第四章 电器、电线电缆及其选择1

三.开关电器中常用的灭弧方法(1)速拉灭弧法(2)冷却灭弧法(3)吹弧灭弧(4)长弧切短灭弧法(5)粗弧分细灭弧法(6)狭沟灭弧法(7)真空灭弧法(8)六氟化硫（SF6）灭弧法五、高压电器的选择与校验（一）选择校验项目及条件必须满足供电系统正常工作条件下和短路故障条件下工作要求，同时电气设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。1.按正常工作条件选择考虑电气设备的环境条件和电气要求。环境条件是指电气设备的使用场所、环境温度，海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求，据此选择电气设备结构类型。电气要求是指电气设备在电压电流、频率等方面的要求，即N.etNN.etcUUII电气设备的额定电压线路的额定电压电气设备的额定电流线路最大持续工作电流续上页对一些开断电流的电器，如熔断器、断路器和负荷开关等，则要求其最大开断电流应不小于它可能开断的最大电流。1）对断路器，其最大开断电流应不小于它可能开断的线路最大短路电流。即(3)ock.maxII2）对负荷开关，其最大开断电流应不小于它可能开断的线路最大负荷电流。即ocL.maxII3）对熔断器，其最大开断电流应不小于它可能开断的线路最大短路电流。即(3)ocshII（对非限流型熔断器）(3)ock.maxII（对限流型熔断器）按短路故障条件校验，就是要按最大可能的短路故障时的力稳定性和热稳定性进行校验。2.按短路故障条件校验续上页主要是按环境条件选择结构类型，按正常工作条件选择额定电压、额定电流并校验开断能力。高压熔断器的额定电流应不小于它所安装的熔体电流。IN≥In熔体电流的选择应满足下列条件：1）保护高压线路In=1.1～1.3Ic2）保护电力变压器的熔断器的熔体电流(考虑到变压器的正常过负荷电流、励磁涌流及低压侧电动机自起动引起的尖峰电流等因素)In=1.5～2.0I1NT3）保护电压互感器In=0.5A（三）高压熔断器的选择与校验四、低压电器的选择与校验1.按正常工作条件选择1）考虑所选择设备的工作环境。如户内、户外、环境温度，海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求，以及沿海或是温热地域的特点。2）电器的额定电压应不低于所在线路的额定电压。3）电器的额定电流应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流。4）保护电器还应按保护特性选择。2.按短路条件校验1）可能通过短路电流的电器(如刀开关、熔断器式开关)，应满足在短路条件下短时和峰值耐受电流的要求。2）断开短路电流的保护电器(如熔断器、低压断路器)，应满足在短路条件下分断能力的要求。续上页1.电压、电流的选择2.按准确级要求选择S2≤S2N（四）电流互感器的选择与校验（三）使用注意事项（1）电流互感器在工作时其二次侧不得开路（2）电流互感器的二次侧有一端必须接地；（3）电流互感器在连接时，要注意其端子的极性。否则励磁磁动势剧增几十倍，将产生严重后果：①铁心过热，并且产生剩磁②可在二次侧感应出危险的高电压N.etN1N.etc2N.et5AUUIII用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围功能(3)maxshii22timaItIt3.短路稳定性的校验目前电流互感器的新产品直接给出了短路动稳定电流峰值和1s热稳定电流有效值，因此其动稳定性与热稳定性可按下式校验。续上页1.电压的选择（四）选择与校验电压互感器的额定一次电压，应与安装地点电网的额定电压相等，其额定二次电压一般为100V。2.按准确级要求选择电压互感器满足准确级要求的条件，也是其二次负荷S2不得大于规定准确级所要求的额定二次容量S2N，即S2≤S2N（三）使用注意事项在工作时其二次侧不得短路二次侧有一端必须接地连接时要注意其端子的极性杆塔：用来支撑导线和避雷线，并使导线与导线、导线与大地之间保持一定的安全距离。