机的全起动电流，它包括周期分量和非周期分量，一般为电动机启动电流的1.7倍；主要电气设备设计选择1272019/8/4Ijs(n-1)—除启动电流最大一台电动机以外的线路计算电流，A。•电动机用断路器的过电流脱扣器整定值应大于电动机的启动电流。即Izd≥Kk×Iqd1式中Izd—断路器瞬时过电流脱扣器整定电流，A；Kk—断路器器瞬脱扣可靠系数。考虑整定误差和起动电流允许变化范围误差，一般取为1.7；Iqd1—电动机的起动电流A；主要电气设备设计选择1282019/8/4整定时应注意：–对于选择性自动开关的瞬时过电流脱扣器整定电流，不仅应躲过被保护线路正常的尖峰电流，而且要满足被保护线路各级选择性的要求。即应大于或等于下一级自动开关瞬时动作电流整定值的1.2倍。–非选择性自动开关的瞬时过电流脱扣