按材料分：有木杆、钢筋混凝土杆（水泥杆）和铁塔。按用途分：有直线杆塔（中间杆塔）、转角杆塔、耐张杆塔（承力杆塔）、终端杆塔、换位杆塔和跨越杆塔等。横担的长度取决于线路电压等级的高低、档距的大小、安装方式和使用地点等。杆塔的分类：横担：电杆上用来安装绝缘子。常用的有木横担、铁横担和瓷横担三种。1．架空线路续上页橡胶聚氯乙稀交联聚乙烯矿物绝缘（二）电力电缆特点：运行可靠、美观、维护工作量小，但造价高，故障时不易排除。几根（单根）绞绕的绝缘导线三相统包绝缘（对地）高压电缆采用，使各相分布电容及电容电流均衡。导线:绝缘层:屏蔽层:结构保护层敷设：直接埋地敷设、利用电缆沟、利用电缆桥架室内敷设、利用管道（钢管、塑料管、混凝土管）、利用电缆隧道、海底水中等。保护屏蔽层、绝缘层铠装层:外护套:内护层:外护层防止外部机械损伤（需要时）保护铠装层、防腐应遵守GB50217-94《电力工程电缆设计规范》。四导线、电缆的截面选择原则导线电缆截面的选择要求必须满足安全、可靠和经济的条件，其选择原则为：1.按允许载流量选择导线和电缆的截面通过导线或电缆的最大负荷电流不应大于其允许载流量。2.按允许电压损失选择导线和截面在导线和电缆（包括母线）通过正常最大负荷电流（即计算电流）时，线路上产生的电压损失不应超过正常运行时允许的电压损失。3.按经济电流密度选择导线和电缆截面经济电流密度是指使线路的年运行费用支出最小的电流密度。按这种原则选择的导线和电缆截面称为经济截面。4.按机械强度选择导线和电缆截面这是对架空线路而言的,要求所选的截面不小于其最小允许截面，即S≥Sm.min式中，Sm.min为机械强度最小允许截面（附表A-15），对电缆不必校验其机械强度。5.短路热稳定校验架空线路因其散热性较好，不作热稳定校验，电缆应进行热稳定校验（这部分内容见5.4节所述），即选择导线截面时，要求在满足上述五个原则的基础上选择其中截面数最大的截面。五、导线和电缆截面的选择与校验（一）选择校验项目及条件1.发热条件2.电压损失条件4.机械强度条件5.短路热稳定条件3.经济电流密度条件Nalal%%UUminAAkal3ima10IAtC或cececIAj注：用户的10kV及以下线路，通常不按经济电流密度条件选择。电力电缆不必校验机械强度。IIcal或续上页（二）按发热条件选择导线和电缆截面1.按发热条件选择三相系统中的相线截面时，应使其允许载流量Ial大于通过相线的计算电流Ic，即Ial＞Ic所谓导线和电缆的允许载流量，就是在规定的环境温度条件下，导线能够连续承受而不致使其稳定温度超过允许值的最大电流。按发热条件选择导体截面后，再校验电压损失、机械强度、短路热稳定等条件。影响导线和电缆的允许载流量的主要因素：导线和电缆的导体材料与绝缘材料导线和电缆的环境温度导线和电缆的敷设方式导线和电缆的并列根数续上页（四）按经济电流密度条件选择导线和电缆截面导线（包括电缆，下同）的截面越大，电能损耗越小，但是线路投资、维修管理费用和有色金属消耗量都要增加。因此从经济方面考虑，可选择一个比较合理的导线截面，既使电能损耗小，又不致过分增加线路投资、维修管理费用和有色金属消耗量。第七节低压保护电器的选择装设：短路保护、过负载保护和接地故障保护。1．对短路保护电器动作特性的要求（1）动作应及时可靠，以保证导体的热稳定满足要求。（2）保护电器分断能力应大于安装处的预期最大短路电流。(一)短路保护一、低压配电线路的保护（3）保护电器应有足够的灵敏度。2．短路保护电器的装设（1）装设在每回线路的电源侧、分支处和载流量减小处。（2）装设在低压配电线路的各相上。kIAtC续上页(二)过负载保护目的在于防止严重的过负载。（1）应采用反时限特性的保护电器。（2）应具有足够的热稳定性。（3）过负载保护一般作用于切断电路，也可作用于信号。1．对过负载保护电器动作特性的要求2．过负载保护电器的装设装设位置与要求与短路保护电器相同。特性要求：In≥IcI2≤1.45Ial约定动作电流长延时瞬时QFtoIIr3Ir1FUtIoIrPEN电源CBA外露可导电部分三相设备单相设备负荷续上页（三）接地故障保护接地故障是指低压配电系统中的相线对地或与地有联系的导电体之间的短路，包括相线与大地、PE线、PEN线、电气装置的外露可导电部分、装置外可导电部分（如建筑物金属构件、金属管道、结构钢筋等）之间的短路。接地故障的危害很大。接地故障会产生故障电流；接地故障会产生故障电压。因此，配电线路应设置接地故障保护电器；采取保护接地；采取等电位联结等措施。续上页保护电器动作特性要求：ZsIa≤U0式中，Ia是保证在规定时间内自动切断故障回路的电流。表TN系统允许最大切断接地故障回路时间回路类别允许最大切断故障回路时间/s配电线路或给固定式电气设备供电的末端回路5插座回路或给手握式、移动式设备供电末端回路0.4TN系接地故障保护电器的选择步骤：1）宜先采用过电流保护电器（如熔断器、断路器）兼作接地故障保护；2）当其不能满足要求时，宜采用零序电流保护；3）当过电流保护电器及零序电流保护均不能满足要求时，应采用剩余电流（即漏电电流）保护；1.TN系统中的接地故障保护外露可导电部分电源NCBA外露可导电部分负荷三相设备单相设备续上页保护电器动作特性要求：RAIa≤50V式中，Ia是保证在规定时间内自动切断故障回路的电流。与TN系统相比，TT系统配电线路的接地故障回路阻抗大，故障电流小，过电流保护电器很难满足要求，因此，在TT系统中一般采用漏电电流保护断路器作接地故障保护。2.TT系统的接地故障保护二、低压熔断器的选择(一)熔体额定电流的确定1．按正常工作电流选择一般配电线路的熔体额定电流In应不小于线路的计算电流Ic，即In≥Ic2．按起动尖峰电流选择一般配电线路的熔体电流按下式选取：In≥Kr[INM1＋Ic(n-1)]式中,Kr是配电线路熔体电流选择计算系数，1.1～1.2。单台电动机回路的熔体电流按熔体在电动机起动时间内允许通过的最大电流选择（见附录表42）。续上页3．保护灵敏度的检验为了保证熔断器在其保护范围内发生最轻微的短路故障时能可靠地熔断，熔断器保护的灵敏度必须满足下列条件：kminpin.IKSI（二）熔断器(支持件)额定电流的确定应不小于它所安装的熔体额定电流，即IN≥In（三）熔断器分断能力校验低压限流熔断器由于能在短路电流达到冲击值之前灭弧，因此应满足下列条件：Ioc≥I(3)三、低压断路器的选择（一）断路器额定电流的确定应不小于它所安装的脱扣器额定电流，即IN≥In（二）长延时脱扣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作过负荷保护，因此其动作电流Ir1，应躲过线路的最大负荷电流Ic，即满足下列条件：Ir1≥K1Ic过电流脱扣器的额定电流应不小于线路的计算电流，即In≥Ic。长延时过电流脱扣器的动作时间，应躲过允许过负荷的持续时间，一般动作时间可达1～2h。对电动机回路，应选用电动机保护用断路器，以使其与电动机的起动特性相匹配。思考题与习题解答提示4-1提示：参见教材P60~61。4-2提示：参见教材P61~63。4-3提示：参见教材P63。4-4提示：参见教材P65~66。4-5提示：参见教材P67。4-6提示：参见教材P67。4-7提示：参见教材P67。4-8提示：参见教材P71~73。4-9提示：参见教材P71和P72图4-6。4-10提示：参见教材P78和81。4-11提示：参见教材P79。续上页4-12提示：参见教材P82。4-13提示：参见教材P84~P85。4-14提示：参见教材P88和P92。4-15提示：先计算出进线处计算电流，然后参照例4-1列表选择校验计算。4-16提示：选择YJV22-8.7/10型3芯电缆，由于短路电流较大，先按短路热稳定条件选择电缆截面，然后再校验发热条件和电压损失条件。4-17提示：先计算出线路最大计算电流（注意两个集中负荷相加）。然后参照例4-2选择校验计算。4-18提示：参照例4-4选择校验计算。4-19提示：